海洋测绘数据建库软件的设计

钱 迈，南 胜，刘 文（浙江省河海测绘院，浙江 杭州 310008）

海洋测绘数据建库软件的设计

钱 迈，南 胜，刘 文
（浙江省河海测绘院，浙江 杭州 310008）

以海洋经济为契机，依托海洋测绘新技术，对海洋自然地理要素或地表人工设施的形状、大小、空间位置及属性等进行测定、采集、表述，对获取的数据、信息、成果进行处理。就浙江省海洋测绘项目中所涉及的相关技术进行研究，将相关新技术应用于海洋测绘数据建库软件的开发，使成果资料具有GIS应用功能，同时能显著提高建库效率。

海洋测绘；地理要素；数据规范；数据库；软件

1 问题的提出

海洋经济作为我国的发展新战略，已在沿海省市开展，特别是浙江省。2011年2月25日，国务院正式批复了《浙江海洋经济发展示范区规划》；2013年1月23日，国务院正式批复《浙江舟山群岛新区发展规划》。海洋测绘是先遣队，是海洋经济发展的基础保障。随着海洋测绘成果的不断递增与积累，持续地服务于科研生产，发挥海洋测绘成果功能和附加值，成了信息技术产业的热点。

目前浙江省乃至全国，在GIS发展上，海洋测绘数据建库仍处于瓶颈地带，而海洋测绘软件则更为稀缺。本文根据海洋地形分类与代码的国家标准，采用多种编程语言，使测绘成果的数据、图形既能满足GIS入库、显示、分析的数据格式，又符合出版要求。以此实现海洋测绘数据的整编、以建库为主的软件设计。

2 软件设计要求

海洋测绘数据建库软件的设计需要考虑多方面因素，以保证使用的有效性和普及性。主要有以下3个方面：

其一，数据的多元性。即在进行海洋测绘时，考虑到“海陆坐标系统和高程基准的统一”[1]，所涉及的内容不但有沿海的传统地形测量数据，还有水运工程、海道测量等相关水域数据，内容包括各种不同数据格式的转换，不同坐标系统和高程的基准转换。由于数据的多元异构性，需要进行数据整编的规范设计。其二，属性数据整编。即考虑到当前数据的多元化应用，数据成果必须能进行属性数据的处理，并能便于GIS系统的数据导入。其三，软件的使用效果。即考虑到海洋经济所涉及的海洋测绘覆盖范围广、涉及部门多，设计的软件必须有一定的通用性，否则失去了存在的价值。

3 软件设计要点

3.1 数据的规范设计

由于数据来源、数据格式、内容表达方式等均不同，通过制定统一的数据标准，保证地理数据的一致性和标准化。对已有的《海岛（礁）地形要素数据规定》（试行）以及浙江省DB33/T 81— 2010《基础地理信息要素分类与图形表达代码》标准进行分析，两者都是在GB/T 13923 — 2006《基础地理信息要素分类与代码》的基础上进行扩充[2]。结合海洋测绘实际情况，以GB/T 13923 — 2006为主，参照《基础地理信息要素数据字典》，按照编码扩充原则，进行《河海地理要素分类与代码》标准的制定。

分类代码在国标基础上增加4位，共采用10位十进制数字码，按数字顺序分别排列为大类码、中类码、小类码、子类码、要素分类码、几何特征码和图形特征码，具体代码结构见图1。

图1 分类代码结构图

通过要素分类与代码，可以保证每个要素均编制一组唯一代码，保证了存储及交换的一致性。分析海洋测绘所涵盖的要素，由2部分内容组成：一是可与陆域要素表达要求一致的8大类要素；二是海洋地形测量中新增或细分的与海域相关的部分要素。新增的要素主要有滩涂、水运设施、助航设施、管线、境界等，如芦苇滩、浮船坞、引航站、海底管道等。

3.2 要素的属性项设计

在数据处理中，考虑到GIS入库的信息要求，除了对要素进行分类外，还需对每个要素进行属性项的设计。《基础地理信息要素数据字典》已对相关要素的数据字典结构和属性进行了描述，其中包含了要素的属性表，分别从属性名称、属性描述、数据类型和字段要求等方面进行了描述[3]。本文结合海洋测绘的内容，增加海域要素方面的属性描述（见表1），表中要素名称为水下高程点，要素分类代码为7402000012，要素描述为水下高程点。

表1 水下高程点属性表

3.3 软件设计

以海洋测绘数据整编及建库为主的软件应具备投入成本适宜、使用基础广泛、操作方便等特点。目前与测绘数据整编建库相关的软件较多，如MicroStation、AutoCAD、AutoCAD Map、MapGis、SuperMap等，其中，我国勘察设计领域使用最广泛的是AutoCAD和以其为平台的测绘软件，如南方CASS软件。当前大多数地形数据是以AutoCAD为平台的DWG格式。随着AutoCAD版本的升级，提供了GIS方面的技术支持，能通过二次开发工具，进行地形要素编码、属性数据的存储和相关的拓扑运算。

4 软件功能的实现

软件利用Visual Studio2010提供的面向对象的集成开发环境，以新发布的AutoCAD2013为平台，通过对应的ObjectARX2013为二次开发工具，应用C++和C Sharp两种语言进行开发。

