多元地理信息获取、维护机制及应用探讨——以南京为例

李永泉，戴相喜，王鸣霄

(南京市测绘勘察研究院有限公司，江苏南京210005)

多元地理信息获取、维护机制及应用探讨
——以南京为例

李永泉，戴相喜，王鸣霄

(南京市测绘勘察研究院有限公司，江苏南京210005)

随着地理信息逐渐被社会大众了解接受，地理信息应用的范围和领域越来越广，与此同时，对地理信息也提出了更高的要求。以南京为例，研究目前城市测绘院常生产的几种多元地理信息，并通过数据的获取、维护及应用一整套流程来论述城市测绘院如何建立起一个多元地理信息的生产和管理的良性循环流程。

多元地理信息;基础地理信息;专题地理信息

一、前 言

GIS是用来采集、加工、处理、存储、查询、分析和显示与地球表面空间相关的数据的计算机系统［1］。地理信息主要用于描述地理实体、地理要素、地理现象、地理事件及地理过程产生、存在和发展的地理位置、区域范围及空间联系［2］。

城市测绘院现阶段的主要任务仍然是为城市规划、建设和管理服务。随着城市规划、建设和管理水平的提升，对地理信息的要求更加细化、深入，传统单一的数据产品已经满足不了现阶段应用的需求。目前随着地理信息逐渐被社会大众了解接受，越来越多的行业逐步开始引入地理信息技术，直观展现业务数据，并在此基础上进行空间分析、决策。由于应用需求越来越多，根据各类不同的实际应用，对地理信息数据的种类和信息内容会有不同的需要，对地理信息的多元性提出了要求。

随着计算机软硬件的发展以及数据采集手段的不断丰富，地理信息数据采集方法由传统的水准仪、经纬仪、全站仪、航测等方法，发展到目前GPS、航空航天遥感、激光雷达(LiDAR)、无人机等方法，并且数据采集精度、效率越来越高，数据的种类也越来越丰富，为满足目前多元地理信息需求提供了技术基础。

二、地理信息的多元性

地理信息的多元性主要体现在以下几个方面［2］:①多语义性，同一个地理信息单元对应着多种语义，如地理位置、海拔高度、政区界限、人口及其属性数据等;② 多尺度性，GIS会根据系统需要而采用不同尺度对地理空间进行表达，不同的观察尺度具有不同的比例尺和不同的精度;③数据类型的多元性，指GIS数据源包含矢量数据、DEM数据、像素数据、网格数据、影像数据、地名数据、图片、声音、视频之类的多媒体数据等多种类型;④空间参考系多样，地方坐标系、国家坐标系、全球坐标系等各种类型的坐标系;⑤ 地理数据的存储，数据格式种类不一、存储方式多样，可能是单个文件也可能是在数据库中。

由上可见，多元地理信息范围很广、类型很多，是一个比较大的概念，本文以城市测绘院为研究对象，研究城市测绘院在为城市规划、建设、管理及其他相关行业服务过程中所生产、加工的多元地理信息，主要是上述概念中的数据类型的多元性，研究内容主要包括多元地理信息的获取、维护及应用。

三、多元地理信息需求

城市测绘院目前主要还是为城市规划、建设、管理服务，笔者首先分析地理信息在城市规划、建设、管理中的具体应用，然后分析这些应用对数据的需求，如表1所示。

表1 多元地理信息需求分析表

通过分析可以发现，地形数据、综合地下管线数据、三维模型数据、影像数据等是目前常用的基础地理信息，是目前城市规划、建设、管理的基础地理信息数据。这些数据基本可以满足传统的应用需求，但是随着应用的发展和地理信息行业的推广，开始需要越来越多的专题数据，如危险源数据、城市部件数据等。这种发展趋势其实是有利于地理信息行业发展的，因为只有这样才能改变地理信息原来尴尬的应用局面。传统地理信息数据通常只是作为各行业应用的工作底图，并未真正融入到行业应用中。只有当人们真正意识到充分利用地理信息可以提高工作效率和质量的时候，才会对地理信息作进一步思考，并对其提出自身的要求，从而真正将地理信息融入到各自行业的业务应用中，使其成为不可分割的一部分。

