地图数据与空间数据一体化生产模式的实现

李静兰

(太原市勘察测绘研究院，山西太原 030002)

地图数据与空间数据一体化生产模式的实现

李静兰∗

(太原市勘察测绘研究院，山西太原 030002)

随着地理信息技术快速发展，测绘部门已经成为了地理信息产业中重要的组成部分，空间数据生产成为测绘部门除地图制图以外的另一主要任务。本文介绍了基于测绘部门现有的制图数据生产体系上所实现的地图数据与空间数据一体化生产模式，从数据标准、生产平台、数据管理及生产流程等方面进行了相关论述。

一体化生产系统；数据准则；编辑平台；数据管理；生产流程

1 引 言

地图数据与空间数据生产一体化是DLG生产的同时兼顾空间数据的生产，在一个生产流程中同时得到地图数据和空间数据两种产品，起到事半功倍的作用。随着地理信息数据标准和地图制图全数字化生产的不断完善，地图数据与空间数据生产一体化已经具备实现的条件。

一体化生产模式研究的对象是地图与空间数据，二者的生产既有相似性又有差异性，相似性是一体化生产的基础，差异性是造成两者不同的主要矛盾，找出矛盾并解决矛盾就能把两者结合起来。

2 制图数据与空间数据的差异

空间数据库和地图都可以看做是空间数据的载体，对同一区域而言，二者表达的内容是完全一致的，都是表达特定区域自然－社会系统中各种地理事物和现象的空间分布规律，只是表现的形式不同。但是，由于制图数据与空间数据面向的对象不同，其要求又有高下之分。

地图是通过地图语言——符号系统表示图形；是经过取舍和概括的图形(廖克，2003)。在地图语言中，最重要的是地图符号及其符号系统，制图者通过运用地图符号把制图对象表现在地图上，而用图者通过认识地图符号来认识制图对象。因此，制图数据是简单的几何模拟，着重外在的表现，关注的是最终成图的质量，即成图的精度、颜色与搭配、线型和符号的规范化、图面的美观程度以及整饰的质量等。制图数据的生产是建立在面向机助制图的数据模型上，其本质是数字制图模型(DCM)，强调制图要素的符号化表示，以图形符号为主要操作对象。

空间数据则是更高层次的空间建模，强调内在的联系。在空间数据库中，地物之间的拓扑关系是通过严密的数学逻辑规则建立的，不精确的东西就不可能得到正确的识别。空间数据侧重于客观地理实体的数字景观模型(DLM)的描述。地理信息系统不强调物理特征符号化表示，利用要素属性编码进行控制，因此以属性编码为主。

3 生产模式的分析

地图和空间数据可以相互转换，但是由于前述两种数据之间的差异，会造成二者转换过程存在一定的问题。

(1)地图数据向空间数据转换

描述空间实体一般要包括三种基本信息:语义信息、量度信息和关系结构信息。语义信息表明实体的类型，度量信息用于描述实体的形状和位置等几何信息，关系结构信息用于描述一个实体与其他实体的联系。要素编码是空间数据的语义描述模型，描述要素的分类、分级；要素的质量特征、数量特征和其他附属信息归为要素的属性数据，在属性数据的数据项中描述；要素的空间分布特征和空间相互关系归为要素的空间几何数据，在数据体中描述。因此，在地图数据向空间数据转换时，其数据结构内部质量可能不满足空间数据要求。

(2)空间数据向地图数据的转换

地图信息具有明确的信息数量和信息质量。通常把地图信息划分为直接信息和间接信息。来自现有特性和图形的信息称为直接信息，直接信息包含位置、注记、语义和颜色四种信息；不是来自符号本身，而是通过要素的分布和组合来反映、要通过间接的分析来取得的信息称为间接信息。

因此地图信息不能从空间数据转换回来，这就意味着利用空间数据生成满足要求的符号化地图产品，必须通过其他途径，如地图编辑，来实现合理的地图信息补充。

从生产目标来看，空间数据比制图数据的数据内部质量要求更广泛和严密，而地图数据比空间数据具有更丰富的数据表达形式。如果通过地图符号化方法将制图数据分解为空间数据与符号化信息，则只需强化制图数据内部数据质量则可以在生产制图数据过程中同时得到空间数据。

4 一体化生产模式的实现

通过前述对地图数据与空间数据的数据模型及生产模式的分析，我们明确了实现一体化生产模式几个工作步骤，如下:

