應急制圖數據庫的設計與實現
——以遼寧省為例

王堃昊

(遼寧省地理信息資料館，遼寧 沈陽 110034)

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應急制圖數據庫的設計與實現

——以遼寧省為例

王堃昊

(遼寧省地理信息資料館，遼寧 沈陽 110034)

在應急測繪保障中，需要實現跨區域、多部門的應急地理信息的快速傳遞和資源共享，需要快速地將地理信息轉化為直觀的符號化的工作圖件。本文以遼寧省為例，充分利用遼寧省地理信息數據，結合應急相關單位的專題信息，基于地理信息系統快速制圖技術，研究制訂了應急地圖制圖模型，優化了地理信息數據快速出圖的技術流程，設計了應急制圖總體架構，實現了基于基礎地理信息數據和應急數據的快速制圖系統，完成了應急綜合信息的快速處理。

應急；制圖；地理數據；數據庫

應急制圖保障快速出圖系統總體上由系統運行層、數據管理層、組件支撐層、業務邏輯層、人機交互層5部分構成，并以技術標準與規范、制度機制及保障構建系統服務質量保障。本文基于遼寧省政府部門處置突發公共事件對應急制圖高效服務的應用需求，設計多尺度應急制圖數據庫。由于應急制圖數據庫建設是一項規模數據量大、涉及面廣、技術難度大，而又必須在較短時間內完成的工程，需要在設計時全面考慮，在數據模型建庫流程上進行優化，同時滿足技術和工期兩方面的要求，且充分后期擴展。為確保達到預期的目標，數據庫設計和建設應遵循實用性、可操作性、安全性、一體化性的原則。

一、應急制圖數據模型設計

根據不同的應急制圖產品的需要，設計統一的應急制圖數據模型，應急制圖數據包括基礎地理信息數據及專業部門的專題數據等，具體包括1∶25萬矢量數據、DEM數據，1∶5萬矢量數據、DEM數據，1∶1萬矢量數據、DEM數據，以及高分辨率影像數據及各個專業部門的專題數據等。

基礎地理信息矢量數據是應急制圖的框架數據，是按照應急制圖的需要進行數據篩選、模型、模式重構后形成的數據服務，應滿足應急制圖對快速、簡潔、主題突出的特殊需求。DEM及影像數據主要作為應急制圖的地圖數據，滿足應急制圖對地形地貌和影像地圖數據的需求。各個專業部門的專題數據主要滿足對專題信息的標注，生成各種類型的專題地圖，需要進行相應的制圖規范化整合。市縣行政區劃圖數據根據收集情況可以作為一種地圖類型單獨管理。

1.1∶25萬制圖數據模型設計

1∶25萬應急制圖主要滿足政府部門在處理和應對重大突發事件中對全市域或跨市范圍的地理場景的了解和掌握。1∶25萬矢量數據主要包括政區、居民地、河流、湖泊、公路、鐵路、等高線、蓄洪區、保護區及機場等。各要素屬性只保留要素名稱、國標碼、要素代碼、等級及重要的度量屬性等。

2.1∶5萬制圖數據模型設計

1∶5萬應急制圖主要滿足政府部門在處理和應對重大突發事件中對全縣域或跨縣范圍的地理場景的了解和掌握。1∶5萬矢量數據主要包括政區、居民地、河流、湖泊、公路、鐵路、等高線、蓄洪區、保護區及機場等。各要素屬性只保留要素名稱、國標碼、要素代碼、等級及重要的度量屬性等。

3.1∶1萬制圖數據模型設計

1∶1萬矢量地形與地名數據主要包括政區、居民地、河流、湖泊、公路、鐵路、等高線、蓄洪區、保護區及機場等。1∶1萬矢量數據至少覆蓋主要城市建成區，各要素屬性只保留要素名稱、國標碼、要素代碼、等級及重要的度量屬性等。對這部分數據需要進行的整合處理工作主要是按照應急制圖數據庫設計進行對象化處理、分類代碼轉換、數據組織存儲方式轉換等。其制圖數據模型需結合實際數據進行設計。