四、多元地理信息的获取及维护

由于数据种类繁多，本文不能一一介绍各类数据获取、维护的方法，在此仅挑选出能代表当前数据获取、维护方法特点的数据进行介绍，它们分别是大比例尺地形图数据、三维模型数据和城市基础设施数据。

1.大比例尺地形图数据

大比例尺地形图数据包括1∶500、1∶1 000和1∶2 000比例尺地形图，地形图数据是测绘行业传统数据，其应用也最为广泛，目前仍然在城市规划、建设、管理中发挥着很重要的作用，但是在新的形势下，对地形图数据也提出了新的要求。随着应用的发展，对地形图数据的现势性要求会越来越高，由原来的两年更新一次到一年一次、一年两次乃至实时更新，同时对地形图数据的信息量也有了更高的要求，这主要体现在属性信息方面，要求地形图数据中存储比原来更丰富的地物属性信息，以便用于各种不同的新用途。

(1)数据获取

与全国其他省市测绘单位类似，目前南京市地形图数据获取手段主要有两种:一种是外业全站仪采集，一种是航测。除此以外，目前我公司正在尝试新的地形图数据更新手段:基于航空LiDAR数据的地形图更新和使用小飞机航拍的地形图更新。

(2)数据维护

目前南京市大比例尺地形图已实现免费供图，由市规划局牵头建立起地形图动态维护机制，由笔者公司承担具体动态维护业务，对南京市主城区范围内的地形图进行动态维护，同时由市规划局牵头制定了地形图动态维护新规程——《南京市1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图动态维护规程》，新规程对地形图动态维护的各项内容进行了规定，其中有两项规定尤为重要:①每年两轮修测;②重要要素应当更新。

新规程规定目前大比例尺地形图应当一年更新两轮，同时优先考虑重要变化要素的更新，重要变化要素的判定是根据其是否对规划造成影响，具体如表2所示。

表2 重要要素(依规划要素)

大比例尺地形图数据代表目前通过各种方法已经建立起动态维护机制的一类地理信息，对于城市规划、建设、管理重要的地理信息，都应建立起这种维护机制，保证数据的现势性和缩短供图周期。

2.三维模型数据

二维GIS有其自身难以克服的缺陷，它本质上是基于抽象符号的系统，不能真实地再现三维客观世界。随着信息技术的快速发展特别是数字地球(digital earth)的提出与实施，以及GIS应用深度和广度的不断扩大，二维GIS已经无法满足用户的需求，用户对三维GIS的需求愈发迫切。伴随着计算机计算设备、显示设备以及存储设备的进步，三维GIS也得到了一定的发展，GIS正在经历一个由二维向三维发展的过程。

(1)数据获取

笔者公司三维数据是采用LiDAR航飞获取，旨在建立真三维数据模型。2009年，笔者公司通过LiDAR航飞，获取了南京市主城区及江北约400 km2范围的点云数据，范围如图1所示。三维模型的建立首先是通过LiDAR航飞，获取地表点云数据，然后依据点云数据内业建立真实地表物体模型，如建筑、道路、桥梁、树木等，再配以纹理、图片等，达到真实反映地面物体的目的。

图1 LiDAR航飞范围

(2)数据维护

由于LiDAR航飞成本及三维模型制作的成本都非常高，而且目前在南京市范围内没有与相关客户建立起长期的供需关系，企业不可能凭一己之力动态维护着城市的三维模型数据，因此三维模型数据尚未建立动态更新机制，只是根据项目需要，进行小范围三维数据模型的建立及更新。目前研究的重点是三维模型的建立、运行、管理、更新等方面的技术，为以后的应用进行技术储备。2010年，笔者公司总结多年来三维模型方面的研究与实践经验，制定了三维模型方面公司内部数据标准《基础测绘三维模型构建数据标准》，该标准主要在以下几个方面进行了研究和规定:①三维建模要求;②地面摄影技术要求;③数据组织;④数据交换;⑤数据集成;⑥数据管理;⑦数据更新;⑧数据备份。

