中圖分類號：P208 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）23-0108-04

Abstract：Acomprehensive3Dgeographicalinformationmanagementsystemisestablishedfortopographicmaps， comprehensivepipenetworkdataandreal-lfe3Dmodeldata.Basedonthis，fieldcolecteddataareanalyzed，terrindatabases of differentscalesaresignedandgeograpicallementsinrossscaledatabasesareomparedinodertoquicklyealizete extractionofgeograpicalelementsincros-scaledatabases，enhancetheconstructionofthedataplatfomandthespeedofdata extractionintheplatform，increasetwo-dimensionaldata，andenrichthedisplayefectinthethree-dimensionalmodelsystem.

Keywords： database; geographical element; extraction and merge; 3D model; spatial informatior

城市三維地理信息系統是模擬、表示、管理和分析客觀世界中的三維空間實體及其相關信息的計算機系統，是政府管理更新的需要，能為管理和決策提供更加直接和真實的目標及研究對象。三維地理信息管理系統為社會經濟信息化高速發展提供了基礎，促進了政府空間信息共享，使地理信息數據得到了充分利用，減少了數據重測，提高了多項效率，加快信息化的進程。將地方政府的需求與測繪工作直接結合起來，能緊密點服務于各級政府，在政府進行決策、管理、服務等方面發揮著積極作用。中大比例尺地形數據是三維系統中主要的數據載體，數據庫設計是三維地理信息系統的重要組成部分，其設計主要是適應數字管理系統點框架體系，為其提供方便的數據庫。本文以1：500和1：5000兩種比例尺數據庫的設計為例進行探討研究。

1數據庫設計方案

1.1前期外業采集數據整理

數據整理是數據入庫中工作量最大的部分，原始數據的質量直接影響到項目的進展，所以首先要對原始數據進行檢查分析，弄清數據的現狀，然后根據數據入庫標準進行數據入庫前處理，以方便后期數據入庫。

傳統大比例尺地形圖生產模式是以CAD制圖數據為主，外業進行數據采集，完成外業制圖數據，內業人員在數據入庫前進行數據分析、編輯整理、質檢等，最終完成符合人庫要求的數據

外業數據采集人員，只是按照外業生產要求完成外業數據采集，存在內外業生產分離情況。導致內業人員在進行數據入庫時，需要從數據格式、數據屬性信息、數據處理方式等多個方面重新進行檢查分析。數據分析主要檢查數據圖層是否齊全、準確，要素的屬性信息是否齊全，是否存在遺漏和錯誤等。

數據入庫需要對要素按照標準進行分類，以點、線、面和注記的形式存在。要素要賦予規則的編碼。數據的編輯整理，主要是對數據格式進行轉換，對數據結點匹配的正確處理，對需要構面點數據進行構面處理等，從而達到入庫點規范要求。

數據的質量檢查具有屬性精度、邏輯一致性及完整性。屬性精度主要檢查要素編碼是否無誤，要素圖層命名及分類是否符合標準，要素點編碼、線型、顏色等屬性信息是否滿足要求，要素的屬性值是否為空。邏輯一致性主要檢查要素的邏輯一致性是否正確，要素之間點拓撲關系是否正確，要素點方向性是否符合要求，要素的結構關系是否正確，線狀要素點結點匹配是否正確及點線矛盾等是否處理合適。完整性主要檢查分類是否符合標準點取舍要求，要素的分層是否與規范相對應，要素是否有重或遺漏，注記標注是否完整等。

1.2 數據庫設計方案

數據庫建設必須遵循一定的原則：科學性和系統性、面相對象實體、穩定性與靈活性相結合、基礎性、實用性、準確性、完整性及擴展性。數據庫的數據元素必須齊全，并有效地進行組織，編寫相應的入庫標準，按照設定的標準原則進行分類編碼，外部系統調用時能按照分類及編碼進行檢索應用，并能滿足后期的數據分析等需要。

