矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突研究

吳芳華,曹亞妮,吉國杰,3

1.西安測(cè)繪研究所，陜西 西安，710054；2.地理信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安，710054；3.信息工程大學(xué)地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州，450052

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矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突研究

吳芳華1,2,曹亞妮2,3,吉國杰1,2,3

1.西安測(cè)繪研究所，陜西 西安，710054；2.地理信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安，710054；3.信息工程大學(xué)地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州，450052

矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突是引起空間關(guān)系缺陷的主要原因，其沖突的自動(dòng)檢測(cè)方法是矢量地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量控制需要研究的重要問題之一。本文從地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系研究現(xiàn)狀分析入手，提出了矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突的定義，論述了空間關(guān)系沖突的分類方法，包括結(jié)構(gòu)沖突、幾何沖突、屬性沖突和要素之間關(guān)系沖突等；根據(jù)矢量地圖數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突的主要表現(xiàn)形式進(jìn)行了歸納總結(jié)，旨在為質(zhì)量檢查軟件中空間沖突自動(dòng)檢測(cè)模型的建立、自動(dòng)檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

矢量地圖數(shù)據(jù)；空間關(guān)系；空間沖突；結(jié)構(gòu)沖突；幾何沖突

1 引 言

近十多年來，學(xué)術(shù)界對(duì)地理信息空間關(guān)系及其沖突檢測(cè)的理論與方法進(jìn)行了大量的研究，為空間數(shù)據(jù)建模、查詢、分析、制圖綜合、質(zhì)量控制等提供了方法和思路，取得了豐碩的成果[1-18]。對(duì)空間關(guān)系描述與計(jì)算方法進(jìn)行細(xì)化、對(duì)空間關(guān)系沖突進(jìn)行檢測(cè)，以解決生產(chǎn)與工程實(shí)踐中的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制問題，已成為當(dāng)前地理信息空間關(guān)系的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。在地圖數(shù)據(jù)采集、空間數(shù)據(jù)更新的過程中，由于種種原因，會(huì)造成數(shù)據(jù)中空間目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)破壞、屬性項(xiàng)和屬性值缺失或錯(cuò)誤、要素關(guān)系發(fā)生改變等問題，從而破壞了空間數(shù)據(jù)的完整性或違反了生產(chǎn)作業(yè)規(guī)范的約束，導(dǎo)致地圖數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界空間實(shí)體及其間關(guān)系的表達(dá)錯(cuò)誤，產(chǎn)生數(shù)據(jù)沖突或數(shù)據(jù)缺陷；而空間關(guān)系沖突缺陷主要是地圖數(shù)據(jù)缺陷，只有對(duì)這些缺陷進(jìn)行檢測(cè)與處理，才能保證地理空間信息的質(zhì)量。

矢量地圖數(shù)據(jù)中空間關(guān)系沖突的形成往往是拓?fù)潢P(guān)系、方向關(guān)系、度量關(guān)系與語義關(guān)系共同作用的結(jié)果。空間關(guān)系沖突是引起空間關(guān)系缺陷的主要原因，其沖突的自動(dòng)檢測(cè)方法是矢量地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量控制需要研究的重要問題之一。識(shí)別空間關(guān)系沖突，應(yīng)當(dāng)確定矢量地圖數(shù)據(jù)空間沖突的定義，研究空間沖突的表現(xiàn)方式，歸納矢量地圖數(shù)據(jù)空間沖突的主要內(nèi)容，計(jì)算和表達(dá)地理實(shí)體之間詳細(xì)的空間關(guān)系；并考慮其間的語義關(guān)系，對(duì)空間關(guān)系沖突進(jìn)行深入研究。但是，目前的研究存在的問題是：空間關(guān)系沖突分類不夠系統(tǒng)；矢量地圖數(shù)據(jù)空間沖突的內(nèi)容歸納不夠全面；空間關(guān)系集成表達(dá)方法描述的空間關(guān)系不夠直觀，不利于空間關(guān)系的比較和判斷。本文通過空間關(guān)系研究現(xiàn)狀分析，提出了矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突的定義，從結(jié)構(gòu)沖突、幾何沖突、屬性沖突和要素之間關(guān)系沖突等方面對(duì)空間關(guān)系沖突進(jìn)行分類，并對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突的主要表現(xiàn)形式進(jìn)行了歸納總結(jié)，為下一步研究空間沖突自動(dòng)檢測(cè)模型的建立和自動(dòng)檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