二、應急地理信息快速整合處理

按照應急制圖數據庫的設計原則及應急制圖模型，對應急地理數據進行規范化改造處理，實現對多源、多尺度空間數據的要素選取、空間參考轉換、數據編碼轉換、數據組織重構、地理實體要素對象化處理、多尺度數據要素鏈接等處理，保證整合數據在空間定位基準、地理編碼、格式與表達方式、分類代碼等的一致性和正確性，使之成為能夠支撐應急制圖的、無縫連接的，或以行政單元進行劃分的基礎地理數據。

對從各個專業部門收集到的專題數據進行規范化處理，基于現有影像數據和矢量數據進行空間化整合，建立多尺度多類型地理信息數據庫。

1. 資料與數據情況分析

應急制圖數據可分為基礎地理數據和專題業務數據兩部分。其中基礎地理數據主要包括矢量地形數據、影像數據等；專題業務數據主要指專業部門有空間坐標信息的專題業務數據。

2. 地理數據整合處理技術路線

以需求分析報告為依據，深入分析現有數據情況，按照應急制圖數據庫的設計要求，依據相關國家與行業技術標準，進行充分的技術實驗，采用可靠、高效、科學的技術手段進行基礎地理數據、專題業務數據的整合處理。

地理數據整合的主體工作包括要素選取、投影與坐標系統轉換、數據模型改造、矢量地形數據對象化處理等幾個步驟。其中投影與坐標系統轉換需要利用不同坐標系統間的轉換改正數或轉換參數進行批量處理；數據模型改造的工作主要針對基礎地理矢量數據，該部分數據按照制圖數據的要求設計制作，數據中只存在幾何元素而無地理要素與實體概念，需要進行大量的幾何要素的改造與屬性信息的增補或刪減工作；對象化矢量地形數據是指以基礎地理數據為基礎，以地理對象為目標，對原始分幅分段的幾何要素進行一致性整理和物理拼接，形成以地理對象為單元的空間實體，賦予唯一的地理對象標識代碼，便于與相關屬性信息的關聯。

3. 地理數據整合處理技術流程

(1) 基礎地理數據

現有的基礎地理數據主要包括矢量地形數據、影像數據和DEM數據。

① 矢量地形數據

現有的基礎地理數據是按照不同尺度分幅組織數據的，不同圖幅、不同尺度數據之間空間定位基準、格式與表達方式、分類代碼等不統一，數據的一致性難以保證，不能滿足應急快速制圖的應用需求。因此，需要按照設計的基礎地理數據庫的數據模式及數據結構，將已有多尺度矢量數據、不同分辨率的航空影像數據等進行空間定位基準統一、格式與表達方式統一、分類代碼統一、對象化處理、屬性與結構規整等處理，再對已有數據進行入庫前的全面檢查和編輯等，使之符合應急制圖的基本要求。

a. 數據預處理，根據數據庫設計與相關數據標準，將不同種類、不同尺度的基礎地理數據轉換至統一的空間定位基準和數據格式。

b. 數據組織重構，對原有基礎地理數據進行數據結構重組，主要包括圖幅拼接與接邊匹配、重新分層、屬性字段規整等。其中圖幅拼接、重新分層、屬性字段規整可采取編程序批量處理的方式；但圖幅拼接后的接邊匹配的大部分工作需要手工完成，工作量較大，此外，根據分類編碼重新分層后的數據也需人工進行質量檢核。

c. 對象化處理，對表達地理實體的要素進行對象化處理，即將原數據中因圖幅切割、技術規范不適用應急制圖需求等原因而造成的零碎的圖元，經幾何圖元合并、代碼及屬性一致處理等，整合為能夠完整表達現實世界實體的要素，并賦予唯一性的標識代碼。

