浅谈地图制图基础数据库建设

姚兵 刘晓

（江西省自然资源档案馆 江西南昌330025）

1 引言

地图制图自动化与智能化是当前制图领域研究的热点问题，模板制图是实现制图自动化，提高制图效率的一种手段[1]。近年来，随着城市化进程的加快，原有的制图成果数据现势性无法满足要求，为满足地图制图的需求，建立江西省地图制图基础数据库势在必行，预期成果主要包括基础数据库以及相关技术文档等。它是利用数据库、地理信息系统等技术完成地图制图矢量数据的对象化建模与集成建库，建成基础数据库，实现我省国情监测、地名普查、境界普查等现势性强的成果数据的集成管理，为地图制图提供相关矢量数据源。

江西省地图制图基础数据库是基于Geodatabase 数据模型、对基础数据库进行统一设计，利用数据入库检查、处理与入库工具软件，对基础数据进行分层预处理、入库前检查、数据入库等系列处理后，将基础数据集中统一在关系型数据库中存储及管理，实现地图制图基础数据的集成管理、成果展示、更新维护和应用服务等方面的功能[2]。

2 地图制图基础数据库建设流程

数据建库流程主要包括资料收集分析、数据库设计、数据分层预处理、数据入库前检查、数据入库、建库处理等。流程如图1 所示。

图1 流程图

2.1 资料收集分析

（1） 江西省地理国情监测成果数据, 时点为2019 年6 月底，作为建库的基础资料，境界数据、人文景观数据以此为准，还作为小水系、道路的补充资料。

（2）收集的水系资料,作为建库的基础资料，水系名称以水利资料为准，江西省水系图作为补充资料。

（3）以2010 年以前江西省5 万DLG 数据作为建库的原始资料，地形地貌数据、水系矢量数据以此为基础资料，国情监测数据、DOM 影像数据为作为补充资料。

（4）以2016 年12 月底江西省第二次全国地名普查成果数据作为建库的基础资料，自然村及行政驻地数据、道路及其附属设施数据以此为准，江西省各县区的政区图、DOM 影像数据作为补充资料。

（5）以2019 年6 月江西省GPS 道路成果数据作为公路等级、编号及名称参考资料。

（6）江西省水系图，作为参考资料。（7）江西省各县区的政区图，作为参考资料。（8）江西省各县区的DOM，作为参考资料。

2.2 数据库设计

2.2.1 数据分层模型

江西省地图制图基础数据库管理的数据主要是点状要素、线状要素以及面状要素，其中，点状要素、线状要素与面状要素两两之间相互独立，又相互有关联，存在着逻辑上位置关系。例如，火车站的点位与铁路线之间存在共线包含关系。简单说，数据库数据按相关的等级或类型统一分层存储，分层的数据之间存在着一定的逻辑关系。

2.2.2 相关文档数据模型

与江西省地图制图基础数据及数据生产相关的技术文档包括专业技术设计、相关技术规定、数据生产专业技术设计、数据库技术设计方案、成果数据质量检查与验收报告、技术总结等，相关文档数据概念模型如图2 所示。

图2 相关文档数据概念模型

2.2.3 数据库逻辑设计

Oracle Spatial 将空间过程和操作直接转移到数据库内核中，可提高数据库系统可伸缩性、安全性和性能。数据库基于Oracle Spatial 下的GeoDatabase模型进行逻辑设计，使用SDO_GEOMETRY 类型字段存储GIS 的空间数据，所有制图基础数据统一在2000 国家大地坐标系、以度为单位的地理坐标下建库[3]。

矢量数据按数据集（Feature Dataset）和要素层（Feature Class）组织，要素层采用点、线、面表达。

2.2.4 数据库物理设计

在逻辑设计基础上，基于数据库数据量大、数据层多的特点，为提高数据库系统查询浏览分析效率，减少日后数据更新维护压力，设计并确定基础数据库的物理存储结构、数据库存储物理设计等方面内容[4]。基础数据按矢量数据集（Feature Dataset）和要素层（Feature Class）进行存储和组织，图形数据在数据库中采用Geodatabase 的SHAPE 字段进行物理存储，相应属性按照属性字段进行物理存储。矢量数据存储记录结构由成果数据直接导入并删除多余字段或添加必要字段后形成。

2.3 数据分层预处理

2.3.1 数据分析提取

根据数据库设计方案，对已有资料分析，提取分层数据需现势性最好的，采集精度更高，能满足地图制图工作需要的成果数据。

（1）境界数据

矢量数据集名称为境界，要素层包含省界、地市界、县市区界以及乡镇界，以国情监测成果数据为准。

（2）自然村及行政驻地数据

矢量数据集名称为自然村及行政驻地，要素层包含自然村、行政村、乡级政府驻地、县级政府驻地、市级政府驻地、省级政府驻地。

（3）水系及其附属设施数据

矢量数据集名称为水系及其附属设施，要素层包含河流_线、河流_面、湖泊、水库、电站。

（4）道路及其附属设施数据

（1）经销商的信用以及财务状况：详细调查经销商的经营理念、商业道德、诚信度、公共关系与社会责任；评估其资金实力(银行存款、现金、股票、债券等)，可投入B公司产品的有效资金必须达到规定要求。