數據庫建設必須處理要素之間的空間關系及要素點屬性信息。數據格式分為ACCESS屬性數據和矢量空間數據。數據庫的空間關系為實體對象之間的空間相互作用關系，通常包括拓撲、順序和度量空間關系。拓撲空間關系描述的是實體間的相鄰、包含、相交和相離等空間關系，表現在要素上主要分為點與點、線與線、面與面、點與線、點與面、線與面等不同形式；順序空間關系描述的是實體間在空間上的排列次序，它定義了地物對象之間的方位；度量空間關系描述的是空間實體間的距離或遠近關系。處理好要素之間的空間關系即處理好要素之間的各種上述空間關系。屬性數據是數據庫的主要組成部分，屬性數據可以采用手工錄入、分析計算和直接導人3種方式錄人，錄入的屬性信息必須與空間實體的幾何數據聯系起來。采用在幾何數據與屬性數據之間建立一公共標識符，才能將幾何數據與屬性數據自動地連接起來。

數據庫設計時，首先應對數據進行分析、歸納，再進行結構化設計。數據庫結構設計通常采用自頂而下的方式，即先從整體給出結構設計的總體框架再逐步細化。數據庫的設計通常先進行概念機構設計，再進行邏輯結構設計，最后進行物理結構設計。概念結構設計即先對現有的數據及需求進行全面分析，對能到達的效果進行合并，再根據數據設定總體框架。邏輯結構分析是根據數據庫的概念機構設定數據庫的邏輯關系模型，設定數據庫的邏輯機構劃分為數據庫一數據子集一物理層。物理結構設計是以邏輯設計的結果為基礎，根據數據要素的類型進行物理分層。

邏輯層和物理層對子庫按照地理要素的分類進行邏輯分層，每個邏輯層按FeatureClass進行物理分層（圖1）。

數據庫模型設計的好壞直接影響后期調用數據的有效運行。本文研究的數據庫結構設計采用自頂而下的方式，即先從整體給出結構設計的總體框架再逐步細化。基礎地形數據庫的結構設計包含八大類要素（定位基礎、水系、居民地、交通、管線、境界、地貌、植被與土質和其他數據等），按照數據的空間數據類型進行合理的分類布局，然后進行數據存儲（圖2、圖3）。

日國家基礎地理500_1.mdb A日DLGK2023地貌點過地貌面地貌線等高線定位基礎點定位基礎線管線點管線面管線線交通點交通輔助面交通輔助線過交通面交通線境界點境界面境界線居民地點居民地輔助點居民地輔助線居民地面國居民地面輔助層居民地線水系點過水系輔助面水系輔助線水系面水系線過垣柵面垣柵線植被點過植被面植被線A注記層

2不同比例尺數據庫中地理要素區別分析

本文選取的地點為某城市的城鄉結合部，選取數據的數學基礎一致，選取位置一致，方便2種比例尺的對比分析。要素圖形編碼符合GB/T13923—2022《基礎地理信息要素分類與代碼》編碼要求。數據比例尺不同時，相同的地物通過點、線、面表達的方式也會不同，所以要加以區分。另外，不同比例尺數據，在地理信息數據表中所表達記錄的內容都會不同。為方便數據的自動提取，很好地把不同比例尺下的要素與屬性信息中相關屬性聯系起來，則要根據軟件平臺和數據庫設定的結構進行整理數據，以方便處理平臺之間的數據交換。

500比例尺與5000比例尺地形數據要素根據基礎地理信息要素數據字典，數據庫的結構設計包含八大類要素，數據要素個數和每大類要素數不同，具體統計分析見表1。

表12種比例尺要素分類個數統計表

地形要素在不同比例尺地圖中的取舍和表示的形式跟自身的比例尺有很大的關系，人眼分辨率為圖上 0.1mm ，所代表的實地距離視為地形圖的比例尺精度。比例尺精度即為在圖上要表示的最小地物的大小，在圖上量測任意2點間的長度與相應實地距離之比。通常把人眼能分辨的圖上最小距離 0.1mm 所代表的實地水平距離稱為比例尺精度。由此，同一要素在500比例尺與5000比例尺圖形上表達時，取舍程度不同，所以點、線、面表示的方式不同。

通過表1可以看出，2種比例尺要素在不同的要素分類中存在一定的差異，則表示不同地物在不同比例尺要素提取時，篩選的標準不同，取舍不同，以至于在數據庫中表示方法不同。要素的表示方式，要根據不同比例尺精度結合要素的質量和數量特征進行設定。點表示零維幾何基元，點要素表示的是沒有面積或長度的地理要素，或在一定的地圖比例尺上用電表示的要素。線表示一維幾何基元，表示具有一定長度但沒有面積的地理要素，或在一定的地圖比例尺上用線表示的要素。面表示二維幾何基元，表示具有一定長度和面積的地理要素，或在一定的地圖比例尺上用面表示的要素。

