城鎮建設管理中的電子地圖更新方法及應用探討

唐煥麗 熊活鏢 謝偉秋

摘要：電子地圖為城鎮信息化管理系統平臺的空間底圖，承載了城鎮的地理、經濟活動等空間信息。隨著城鎮建設管理的不斷發展，各項空間地理數據正大量生產，為保證電子地圖服務的可靠性，地圖更新迫在眉睫。本文立足廣東省廣州市增城區生產實際，充分利用國土規劃、民政、公安三大部門6類業務生產空間數據成果，重點探討道路、水系、POI、高程信息四類數據的更新策略，有效整合多源數據，實現電子地圖的數據更新；同時對電子地圖的符號設計、配色方案等方面進行優化處理，實現增城政務電子地圖的制圖更新。

關鍵詞：城鎮建設管理；電子地圖；多源數據；更新策略；增城區

doi：10.3969/j.issn.1009-1483.2019.06.003 中圖分類號：P283.5

文章編號：1009-1483（2019）06-0014-07 文獻標識碼：A

Updating Method and Its Application of Electronic Map in Town Construction Management

TANG Huanli， XIONG Huobiao， XIE Weiqiu

[Abstract] Electronic map is the spatial bottom map of the information management system platform. It carries the spatial information such as the geography and economic activities of the town. As the development of information construction in city development and management， numbers of spatial geographic data are producing， and electronic maps urgently need to be updated to ensure the reliability of their services. This study applied the development in Zengcheng District， Guangzhou City， took full use of data produced by department of land planning， civil affairs and the police， introduced update strategy of road， waters， POI， elevation. It had combined multi-source data effectively to update the data set of electronic map. Meanwhile it had updated the cartography of electronic map through optimizing the symbolic design and color matching scheme.

[Keywords] urban construction management； electronic map； multi-source data； update strategy； Zengcheng District

引言

隨著“數字化”“智慧化”等信息技術的發展，信息化成為了城鎮建設和管理中不可或缺的重要技術手段，同時反映空間信息和業務屬性信息的業務系統平臺則成為城鎮信息化建設的重要抓手和著力點，“一張圖”更是各大業務信息化管理的重要目標和新模式[1-3]。在空間信息表現形式方面，作為系統底圖的電子地圖承載著城鎮的地理空間信息、經濟活動空間信息，在城鎮管理、公眾服務等方面具有重要意義[1，4-5]。電子地圖是集成了地圖、Internet、計算機三大技術優勢，以數據的形式體現地圖的屬性和空間信息，承載信息量遠大于普通地圖，同時具有動態性、交互性與多媒體性，是紙質地圖發展成網絡地圖領域在地圖行業形成質的轉變[6-7] 。而數據的準確性、現勢性是電子地圖生命力的保障之一。隨著城鎮建設和管理的不斷發展，各項業務所涉及的空間信息在大量生產，電子地圖亟需更新，方可保證其數據服務的有效性和可靠性[1，4-5]。

目前，已有不少學者開展了電子地圖更新的相關研究：在專題數據更新研究方面，唐建智等[8]針對房屋專題，提出了一種基于房屋管理的以房屋測繪業務為驅動的主動式房屋電子地圖快速更新模式，實現了房屋電子地圖高效地自動更新；張鋒等[9]針對POI采集更新，提出一體化數據處理技術路線，并成功應用于珠海市電子地圖制作中。在全要素更新研究方面，邱健麗[5]分析電子地圖的點、線、面三大實體特征，研究其變化探測方法，結合生產實際闡述了周期更新策略和局部更新策略兩種更新方法，實現延續電子地圖生命線的目的；周婷婷[10]對電子地圖局部更新方法的研究指出相比較于松散小文件格式，采用緊湊大文件進行瓦片存儲管理和更新，可提升電子地圖瓦片數據的管理和更新效率；導航電子地圖為電子地圖的重要應用領域之一，應用也最為廣泛，因此針對各類導航地圖的增量更新研究也成為各位學者的研究重點[11-14]。隨著城鎮建設和管理的信息化建設，大量的空間地理數據正在生產，城鎮管理相關業務成果成為了電子地圖更新的重要數據來源，如何有效地利用已有工作成果數據，節約電子地圖更新成本，儼然成為了電子地圖更新研究另一重要趨勢，例如尹向軍等[1]在傳統的地理信息數據基礎上，提出利用新型測繪數據產品更新政務電子地圖的協同技術路線，提升了南京市政務信息化服務能力。張允[15]研究了如何利用城市規劃日常管理中產生的城市勘測數據更新廣州市城市電子地圖；唐建智等[8]同樣是從城市管理業務中獲取城市房屋變化信息。

