基于EPS平臺大比例尺地形圖動態(tài)更新方法的應(yīng)用研究

周 磊，趙向陽，楊學峰，邵士成

(濟南市勘察測繪研究院，山東濟南250013)

一、前 言

大比例尺地形圖動態(tài)更新是一項基礎(chǔ)性和公益性事業(yè)，廣泛服務(wù)于經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展、國防建設(shè)和人們得生活的各個領(lǐng)域。大比例尺地形圖的動態(tài)更新維護機制是確保基礎(chǔ)地理信息具有現(xiàn)勢性和時態(tài)完整性的基礎(chǔ)性、前提性工作[1]。

隨著測繪地理信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)測繪成果已經(jīng)跟不上測繪保障服務(wù)的要求，主要體現(xiàn)在：①采集軟件基于AutoCAD平臺開發(fā)，需經(jīng)過數(shù)據(jù)加工方能入庫，導致入庫周期長，達不到實時更新的要求;②數(shù)據(jù)不能實現(xiàn)變量更新入庫，重復勞動較多;③圖、庫分離，數(shù)據(jù)的對象化、整體化程度低，不利于成果分發(fā)、利用[2]。目前國內(nèi)大多數(shù)城市大比例尺地形圖動態(tài)更新成圖和入庫采用不同的操作平臺，往往造成外業(yè)采集和數(shù)據(jù)庫更新不能同步進行，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和實效性在某種程度上滯后于城市的快速發(fā)展。

本文提出了一種大比例尺地形圖“應(yīng)需適時動態(tài)更新”的實施方法，設(shè)計提出了動態(tài)更新技術(shù)的業(yè)務(wù)模式，確立了更新內(nèi)容的靈性化和更新周期的適時化，并基于EPS平臺系統(tǒng)實現(xiàn)了測量外業(yè)、內(nèi)業(yè)、入庫更新一體化，減少了入庫環(huán)節(jié)，縮短了入庫更新周期。

二、總體思路

大比例尺地形圖動態(tài)更新維護機制遵循“應(yīng)需適時更新”總體思路，以“發(fā)現(xiàn)變化→測定變化→變化分析→更新庫體→產(chǎn)品服務(wù)”為主線，體現(xiàn)更新內(nèi)容靈性化、更新周期適時化、更新方式多元化等特點，組織和開展相應(yīng)的信息獲取和處理工作[3]。

圖1 更新流程

三、應(yīng)用的軟件基礎(chǔ)

1．EPS平臺架構(gòu)

EPS平臺具有可包容數(shù)據(jù)的4級組織構(gòu)架(數(shù)據(jù)空間Data Space、數(shù)據(jù)群Data Group、數(shù)據(jù)專題Data Source、數(shù)據(jù)實體Data Body)，使得不同種類、不同數(shù)學基礎(chǔ)、不同尺度的數(shù)據(jù)通過工作空間集成，可方便快捷地實現(xiàn)動態(tài)投影、疊加顯示輸出等操作。

2．模板控制技術(shù)

數(shù)據(jù)生產(chǎn)的標準性是基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)采集的重要內(nèi)容之一，EPS平臺通過模板控制技術(shù)定制標準模板，由模板控制數(shù)據(jù)標準化和質(zhì)量。EPS模板基于Access數(shù)據(jù)庫表格(FeatureCodeTB(特征碼表)、SymbolScriptTB(符號描述表)、NoteTemplateTB(注記模板表))分別用于記錄地物要素的空間、時間、屬性等信息。利用模板控制技術(shù)把數(shù)據(jù)基本的對象類型和空間信息、基本屬性、擴展屬性通過關(guān)聯(lián)的手段封裝在一個基于Access數(shù)據(jù)庫的文件(*．mdt)中，運用規(guī)則和符號描述把地理要素的編碼標準、分層標準、符號標準以及數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)等定義在各自的表中，利用模板來控制數(shù)據(jù)標準，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的標準化，并實現(xiàn)一套數(shù)據(jù)與不同GIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品的雙向轉(zhuǎn)換[5]。

3．程序二次開發(fā)