2 矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突研究現(xiàn)狀

學(xué)者們對(duì)空間關(guān)系及其沖突檢測(cè)進(jìn)行了較為深入的研究，包括空間關(guān)系的概念、空間關(guān)系沖突的定義與分類、空間關(guān)系沖突檢測(cè)方法等。早期人們認(rèn)為GIS空間關(guān)系主要分為順序關(guān)系、度量關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系三大類[2-3]。順序關(guān)系描述目標(biāo)在空間的某種排序，如前后、上下、左右、東西南北等；度量關(guān)系是用某種度量空間中的度量來描述目標(biāo)之間的關(guān)系，如目標(biāo)間的夾角、距離等；拓?fù)潢P(guān)系指目標(biāo)關(guān)系在旋轉(zhuǎn)、平移與比例變換下的拓?fù)洳蛔兞浚邕B通關(guān)系。學(xué)者們認(rèn)為，空間關(guān)系表達(dá)了空間數(shù)據(jù)之間的一種約束，其中度量關(guān)系的約束最為強(qiáng)烈，順序關(guān)系次之，拓?fù)潢P(guān)系最弱[2]。其中，在空間關(guān)系的描述中，順序關(guān)系和拓?fù)潢P(guān)系屬于定性層面，度量關(guān)系為定量層面；而拓?fù)潢P(guān)系是其它空間關(guān)系的基礎(chǔ)，即在空間關(guān)系集成表達(dá)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在拓?fù)潢P(guān)系的基礎(chǔ)上，逐步納入順序關(guān)系和度量關(guān)系[4-5]。有學(xué)者通過對(duì)大量空間關(guān)系進(jìn)行的歸納和分類，得出5種基本空間拓?fù)潢P(guān)系：相離關(guān)系、相接關(guān)系、相交關(guān)系、包含于關(guān)系、交疊關(guān)系，并將這5種關(guān)系定義為空間關(guān)系的最小集。此外，為了便于使用，還定義了幾個(gè)基本的空間拓?fù)潢P(guān)系：相等關(guān)系、包含關(guān)系、覆蓋關(guān)系和被覆蓋關(guān)系[6]。隨著GIS空間關(guān)系研究和應(yīng)用的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)空間實(shí)體之間還存在著其它多種空間關(guān)系。例如，Gold把具有公共Voronoi邊的兩個(gè)空間目標(biāo)定義為具有空間相鄰關(guān)系[7]，趙仁亮等指出空間存在著k階空間鄰近關(guān)系[8]。空間實(shí)體之間還具有靠近等模糊空間關(guān)系、穿越與進(jìn)入等反映實(shí)體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的空間關(guān)系，以及實(shí)體之間的不確定性空間關(guān)系。當(dāng)考慮時(shí)間因素時(shí)，空間拓?fù)潢P(guān)系具有一定的漸進(jìn)變化規(guī)律，還有時(shí)空拓?fù)潢P(guān)系的概念。具體到空間目標(biāo)的幾何形態(tài)，拓?fù)潢P(guān)系類型之間還具有差異，如面-面之間的關(guān)系有相離、相接、相交、覆蓋、包含、覆蓋于、包含于、相等共8種[9]；而線-面之間的關(guān)系有相離、相接、交叉、覆蓋于、包含于和邊界上共6種[5]。

在空間沖突的定義方面，劉萬增[10]等將空間沖突定義為：空間目標(biāo)及其關(guān)系不符合空間數(shù)據(jù)庫的空間完整性約束，造成目標(biāo)間空間關(guān)系與現(xiàn)實(shí)世界對(duì)應(yīng)地理實(shí)體間的空間關(guān)系不一致，或組成空間目標(biāo)幾何元素間的空間關(guān)系不能正確表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界對(duì)應(yīng)地理實(shí)體的結(jié)構(gòu)特征。詹陳勝[11]認(rèn)為，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自身提供了一些完整性檢查機(jī)制，保證數(shù)據(jù)庫的完整性，進(jìn)而維護(hù)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量。空間完整性約束是對(duì)空間目標(biāo)及其關(guān)系的強(qiáng)制性約束，如果空間數(shù)據(jù)不能滿足這些約束條件，就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)空間沖突。

