1︰10 000 地形要素数据一体化更新策略

刘林起

（1. 安徽省第三测绘院，安徽 合肥 230601）

基础地理信息是国家信息化建设中重要的基础性与战略性资源，是地理要素的统一定位基础和空间载体，主要包括地形要素数据、数字正射影像数据、数字高程模型数据、地形图制图数据等[1]。1︰10 000地形要素数据更新的内业工作主要包括数据准备与预处理、数据采集、建库编辑等，外业工作主要包括对内业采集数据的正确性和疑问进行实地核对以及信息采集。传统更新方式是内业完成数据采集并制作外业核查底图；外业再针对内业标注的疑问进行重点核查，并对核查路线两侧相关要素的正确性进行核对；外业核查完成后将调绘内容以纸图或其他形式提供给内业编辑使用。因此，工作中存在各工序间相互分离的现象，数据更新周期长、效率低、成本高[2]。

本文针对1︰10 000 地形要素数据更新的工艺流程提出了优化方法，实现了数据更新过程中采集、编辑、建库的一体化和内外业一体化[3]，以及数据更新中内业与外业、内业不同工序之间数据的无损无缝流转衔接。

1 地形要素数据更新内容与要求

将1︰10 000 地形要素数据与DOM 进行叠加，对未发生变化的矢量要素与其同名影像套合，偏差在平面位置中误差允许范围内的无需更新；对变化要素进行图形采集和属性赋值。在DOM 上能准确判断水系、交通、居民地、植被等要素，因此几何位置可根据DOM 影像采集。根据内业预采集的成果，野外进行核查、纠错，并补调不能准确判绘的地名、交通、管线、植被等要素及其相关要素属性。内业根据外业核查成果再进行数据的编辑、拓扑关系建立和入库。

针对水系、居民地、交通等变化较大的要素类更新后应做到：①水系分类正确，连通合理、流向正确，各类属性项填写齐全，真实反映区域水系的总体特征以及附属设施的变化情况，位置正确、主次分明；②居民地能总体上反映其轮廓、分布特征[4]，正确表示居民地与道路、水系以及其他地物、地貌的关系；③交通要素更新后街区的主干道、次干道、支线层次分明，数据现势性与影像保持一致，能正确表示道路的类别、等级、位置，真实反映道路网的结构特征、通行状况、分布密度以及与其他要素的关系。

2 地形要素数据更新传统工艺流程

1∶10 000地形要素数据更新传统工艺流程如图1所示。

图1 1︰10 000地形要素数据更新传统工艺流程图

传统更新工艺存在很多弊端，具体包括：①各工序只能按顺序推进，遇到补采内容部分工序需重新进行；②格式转换繁琐，转换时易出现漏转或错转的情况，同时部分数据转换时需将属性信息进行对照，并与图形进行挂接，易出现属性信息丢失或错误；③无法承载面要素和相关操作，面拓扑关系易丢失；④当图形错误较多或变化信息较大时，编辑困难、易出错、效率低；⑤导入立体采集环境时易造成属性丢失。

3 地形要素数据一体化更新技术路线

更新过程中数据的采集、编辑、建库等内业工作均需依据影像或立体环境进行几何图形的采集、编辑和属性赋值。本文通过建立一体化作业模式，采用统一的数据方案进行数据分层、分类和属性项定义，要素采集时同时进行编辑、属性录入和拓扑关系构建，部分要素可在采集过程中自动完成属性录入，采集成果以建库数据的形式存储，形成采编一体化成果数据。

根据采编时使用的数据方案制作外业核查底图，利用外业核查系统准确记录外业核查时各要素的表示方式和属性信息，通过对同一数据的流转，消除内外业生产环节中图形表达和属性赋值等重复性内容[5]，整理后的数据成果内业编辑直接参考使用，要素的图形编辑和质量控制贯穿整个过程，做到数据无损流转。一体化技术流程如图2所示。