三维模型数据是代表目前采用新技术进行采集，同时尚未建立起完善的数据标准及数据更新维护机制的一类数据，对于这类数据应该做好技术方面的积累并完善其数据标准，随着其应用的不断推广，可以逐步建立起动态维护机制。

3.城市基础设施数据

城市基础设施包括城市市政工程、公用事业、园林绿化、环境卫生等方面，为满足城建基础设施统一管理的要求，需要对现有城市基础设施信息有一个全面、准确的掌握。

(1)数据获取

城市基础设施的获取方式有两种:一种是将地形图、遥感影像叠加，进行内业判读，标识出可以识别的城市基础设施;另一种方式是进行外业调查，作业人员在外业将现场的城市基础设施标注在图纸上，并记录相关属性信息，然后内业整理。

(2)数据维护

2007年对南京市城市基础设施进行了普查并建立了城市基础设施数据库，2010年在前一次普查的基础上，开展了南京市城市基础设施动态维护项目，对近3年来城建基础设施的变化进行修测。目前，城市基础设施数据已经建立起竣工报建的机制，笔者公司数据已成为竣工报建数据的依据，由此可以确保城市基础设施数据的现势性。

城市基础设施数据是代表专题这类数据，由于地理信息的推广和应用的深入，相关行业或部门对地理信息提出了自身专业的要求，为此需要专门采集相关专题数据，这类数据用户对象已经存在，原来通过普查解决了专题数据有无的问题，但是由于城市建设的发展，专题数据需要不断更新，更新方法由原来的定期普查更新进化到动态维护更新。

通过这3类数据的维护方法可见，动态维护机制对当前地理信息维护水平来说是一个比较理想的状态，对于有条件建立动态维护机制的数据来说，应当考虑建立动态维护机制，保证数据的现势性，缩短数据供应周期，提高工作效率;对于像三维模型数据一样采用新工艺、新方法获取的地理信息，由于数据标准尚不完善，应用深度及广度还不够，客户群还没有培养起来，现阶段应该深入研究相关技术，完善相关标准，进行知识储备并积极推广该数据及其应用，待到条件成熟时，也可以建立起动态维护机制。

五、多元地理信息应用

本文第3节分析了地理信息在目前城市规划、建设和管理中的具体应用领域，多元地理信息的应用其实就是将各种类型的地理信息按照各种不同的应用需求进行相应的组合，并在此基础上进行数据挖掘及空间分析。近年来，我公司基于多元地理信息在城市规划、建设和管理方面所做的应用见表3。

表3 多元地理信息应用

六、结束语

对多元地理信息的需求是地理信息不断应用和推广的必然结果。本文以笔者所在的公司为例，简单探讨了多元地理信息的获取、维护及应用。随着科技的发展，新的数据采集手段会不断出现，在引进新技术的同时，需要不断完善相关的作业标准，使数据生产流程化、制度化、标准化。同时笔者认为，专题地理信息市场目前仍然处在初级阶段，相关数据服务标准不够完善，各个行业缺少相关的专题地理信息数据标准，数据共享交换困难，建议在实践的基础上进行总结，建立相关行业地理信息标准，方便数据的共享及交换，扩大市场运作，提高地理信息经济的发展。

［1］ 龚健雅.地理信息系统基础［M］.北京:科学出版社，2001:2-50.

［2］ 刘小蕊，李欣，周简.多源地理数据管理技术研究［J］.计算机工程与设计，2007，28(22):5540-5543.

Discussion on Obtaining，Maintaining and Application of Multi-geographic Information—Take Nanjing for Example

LI Yongquan，DAI Xiangxi，WANG Mingxiao

0494-0911(2011)07-0064-03

P208

B

2011-04-06

李永泉(1962—)，男，江苏灌云人，高级工程师，主要从事技术质量管理工作。