地理空間信息數(shù)據(jù)在PGIS中的應(yīng)用

張翠峰，匡志威，陳麗瓊

(長沙市勘測設(shè)計研究院，湖南長沙 410000)

1 前言

近年來，地理空間信息數(shù)據(jù)在交通、環(huán)保、國土等許多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。將地理空間信息數(shù)據(jù)引入公安系統(tǒng)，搭建高速、高質(zhì)的PGIS平臺，把各類公安信息置于空間分布中進行管理和分析，符合公安業(yè)務(wù)大空間的特點，滿足業(yè)務(wù)多樣化的需求。

警用地理信息系統(tǒng)即PGIS，是利用空間地理信息技術(shù)，以電子地圖為基礎(chǔ)，以公安寬帶網(wǎng)絡(luò)為依托，以信息共享和綜合利用為目標(biāo)，將各類警務(wù)信息空間化和集成化，實現(xiàn)公安基礎(chǔ)信息基于空間電子地圖的可視化信息查詢和決策分析。

PGIS平臺確定了電子地圖的投影、坐標(biāo)系、數(shù)據(jù)格式和圖層分層等參數(shù)的標(biāo)準;建立了統(tǒng)一的警務(wù)地理信息分類與編碼、數(shù)據(jù)采集工作規(guī)范、元數(shù)據(jù)標(biāo)準、地理信息應(yīng)用規(guī)范等一系列的相關(guān)標(biāo)準;統(tǒng)一了GIS軟件平臺、數(shù)據(jù)庫的選型、數(shù)據(jù)的存儲等標(biāo)準。各警種各部門可在統(tǒng)一的、公共的警務(wù)地理信息平臺上開展地理信息開發(fā)和應(yīng)用，避免重復(fù)建設(shè)，提高信息共享和綜合利用水平。

2 地理空間信息數(shù)據(jù)的組織

PGIS平臺對于空間定位、GPS跟蹤目標(biāo)等精度要求較高。公安部制定了PGIS的建庫標(biāo)準，其中包括了5類數(shù)據(jù):基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、警用公共地理信息數(shù)據(jù)、警用業(yè)務(wù)專用地理信息數(shù)據(jù)、標(biāo)準地址空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。在這些數(shù)據(jù)中基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和部分警用公共地理信息數(shù)據(jù)需要從測繪部門獲取。城市PGIS平臺的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)一般是采用城市勘測院提供的1∶2 000到1∶500比例尺的矢量數(shù)據(jù)，多比例尺數(shù)據(jù)顯示做到無縫漫游。影像數(shù)據(jù)方面，主要使用高分辨率衛(wèi)星遙感影像、0.5 m和0.25 m分辨率航拍影像。

本文以長沙市PGIS平臺建設(shè)為依托，研究地理空間信息數(shù)據(jù)在PGIS中的應(yīng)用。主要包括根據(jù)相關(guān)標(biāo)準進行矢量與影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、公眾信息采集所需資料輸出、已采集的公眾信息上圖并輸出、警用圖形配置。長沙市PGIS平臺以地理信息為載體，實現(xiàn)公安資源的整合與查詢應(yīng)用。因此在地理空間數(shù)據(jù)的組織上要以PGIS平臺建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準為依據(jù)。地理空間信息數(shù)據(jù)即矢量數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過精細處理后，使用七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法，把這些數(shù)據(jù)從地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到WGS－84經(jīng)緯坐標(biāo)系，提供給PGIS平臺使用。

2.1 矢量數(shù)據(jù)處理按以下步驟實施

(1)從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出建筑物面、道路、水系、主要公園、綠地、地名注記、管線、電桿、消火栓、路燈、電話亭等圖層數(shù)據(jù)。

(2)整理水系注記、主要公園綠地注記、地名注記。使用ArcGIS軟件依據(jù)以下原則處理這三類注記。主要水系繪制中心線，并在其屬性字段名稱欄輸入該水系的名稱;主要公園、河灘、山地等根據(jù)影像繪制面文件，并在其屬性字段名稱欄輸入名稱;地名注記要分類明確，主要分為以下28類:政府、局機關(guān)、公安局、派出所、銀行、醫(yī)院、醫(yī)療機構(gòu)、休閑會所、小區(qū)、賓館、高樓大廈、停車場、市場、商場、企業(yè)單位、旅行社、陵園、街道辦事處、加油站、廣場、展覽館類、公園、公廁、電影院、超市、廠礦單位、KTV、餐飲。

