綜合交通地理信息要素結構設計

肖亮亮，王長海

(廣西交通設計集團有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

地理信息是國家重要的基礎信息資源[1]，在國民經濟建設中發揮著重要作用。交通運輸行業的快速發展同樣離不開地理信息的支撐，地理信息可為交通運輸行業提供可視化展示、空間分析等功能，并在交通規劃、道路設計、道路養護、運輸管理等方面廣泛應用。

目前，公安、水利等行業基本已完成地理信息數據標準的建設[2-3]，然而在交通運輸行業，大部分地區交通地理信息基礎薄弱，缺乏統一的交通地理信息服務平臺和完善的數據標準體系。此外，由于各地區交通地理信息基礎存在數據標準不一、分類混亂，數據更新與管理不規范、數據版本混亂等問題，導致數據交換共享仍處于比較原始的階段，大大影響了地理信息在交通運輸行業的應用和應有的價值體現。

綜合交通地理信息要素結構設計是其采集、生產、更新、管理、建庫的基礎。因此，通過建立綜合交通地理信息要素結構規范，規范數據內容組織與分類，明確數據屬性結構，優化交通運輸行業地理信息數據生產、共享和應用機制，促進交通地理信息標準化建設的發展。本文在對大量綜合交通地理信息應用研究的基礎上，提出一種綜合交通地理信息要素結構設計方案，通過統一綜合交通運輸領域的數據分類，規范數據組織結構，使數據標準統一、有據可循，數據更新和管理機制更加統一，數據共享交換更加便捷，進而優化綜合交通運輸行業地理信息數據生產、共享和應用機制，促進綜合交通地理信息標準化的落地。

1 研究現狀

綜合交通地理信息種類廣泛，涵蓋了鐵路、公路、水路、民航、郵政等在內的不同區域之間的交通運輸體系所涉及的地理信息，如何有序地將諸多種類的地理信息進行組織管

理，對地理信息在綜合交通運輸領域的應用深度和價值發揮具有重要影響。目前針對地理信息要素結構設計的研究工作主要集中在分類體系結構、編碼規則等方面，多數是針對特定行業及地區場景下的基礎地理信息進行分類編碼，并且發布了一系列的標準規范。鄧曉光等[4]提出了一套基于空間對象的幾何、屬性、制圖特征的基礎地理信息分類編碼方案；潘佩芬等[5]將鐵路要素和鐵路基礎設施及營運與管理要素劃分為11個一級小類、28個二級小類和129個三級小類，并按編碼規則進行編碼；周麗珠等[6]結合天津市地域特點，對天津市基礎地理信息要素分類與編碼進行了研究。基于《GB 13923-2016基礎地理信息要素分類與代碼》[7]等標準，一些行業和地區開展了一些相關標準的編制工作。2017年，為推進交通運輸信息化標準體系建設，青島市組織編寫了《DB 3702/FW JT 026-2017青島市交通運輸數據共享技術與管理規范》[8]《DB 3702/FW JT 020-2017青島市交通運輸行業地理信息系統(GIS-T)技術規范》[9]等地方技術規范，目前均已實施生效。2015年，廣西批準并發布了《DB45/T 1190-2015城市交通地理信息分類與代碼》[10]《DB45/T 1189-2015城市交通地理信息數據組織及數據庫命名規則》[11]《DB45/T 1191-2015城市交通地理信息屬性數據結構》[12]等幾項廣西地方標準，規定了城市交通地理信息的數據分類分層、命名規則及屬性數據結構等。

對綜合交通地理信息要素結構設計進行研究，有助于統一綜合交通領域的數據分類，規范數據組織結構，使數據共享更加便捷高效，數據應用更加深入。

2 分類規則研究

信息分類的基本方法包括面分類法和線分類法，由于綜合交通地理信息要素種類繁多、結構復雜，因此適合采用線分類法對其進行分類。根據綜合交通地理信息的特點，按照要素類型和從屬關系依次劃分為門類、大類、中類、小類。在進行分類時，如果中類已經可以具體說明數據的分類，那么小類可與中類一致。按照分類原則，根據綜合交通所涉及的數據內容、數據來源及應用范圍需求等特點，本文中綜合交通地理信息要素的三大門類分別為基礎地理信息、交通公共地理信息、交通業務專題地理信息，如圖1所示。

圖1 綜合交通地理信息門類示意圖

具體而言，本文所指的基礎地理信息主要由自然地理信息中的地貌、水系、植被以及社會地理信息中的居民地、交通、境界、特殊地物、地名等要素構成。交通公共地理信息是指多個交通業務部門所關注的，服務于多類交通業務應用的地理實體的基本信息。交通業務專題地理信息是指某一交通業務所關注的或生產的專用交通地理實體信息，或者為某一特定應用，通過整合各類交通地理信息而來的專題地理信息。

基礎地理信息的分類在《GB/T13923-2006基礎地理信息要素分類與代碼》的分類框架下，為保證與其分類體系的一致，按照分類方案，選取與交通運輸行業相關的要素進行分類。交通公共地理信息按照綜合交通地理信息涉及的行業領域及運輸方式進行分類。交通業務專題地理信息則是根據其涉及的業務及應用專題進行分類。具體分類如表1所示。