(1)强化制图数据内部数据质量，建立面向制图与空间数据的数据标准；

(2)建立基于符号化的数据生产平台；

(3)建立适应生产目标的数据管理与生产流程。

4.1 数据标准

基础地理信息数据标准包括要素分类与代码、数据字典、图式符号和数据组织。

数据字典面向空间数据生产要求对要素属性信息及空间拓扑关系进行定义，图式符号面向大比例尺地形图数据生产要求进行的符号定义。而在数据组织方面，地图数据以自然地理性质为组织分层原则，这一原则更符合人们认识地理信息的规律；空间数据以要素的几何特征为基本的组织分层原则，这一原则是由空间数据库数据结构的固有性质所决定。通过利用要素编码实现地图数据与空间数据的自由映射来解决二者在数据组织上的差异。

基础地理信息数据标准最重要的部分是要素分类与代码。

在实际生产应用中，需要将面向地理要素实体和面向图式符号的分类编码有机的结合在一起，通过编码将DLM和DCM联系和区分开。要素编码为8位，前6位以面向地理要素对象为主体进行分类分级编码，保持与《基础地理信息要素分类与代码》一致。编码的最后两位存储DLM和DCM关联信息，即存储地理要素对象与其符号的关联信息。图式符号是一种制图语言，用于表达空间对象的某种或多种属性信息，如数量、质量等特征。因此，最后两位的编码虽然是对符号的区分，但也是对要素属性的区分。

以“三角点”为例，其编码如图1所示。

图1 三角点编码示例

编码前6位按要素对象进行分类分级，而最后两位因图式符号表达需要而区分为三角点、土堆上的三角点、小三角点及土堆上的小三角点。在空间数据应用时，通过前6位编码进行面向地理要素的识别，当地图表达需要的情况下，通过完整的8位编码区分识别。

以上数据标准兼顾了空间数据与制图数据不同的编码原则，实现了DCM与DLM模型的联系与区分，奠定了制图数据与空间数据生产一体化生产模式的基础。

4.2 数据生产平台

清华山维地理信息工作站(EPS2008)从地理信息角度构建数据模型，以数据库为核心，构建图形与属性共存的框架，融图形与属性于一体。同时实现了动态符号化机制，将地图数据分解为图形信息与符号化信息。在实际生产环节，充分利用该平台的信息映射机制，将要素分类编码、要素组织分层、要素属性及符号定义封装在平台模板中，形成特定的制图数据生产环境。

在从制图数据到空间数据转换过程中，利用EPS2008提供的SDL/VBA开发接口，定制空间数据转换环境。在数据转换环境中实现以下几个目标:

(1)空间数据基本信息的设置，如空间参考、数据精度；

(2)定义制图数据到空间数据的图层对照关系；

流行性乙型脑炎(epidemic encephalitis type B)是由日本乙型脑炎病毒(Japanese Encephalitis Virus, JEV)引起的一种虫媒性人兽共患传染病[1]。人和多种动物均可感染本病，以猪群感染最为普遍[1]。病猪多引起非化脓性脑炎，病人最主要特征是中枢神经系统受害而出现意识障碍、惊厥等神经症状[2]。本病被世界卫生组织列为需要重点控制的传染病。

(3)定义输出属性字段的对照关系。

4.3 数据管理系统

为了配合空间数据生产体系的建立，太原市勘察测绘研究院启动基础地理数据库管理系统项目。该系统定义为院内的数据生产管理系统，除提供了空间数据存储环境外，系统还需实现一体化生产中相关的管理功能。

空间数据库实现以任意地理要素为对象的数据管理模式。该数据库系统包括空间数据库管理模块、基础地理数据入库模块、基础地理数据管理模块、基础地理数据服务模块和平台管理模块，共五个功能模块。数据库系统采用Orcale10g和ArcSDE 9.3为空间数据存储和管理载体。

地理要素通过FeatureGUID进行识别，该标识符由计算机系统自动创建并保持其唯一性。在空间数据结构设计时，除基本的要素属性字段外，还使用创建时间和更新时间进行要素时态的标识，实现历史数据的管理。要素的唯一标识符和时态标识均由数据生产平台维护。在EPS2008地理信息工作站环境下，任意地理要素的符号都是基于计算机自动符号化机制实现，符号化信息(图形特征信息)封装在特殊数据字段GraphicInfo中，该字段的数据类型为BLOB类型。当制图数据向空间数据转换时，所有要素的符号化信息被无损转换到空间数据库中。因此在基础数据库管理系统中是以空间数据为主体的存储和管理模式。