EPS平臺腳本語言遵循VBScript語言編譯規(guī)則，結(jié)合平臺自帶集成函數(shù)和腳本語言二次開發(fā)，可實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式相互轉(zhuǎn)換，可設(shè)計開發(fā)出數(shù)據(jù)批量處理、批量導入和輸出、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及修復等方案，基于程序自動化篩選，從質(zhì)量上保證了數(shù)據(jù)空間邏輯一致和屬性的完整性。

四、實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)和方法

1．數(shù)據(jù)標準的定制

在參考國家基本比例尺地形圖圖示第1部分：《1∶500 1∶1 000 1∶2 000 地形圖圖式》(GB/T 20257．1—2007)、《濟南市基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》2011年修訂、《城市地理信息系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GBT 18578—2008)等基礎(chǔ)上制定符合實際需要的城市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)標準，在內(nèi)容上依次制定編碼標準、符號標準、屬性標準、分層標準、交換標準和功能標準，并建立了城市基礎(chǔ)地理信息時空一體化數(shù)據(jù)模型[4]，EPS平臺基于模板規(guī)則對數(shù)據(jù)實施標準化和表達，地理要素采用骨架線+屬性+符號化，保證了數(shù)據(jù)的完整性和合法性。自動拓撲技術(shù)，對圖形中出現(xiàn)的相交、重疊、構(gòu)面、懸掛、包含、面閉合等問題定制數(shù)據(jù)檢查和修復方案。平臺使用“信息映射機制”，不僅實現(xiàn)對象級自由映射，更能實現(xiàn)對象內(nèi)部信息直接映射到目標系統(tǒng)，可實現(xiàn)不同格式、不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)格式的相互轉(zhuǎn)換。

2．技術(shù)路線

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)動態(tài)更新是一項長期、艱苦的工作，更新主要涉及確定更新策略、變化信息獲取、變化數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)勢數(shù)據(jù)生產(chǎn)、現(xiàn)勢數(shù)據(jù)提供等5個步驟，更新流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)更新主要步驟

3．更新方法

(1)更新原則

目前，城市變化非常快，還不能實現(xiàn)對地物、地貌要素進行全面及時的動態(tài)更新。隨著信息化測繪時代的推進，對大比例尺地形圖動態(tài)更新的內(nèi)容、周期、方式等有了新的更高的要求，表現(xiàn)為更新內(nèi)容的靈性化、更新周期的適時化、更新方式的多元化[3]。因此，應(yīng)組織有限的技術(shù)力量，重點更新對絕大多數(shù)用戶來說重要的要素。根據(jù)動態(tài)更新的特點，其實施過程中應(yīng)遵循“分片包干、重點優(yōu)先”的原則。

①分片包干：為提高作業(yè)人員巡視效率，更快、更準確地發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域，作業(yè)班組應(yīng)固定承擔更新街區(qū)，班組內(nèi)部人員盡量固定巡視二級街區(qū);②重點優(yōu)先：作業(yè)班組根據(jù)承擔街區(qū)的特點劃分重點監(jiān)視對象，對絕大多數(shù)用戶來說重要的要素，列為重點監(jiān)視對象。另外，對城市經(jīng)濟建設(shè)急需的地形圖數(shù)據(jù)，應(yīng)采取急用先測原則。

(2)更新周期

城市大比例尺動態(tài)更新往往采用動態(tài)更新和定期更新相結(jié)合的機制，動態(tài)更新的周期為半年至一年，定期更新的周期為3年。

(3)變化信息獲取方式

大比例地形圖動態(tài)更新的主要難點在于如何發(fā)現(xiàn)地物、地貌變化。目前，獲取變化信息的主要方式有外業(yè)巡視、建設(shè)工程報建備案、媒體報道和高分辨率影像比對獲得等幾種方式：①外業(yè)巡視應(yīng)利用上周期修測的地形圖作為調(diào)查的工作底圖。②通過新聞媒體，重點關(guān)注近期城建情況，獲得開工或完工信息。③ 通過規(guī)劃、國土、城建等部門的建設(shè)工程報建備案記錄，獲取施工信息。④將待修測的線劃和高分辨率影像的疊加，進行比對，獲取變化區(qū)域的地物、地貌。實現(xiàn)對局部區(qū)域地物、地貌的快速更新，縮短更新周期。