(3)根據(jù)最新衛(wèi)星影像完善道路中線。道路是城市交通的血液，道路數(shù)據(jù)的完整精確對公安機關(guān)在精準指揮警力中發(fā)揮著重要作用。道路中線要求每條道路完整準確，一條道路對應(yīng)一條數(shù)據(jù)。在ArcGIS軟件中，完善主城區(qū)道路網(wǎng)，同時繪制郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)的國道、省道、縣道、鄉(xiāng)道。每條道路的屬性字段中道路等級、寬度、名稱必須補充完善。

(4)主要地物要素(包括建筑物、河流、水系)的名稱屬性字段填寫相應(yīng)的值。

(5)圖層要素整理:建立符合經(jīng)緯度坐標(biāo)系(WGS－84坐標(biāo)系)的數(shù)據(jù)集，按公安部標(biāo)準建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖層、要素對應(yīng)表、圖層屬性字段。將要素導(dǎo)入到對應(yīng)圖層中，要素屬性值(分類代碼、國標(biāo)代碼、名稱)一起導(dǎo)入。

(6)屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)整理:地理實體的屬性數(shù)據(jù)項包含多個信息內(nèi)容，按照地理實體的自然屬性、社會屬性和管理屬性將地理實體的屬性數(shù)據(jù)項分為基本數(shù)據(jù)項、擴展數(shù)據(jù)項、業(yè)務(wù)專用數(shù)據(jù)項。根據(jù)公安部標(biāo)準，整理地理實體的屬性字段。

2.2 影像數(shù)據(jù)處理按以下步驟處理

矩形格網(wǎng)分幅的影像圖進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后有效影像圖區(qū)域?qū)⒉辉偈蔷匦?，這樣，圖幅拼接將會產(chǎn)生縫隙，因此轉(zhuǎn)換前需要進行帶重疊區(qū)處理，最后消除重疊區(qū)。

(1)影像帶重疊區(qū)分幅

①影像按范圍外擴1幅作為準備數(shù)據(jù);

②所有準備好的數(shù)據(jù)進行拼接;

③分幅使用的DXF結(jié)合圖制作，需保證每個標(biāo)準分幅的圖幅矩形格網(wǎng)外擴500 m;

④將拼接的總圖按以上DXF結(jié)合圖進行分幅。(2)將重新分幅的帶重疊區(qū)的影像從地方直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS－84經(jīng)緯坐標(biāo)。

(3)帶重疊區(qū)的WGS－84經(jīng)緯影像圖重疊區(qū)消除。利用易拼圖軟件重新拼接分幅帶重疊區(qū)的WGS－84經(jīng)緯影像圖。分幅采用自動分幅的模式。分幅后修改圖幅名稱，制作圖幅結(jié)合圖。

整理好的矢量與影像數(shù)據(jù)可以直接用于PGIS平臺的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫建設(shè)與柵格電子地圖配圖切片。

柵格地圖圖片按照一定級別進行制作，可分為21個級別，相鄰級別之間圖片大小的經(jīng)緯度跨度、地圖比例尺按倍數(shù)關(guān)系變化，已由公安部警用地理信息地圖配圖規(guī)范規(guī)定。

警用系統(tǒng)的信息成果在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布查看必須首先通過配圖切片后才能實現(xiàn)。根據(jù)以上要求，對長沙市柵格地圖圖片集進行配圖切片，其中1級～9級數(shù)據(jù)可以直接從公安網(wǎng)上下載使用，10級～20級必須進行精細的手工配圖切片方可上傳使用。

PGIS中的切片數(shù)據(jù)有兩類:一類是基礎(chǔ)矢量數(shù)據(jù)，只需要切一套瓦片數(shù)據(jù)(具體圖層按公安部標(biāo)準圖層配色，而注記部分使用已整理好的各類地名數(shù)據(jù)資料，配山海經(jīng)緯公司的EZMAP中符號庫形成切片數(shù)據(jù));一類是影像數(shù)據(jù)(由兩套切片數(shù)據(jù)組成)，一套影像切片數(shù)據(jù)，一套道路、地名注記組合的矢量疊加影像切片數(shù)據(jù)。