然而，已有研究主要針對的是單一類業務工作成果，增城政務電子地圖已深入應用到規劃、民政、公安、水利等多個行業。在數據生產獲取方面，各部門各有側重、各具優勢，本研究立足生產實際，探討如何整合來自多數據生產部門的空間數據，有效利用各部門生產數據優勢更新現有電子地圖，增強現勢性，提高空間數據在城鎮建設和管理中的輔助決策能力和可靠度。

1研究區域概況

增城位于珠江三角洲東北部、廣州東部，總面積1616平方公里，下轄4個街道（荔城、永寧、增江、朱村）、7個鎮（正果、石灘、新塘、中新、派潭、小樓、仙村）。在信息化建設方面，增城構建了村莊規劃信息管理應用系統、政務空間一體化平臺等，以“一張圖”的形式多方位多平臺展示城市規劃與村莊規劃成果、村莊重要地理信息，輔助政府部門決策，向村一級推廣規劃信息化成果，推動規劃落地實施（見圖1）。

增城在建設廣州東部城市副中心過程中，經濟快速發展，隨著增城“一核三區”組團發展，城市副中心擴容提質，各類重大建設項目和基礎設施不斷落成，城鄉建設日新月異。多尺度、多類型、現勢性強的道路、水系、地形、重要地名等為各類項目規劃、建設的重要基礎地理空間數據，用于解決項目選址、規劃設計、城市建設管理等問題，而作為“一張圖”的重要基本底圖——電子地圖要求順應村莊、城鎮的發展要求，及時開展數據更新。

2數據源

電子地圖的更新主要包括地理空間數據更新和制圖更新。地理空間數據更新為電子地圖更新的核心內容，通過對數據更新來保持數據的現勢性，保證電子地圖的數據質量[5]。從業務工作獲取更新數據可最大限度地利用已有工作成果，節約數據采集成本，但是由于數據采集目的、采集方式、采集標準的不同，往往存在數據覆蓋范圍、數據精度、數據結構等的差異問題。因此，在進行數據更新處理之前，需要對各來源數據進行充分的統計分析，并設計標準的數據結構和框架，采用人機交互方式，盡可能地整合可靠性強、準確度高的成果信息。本研究數據源主要分為兩類。

（1）原有電子地圖：2014—2015年期間增城區根據需求制作了兩版電子地圖，由于應用需求和數據采集方式的差異及其他歷史因素，兩版電子地圖雖然制作時間相近，但在數據庫、數據結構及顯示上均存在一定的差別。其中，在分級顯示上，分別采用16級和8級進行顯示，為區分兩版電子地圖，下文將描述為16級電子地圖、8級電子地圖。

（2）更新數據源：本文主要研究從日常的業務工作中獲得成果數據對原電子地圖進行更新，共6項，分別來自國土規劃部門、民政部門及公安部門。制定更新策略之前，首先需要對更新數據源的數據時效性、數據格式、數據可用性等進行統計分析（見表1）。

3 更新策略與實現

3.1數據預處理

以原電子地圖坐標投影、數據格式為標準，靈活使用ArcGIS、CAD、EPS三大空間數據處理軟件對6大數據源進行信息提取、格式轉換、坐標轉換等預處理，形成基于1980西安坐標（以下簡稱西安80）的mdb預處理數據庫，為后續的數據更新處理對象。當前國家已開始推行CGCS2000坐標系（2000國家大地坐標系），為了滿足應用系統的數據部署環境要求，本文電子地圖將在后續工作中根據應用系統坐標轉換情況進行相應的坐標轉換。筆者以框圖展示數據預處理程序（見圖2）。

3.2更新策略

3.2.1道路更新

道路數據來源較為豐富，包含了國土規劃部門提供的地鐵數據，民政部門的標準命名路（街巷）數據、地名普查成果，以及公安部門的“四標四實”道路成果，高分辨率影像也為道路的更新提供參考。為取各數據之所長，需要充分對比分析原電子地圖數據庫的數據結構、空間和屬性特征，獲取更新源的空間和屬性的增量信息，更新原基礎數據庫（見表2）。

