基于多源數據的城市道路更新方法研究

陳桂秋

（沈陽市勘察測繪研究院有限公司，遼寧 沈陽 110004）

道路網絡是城市的骨架，是整個城市的“生命線”，是城市社會經濟活動、交通運輸賴以進行的物質載體。全面準確的路網信息作為智慧城市的重要基礎之一，在城市規劃、交通管理以及大眾出行等方面具有重要意義和價值[1]。城市道路是地理信息數據服務重要的專題數據之一，城市道路更新是服務于中心城市發展建設的要求，完善、標準的道路屬性能為處置自然災害、事故災難、公共衛生事件、社會安全事件等應急救援工作提供重要參考。

一、更新內容與方法

城市道路更新覆蓋的要素有城市道路、城際道路、軌道交通、道路附屬設施等，數據構成包括道路中心線、道路面、路面高程。數據更新（圖1）包括道路中心線的更新、道路構面、道路高程點的提取，城市道路數據的更新和維護主要包括空間數據和非空間數據更新[2]。

以作業區域內國情監測數據、市情監測數據庫中道路中心線數據為基礎，利用高分辨率遙感影像數據、已有的地形圖數據等資源為重要參考數據，收集、整合多種城市道路專題數據，采用自動與人機交互數據處理、多源信息輔助數據采集與融合、外業調查、空間量算等技術與方法，內外業相結合更新城市道路，完善道路專題屬性信息，建設城市道路專題數據庫，提高成果管理和應用的兼容性、現勢性和多樣性（圖2）。

二、道路中心線更新

正確表示道路中心線的類別、等級、位置及其他專題屬性信息，反映城市道路的結構特征、通行狀況、分布密度等。在地形圖和數字正射影像圖的基礎上更新道路中心線，主要包括城際道路、城市道路、軌道交通、道路附屬設施。

城際道路包括：高速公路、國道、省道、 縣道（縣域內連接鄉鎮及較大村莊的道路）、鄉道（鄉域內連接村與村之間的道路）；城市道路包括：快速路、主干道、次干道、支路、內部路（選取更新）；軌道交通包括：鐵路、地鐵、有軌電車；道路附屬設施包括：橋梁、隧道、高架路。

1.空間數據更新

以線要素表達的道路應保證線段的連續并與相接的道路構成連通網絡。城市道路更新范圍為縣級及以上政府駐地所在城鎮內快速路和城市街道的道路中心線，以及該范圍內其他起路網聯通作用的主要道路中心線；所有城市軌道交通的地面線需更新；道路附屬設施中高架橋、隧道全部更新，橋梁（鐵路、公路）全部更新，橋梁（人行）選取更新。

城市道路如果為某條公路貫穿連通必不可少的組成部分，需同時在公路層表示，以保證這條公路貫穿連通。與高等級公路相連的城市道路無論長短、寬窄均應表示。在路網中起連通作用的鄉村道路均應表示。如果相交的道路相通，在道路中心線相交處打斷生成兩條線段。當路面寬度不同、鋪設材料變化時道路中心線需拓撲打斷。

道路中心線空間數據的更新包括采集新增道路、處理消亡道路、核改變化道路、刪除重復道路。

（1）采集新增道路：為保證數據成果精度及現勢性，城區新增道路參照最新地形圖數據更新道路中心線。城市道路更新范圍是支路及以上等級全部采集，內部路選取采集；城區外新增道路參照最新影像數據更新道路，更新范圍為鄉道及以上等級，村內路不采集。

（2）處理消亡道路：在數據庫中隱藏，不執行刪除操作。標記為歷史信息，數據應用時默認存儲但不表達。

（3）核改變化道路：道路走向變化、起止節點變化、寬度變化等情況，按照實際情況修改。

（4）刪除重復道路：核查重復道路數據，刪除無用數據。

2.屬性數據更新

空間數據為同一道路中心線，城市道路名稱與公路名稱不同的，兩個名稱都保留在數據庫中。道路等級、鋪設材料等其他屬性項，以該段道路主要路段的技術等級、鋪設材料為準，鋪設材料通過最新影像或外業調查核實更新。

數據來源的標識能夠為城市道路成果數據的應用服務提供參考，確定數據精度能否符合要求。空間數據重新采集或者屬性數據更新的情況，需要標識數據來源，即資料來自哪里，是其他專題材料，還是外業調繪核實。例如標記空間數據采集方式是依據地形圖、外業實測、還是依據遙感影像采集等。

所有數據均應明確標示其產生和消亡時間。產生和消亡時間采用實體自然產生和消亡的時間，以其管轄部門業務規則為依據，若無相關信息則填寫缺省值，同時記錄測繪數據生產、更新時間。

三、道路面更新

道路面更新的數據范圍是城際道路（高速公路、國道、省道、縣道）、城市道路（快速路、主干道、次干道、支路、內部路）、道路附屬設施（橋梁、隧道、高架路）。基礎數據為地形圖數據庫中提取的道路面數據，新增道路面數據的更新，通過道路中心線屬性結構中寬度數據制作緩沖區模型，疊加在遙感影像，以影像為底圖參考調整修正。

1.空間數據更新

以面表達的道路要素應保證面的封閉，構面表達時邊界以最外圍路邊線為標準。若不能通過地形圖提取或路寬數據緩沖創建道路面，則以遙感影像數據為參考，在保證數據精度的前提下，將道路中線平移至道路最外側邊界處，構建道路面。

正確處理要素間的空間關系，保證要素間空間關系的合理與邏輯一致。名稱相同的但在交叉路口處斷開的道路面，要保證道路面在拓撲關系上可以無縫合并，不應出現道路面與面之間的重疊或相交。相交道路面的表達方法參照道路中心線的斷開方式，道路中心線斷開的道路要素對應的道路面要素也要斷開（圖3，圖4）。

道路面空間數據的更新包括新增道路構面、處理消亡道路面、核改變化道路面、刪除重復道路面，處理原則與道路中心線一致。

2.屬性數據更新

道路面與中心線的數據結構不同，編碼中圖形代碼應有所區分。字段中記錄“面積”屬性，其他屬性字段沿用道路中心線屬性數據。

四、道路高程數據更新

為擴大城市道路數據的應用范圍，從地形圖數據或DEM數據中提取高程數據，使用道路面裁切出城市道路高程，數據結構以點數據形式存儲，高程值信息作為屬性數據存儲表達。數據成果能夠為城市規劃建設和道路規劃建設提供準確的高程和平面位置參考。

五、外業調查及數據采集

鑒于城市道路更新數據涉及的范圍廣，屬性數據內容繁多，對于無法根據現有資料確定數據準確性的情況，需要外業核實確認，方式方法包括外業測量、無人機航拍等。對內業不能采集的道路中心線空間數據、沒有權威資料支持的屬性數據核實確認和補調、對收集利用的專題信息進行核查，內業在進行數據采集時對有疑問的重點圈出范圍，外業重點核查。留下的資料和記錄可為使用成果的用戶提供判斷數據質量情況的客觀依據，并據此合理有效地利用數據成果。

六、結束語

路網空間數據具有復雜性和動態性［3］。文章基于城市道路數據的組成元素，結合多源路網數據，從空間和屬性兩方面，討論了城市道路中心線、道路面、路面高程等數據的更新方法，為路網研究者以及實測工作人員作業提供了一些參考，發揮城市道路在城市建設、交通規劃管理等基礎建設方面提供了技術支持。