比例尺的不同，一般從面狀地理要素的大小，以及要素的長度等屬性方面進行區分。現選取幾種要素分別從不同表示形式分析區別。農村中一般房屋，在500比例尺數據庫中，就普通房屋來說，幾何特征以面形式存在；在5000比例尺數據庫中，由于農村房屋之間的道路寬度不滿足比例尺精度要求，則通常以街區存在。圍墻，在500比例尺數據庫中，以有向線或復核線加面的形式表示；在5000比例尺數據庫中，由于一般不滿足比例尺精度要求，則通常以有向線表示。點狀要素，包括管線層電桿、變壓器、檢修井口等，考慮面積較小，在5000比例尺數據庫中予以取舍。

3不同比例尺數據庫中地理要素的提取與合并

不同比例尺數據庫中地理要素的提取一般是從較大比例尺數據庫中提取較小比例尺要素數據，提取時首先要設定點、線、面的提前原則及參數。設定標準要依托不同比例尺數據庫設定的標準及比例尺精度。確定目標數據庫地理要素的最小上圖面積、寬度、間距、線狀地物的最小上圖長度等各項綜合參數。根據以上2種比例尺要素的對比分析結果，地理要素提取主要操作流程如下。

第一，對原數據庫要素以面表示時，根據設定提取的參數，如果小于參數，參考目標數據庫中的要素是否表示，以及表示方式。

第二，對線狀要素，篩選平均寬度不滿足上圖要求的交通運輸用地、水域及水利設施用地、其他需要轉線的線狀特征等線狀要素進行取舍。

第三，確定處理對象，依據設定的標準，確定地類分類表達的精度要求與所處理的要素，處理對象包括機耕路、鄉村路、小路、內部道路和溝渠等平均寬度不滿足上圖標準的地理要素。

提取其骨架線作為基礎線要素，一般選取圖斑中心線作為其骨架線，根據中心線屬性寬度信息賦值目標數據庫的寬度。

線要素取舍，基于基礎線要素，結合道路、水系等級、長度及連通性和分布特征，確定基礎線要素的重要性，并開展線要素選取，形成綜合線要素成果。

第四，非線狀地物的綜合。將地類層中空間相接（具有共享邊）且屬性（地類編碼）相同的地物進行合并。

對平均間距小于一定閾值的多個具有聚集性（非直接相接的連片要素）同類（屬于同一一級類）較小要素，即按照一定的規則對多個同類要素進行合并，形成達到上圖面積的大圖斑，并盡量保持聚合后的圖形與形狀及面積的一致。

連片同類較小要素聚合主要操作流程如下：依據縮編要求，確定地類分類表達級別與所處理的圖斑對象；確定所處理要素對象的聚集模式；選取適宜的聚合操作。

第五，小面狀要素的轉點。對于獨立存在與目標比例尺上圖標準差距較大，同時又具有重要意義的小面狀要素，不能直接剔除，可將小面狀要素進行轉點處理，并繼承原地類圖斑的屬性。

主要操作流程如下：確定可轉點處理的要素；將選中的要素轉換為點要素，新生成的點要素空間位置位于原要素面內部，其屬性信息完全繼承原要素屬性。

第六，質量檢查和修改。數據成果質量檢查主要包括通用性檢查和質量檢查。

通用性檢查是對數據的組織結構、成果的數據格式、圖層的完整性、數學基礎規范性、圖形拓撲規范性、屬性數據結構規范性和部分屬性取值規范性進行檢查。

質量檢查包括行政界線控制檢查、面積變化控制檢查、地理要素綜合檢查、點線要素檢查和整體圖面效果檢查5個方面。

4結論

根據數據庫的邏輯模型和物理模型的結構設計建立數據庫模型，并根據模型可以擺脫人庫編輯軟件，更能方便地利用不同軟件進行數據編輯整理。并結合平臺的結構設計調整數據庫，以方便數據在平臺中進行快速展示。

參考文獻：

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