由于數據來源多樣，數據屬性賦值標準、空間位置精度等均有所不同，更新過程中，不可避免會出現同一段路空間或屬性信息沖突的情況。此時需要對該道路開展進一步調研。

（1）咨詢對研究區域道路習慣用名、道路節點較為熟悉的專家，對數據可靠性進行判斷；

（2）對比2017年影像進行空間信息判別；

（3）參考高德、百度等電子地圖采用的道路名稱、編號等屬性信息；

（4）針對2017年新開通的地鐵線路，根據地鐵開通實際情況，更新地鐵站名。

在獲取初步更新道路數據庫后，需要對新數據庫進行以下屬性的批量處理，確保新版電子地圖道路屬性標準的統一，從而便于多比例尺電子地圖的數據可視化設置。

（1）道路等級劃分在原電子地圖劃分標準[7]的基礎上，結合道路增量信息進行補充完善，分為五級（見表3）。

（2）各道路命名標準不統一，部分道路存在路名前面增加鎮街名稱或村名等信息的情況，這與用名習慣不符，同時也影響電子地圖的美觀，故本文增加“簡稱”字段屬性，通過字段計算批量獲取新道路名稱，用于電子地圖的路名展示。

（3）增加“level”字段（賦值0～7），結合道路等級劃分、原道路顯示級別，通過多次試驗確定各類道路在新版電子地圖中的顯示級別。例如，第5級電子地圖顯示level≥5的道路，實現“下一級別的要素內容不應少于上一級別，即隨著顯示比例尺的不斷增大，要素內容不斷增多”且“要素選取時應保證跨級數據調用的平滑過渡，即相鄰兩級的地圖負載量變化相對平緩”[7]，其他地圖要素處理類似。

3.2.2水系更新

水系在電子地圖中以面、線兩種形式表現，面以展示主要支流、湖泊、水庫、池塘等水域要素的空間特征為主，后三者同時還肩負名稱屬性展示的職能；線主要用于展示細小支流的空間特征及展示所有河流的名稱屬性。在更新前本文對水系的數據來源進行應用分析（見表4）。

3.2.3 POI更新

POI數據為電子地圖的重要組成部分，數據最為龐雜，更新也最為復雜，為本文難點之一。原數據庫及更新源數據均較為豐富，需要綜合分析三類數據的時效性、數據類型、已有數據量等，擇優取用，同時考慮疊加2017年遙感影像輔助數據整合（見表5）。

（1）地名普查成果預處理：轉換坐標至西安80；提取點數據；刪除地名普查數據中的“歷史地名”（602個），保留“現今地名”（6206個），例如地名普查中含“農居點”2493個，只保留現今地名2278個，其余舍棄；2個“火車站”均為歷史地名，舍棄。

（2）三大數據源整合：首先，梳理三大數據POI分類體系；其次，遵循“數據最全，版本最新”原則擇優取用，即同一類數據，三個版本中取用其中數據最全、版本最新的數據納入新數據。以“交通設施”點位整合為例，8級和16級電子地圖數據分別包含有“交通設施”4小類30、86個點位，地名普查成果包含有8小類141個點位，3大數據源的交通設施小類有共同點位，也有各自特有的數據（見表6）。更新過程中，既要求整合3大數據源信息，同時要求針對各小類尤其同名異位，或同位異名的點位通過影像、專家經驗及官方網絡資源、網絡地圖等對空間位置和名稱屬性展開進一步核實，進而納入新數據庫中。

（3）基于2017年影像的目視判讀，從空間的可靠性上對數據進行分析篩選，例如部分工礦企業定位于無建筑物的空地或林地，將這類工礦企業刪除。

（4）語義分析：增加“簡稱”字段，對較長POI名稱，通過語義分析獲取簡稱或分行顯示，例如“廣州增城萬達廣場”簡稱為“萬達廣場”；“新塘鎮文化服務中心圖書館”分為兩行顯示“新塘鎮文化”&“服務中心圖書館”。

（5）刪除同位同類同名POI點。

（6）POI的“level”顯示級別設定，分三種方式：① 考慮要素的類型和重要程度，設置顯示級別，例如大型醫院優先顯示，小型衛生站在較大比例尺顯示；② 對于“山峰”，將DEM高程信息賦予該類POI，根據高程進行分級顯示，比例尺較小時顯示高程較高的數據，隨著比例尺的增大，豐富展示數據；③ 目視判斷各區域顯示密度，適當調整顯示級別。