3 公眾信息數(shù)據(jù)數(shù)字化

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工熟悉地理環(huán)境或依靠普通地圖指揮作戰(zhàn)的方式已遠不能適應(yīng)實戰(zhàn)要求。指揮中心、刑偵、治安、交通消防、警衛(wèi)、反恐等公安部門需要將已建成的相關(guān)業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的信息疊加在地理信息上進行綜合利用，提高公安機關(guān)作戰(zhàn)指揮和管理分析等方面的能力和水平。為了保證分析決策信息的高質(zhì)量，需要完善的歷史數(shù)據(jù)和實時新鮮的即時數(shù)據(jù)支持。公眾信息的采集也就成為重要的基礎(chǔ)功能。有了基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)作為載體，公安機關(guān)在進行公眾實體信息采集與信息數(shù)字化時就方便了許多。長沙市PGIS平臺建設(shè)中，公眾信息采集流程如圖1所示。

圖1 公眾信息數(shù)據(jù)采集流程圖

以下是對數(shù)據(jù)采集流程的環(huán)節(jié)描述:

(1)自動標(biāo)注建筑物編號:將建筑物進行注記處理，在圖面上顯示建筑物要素編號。

(2)按圖幅打印紙圖，公眾信息調(diào)查用圖按照1∶1 000比例尺地形圖編號整理并按社區(qū)分幅打印，同時打印一套信息調(diào)查表。按圖幅打印需要對圖幅進行編號(最好為流水號)，信息調(diào)查表中必須填寫圖紙的編號。

(3)有實際建筑物，在調(diào)查表中填寫信息點信息:調(diào)查表中的信息點數(shù)據(jù)必須包含建筑物編號，由公安局采集人員完成。

(4)與實際不符合的，在紙圖上標(biāo)記位置并編號，在調(diào)查表中填寫信息點信息:標(biāo)記位置必需以點來表示，標(biāo)記信息編號為工作流水號，從1開始編號，系統(tǒng)根據(jù)圖幅號與信息點編號檢查編號的唯一性，由公安局采集人員完成。

(5)紙圖上沒有表示的道路路線，需要繪制在紙圖上，并標(biāo)注路名，由公安局采集人員完成。

(6)將調(diào)查表信息形成電子化文檔:將調(diào)查的信息填寫到統(tǒng)一格式的電子文檔中，由公安局采集人員完成。

(7)信息點上圖:根據(jù)調(diào)查后的紙圖將沒有地物要素的信息點繪制在電子圖上，并填寫紙圖上的信息點編號。

(8)自動生成同一編號的信息點，導(dǎo)入電子文檔屬性信息。

(9)數(shù)據(jù)檢查:編寫程序檢查信息點問題，并安排解決。

(10)采集人員確認后簽字，有問題則協(xié)商處理，沒有問題需簽字確認。

公眾信息調(diào)查完成后，就是在基礎(chǔ)地理信息中實現(xiàn)對信息的數(shù)字化。這個過程需要根據(jù)實際需要與產(chǎn)生的問題，編制相關(guān)程序完成。在長沙市PGIS信息調(diào)查與公眾信息數(shù)字化時使用了以下輔助工具，其功能包括:建筑物調(diào)查編碼交互生成、建筑物調(diào)查編碼自動生成、公眾信息點信息自動提取、公眾信息點補充提取、公眾信息點數(shù)字化遺漏按全局自動查詢、公眾信息點數(shù)字化遺漏按單個社區(qū)自動查詢、遺漏查詢文本成果處理、公眾信息點信息賦建筑面。

4 結(jié)語

本文以長沙市PGIS平臺建設(shè)為依托，研究了城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，專業(yè)調(diào)查信息賦予空間信息，柵格電子地圖切片配圖技術(shù)。建立了一套矢量數(shù)據(jù)和柵格影像數(shù)據(jù)從地方直角坐標(biāo)系到WGS－84經(jīng)緯坐標(biāo)系的精確坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法。在公眾信息調(diào)查及信息數(shù)字化中，公眾信息調(diào)查信息成果自動錄入數(shù)據(jù)庫和自動檢索錄入技術(shù)的成功運用，徹底顛覆了該類型任務(wù)傳統(tǒng)的全手工作業(yè)方式，開辟了信息調(diào)查及數(shù)字化自動運作的方式，提高數(shù)字化效率的同時，也提升了數(shù)字化的準確度。在基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)成果通過精細處理后，成果后期配圖切片網(wǎng)絡(luò)發(fā)布技術(shù)的應(yīng)用，開辟了地理信息數(shù)據(jù)成果網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域。

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