基于Geoway的全要素地形图数据入库整理——以重庆市1∶10 000基础地理信息数据入库为例

贺勇，贺丹

(重庆市勘测院，重庆 401121)

1 引 言

全要素数字地形图是基础地理信息数据库最重要的建库数据源。由于当前生产标准的不统一，数据加工、处理和转换的平台及数据组织方式都不尽相同，不能直接导入数据库，需要针对不同的数据情况，采用人工干预或程序自动处理的方式对数据进行整理，形成符合数据库标准的数字线划图成果方能入库[1，2]。为了同时满足制图和建库的需要，传统的地图制图和空间数据建库需在同一时期生产两套数据，在增加生产成本的同时，也造成了大量数据冗余，且难以保证数据的一致性[3]。

Geoway软件平台提倡建库、制图一体化的处理方式，通过骨架数据挂符号的方式实现制图效果[4，5]，大大提高了生产效率。Geoway能够进行多源空间数据的集成处理，它的对照表机制，能够建立数据转换对应关系，涵盖数据定义、数据组织、数据表达和坐标系统等，最大限度地实现异构系统之间图形、属性及符号的双向交换[4，6，7]。按照“先主要地物要素，后次要地物要素；先骨架要素，后局部要素”的原则，对道路、居民地、水系、管线、境界、地貌、植被、附属设施及其他要素进行编辑，其数据处理的主要步骤包括数据导入、图形编辑、属性编辑、数据质检、成果导出等。下面以重庆市 1∶10 000基础地理信息数据入库为例，介绍利用Geoway进行入库数据整理的方法和经验。

2 数据入库存在的问题

重庆市现有的1∶10 000全要素数字地形图成果由近年完成的 1∶5 000全要素数字地形图缩编而来，为Microstation V8的DGN格式，采用2000国家大地坐标系，1985国家高程基准，高斯—克吕格投影，3°分带，1∶10 000标准分幅，数据精度符合《数字地形图产品基本要求》(GB/T 17278-2009)。由于数据成图时间跨度长、生产模式多样、覆盖面广、内容复杂，入库整理难度较大。

根据建库要求，入库数据各项指标应符合《基础地理信息 1∶10 000地形要素数据规范》(GB/T 33462-2016，以下简称《数据规范》)。通过对地形图数据的组织方式、采集指标、要素完整性、属性内容、分类代码、表达方式等方面的情况进行分析，存在的问题主要包括：

(1)数据组织方式不一致

现有数据组织形式较为松散，分层及编码不完全对应，要素分层存在错误。

(2)采集指标不一致

部分要素与《数据规范》定义的采集指标不同。如仅表示了高速、国、省公路边的干沟，而《数据规范》要求深度大于 1.0 m或长度大于图上 1.0 cm的均需表示，等等。

(3)要素缺失

《数据规范》要求应采集表示，但DLG数据中未表示，如地下河段、船闸边线、乡镇级政府、污水处理厂、立交桥等。

(4)属性内容不完整

部分属性项存在缺失。除了“分类代码”“高程”“角度值”字段包含属性外，各图层其他字段未包含任何属性。涉及8个数据集、37个图层、约650类要素均需从地名或分类代码中提取属性。

(5)表达方式不一致

部分要素表达方式与《数据规范》不一致。如河流流向为有向点，《数据规范》要求为中心线；吊车为范围线构面，《数据规范》要求为中心线，等等。

另外，1∶10 000数字地形图的要素位置、属性和几何表达与图面整体布局、制图整饰密切相关，要素关系以图形压盖和制图符号协调处理为主，严格来说仍属于制图模型。而《数据规范》要求基础地理信息数据库按照GIS模型存储，记录地理实体要素及其属性信息，重点在于统计、分析。因此， 1∶10 000地形图数据建库除了一般的入库数据处理外，还需进行大量的地理要素实体和要素属性信息的提取、赋值和重建，才能实现从制图模型向GIS模型的转化。

3 入库整理流程

利用Geoway3.6软件平台，采用人工处理为主、程序处理为辅的人机交互处理方式，主要内容包括数据清理、查漏补缺、统一数据组织、统一表达方式、地理实体要素提取、拓扑关系处理、属性赋值等。同时，通过建立基于数据库驱动的快速制图技术，实现地形要素数据与制图数据一体化存储，在节省数据库存储空间的同时，也满足了制图处理和常规图形表达的需求。数据整理入库具体流程如图1所示。

图1 地形图数据整理入库技术流程

3.1 数据清理及查漏补缺

将1∶10 000地形图数据按不同测区、不同测绘单位、不同年代进行清理、归类，综合采用程序检查、人工浏览、DGN成果对照等方式发现丢失的地形地物，并分析原因。对于个别要素丢失情况，制定信息提取流程，直接从原始DGN成果中提取；对于大面积、普遍性丢失情况，或存在数学基础错误、有效范围错误、测区间未接边、重大属性项缺失等严重错漏的，返还给测绘单位整改后再进行整理。

3.2 统一数据组织

根据《数据规范》建立转换模板，自动对数据的要素代码、分层、属性项定义进行规整。处理前首先建立GIS平台下的数据方案，在分析DGN数据与《数据规范》之间关系基础上，建立分类代码转换方案、分层对照方案、属性项对照方案、格式转换方案，利用软件自动实现DGN数据到GIS数据的分类代码整理、数据层整理、基本属性整理、格式转换。