3.2.4 高程信息更新

為了提高地圖的層次感，體現增城地形地貌，本次電子地圖通過地形圖獲取高程點增加山體渲染。具體處理如下：

（1）高程點異常值處理：在ArcGIS中，利用屬性表select by Atrributes選取并刪除高程≤0的高程點。

（2）利用ArcGIS工具，依次生成TIN、DEM、Hillshade（山體陰影）數據。

（3）將色彩連貫的DEM數據放在最上層，高低起伏的山體陰影數據放在下層，設置DEM顯示透明度，兩圖層作為電子地圖的背景顯示（見圖3）。

3.3增城電子地圖更新

對各類數據進行更新并整合到目標數據庫之后，形成增城重要基礎空間信息一張圖，這對后續的信息查詢分析、電子地圖制圖提供重要的數據基礎。《地理信息公共服務平臺電子地圖數據規范》（CH/Z 9011—2011）將地圖分為20級[7]，根據增城政務電子地圖的需要，更新后的電子地圖選用原電子地圖的8級分級模式，顯示比例尺分別為：1：288900、1：144500、1：72300、1：36200、1：18100、1：9100、1：4600、1：2300。

由于更新數據在數據量、數據分類等方面的差異，綜合考慮電子地圖的圖面的美觀性、符號的形象性、地圖的可讀性等，本文結合原電子地圖設計方案，高德、百度等市場占有率較高的商業網絡電子地圖設計方案，以及行業規范等對地圖符號設計、配色方案等進行優化處理，各比例尺地圖要素信息的選擇、符號設計等優化原則和方式相似，下面以1：250000比例尺地圖為例進行闡述（見圖4）。

（1）行政區劃顯示優化：原8級電子地圖在該比例尺下展示了區級、鎮級、村級的行政區劃信息。在此比例尺下，村級行政區劃只能顯示線劃信息，意義不大，因此新版電子地圖與原16級電子地圖一致只保留區級、鎮級區劃信息，減少地圖界面信息冗余。行政區劃的符號及配色以顯示更為清晰美觀的原8級電子地圖為重要參考。

（2）道路優化：一是等級道路選擇，新版電子地圖取消省級道路、規劃道路，保留國道、快速路、鐵路，補充地鐵線路，體現增城區主要交通框架；二是符號設計，原8級電子地圖不同等級地圖道路符號設計在寬度、配色等的設計方面較原16級電子地圖道路區分度高、顯示大方清晰，為新版電子地圖主要參考；三是道路名稱標注，新版電子地圖參考原16級電子地圖對道路的編號、名稱均進行標注，豐富道路信息，標注樣式參考商業網絡電子地圖的設計方案進行優化，使其更為清晰明了，可讀性強。

（3）POI優化：該級地圖POI點為區級行政中心，符號樣式參照原16級電子地圖。POI符號優化主要體現在較大比例尺地圖上，其設計以當前商業網絡電子地圖設計方案為主要參考，從而提高符號的形象性，地圖的可讀性。

4結語

國土規劃、民政、公安等為城鎮建設信息化的主要數據生成部門，為了有效整合各部門空間數據成果，保障增城政務電子地圖數據的準確性和現勢性，提高城鎮建設信息化管理建設過程中必要基礎數據的可靠性，本文首先從數據獲取方式、數據結構、數據空間信息、屬性信息等方面對三大部門6類業務空間數據成果的時效性、可用性等進行全面分析，明確更新數據源；其次重點探討道路、水系、POI、高程信息四類數據的更新策略。該策略涉及更新數據源應用分析、數據預處理、空間和屬性信息更新處理等關鍵步驟，綜合了多源數據的優勢，彌補單一數據源的不足，實現多源數據的有效融合，強化了電子地圖對城鎮建設管理的信息化服務能力，為其他部門的業務生產數據成果的整合提供借鑒。與此同時，本文參考電子地圖制作有關標準，充分利用市場認可度較高的商業網絡電子地圖設計方案，對原電子地圖的信息分級、符號、標注顯示等進行優化處理，提高了電子地圖的規范性和美觀度，使系統數據得到更好地表達，促進增城重要基礎空間信息一張圖的推廣，對今后電子地圖的持續更新提供重要思路。

注：

①2017年，廣州市委市政府部署開展“深化平安有序規范城市管理專項行動”，核心內容為“四標四實”。“四標”即一張“標準作業圖”、一套“標準建筑物編碼”、一個“標準地址庫”、一張“標準基礎網格”；“四實”即通過入戶走訪，外業調查的方式，核準“實有人口”“實有房屋”“實有單位”“實有設施”。

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