在空間沖突的分類方面，可分為圖形沖突和數(shù)據(jù)沖突兩大類。關(guān)于圖形沖突，美國學(xué)者Willian A[12]按照沖突雙方的要素類型，將地圖中的圖形沖突簡單分成三類，即點(diǎn)線沖突、點(diǎn)點(diǎn)沖突、線線沖突。劉紀(jì)平[13]基于這種思路，在數(shù)字地圖生產(chǎn)過程中建立圖形輸出的層次關(guān)系，并將應(yīng)該處理的圖形沖突依次分為五類，即點(diǎn)線沖突、點(diǎn)面沖突、點(diǎn)點(diǎn)沖突、線線沖突、線面沖突。有關(guān)數(shù)據(jù)沖突，Kufoniyi、Ruas[14-15]等根據(jù)空間目標(biāo)自身及其間空間關(guān)系將數(shù)據(jù)空間沖突劃為兩個(gè)層次：(1)幾何結(jié)構(gòu)沖突，其產(chǎn)生的原因是空間數(shù)據(jù)庫采用的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不合理，不能有效而準(zhǔn)確地表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界空間實(shí)體的幾何位置和幾何形態(tài)特征；(2)語義沖突，其產(chǎn)生的原因是空間目標(biāo)間的空間關(guān)系與語義約束條件不一致，與數(shù)據(jù)模型的執(zhí)行過程有關(guān)。而Servigne[16]則將空間沖突分為三類：(1)結(jié)構(gòu)沖突，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不能執(zhí)行數(shù)據(jù)模型對(duì)現(xiàn)實(shí)世界空間實(shí)體的正確表達(dá)；(2)幾何沖突，數(shù)據(jù)模型自身不能真實(shí)表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界中的空間實(shí)體及其關(guān)系；(3)拓?fù)湔Z義沖突，依賴于目標(biāo)語義，建立在目標(biāo)形狀基礎(chǔ)上的拓?fù)潢P(guān)系不合理。Cockcroft[17]進(jìn)一步將拓?fù)湔Z義沖突細(xì)分為：拓?fù)潢P(guān)系沖突，如多邊形的標(biāo)記點(diǎn)必須位于多邊形內(nèi)；語義關(guān)系沖突，指與地圖目標(biāo)的幾何、屬性有關(guān)的沖突；用戶自定義的關(guān)系沖突，為了滿足特定行業(yè)的需要，用戶自己定義的一些空間關(guān)系規(guī)則。

在對(duì)空間沖突的檢測(cè)和處理方面，陳軍[18]等研究了線目標(biāo)間拓?fù)潢P(guān)系的細(xì)化計(jì)算方法；詹陳勝[11]研究了一種基于拓?fù)湟恢滦缘木€目標(biāo)空間沖突檢測(cè)方法；劉萬增[19]開展了線目標(biāo)空間沖突自動(dòng)檢測(cè)方法研究；陳明輝[20]、陳軍[21]等對(duì)空間數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新的沖突自動(dòng)檢測(cè)處理方法進(jìn)行了研究；還有學(xué)者對(duì)自動(dòng)制圖綜合中的空間沖突及空間沖突的自動(dòng)檢測(cè)與處理方法進(jìn)行了研究[22-23]。空間關(guān)系沖突檢測(cè)方法主要有3種：(1)基于空間關(guān)系計(jì)算的空間沖突檢測(cè)方法，其基本思路是：首先建立空間沖突的判斷規(guī)則；其次對(duì)數(shù)據(jù)庫中地理目標(biāo)之間的空間關(guān)系進(jìn)行計(jì)算和形式化表達(dá)；然后將計(jì)算出的關(guān)系與規(guī)則匹配，判斷是否為空間沖突；最后對(duì)空間沖突進(jìn)行確認(rèn)。(2)基于拓?fù)湟?guī)則約束的空間沖突檢測(cè)方法，該方法通過建立或定義目標(biāo)之間的拓?fù)湟?guī)則約束，來檢查目標(biāo)之間的空間關(guān)系與它們的語義關(guān)系是否相矛盾。(3)基于規(guī)則發(fā)現(xiàn)的空間沖突檢測(cè)方法，這是一種數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法。首先選擇關(guān)系正確的圖幅，采用4交模型計(jì)算目標(biāo)間的拓?fù)潢P(guān)系；然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選擇概率最大的關(guān)系作為目標(biāo)間的關(guān)系規(guī)則；最后結(jié)合屬性來檢測(cè)目標(biāo)之間的拓?fù)潢P(guān)系沖突。

