新型基础测绘大比例尺DLG图库一体化方法
时间：2022-12-08 21:50:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
陈 庆，戴 腾，牛建军，刘 韬，王爱华
（1.湖北省测绘工程院，湖北 武汉 430074；
2.山东省国土测绘院，山东 济南 250000）
2015年6月国务院批复同意的《全国基础测绘中长期规划纲要（2015—2030年）》提出，到2030年全面建成新型基础测绘体系[1]。与传统基础测绘相比，新型基础测绘的主要特征是联动更新、按需服务，其中联动更新首先要求在组织模式上有创新，主要表现为将原来按照大地测量、航空摄影测量、地图制图等工序的生产组织模式转变为测绘技术一体化集成、国家和地方分工协同、测绘系统与专业部门信息共享协作等方式。
传统基础测绘DLG的生产采集和更新主要分为内业航测成图、外业调绘与补测、内业整理编辑入库3个步骤，通常在两个甚至多个软件中切换。常规的工艺流程为：首先在MapMatrix等航测软件下立体采集，然后利用AutoCAD等制图软件出图，最后利用Geoway或ArcGIS等入库软件编辑整理。该方法生产的制图数据和入库数据各成一套，常出现上游出图数据发生变化后下游入库数据未能及时更新与同步的问题。为满足“省级统筹、市县协同、联动更新”的新型基础测绘要求，湖北省开展了新型基础测绘项目试点工作。试点生产组织模式建立的是大比例尺图库一体化的基础地理信息数据库，可按需随时从基础地理信息数据库中提取数据制作可视化产品[2]。
1.1 传统图库数据不一致的原因分析
在测绘规范中，地形图图式是地形图要素表达的规范指导，包括地图符号、注记和图廓整饰，是符号数据[3]；
而《基础地理信息要素数据字典》（以下简称《数据字典》）是地形图入库要素的规范指导，包括点、线、面及其之间的拓扑关系和属性数据结构，用以指导基础地理信息要素分类代码与属性表的编制，是非符号数据。由于二者的出发点不一致，因此符号数据与非符号数据不能全面有机的一一对照，导致传统的建库和制图数据生产往往是图库分离的状态，两套数据对同一实体要素的定性和空间表达不一致，使用起来非常不便[4]。举例说明，大比例尺地形图图式中台阶的基本形态包括有边台阶、无边台阶和U型台阶3种，而《数据字典》只用一种面表示，即建库数据是一种，而出图数据需要多种（图1）；
又如机耕路符号化后一边是虚线，另一边是实线，而《数据字典》中对机耕路边线的规定也只有一种边线代码（图2）。由此可见，要实现图库数据统一，需解决二者之间的转换问题，即库图转换既要符合GIS数据的特点，又要顾及到地形图符号的表达。
图1 台阶表示
图2 机耕路表示
计算机软件在制图与建库数据处理上的功能各有千秋。南方CASS与AutoCAD等常用的制图软件可快速美观地对地形图数据符号化，侧重于数据出图，但缺乏建库数据（GIS数据）中点线面的存储法则和拓扑关系的处理，要素属性也无法充分记录，不能满足入库的要求。然而，DLG数据入库采用较多的Geoway平台是一个专业的建库数据处理平台，数据编辑与检查操作方便，可导出为通用的mdb格式[5]，生产规范的GIS数据，但导出的mdb数据无法方便地倒回平台进行数据更新和符号化；
功能较强大的ArcGIS软件则更加侧重于GIS数据的存储与空间分析，却在数据出图方面不够美观和方便，空间编辑功能更适合处理海量数据[6]。由此可见，各类测绘软件的功能限制也导致了DLG图库数据生产的分离，在实际生产中制图数据生产往往是建库数据生产的上游。
1.2 解决图库数据一致性的关键点
基于上述原因分析，本文图库一体化生产着重从两个方面去解决问题。
首先是改进地理实体要素编码。在传统基础地理要素编码的基础上，本文充分考虑了地理实体构建和图库一体化，以传统基础测绘GB/T 13923-2006《基础地理信息要素分类与代码》为GB代码基础，以GB/T 20258.1-2019《基础地理信息要素数据字典第1部分：1∶500 1∶1 000 1∶2 000比例尺》为参考，以GB/T 20257.1-2017《国家基本比例尺地图图式第1部分：1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形图图式》为主要要素依据，同时兼顾编码设计的科学性、系统性、适用性、稳定性和可扩展性，最终制定了10位十进制编码的地理实体要素分类代码，包括门类、大类、中类、小类、图形码和细分码，如图3所示。