4 地形要素数据一体化更新的实现

根据一体化技术流程，本文在1︰10 000 地形要素数据更新中利用ArcGIS10平台和易绘eFeature 空间数据生产加工平台进行实验研究。

4.1 统一数据方案制作

数据方案对图层的划分、要素的分类、属性项的定义以及符号化进行了详细设计，设计过程中严格执行GB/T 20257.2-2017《国家基本比例尺地图图式第2部分：1∶5 000 1∶10 000 地形图图式》[4]和GB/T 33462-2016《基础地理信息1∶10 000 地形要素数据规范》[1]。具体数据方案和配图如图3、4所示。

图3 数据方案

4.2 要素一体化采编与建库

导入数据方案后，将待更新的地形要素数据与高分辨率DOM 数据进行叠加，对能准确分辨的点要素、线要素、面要素按照要素采集方法和编辑内容进行采集编辑。采集过程中按规定的方向对有向点进行采集，其角度值自动录入到相应的属性字段中；线要素和面要素采集中应设置捕捉，避免产生不必要的悬挂，确保连接关系正确。

图4 数据方案和配图设计

利用ArcGIS10平台能对简单的线要素、面要素实现采编一体化，并构建正确的拓扑关系，但采集标注点和道路时工序繁琐，如高程点、比高点需借助工具利用现势性最优、且与实地相符的DEM 数据进行赋值，通过系列转换后才能实现对应的属性赋值；双线道路需分别采集中心线和边线构面，并对相应属性进行赋值。

利用eFeature 空间数据生产加工平台，探索实时拓扑维护动态更新技术方法，在多场景联机测图环境下，导入数据方案并叠加DOM 数据后，实现采编一体化，线、面拓扑联动编辑，且能保证原有正确的拓扑关系不被破坏。同时，该方法还实现了以下内容：

1）对双线道路进行中心线、边线、面的分类代码设置，实现了自动分层和属性值的自动录入。

2）实现了不同图层间的跨层采集编辑，如耕地中新增建筑物，可实现要素直接采集，并构建正确的拓扑关系，具体操作如图5 所示；实现了拓扑联动矢量编辑，降低了更新编辑操作的复杂度，提高了数据质量和更新效率。

图5 跨图层采编一体化

3）通过字段运算、空间关系关联、关系对照等属性批量赋值，地貌更新可利用DEM 数据借助比高点、高程点直接采集，属性自动录入。

4）利用DOM 和DSM（或DEM）叠加生成模拟LOD 大场景实景三维模型，构建目视解译环境，如图6所示。

图6 DEM+DOM模拟三维环境

为二维矢量赋予高程值，以便叠加到实景三维模型中，在模拟三维环境下实现各要素联动更新，特别是为各类陡坎、高程点、等高线提供直观感受，准确采集更新陡坎、补采高程点，在立体环境下对利用DEM反生成的或原图中的等高线进行修、补测，以提高数据质量和作业效率，如图7所示。

图7 模拟三维环境下联动更新

4.3 要素一体化更新质量控制

在利用各平台进行一体化更新数据时，应定义检查规则，在采集、编辑过程中有效控制成果质量。根据数据质量要求，研制检查工具，并通过软件调用选择相应的检查项，对更新数据进行检查。软件自动检查可检查数据层的完整性、点线不符、属性表和拓扑关系等内容[6]。根据数据要素间关系的相关要求，构建的检查规则如图8所示。

图8 检查规则列表

5 结 语

1︰10 000 地形要素数据更新涉及内业采集、编辑、入库以及野外核查作业，工序繁多且衔接复杂。通过实验与实践发现，本文研发的一体化更新平台在1︰10 000 地形要素数据更新中能辅助作业人员减少人为错误，提高成果质量，作业周期减少30%～50%；能减少重复工作，极大降低编辑工作量，保留字段属性不丢失，避免重新赋属性；能对各要素的几何特性和属性进行分层和编辑，实现部分属性的自动录入；能在保证地物要素关系正确的前提下按需处理拓扑关系，省去较多的建库环节，实现各工序间无缝无损衔接，便于最终数据成果的验收与整理归档[7]。