空間沖突的自動(dòng)檢測(cè)和處理仍然是地圖制圖中自動(dòng)化程度最低的方面之一。在目前地圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)與更新過程中，空間沖突的檢測(cè)及處理技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用尚不成熟，大多還停留在手工階段，即首先通過圖形放大、移動(dòng)屏幕、目視判斷和專家確認(rèn)等方式來發(fā)現(xiàn)空間沖突，然后通過圖形編輯來處理空間沖突。這種原始的人工檢測(cè)與處理方法，費(fèi)事費(fèi)力，而且容易造成誤判和漏判。常用的空間沖突數(shù)據(jù)處理算法只關(guān)注了地圖數(shù)據(jù)的幾何性質(zhì)而沒有顧及屬性數(shù)據(jù)及其語義特征，不能直接為地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系缺陷檢測(cè)所用。開展空間沖突自動(dòng)檢測(cè)和及時(shí)有效地處理研究，可以大大提高數(shù)據(jù)的有效性和適用性，對(duì)維護(hù)空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量具有重要意義。

3 矢量地圖數(shù)據(jù)空間沖突的分類

矢量地圖數(shù)據(jù)空間沖突是指矢量地圖空間目標(biāo)及其關(guān)系不符合矢量地圖數(shù)據(jù)模型的完整性約束，從而造成目標(biāo)間空間關(guān)系與現(xiàn)實(shí)世界對(duì)應(yīng)地理實(shí)體間空間關(guān)系的不一致，或組成空間目標(biāo)幾何元素間的空間關(guān)系不能正確表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界對(duì)應(yīng)地理實(shí)體的結(jié)構(gòu)特征。在地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量控制中，矢量地圖數(shù)據(jù)缺陷、空間沖突、數(shù)據(jù)不一致性等概念在本質(zhì)上是相同的，都指數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。為了進(jìn)行質(zhì)量檢查與控制，需要對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)空間沖突進(jìn)行分類，為空間沖突自動(dòng)檢測(cè)和處理奠定基礎(chǔ)。不同類型的空間沖突對(duì)應(yīng)不同的空間目標(biāo)自身及其之間關(guān)系的矛盾，而且其涵義、判斷規(guī)則、檢測(cè)方法和確認(rèn)手段也有所區(qū)別。本文建立了一種基于幾何、結(jié)構(gòu)及屬性的目標(biāo)自身以及目標(biāo)之間的空間沖突分類方法，目標(biāo)之間根據(jù)要素類型進(jìn)行分類，如圖1所示。

圖1 空間沖突分類

3.1 目標(biāo)內(nèi)空間沖突

空間目標(biāo)自身的空間沖突劃為四個(gè)層次：結(jié)構(gòu)沖突、屬性沖突、幾何沖突及屬性幾何沖突。

3.1.1 結(jié)構(gòu)沖突

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不能執(zhí)行數(shù)據(jù)模型對(duì)現(xiàn)實(shí)世界空間實(shí)體的正確表達(dá)，具體包括：

(1)屬性項(xiàng)多輸、冗余；

(2)屬性項(xiàng)漏輸；

(3)屬性與目標(biāo)拓?fù)潢P(guān)系的沖突；

(4)復(fù)合目標(biāo)指針的沖突；

(5)名稱與地名指針的沖突；

(6)弧段與結(jié)點(diǎn)的一致性沖突；

……。

3.1.2 屬性沖突

屬性編碼與其屬性項(xiàng)內(nèi)容的沖突，具體包括：

(1)屬性編碼與圖形特征碼的沖突。如編碼為實(shí)體點(diǎn)，圖形特征碼為PG；折線與圖形特征碼為LS；簡單面與圖形特征碼為AA等的沖突。

(2)屬性編碼與要素類型、類別之間的沖突。

(3)屬性編碼與屬性項(xiàng)之間的沖突。

(4)屬性項(xiàng)之間的沖突。

(5)屬性編碼與輸入?yún)?shù)之間的沖突。

……

3.1.3 幾何沖突

數(shù)據(jù)模型自身不能真實(shí)表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界中的空間實(shí)體及其關(guān)系。目標(biāo)自身幾何沖突引起的缺陷包括：