d. 數據上載，經過全面質量檢查，將處理后的數據按照數據庫設計中規定的組織方式，上傳至數據庫管理系統中。

② 影像數據

影像數據主要針對覆蓋全省的2.5 m分辨率衛星影像、市區1 m分辨率衛星影像或0.6 m分辨率衛星影像及高精度航攝影像。

對于非正射影像數據需要經過幾何糾正、影像配準、影像融合、影像鑲嵌等生成DOM影像數據。

DOM影像數據的處理主要包括影像的投影轉換、影像拼接或生成目錄索引、影像壓縮、生成金字塔索引等。

③ DEM數據

DEM數據主要包括1∶25萬、1∶10萬、1∶5萬及1∶1萬DEM數據。DEM數據主要作為暈渲地圖的底圖。對DEM數據的處理主要包括數據坐標轉換、對分幅存儲的DEM數據拼接、計算統計、暈渲調色等。

(2) 其他數據成果的整合處理

對于其他新收集的數據成果，要分析數據具體情況，以突發公共事件地理信息專用地理數據整合處理技術規范為指導，確定具體作業流程，完成數據的整合處理。

三、應急制圖數據庫建庫流程

1. 建庫技術流程

數據整合處理工作結束以后，進入數據庫建庫階段。建庫的主要任務是將不同區域、不同類型的基礎地理數據按照數據庫設計要求整理入庫，形成標準統一、內容完整、格式一致的最終數據庫成果，主要包括數據匯交、入庫檢查與修改、數據整理入庫等技術環節。數據建庫階段還將建立不同比例尺的基礎地理數據(矢量數據)符號庫，為入庫數據的符號化顯示作準備。

2. 建立數據關聯關系表

數據間的關聯關系，尤其是地理實體與非空間業務數據之間的關聯關系，通過建立關聯關系表實現。按照突發公共事件地理信息數據庫設計方案建立數據關聯表，并在數據入庫后進行實際測試，以檢驗設計的合理性和實用性。

3. 創建數據字典

數據字典是包含數據庫中所有表信息的一個表，主要是讓用戶了解系統的相關信息。存儲在數據字典中的信息記錄的是有關本數據庫數據內容的基本信息，包括數據庫結構、數學基礎、數據編碼、表名或字段名、有效型規則及有關數據庫對象的定義等。數據建庫創建時，創建數據字典。

四、結束語

1. 軟件的開發需要選用合適的軟件開發模型

本項目是提供基礎地理數據瀏覽、查詢、管理、分析等操作的軟件，基于項目的特性，初期花費較多時間進行需求分析、反復編寫、更改需求文檔、測試設計文檔，以及確定空間數據庫的表結構建立等。

2. 項目的開發依賴于測試

軟件開發過程中，測試與開發流程正在趨于融合。如測試活動的早期展開讓測試人員參與用戶需求的驗證，參加功能設計和實施設計的審核；測試人員與開發人員進行密切合作，隨著開發進展而實施逐步單元測試、模塊測試、系統集成、整體測試。隨著軟件規模和復雜程度的迅速提高，這種形式上的融合也迅速走向更深層次，更具實際意義。

3. 規范化、標準化的代碼和文檔編寫習慣

本項目在開發過程中是分工合作的，開發人員的相互配合非常重要，是項目成功開發的關鍵。在開發過程中，不同的人對文檔和程序的編寫不盡相同，這就需要大家協調好，采用規范的、標準的代碼和文檔編寫，便于程序和文檔的可讀性。

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[3]中國國家標準化管理委員會. 國家基本比例尺地圖圖式第3部分:1∶10 000 1∶50 000 1∶100 000地形圖圖式：GB/T 20257.3—2006[S]. 北京: 中國質檢出版社, 2006.

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Design and Implementation of Emergency Cartographic Database——Taking Liaoning Province as an Example

WANG Kunhao

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0173.

2015-04-20；

2015-11-23

王堃昊(1983—)，男，碩士，高級工程師，主要研究方向為地圖制圖。E-mail：wkh_412@sohu.com

P208

B

0494-0911(2016)05-0123-03

引文格式： 王堃昊. 應急制圖數據庫的設計與實現——以遼寧省為例[J].測繪通報，2016(5)：123-125.