1︰10 000 地形要素數據一體化更新策略

劉林起

（1. 安徽省第三測繪院，安徽 合肥 230601）

基礎地理信息是國家信息化建設中重要的基礎性與戰略性資源，是地理要素的統一定位基礎和空間載體，主要包括地形要素數據、數字正射影像數據、數字高程模型數據、地形圖制圖數據等[1]。1︰10 000地形要素數據更新的內業工作主要包括數據準備與預處理、數據采集、建庫編輯等，外業工作主要包括對內業采集數據的正確性和疑問進行實地核對以及信息采集。傳統更新方式是內業完成數據采集并制作外業核查底圖；外業再針對內業標注的疑問進行重點核查，并對核查路線兩側相關要素的正確性進行核對；外業核查完成后將調繪內容以紙圖或其他形式提供給內業編輯使用。因此，工作中存在各工序間相互分離的現象，數據更新周期長、效率低、成本高[2]。

本文針對1︰10 000 地形要素數據更新的工藝流程提出了優化方法，實現了數據更新過程中采集、編輯、建庫的一體化和內外業一體化[3]，以及數據更新中內業與外業、內業不同工序之間數據的無損無縫流轉銜接。

1 地形要素數據更新內容與要求

將1︰10 000 地形要素數據與DOM 進行疊加，對未發生變化的矢量要素與其同名影像套合，偏差在平面位置中誤差允許范圍內的無需更新；對變化要素進行圖形采集和屬性賦值。在DOM 上能準確判斷水系、交通、居民地、植被等要素，因此幾何位置可根據DOM 影像采集。根據內業預采集的成果，野外進行核查、糾錯，并補調不能準確判繪的地名、交通、管線、植被等要素及其相關要素屬性。內業根據外業核查成果再進行數據的編輯、拓撲關系建立和入庫。

針對水系、居民地、交通等變化較大的要素類更新后應做到：①水系分類正確，連通合理、流向正確，各類屬性項填寫齊全，真實反映區域水系的總體特征以及附屬設施的變化情況，位置正確、主次分明；②居民地能總體上反映其輪廓、分布特征[4]，正確表示居民地與道路、水系以及其他地物、地貌的關系；③交通要素更新后街區的主干道、次干道、支線層次分明，數據現勢性與影像保持一致，能正確表示道路的類別、等級、位置，真實反映道路網的結構特征、通行狀況、分布密度以及與其他要素的關系。

2 地形要素數據更新傳統工藝流程

1∶10 000地形要素數據更新傳統工藝流程如圖1所示。

圖1 1︰10 000地形要素數據更新傳統工藝流程圖

傳統更新工藝存在很多弊端，具體包括：①各工序只能按順序推進，遇到補采內容部分工序需重新進行；②格式轉換繁瑣，轉換時易出現漏轉或錯轉的情況，同時部分數據轉換時需將屬性信息進行對照，并與圖形進行掛接，易出現屬性信息丟失或錯誤；③無法承載面要素和相關操作，面拓撲關系易丟失；④當圖形錯誤較多或變化信息較大時，編輯困難、易出錯、效率低；⑤導入立體采集環境時易造成屬性丟失。

3 地形要素數據一體化更新技術路線

更新過程中數據的采集、編輯、建庫等內業工作均需依據影像或立體環境進行幾何圖形的采集、編輯和屬性賦值。本文通過建立一體化作業模式，采用統一的數據方案進行數據分層、分類和屬性項定義，要素采集時同時進行編輯、屬性錄入和拓撲關系構建，部分要素可在采集過程中自動完成屬性錄入，采集成果以建庫數據的形式存儲，形成采編一體化成果數據。

根據采編時使用的數據方案制作外業核查底圖，利用外業核查系統準確記錄外業核查時各要素的表示方式和屬性信息，通過對同一數據的流轉，消除內外業生產環節中圖形表達和屬性賦值等重復性內容[5]，整理后的數據成果內業編輯直接參考使用，要素的圖形編輯和質量控制貫穿整個過程，做到數據無損流轉。一體化技術流程如圖2所示。