(1)坐標(biāo)點(diǎn)重復(fù)；

(2)線坐標(biāo)串打結(jié)；

(3)線坐標(biāo)有尖角；

(4)坐標(biāo)冗余；

(5)坐標(biāo)點(diǎn)采集過密；

(6)坐標(biāo)點(diǎn)采集過疏；

(7)線目標(biāo)只有一個(gè)點(diǎn)；

(8)面目標(biāo)不閉合；

……。

3.1.4 屬性幾何沖突

屬性編碼、屬性項(xiàng)與幾何信息的沖突，具體包括：

(1)屬性編碼與坐標(biāo)對(duì)個(gè)數(shù)的沖突。如110101三角點(diǎn)、實(shí)體點(diǎn)、幾何坐標(biāo)串有兩對(duì)；140501點(diǎn)狀橋梁、有向點(diǎn)、幾何坐標(biāo)串只有一對(duì)。

(2)屬性編碼與坐標(biāo)的沖突。如線狀目標(biāo)只有一個(gè)坐標(biāo)、面目標(biāo)坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)少于4個(gè)。

(3)屬性編碼、屬性項(xiàng)與坐標(biāo)的沖突。如高程點(diǎn)的高程與所在的位置不匹配。

(4)屬性項(xiàng)與坐標(biāo)的沖突，如道路輸入里程與坐標(biāo)計(jì)算距離超限，測(cè)量控制點(diǎn)理論坐標(biāo)與實(shí)際坐標(biāo)不一致。

(5)屬性值與坐標(biāo)的沖突，如高程點(diǎn)位置不準(zhǔn)確、等高線采偏。

……

3.2 目標(biāo)間的空間沖突

目標(biāo)間的空間沖突根據(jù)要素的類型進(jìn)行細(xì)分，矢量地圖數(shù)據(jù)包括點(diǎn)、線、面三類要素。為了發(fā)現(xiàn)和糾正要素之間的圖形關(guān)系沖突，目標(biāo)間空間沖突可歸納為點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與線、點(diǎn)與面、線與線、線與面、面與面6種要素之間的沖突[24]。各要素間要符合一定的規(guī)則，否則引起的沖突就是錯(cuò)誤或缺陷。在數(shù)字地圖中，要素之間的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，有純幾何性的關(guān)系，也有需要與屬性結(jié)合才能體現(xiàn)出的關(guān)系，在沖突檢測(cè)時(shí)需要考慮各種因素。常見的要素間空間關(guān)系沖突歸納見表1。

表1 要素之間的空間沖突

要素關(guān)系關(guān)系沖突典型的空間關(guān)系缺陷點(diǎn)要素與點(diǎn)要素重復(fù)、相近、相離高程點(diǎn)重復(fù)、兩圈形居民地很靠近點(diǎn)要素與線要素落入、相近、相離、獨(dú)立房壓公路、橋梁離開道路點(diǎn)要素與面要素落入、相近、相離、邊界上房屋落水線要素與線要素重復(fù)、相交、連貫、相離、包含于隧道橋梁重復(fù)、等高線互相交、等高線不連貫線要素與面要素相離、相接、相交、覆蓋于、包含于、邊界上大車路進(jìn)面狀居民地面要素與面要素相離、相接、相交、覆蓋、包含、覆蓋于、包含于、相等面狀居民地進(jìn)植被

4 矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突的表現(xiàn)形式

矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突的表現(xiàn)形式多種多樣，主要表現(xiàn)為要素之間、要素層之間、要素類型之間的沖突。判斷其要綜合考慮幾何信息、屬性信息和拓?fù)潢P(guān)系信息，即在語義關(guān)系的約束下，判別數(shù)據(jù)中要素間相互關(guān)系的合理性。常見的空間關(guān)系沖突主要體現(xiàn)在各要素與水系層、居民地層、交通層、植被層等要素之間相互關(guān)系的協(xié)調(diào)性。