4.1 软件兼容性设计

市场上基于AutoCAD开发的软件较多，为了保证本软件的兼容性，抛弃了传统启动模式（采用acad.rx、acaddoc. lsp等文件实现启动），转而采用自设启动界面，通过COM启动AutoCAD，并执行所需的初始化工作，初始界面只增加1个独立菜单栏和1个独立工具栏，保证原有平台的工作环境不变，尊重工作者的原有使用习惯。软件的主界面见图2。

图2 软件的主界面图

4.2 软件的基本格式与功能

4.2.1 文件格式

测绘数据主要由各种测绘仪器提供，每种测绘仪器所采集的文件格式不同，海洋测绘专用的软件，格式更是不一致。本软件的数据文件采用ASCII明文格式的txt文件，此格式是最通用的文件格式，便于普及，也便于不同类型人员使用。如“1000.txt”数据可以多行，每行数据代表1个测量坐标点，每行的数据定义“代码 X Y Z”。其中“代码”是每个测量点的编号，便于数据处理人员识别，“X Y Z”是测量意义上的坐标和高程， X为纵坐标，Y为横坐标，Z为高程值或水深值，各数据以空格符号分开。

4.2.2 图式格式

根据实际工作需要，依据GB/T 20257.1 — 2007和GB/T 20257.2 — 2006《国家基本比例尺地图图式》系列的第1、第2部分进行图式设计，满足1:500 ～ 1:10 000比例地图的制作要求。设计1个可停靠的抽屉式面板来组织地形图图式，根据要素分类中的大类类别，在抽屉式面板中设计“测量控制点、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、土质与植被8个栏目”[4]，根据每个大类所有的中类进一步细分。

地形制图时，可点选大类，展开小类，选择具体的地物地貌类别（需要画海岸线，可点选海洋要素），弹出形象而直观的图像平铺菜单，从中选择海岸线进行绘制，其图式符号栏见图3。

图3 图式符号栏图

4.2.3 地形制图的功能

本软件除了地图制图的一般功能外，还具备高斯坐标正反算及不同带换算、三角网及等高线自动绘制、图幅裁剪、不同线型转换等功能。

4.3 软件的建库功能

4.3.1 数据的拓扑检查功能

要保证入库数据的正确性，需要进行一些必要的入库前检查，主要有微实体及重合实体剔除、多段线重合节点剔除、实体是否进行要素代码配置等。功能运行时对相应的数据进行全图监测，并把查出的有问题的数据实体通过列表展示，用户双击数据实体所在行，即可导航至实体所在位置，以进一步检查整编，检测示例列表见图4。

图4 数据检测示例图

4.3.2 数据要素代码及属性配置

各软件格式的数据入库，均需进行数据的代码和属性配置。用地形图符号抽象表达时，可将地物分为点状地物、线状地物和面状地物，与此对应，本软件以点、线、闭合线3种形式来处理。点状地物以块的形式表示，每种点状地物均对应1种块，不同块以不同的块名称进行区分，因此在进行点状地物的代码和属性配置时，可以通过块名进行批量处理；线状地物表达的要素类型多，情况较复杂，可以通过不同要素之间的线型、线宽、颜色、图层进行区分，进而采取不同的方法；面状地物主要根据线段是否闭合来判断是否为面状地物，再根据线的相关属性进行判别。根据以上3种地物类型，设计了不同的处理方法，主要功能菜单见图5。进行数据属性赋值时，需要对海洋测绘所涉及的地物，根据要素代码进行罗列，便于操作。点击菜单“图形代码列表”，显示海洋测绘所涉及的地物要素清单（见图6）。

图5 地物的代码及属性赋值菜单图

图6 海洋测绘地物要素清单图

经过以上处理，地形数据都将配有自身的要素代码和属性数据，可用本软件即时查看，修改要素的属性数据（见图7）。

图7 地形要素的属性显示列表图

4.3.3 数据以ArcGIS格式入库

海洋测绘所建立的数据库是ArcGIS格式的Geodatabase数据库，地形数据经过相关的检查和属性设置后，即可实现数据自动入库，入库流程见图8。

图8 数据入库流程图

5 结 语

该海洋测绘专业数据建库软件，不但在《浙江省海洋测绘》项目中得到了很好的应用，而且在《浙江省滩涂资源调查》项目中也得到了检验，提高了建库效率。通过近年来的不断应用与持续开发，“海洋测绘数据建库”软件可以适应当前我国海洋经济快速发展、海洋测绘项目多、海洋测绘软件少、数据格式繁多的状况，提供了一套格式统一的解决方案。

[1] 王来生，鞠时光，郭铁雄.大比例尺地形图机助绘图算法及程序[M].北京：测绘出版社，1992.

[2] 李志林，朱庆.数字高程模型[M].2版.武汉：武汉大学出版社，2003.

[3] 邬伦.地理信息系统原理、方法和应用[M].北京：科学出版社，2001.

[4] 全国地理信息标准化技术委员会.GB/T 13923 — 2006基础地理信息要素分类与代码[S].北京：中国标准出版社，2006.

（责任编辑 黄 超）

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10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2016.06.024

2015-04-08

钱 迈(1958 - )，男，高级工程师，大学本科，主要从事河海测绘及绘图方面的工作。E-mail：qianmai@126.com