目前利用分辨率較高、現(xiàn)勢性較強的影像資料與線劃圖比對結(jié)合人工巡視是變化信息獲取的一種常用快捷方法如圖3所示。

圖3 高分辨率影像數(shù)據(jù)比對獲取變化信息

(4)地物要素取舍

動態(tài)更新主要是對絕大多數(shù)用戶來說重要的要素發(fā)生變化的及時更新，通過制定大比例尺地形圖動態(tài)更新技術(shù)規(guī)程，優(yōu)先保證城市建設(shè)所需的重點部件的現(xiàn)勢性，做到要素的取舍有據(jù)可依，結(jié)合定期更新對要素的要求完整性，最大限度滿足其時效性和現(xiàn)勢性。

(5)數(shù)據(jù)采集

補測新建的住宅樓群或獨立高大的建筑物，已變化的較復雜的地貌，均應(yīng)先施測圖根控制點，再采用全站儀采集坐標的方式進行修測。當局部區(qū)域地物變動不多時，可利用經(jīng)校核的地物點進行補測，但修測后的地物點不能再作為修測新地物的依據(jù)。

修測時，如發(fā)現(xiàn)原數(shù)據(jù)中已有地物、地貌、注記、分層有明顯錯誤或粗差時，應(yīng)進行糾正。更新地物與原地物銜接時，應(yīng)協(xié)調(diào)好更新地物與原地物的關(guān)系，保持要素間相互位置關(guān)系的正確性。

(6)質(zhì)量檢查

基于EPS平臺提供的質(zhì)量檢查空間模型，通過規(guī)則和腳本語言編譯，定制出符合生產(chǎn)實際的數(shù)據(jù)質(zhì)檢和修復方案，對數(shù)據(jù)標準、空間關(guān)系、拓撲關(guān)系、注記、等高線等方面進行了較為全面的檢查，為了保證對象完整性，重點進行要素GUID重復性檢測[6]，檢查后的數(shù)據(jù)符合地理信息數(shù)據(jù)庫的標準，如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)質(zhì)檢

(7)數(shù)據(jù)庫增量更新

EPS平臺采用了支持統(tǒng)一模版的GIS控件技術(shù)，使存儲為GIS數(shù)據(jù)的信息與圖形保持統(tǒng)一，與其他地理信息系統(tǒng)不存在轉(zhuǎn)換，只存在存儲，因此更加符合信息化思想[7]，數(shù)據(jù)庫更新方法采用增量式更新方式，采用平臺SDE更新管理模塊能較輕松的實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的瀏覽、上傳、下載，更新入庫，更新流程如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)庫增量更新

五、結(jié)束語

本文提出了城市大比例尺地形圖的動態(tài)更新實施方法，通過有針對性地、適時地跟蹤修測城市主要重點部件，積極有效地探索變化信息獲取方法，并結(jié)合EPS平臺規(guī)則和模板控制技術(shù)制定出圖庫一體化更新操作系統(tǒng)，基于模板控制技術(shù)實現(xiàn)一套數(shù)據(jù)不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量和標準化，減少了入庫環(huán)節(jié)，提高了工作效率。

[1]趙琦．北京市城市基本比例地形圖的更新模式[J]．北京測繪，2011(1)：32-34．

[2]李立軍．基于EPS平臺的電子平板采集系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)[J]．測繪通報，2012(3)：89-91．

[3]陳軍，趙仁亮，王東華．基礎(chǔ)地理信息動態(tài)更新技術(shù)體系初探[J]．地理信息世界，2007(5)：4-9．

[4]肖海威，劉志輝．信息化測繪背景下對城市大比例尺地形圖綜合的技術(shù)研究[J]．測繪與空間地理信息，2012(5)：166-170．

[5]杜志學，田高．面向GIS數(shù)據(jù)采集中的模板控制技術(shù)[J]．地理空間信息，2003(1)：35-38．

[6]楊友生，李海軍，王磊，等．城市信息化測繪的實驗[J]．地理空間信息，2009(6)：21-23．

[7]白立舜，李進強．空間數(shù)據(jù)庫更新模式、技術(shù)與方法[J]．城市勘測，2011(6)：43-46．