图3 地理实体要素分类代码结构
1）左起第一、二位为门类码，根据地理实体要素的门类划分，范围为01～08。
2）左起第三、四位为大类码，是在门类的基础上细分形成的要素类，是已有各分类编码体系的一级类编码。
3）左起第五、六位为中类码，是在大类的基础上细分形成的要素类，是已有各分类编码体系的二级类编码，无此级别的，则补“0”。
4）左起第七、八位为小类码，是在中类的基础上细分形成的要素类，是已有各分类编码体系的三级类编码，如有四级类编码，则将其并入三级类编码中，无此级别的，则补“0”。
5）图形码采用一位数字码，其中“0”表示注记，“1”表示点，“2”表示半依比例尺的线或中心线，“3”表示面，“4”表示边线。
6）细分码是对国标代码中子类码的进一步划分，按1～9的顺序添加，没有细分类，则为“0”。
举例说明机耕路编码解决符号数据与非符号数据统一的办法。机耕路在基础地理信息要素分类与代码中的GB码为440100，在《数据字典》中的参考代码为4401004，按照扩充的编码规则，设计的入库虚线边线代码为0404010041，实线边线代码为0404010042，即可解决建库数据与制图数据的一一对应问题。
其次，在计算机软件方面，改进了符号化程序，整合了建库软件功能，在立体测图软件下开发了入库编辑功能，使得数据采集完成后不用更换软件，可直接在平台上完成建库数据的生产（图4）。某些复杂的地形图符号，在过去计算机软件中已形成通用骨架线或骨架面表达，如台阶在南方CASS软件中，只需定位3个点即可完成普通台阶的绘制和符号化，这里需要记录结点的顺序，第一个点和第二个点决定台阶的宽度，第三个点表示台阶的长度，最后入库存储的是面数据，面的长与宽分别对应台阶的长与宽。当计算机一次性无法将符号的各种情况表达全面时，可将编码扩展，如上述台阶绘制方法不能一次性包括U型台阶的表达，有边台阶和无边台阶也不能区分。《数据字典》中台阶入库代码为3804043，按照地形图图式，结合计算机软件功能分别扩展细分码也可解决台阶图库数据的一致性问题。
图4 定制化的编辑入库功能
另外，有些要素无需符号化（如注记点），只需标注注记；
有些面要素符号化需记录重要的变换点，如斜坡面的符号需记录面的哪一条边是斜坡。因此，可在通用属性字段中给每个地理实体要素添加布尔型SYMBOL字段，用以表示是否符号化；
可为复杂符号的面要素添加几何变换点字段，再通过属性字段配合来实现建库数据的符号化。
图库一体化生产需提前做好图库一体化模板方案[7]，包括地理实体要素编码、符号化、属性字段表等图库属性，传统测绘数据的转换还需制作转换对照表。其主要流程为：①按照一体化模板立体采集符号化的地物地貌等要素，需制作DEM的，可直接提取编辑数据，并通过DEM纠正DOM；
②将内业采集的矢量数据叠加DOM底图制作外业调绘底图，并导入电子平板或打印纸质地图进行外业调绘；
③将外业调绘数据反馈至内业立体采集平台中，对原始数据进行编辑、融合、属性录入和拓扑关系处理，并进行数据检查得到图库一体化数据；
④根据需要将图库一体化数据导出为通用数据库mdb格式或udb格式的建库数据，或按照出图模版将图库一体化数据导出为dwg格式的制图数据，如图5所示。
图5 图库一体化工艺流程图
基于航测软件一体化采集方法制作的DLG数据，导出为mdb和udb格式数据分别进入ArcGIS软件和超图平台后，可无损逆转重新读取mdb数据符号化出图或更新编辑，还可与传统的CASS、AutoCAD制图软件在不改变其过去已有符号库的基础上（只需完善符号库和对照表）进行无缝对接，直接出图。实验证明，图库一体化的数据采集与更新工艺流程，不仅保证了地形图数据与数据库数据的统一，而且极大地提高了DLG的更新效率和数据质量。
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