表1 綜合交通地理信息分類表

3 組織及命名規則研究

3.1 要素組織研究

以分層結構對綜合交通地理信息要素進行組織，并且每一層級的數據組織都應遵循信息全面、準確、獨一無二且完整涵蓋綜合交通所有地理信息數據的原則，如下頁圖2所示。具體來說：數據庫由一個或多個數據集組成；數據集由一個或多個具有相同空間坐標系的圖層組成；圖層是用來顯示地理信息要素的機制，每個圖層代表一組屬性相同的要素。最常用的四種圖層類型是點(Point)、線(Polyline)、面(Polygon)和注記(Annotation)。

圖2 綜合交通地理信息要素組織結構示意圖

(1)數據庫組織

數據庫的組織總體上應遵循信息全面、準確、唯一且完整涵蓋綜合交通所有地理信息數據的原則。通過關系型數據庫和空間數據引擎建立綜合交通地理信息數據庫，實現數據的存儲與管理。由于綜合交通地理信息數據涵蓋廣泛，建庫時應根據應用需要對綜合交通地理信息進行分庫建設，例如交通規劃管理部門從時間維度進行現狀、規劃、歷史等分庫建設。

(2)數據集組織

數據集的組織總體上應遵循信息全面、準確、唯一且能完整概括所包含圖層內容的原則。一個數據庫包含多個數據集，數據集是在數據庫的基礎上對其進一步地細分。數據集應在對數據進行分類的基礎上根據數據具體內容以及數據應用需求進行組織，同時顧及數據分類、行政區劃、應用專題、時間節點等因素。

(3)圖層與分區數據組織

一個圖層的屬性數據采用一個數據表進行存儲管理，在數據量較大的情況下，可以考慮對幾何數據和屬性數據表進行分區存儲，分區按照空間分布進行。

3.2 要素命名規則研究

3.2.1 數據庫命名規則

數據庫的命名總體上應遵循信息全面、獨一無二且能準確概括所含數據集、圖層內容的原則。命名規則如圖3所示。

圖3 數據庫命名規則示意圖

3.2.2 數據集命名規則

數據集命名總體上應遵循命名信息全面、唯一且能準確概括所含圖層的原則，通過數據集名稱能準確定位所屬數據庫。

數據集名稱根據其所包含圖層內容的共同特征進行命名，其命名規則為：數據大類+數據中類+數據成果+年份(可選)。

(1)名稱中各對象名之間使用下劃線“_”進行分隔。

(2)數據大類和數據中類簡寫使用中文名稱拼音首字母大寫。

(3)數據成果名稱需注明行政區劃范圍，包含的數據內容或專題信息，在能夠表達數據主要內容的原則下，名稱盡量簡潔，命名采用中文名稱大寫拼音首字母。

(4)年份主要用于描述數據集的時間信息，該內容為選填。年份以4位阿拉伯數字表示，表示前后兩個年份時間段的以“TO”相連，例如2017年的成果表示為“2017”，2013—2017年的成果表示為“2013TO2017”。

3.2.3 圖層命名規則

圖層命名總體上應遵循命名信息全面、獨一無二且能準確概括所含圖層內容的原則，通過圖層命名能準確定位所屬數據集、數據庫。

根據數據特征，圖層命名規范由三部分對象構成，其命名規則為：圖層內容+數據小類+年份(可選)。

(1)名稱中各對象名之間使用下劃線“_”進行分隔。

(2)圖層內容應是圖層信息的概括，圖層命名采用圖層名稱中文拼音首字母大寫。

(3)如所屬數據集包含年份信息，則圖層年份沿用其所屬的數據集名稱中的年份。

4 屬性結構研究

要素的屬性數據項應能準確區分要素實體的特征，根據不同類別的特征對其進行分類。因此，本文將表述要素實體幾何、標識特征的數據項劃分為基本屬性數據項，如要素實體的面積、長度、周長等自然特征，這些特征一般不隨應用場景的變化而變化；將表述要素實體類別、關系特征的屬性項劃分為擴展屬性數據項，如要素實體的名稱、類型等；將與具體業務及專題特征相關的特征劃分為業務專題屬性數據項，這些數據項一般是根據具體應用場景而定的，同樣的要素實體在不同的應用場景下會有不同的數據項，這些數據項通過唯一標識碼與要素實體相關聯。如表2所示。

表2 高速公路屬性結構數據項示例表

5 結語

本文提出了一種綜合交通地理信息要素結構設計方案，闡述了數據分類、數據組織及命名、屬性結構設計及命名等內容。根據此方案，形成綜合交通地理信息要素結構設計規范，將鐵路、公路、民航、水路等區域之間的交通運輸體系相關的地理信息數據進行統一、規范管理，實現從數據生產、加工到管理的有規可依、有理可循。綜合交通地理信息的標準化可以有效保障數據質量，提高信息共享能力，降低數據重復生產帶來的損失，充分發揮地理信息在綜合交通運輸行業的價值。