長沙供水管網信息管理系統的數據轉換和初始建庫

張建國　鄭旭東

摘 要：本文以長沙市供水管網信息管理系統的初始建庫為例，探討供水管網信息管理系統數據轉換和數據質量檢查的各種方法。

關鍵詞：地理信息系統；供水；管網；建庫；數據轉換；數據質量

1 前 言

在地理信息系統（GIS）的幾個主要因素中，數據是一個極其重要的因素。GIS數據來源的多樣性是GIS數據的一大特點，不同的數據源在存儲介質、數據結構等方面都有不同。要把多源的數據統一到同一個GIS系統中，必然會存在數據格式轉換的問題。不同的數據來源有不同的數據轉換方法，為了保證最終數據成果的完整性和正確性，我們應該選擇合理的數據轉換方法和有效的數據質量檢查方法。下面以長沙市供水管網信息管理系統的初始建庫為例，探討管網信息系統建庫的數據轉換與質量檢查的過程和方法。

2 GIS數據的來源和數據標準

2.1 數據來源

GIS數據的來源有多種多樣，比較普遍的幾種數據源有地形圖數據、遙感影像數據、地面測量數據、業務管理數據、文字報告和其他格式的GIS數據等。

在長沙市供水管網信息管理系統的初始建庫中，數據的來源主要是其他GIS系統的數據，包括基礎地形圖數據和管網數據，格式是ArcGis的Shape文件。

2.2 數據標準

在GIS系統中必須有統一的數據標準。長沙市供水管網信息管理系統采用中地公司的MapGis K9平臺，坐標系統采用長沙市獨立坐標系，比例尺采用1：500，分類編碼和屬性數據結構參考《基礎地理信息分類與代碼》（GB13923-2006）、《基礎地理信息分類與代碼》（GB13923-2006）、《城市地理空間框架數據標準》（CJJ103-2004）等標準。

在進行數據轉換的過程中，應采用有效合理的方法把原數據轉換成長沙市供水管網信息管理系統要求的格式。

3 地形圖數據轉換

3.1 數據轉換方法

項目組針對長沙市供水管網信息管理系統的地形圖數據格式轉換，開發了專門的數據轉換工具，直接從Shape格式轉換到Mapgis格式，減少中間環節，最大程度地避免信息丟失，還能實現自動數據分層和屬性轉換，使數據轉換更有效率，還能更好地保證數據成果的質量。

3.2 數據格式轉換的實現

Shape文件格式包含地物的空間位置和屬性信息。經過分析，原始Shape文件的屬性字段包含地物編碼、名稱、高程等地物屬性，以地物編碼為關鍵字段編制地物分層對照表、符號對照表、線型對照表、圖案對照表和字形對照表。地物分層對照表中按照設計書的規定進行分層，地物的要素代碼參照《基礎地理信息分類與代碼》，其他四個對照表根據《1：500 1：1000 1：2000地形圖圖式》和Mapgis系統庫來編制。

地形圖數據格式的轉換通過檢索對照表的方式實現。首先由地物編碼屬性確定地物類型和地物所屬圖層并在相應圖層創建圖形，然后搜索各對照表得到圖形的渲染參數對圖形進行符號渲染，最后轉移地物的其他屬性到相應的字段。數據格式轉換工具使用開放源代碼的ShapeLib和Mapgis，SDK二次開發包采用VC7.0編程語言開發完成。數據轉換流程如圖 1。

3.3 數據質量檢查

數據質量是指空間數據在表達空間位置、專題特征以及時間特征這三個基本要素時，所能夠達到的準確性、一致性、完整性，以及它們三者之間統一性的程度。通常包括的數據質量指標有：定位精度、屬性精度、邏輯一致性、數據完整性、時間性等。

由于長沙市供水管網信息管理系統初始建庫使用的數據為已有的GIS數據，對地形圖數據的空間精度及屬性精度不作系統檢查，只在圖面上進行人工檢查（如圖形缺失、圖形區域重疊、道路名稱錯誤等）。地形圖數據質量檢查主要檢查數據的轉換精度和邏輯一致性。數據的轉換精度主要檢查轉換前后圖形實體的數量是否相等、轉換過程中是否有無法解析的圖形實體。通過檢查，采用自主開發的數據轉換工具的數據轉換率達到100%。

4 管網數據建網

管網數據文件也是Shape格式，包含管點文件和管段文件，管段屬性中包含了對起管點、終管點的引用，管點屬性表和管段屬性表就具有完整的管網連接關系；在管點屬性中添加管點X坐標和Y坐標，管點和管段就具有空間位置信息。以上兩點可以保證用管點屬性表和管段屬性表可以重構完整的管網。

長沙市供水管網信息管理系統中可以通過兩種方式建網：1）通過CAD圖形建網；2）通過點線表建網。第一種方式可以把Shape文件轉換為Dxf文件建網，但是這種方式不便處理屬性。從前面的分析可以看出本項目適合用點線表建網，把Shape格式的管點屬性表和管段屬性表輸出為逗號分隔的CSV文件，并把字段名稱改為系統規定的中文名稱，即可以滿足系統建網的要求。

在建網前必須保證管點管段屬性表中數據的網絡拓撲、點線關系的正確性，在輸出管點管段屬性表前對Shape文件進行必要的檢查和數據補充。數據補充主要有兩方面：1）在入戶管段和預留管段的終點位置添加方向管點；2）在其他管段缺失管點的起終點處添加臨時管點，在添加管點的同時完善管點管段的連接關系。由于數據量比較大，項目組利用ArcGis的ArcObject編制檢查工具自動檢查處理管點、管段Shape文件中的錯誤。管點、管段數據檢查處理流程如圖 2。

管點、管線文件經過以上檢查處理流程以后，在管網信息管理系統中建網時就不會出現錯誤，才能保證建成的供水網絡拓撲關系正確。

5 結束語

長沙市供水管網信息管理系統初始建庫的數據源比較單一，沒有復雜的數據獲取過程，但是在數據格式轉換方面來說，這是一個比較典型的應用，采取的方法也是比較先進、快捷的方法；在數據質量檢查方面即包括了通用的檢查方法，也具有其獨創的數據檢查過程，是一個值得借鑒的項目。

在系統以后的更新維護過程中會逐漸增加不同類型的數據源，如更新基礎地形圖的影像數據、更新管網數據的物探數據和測量數據等，這些都具有不同的數據獲取和更新方法。多源數據的獲取和更新是我們以后需要學習和探討的問題，實現多源數據共享也是地理信息系統平臺和數據生產軟件的發展方向。

參考文獻：

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