在数据的更新方面，系统基于FeatureGUID以及时态标识符实现要素的增量更新、历史数据追溯和恢复。

4.4 一体化生产流程

生产流程是由一系列的工作步骤联系起来，环环相扣，相互影响和制约。

空间数据是以空间数据库为数据存储的载体，是一种无缝的数据存储和管理模式。而地图数据长期是在分幅的概念下进行。地图数据从生产任务下达、生产过程和最终的数据管理几乎都是以图幅为基本单位进行。可见除了基本的数据模型和编辑平台，制图数据与空间数据一体化生产模式中必须包含合理的生产流程。

空间数据与制图数据一体化生产模式的生产流程必须融入新的思想，即面向对象，数据生产的对象定位于任意独立的地理要素对象。在数据生产环境中，需要克服长期以来图幅及符号对生产与管理人员的深刻影响。

首先使用基础地理数据库管理系统从基础数据库中，按数据生产区域提取数据，存储为以Access数据库文件为载体的Personal GDB。生产区域可以是任意空间范围。虽然由于Access数据库本身数据容量的制约，该空间范围还是受一定限制，但是其突破了标准分幅的概念，是无缝的存储数据到生产数据的过渡。在EPS2008地理信息工作站中使用该数据转换脚本实现其自有数据格式EDB与Personal GDB之间的转换。将区域数据调入到EPS2008中进行数据生产。制图数据生产完毕，进行数据质量检查和要素完整性维护后，再将EPS数据转换为空间数据，提交基础地理数据库管理系统进行数据更新。数据生产更新流程如图2所示。

图2 地图与空间数据一体化生产流程图

图2的生产流程实现了由制图数据生产到空间数据提取转换存储，再由空间数据恢复为制图数据进入生产环节的全过程，如图3所示。

图3 制图数据与空间数据一体化生产模式

5 结 语

本文所述地图数据与空间数据一体化生产模式是基于长期形成的面向地图数据的生产模式，通过对数据模型、生产平台、数据管理以及生产流程的调整和改造而实现的，是目前生产现状的一种切实可行的实践方式。

从学科研究而言，地图数据与空间数据一体化生产应采用由数字景观模型到数字制图模型转换模式才是最佳的方式。但是受到相关理论研究和实际应用的影响，该模式尚有许多难点未解决，如制图综合在数字景观模型到数字制图模型转换过程中的理论研究与实际应用。除此之外，商业软件在空间模式和可视化表达方面所执行标准的不统一，给数据生产模式的实现带来了很多约束和限制。空间模式与可视化表达均属于国家地理信息标准体系建设范围，但是目前还未形成相关标准。

在信息化测绘体系阶段，紧跟信息技术的发展，测绘学科领域充满活力，但是新技术的应用不能代替科学的发展。在理论研究和生产服务领域，需要应用系统工程的科学思想合理有效的发挥不同学科及众多技术的优势，将科学技术真正转化为生产力。

[1] 肖计划.地理信息生成与地图制图一体化概念模型研究[J].测绘工程，2007.12

[2] 焦健.制图综合与地理信息综合链[J].地球信息科学，2003(6)

[3] 张雪松.一种面向多应用的大比例地形图数据模型[J].武汉大学学报(信息科学版)，2004(2)

[4] 刘海研.地图制图与空间数据生产一体化理论和技术的研究[D].中国人民解放军信息工程大学，2002

Realization of the Integrative Produce System for Map and Spatial Data

Li JingLan
(Taiyuan Institute of Surveying and Mapping，Taiyuan 030002，China)

With the development of geometric Information technology，the surveying department became an important part of geometric Information industry.In addition to mapping，it is another important major for a surveying department to produce the spatial data.This paper introduces the integrative produce system for map and spatial data based on the mapping produce system，including the data criterion，edition platform，data management and produce flow.

integrative produce system；data criterion；edition platform；data management；produce flow

1672－8262(2010)03－12－04

P208

B

2010—11—13

李静兰(1978—)，女，助理工程师，主要从事GIS技术应用和测绘信息化建设。