4 地形要素數據一體化更新的實現

根據一體化技術流程，本文在1︰10 000 地形要素數據更新中利用ArcGIS10平臺和易繪eFeature 空間數據生產加工平臺進行實驗研究。

4.1 統一數據方案制作

數據方案對圖層的劃分、要素的分類、屬性項的定義以及符號化進行了詳細設計，設計過程中嚴格執行GB/T 20257.2-2017《國家基本比例尺地圖圖式第2部分：1∶5 000 1∶10 000 地形圖圖式》[4]和GB/T 33462-2016《基礎地理信息1∶10 000 地形要素數據規范》[1]。具體數據方案和配圖如圖3、4所示。

圖3 數據方案

4.2 要素一體化采編與建庫

導入數據方案后，將待更新的地形要素數據與高分辨率DOM 數據進行疊加，對能準確分辨的點要素、線要素、面要素按照要素采集方法和編輯內容進行采集編輯。采集過程中按規定的方向對有向點進行采集，其角度值自動錄入到相應的屬性字段中；線要素和面要素采集中應設置捕捉，避免產生不必要的懸掛，確保連接關系正確。

圖4 數據方案和配圖設計

利用ArcGIS10平臺能對簡單的線要素、面要素實現采編一體化，并構建正確的拓撲關系，但采集標注點和道路時工序繁瑣，如高程點、比高點需借助工具利用現勢性最優、且與實地相符的DEM 數據進行賦值，通過系列轉換后才能實現對應的屬性賦值；雙線道路需分別采集中心線和邊線構面，并對相應屬性進行賦值。

利用eFeature 空間數據生產加工平臺，探索實時拓撲維護動態更新技術方法，在多場景聯機測圖環境下，導入數據方案并疊加DOM 數據后，實現采編一體化，線、面拓撲聯動編輯，且能保證原有正確的拓撲關系不被破壞。同時，該方法還實現了以下內容：

1）對雙線道路進行中心線、邊線、面的分類代碼設置，實現了自動分層和屬性值的自動錄入。

2）實現了不同圖層間的跨層采集編輯，如耕地中新增建筑物，可實現要素直接采集，并構建正確的拓撲關系，具體操作如圖5 所示；實現了拓撲聯動矢量編輯，降低了更新編輯操作的復雜度，提高了數據質量和更新效率。

圖5 跨圖層采編一體化

3）通過字段運算、空間關系關聯、關系對照等屬性批量賦值，地貌更新可利用DEM 數據借助比高點、高程點直接采集，屬性自動錄入。

4）利用DOM 和DSM（或DEM）疊加生成模擬LOD 大場景實景三維模型，構建目視解譯環境，如圖6所示。

圖6 DEM+DOM模擬三維環境

為二維矢量賦予高程值，以便疊加到實景三維模型中，在模擬三維環境下實現各要素聯動更新，特別是為各類陡坎、高程點、等高線提供直觀感受，準確采集更新陡坎、補采高程點，在立體環境下對利用DEM反生成的或原圖中的等高線進行修、補測，以提高數據質量和作業效率，如圖7所示。

圖7 模擬三維環境下聯動更新

4.3 要素一體化更新質量控制

在利用各平臺進行一體化更新數據時，應定義檢查規則，在采集、編輯過程中有效控制成果質量。根據數據質量要求，研制檢查工具，并通過軟件調用選擇相應的檢查項，對更新數據進行檢查。軟件自動檢查可檢查數據層的完整性、點線不符、屬性表和拓撲關系等內容[6]。根據數據要素間關系的相關要求，構建的檢查規則如圖8所示。

圖8 檢查規則列表

5 結 語

1︰10 000 地形要素數據更新涉及內業采集、編輯、入庫以及野外核查作業，工序繁多且銜接復雜。通過實驗與實踐發現，本文研發的一體化更新平臺在1︰10 000 地形要素數據更新中能輔助作業人員減少人為錯誤，提高成果質量，作業周期減少30%～50%；能減少重復工作，極大降低編輯工作量，保留字段屬性不丟失，避免重新賦屬性；能對各要素的幾何特性和屬性進行分層和編輯，實現部分屬性的自動錄入；能在保證地物要素關系正確的前提下按需處理拓撲關系，省去較多的建庫環節，實現各工序間無縫無損銜接，便于最終數據成果的驗收與整理歸檔[7]。