(1)数据方案：在Geoway中定制图层、属性项定义、要素分类代码及其要素名称、符号库，形成数据方案模版，便于批量作业，规范作业环境和成果组织。

(2)分类代码整理：针对代码分类之间的差异，设计要素代码对照表和地名代码对照表，对错误分类代码进行修正。

(3)数据层整理：按《数据规范》中的数据分层与要素分类要求，建立数据分层对照方案，将地物要素分门别类放入已定义数据层。

(4)基本属性整理：要素分层整理完成后，按照《数据规范》要求，对要素的属性项进行整理，主要内容包括：检查整理属性项的名称是否正确，字段类型是否符合要求，字段长度是否合理，已有属性项定义是否符合《数据规范》中“属性项名称及定义”的要求；检查已有属性内容是否规范，数值是否准确无异常值，必填属性项是否缺失等。

(5)格式转换：软件实现DGN数据到GIS交换格式的自动转换。

3.3 统一表达方式

基础地理信息数据库是“图库一体”的数据，在满足数据采集的同时，还需确保符号化后图面效果能与制图数据保持一致。对于分幅存放的制图数据，转换成数据库成果后，应统一数据的表达方式，确保各类要素符号化正确，尤其是跨图幅要素的表达。需重点处理的内容包括四个方面：

(1)有向点角度值正确：根据地形图图示基本要求，几何特征为有向点的要素，方向按顺时进行旋转计算。

(2)有向线方向正确：按照线状要素中心线或定位线表示，保持要素符号主体在前进方向的右边。

(3)范围线构面的拐点信息识别：依比例尺的水利设施、构筑物、交通设施等均用范围线构面表达，必须满足逆时针闭合法则，准确识别符号化时内部拐点信息，才能确保符号的方向、位置正确。对于跨图幅要素，需在建库阶段合并后提取拐点信息。

(4)“有向线+坡底线”提取：同范围线构面要素一样，对于跨图幅要素，需在建库阶段图幅合并后提取，如陡崖、陡石山、露岩地等。

3.4 地理实体要素提取

地理实体要素的提取主要包括制图打断要素的连接、水系结构线提取、道路中心线提取、房屋、水系、道路等面状要素提取、定位点/标注点提取、地名定位、断开线要素衔接、反向处理、接边处理、错误或空属性信息提取、错误编码修正等。水系结构线提取效果如图2所示。

图2 水系结构线提取

3.5 拓扑关系处理

在处理过程中需始终保持各图层拓扑一致性，除消除微小面、微小线、多余悬挂、多余伪节点等基本拓扑问题外，还包括各类要素之间的重复、压盖、点不落线、线相交线等拓扑错误，如提取的道路面需与道路边线保持一致，道路中心线必须在道路面内等[8]。利用Geoway提供的数据检查、编辑功能对此类问题进行修改。在容差范围内的拓扑问题可以由程序自动处理，其检查内容如图3所示；超出容差的问题需人为判定后综合处理。

3.6 属性赋值

实体要素提取完毕后，需要将存储于地名注记、居民地注记、性质注记图层中的要素属性挂接到几何要素上，实现“空间—属性”的统一。由于处理工作量大，通过属性赋值处理程序完成，处理界面如图4所示。首先根据要素编码建立实体要素与属性编码间的关系表，其次设置查询范围及枚举值，便可自动完成属性的赋值。根据赋值的结果可以对关系表进行优化，以达到最佳效果。主要分为以下几种情况：

(1)对于需从分类代码中提取的属性项，通过软件自动完成对应关系。

(2)对于以几何特征表示的属性项，用程序从几何图形中提取。

(3)对散落于地名、性质注记、数字注记中的属性信息，首先通过建立关系表，利用空间分析功能将地名、性质注记、数字注记分别挂接到各类要素上，而后利用识别功能将不同的属性分别归入相应的属性字段中，如图4所示。注记过于密集的区域程序可能会判断错误，需人工辅助修改。

图4 属性赋值

3.7 图幅合并接边

要素处理完成后，需重新生成数学基础线，并进行地图投影、图幅合并及接边等。利用FME编制自动接边程序，并对未接边的要素进行标记，以便后期人工查找修改，能够显著提高处理效率。

入库数据处理过程中，采取程序自动检查、人机交互检查相结合的方式对成果进行质量控制，确保数据满足要求。其中，程序自动检查主要对数据的完整性、结构一致性、属性代码的正确性、属性完整性进行检查；人机交互检查主要对要素的综合取舍、逻辑关系合理性、编辑精度、属性正确性、要素多余/遗漏等进行检查，并对程序自动检查结果进行核实[9]。

4 结 语

全要素地形图数据要素种类多、结构复杂、数据量大，其入库整理是一个复杂的过程，关键在于按照数据库标准规范，快速实现数据的分类代码整理、图层整理、属性整理、格式转换等。重庆市 1∶10 000基础地理信息数据库生产中，利用Geoway进行入库数据整理，通过定制数据方案，形成了标准化的处理流程，省去了大量不必要的人工操作步骤，提高了处理效率，降低了建库成本，且能够实时检查控制数据质量，从而使得基础地理信息数据库的建设和维护变得更加简单。实践表明，建库成果同时兼顾了制图效果，基本实现了图库一体化，该方法对于今后的建库和维护工作，具有一定的借鉴意义。