矢量数据集名称为道路及其附属设施，要素层包含城市道路、高速公路、国道、省道、县道、乡道、专用道路、铁路、火车站、桥梁。

（5）人文景观数据

矢量数据集名称为人文景观，要素层包含风景名胜区、工业园区、森林公园、湿地公园、自然保护区。

（6）地形地貌数据

矢量数据集名称为地形地貌，要素层包含山峰、山脉。

2.3.2 数据对象化处理

对矢量数据实体进行对象化处理，包括属同一对象相同属性的相邻要素合并、以及对属性挂接提取的矢量的同名矢量数据的甄别。

（1）同一实体对象相邻要素合并

成果数据中一个地物对象可能对应多个图形要素，为方便对象化统计分析，需要将相邻、属性一致、属于同一对象的要素合并为一个对象。

（2）同名矢量数据的甄别

对每一层源数据的要素提取，数据的核实检查必不可少。以水库数据为例，水库名称以水利资料提供为准，矢量数据以5 万DLG 为准，根据属性挂接，匹配到DLG 中同名的面状水库或许有很多，可能其中一个是与之对应的矢量，但也可能一个都不是，尤其是多对多，属性与矢量的对应关系必须要注意甄别。

2.3.3 数据核实检查

采取ARCGIS 软件，通过人机交互方式核实，主要对路网、水网的连通性检查，属性赋值，单线水与面状水的逻辑关系、面状水与建筑物不相交检查以及拓扑关系等检查。

2.3.4 属性结构调整

根据地图制图的需求,进行保留、修改、删除属性字段以及对矢量编辑处理。例如公路LRDL 层，保留原国情监测数据公路层的“全称”、“类型”属性字段，再将矢量数据按同一道路名称融合处理。对多余的“车道数”、“铺设材料”等属性字段删除，对等级道路改道，原道路降级处理的情况，可添加属性字段说明。

2.3.4 数据更新完善

为了保持数据的真实性，需对数据更新完善，对有疑问之处，根据收集江西省水系图、每年的行政区划简册以及GPS 道路数据等相关资料，按照内外业结合的作业方式去完善。

2.4 数据入库前检查

2.4.1 数据入库前检查内容

（1）文件和结构一致性：数据文件和目录组织、数据集和图层、属性项。

（2）拓扑一致性：层内、层间拓扑、网络拓扑、要素与覆盖一致性。

（3）其它逻辑一致性：属性项值域、数据来源一致性、矢量数据共线共面一致性、元数据内容与实际数据一致性。

（4）空间参考正确性：坐标系基准、高程基准、投影。

（5）矢量数据接边：包括省内及省际接边。

2.4.2 数据入库前检查要求（1）成果数据、元数据、技术文档等文件齐全。

（2）各矢量要素层的坐标系基准、高程基准、地图投影等空间参考设置须符合数据相关技术规定要求。

（3）线状要素不能有重叠线、独立线、微短线、冗余节点、断点、假结点、悬挂线以及自相交等。

（4）行政区划界线层中界线要素是否与相应级别行政区界线重叠。省级行政区、地、市、州级行政区、县级行政区、乡、镇行政区下一级行政区面是上一级行政区面的严格剖分。

（5）点状要素、线状要素与面状要素三者之间存在的逻辑关系是否合理。

2.5 数据入库

数据入库包括境界数据、自然村及行政驻地数据、水系及其附属设施数据、道路及其附属设施、人文景观数据、地形地貌数据。

（1）建库环境：ArcGIS 10.1、1 台高性能服务器。

（2）创建数据库结构：创建各数据的数据库结构，创建表空间和数据库存储文件，设置数据库参数。

（3）数据入库：将已完成分层预处理和入库前检查的各分层数据导入数据库。

（4）建立数据库索引：包括矢量数据索引、属性索引。

2.6 建库处理

数据入库完成后，对数据库中各层数据位置精度、属性精度、逻辑一致性以及拓扑关系核查，各层要素叠加后应保持协调一致；不同数据源的坐标系不一致时，需进行坐标转换统一坐标系。

3 结束语

地图制图基础数据库建立是一项极其重要的工作，可减少很多重复数据整理工作，为地图制图提供现势性强的底图数据。建立地图制图基础数据库具有明显的优越性和良好的前景，只有不断更新数据现势性、改进地图制图编制技术，实现数据的集成管理、成果展示、更新维护和应用服务等方面的功能，才能满足地图制图的需求。

基于数据库设计实现了数据编辑、转换、入库的一体化控制，通过设计要素表达规则和开发地图制图系统，实现了从数据库数据派生制图数据，实现了入库数据和制图数据的一体化管理，避免了数据的重复建设[5]。