4.1 與水系要素相關(guān)的空間關(guān)系沖突

與水系要素相關(guān)的空間關(guān)系沖突主要表現(xiàn)為“要素落水”。就“要素落水”這一空間關(guān)系沖突而言，將其定義為“不應(yīng)該在水域面中包含的要素落到水域面中”，這里“水”指水域?qū)又械拿鏍钜兀绾Ｑ蟆⒊Ｄ旰印⑺畮臁⒄訚傻取Ｂ渌F(xiàn)象可分為：居民地及附屬設(shè)施落在水中；陸地地貌及土質(zhì)層要素如等高線落在水中；陸地交通要素落在水中；工農(nóng)業(yè)社會(huì)文化設(shè)施要素落在水中；植被層要素落在水中；測(cè)量控制點(diǎn)層要素落在水中；航空要素落在水中等。圖2為與水系要素相關(guān)的空間關(guān)系沖突情況。

圖2 水系要素相關(guān)的空間關(guān)系沖突

但在實(shí)際情況中也有例外，如圖3所示，圖中等高線近似垂直地穿過雙線河的要素落水是合理的；但圖中公路、獨(dú)立房落入水中是不允許的。又如，若道路通過橋梁近似垂直地穿過面狀河流也是合理的。也就是說，應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)實(shí)世界中的客觀存在相結(jié)合來進(jìn)行分析和定義空間關(guān)系沖突。

圖3 要素落水的特殊情況

4.2 與居民地要素相關(guān)的空間關(guān)系沖突

與居民地相關(guān)的空間關(guān)系沖突主要有“道路不合理入(或出)街區(qū)”、“街區(qū)含點(diǎn)房(或線房)”、“池塘落入面狀街區(qū)”、“點(diǎn)房(或線房)重合”、“居民地層點(diǎn)狀要素與其他層點(diǎn)狀要素重合”、“地、縣界進(jìn)入居民地”等，如圖4所示。

圖4 居民地要素相關(guān)空間關(guān)系沖突

4.3 與交通要素相關(guān)的空間關(guān)系沖突

與交通要素相關(guān)的空間關(guān)系沖突除了上文提到的“道路落水”、“道路不合理進(jìn)(或出)街區(qū)”之外，還有“點(diǎn)目標(biāo)沒有落在相應(yīng)的線上”沖突，具體指公路橋沒有在公路上，鐵路橋沒有在鐵路上，涵洞沒有在道路上等，如圖5所示。

4.4 與植被要素相關(guān)的空間關(guān)系沖突

與植被要素相關(guān)的空間關(guān)系沖突主要有“落入植被”沖突。沖突定義為不應(yīng)進(jìn)植被的要素(主要是面狀要素)落入植被面，如面狀居民地要素落入植被面、面狀水系要素落入植被面、線狀植

被要素落入植被面等，如圖6所示。

圖5 點(diǎn)目標(biāo)沒有落在相應(yīng)的線目標(biāo)上

圖6 植被層的空間關(guān)系沖突

5 結(jié)束語

矢量地圖數(shù)據(jù)空間沖突嚴(yán)重影響了地圖空間信息表達(dá)的準(zhǔn)確性、精確性與清晰性，只有對(duì)空間沖突進(jìn)行快速、全面和有效地檢測(cè)與處理，并進(jìn)行相應(yīng)的沖突消除，才可以大大提高數(shù)據(jù)的有效性和適用性，從而保證地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量。本文分析了地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系研究現(xiàn)狀，對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)空間關(guān)系沖突的定義、分類及其表現(xiàn)形式進(jìn)行了具體的論述，旨在為研究能夠適用于矢量地圖數(shù)據(jù)缺陷識(shí)別、空間關(guān)系查詢與分析等領(lǐng)域的空間關(guān)系沖突檢測(cè)與處理奠定基礎(chǔ)。下一步將基于矢量地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量控制需求，重點(diǎn)研究實(shí)用的空間沖突快速、準(zhǔn)確和有效的檢測(cè)方法以及空間關(guān)系沖突的判斷規(guī)則，開發(fā)出適合生產(chǎn)作業(yè)的空間關(guān)系沖突自動(dòng)檢測(cè)功能模塊，使其既能滿足生產(chǎn)作業(yè)規(guī)范要求，又能操作方便、計(jì)算高效并便于計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，為基礎(chǔ)地理信息生產(chǎn)與更新提供軟件和技術(shù)支撐。

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Research on the Spatial Relationship Conflict of Vector Map Data

Wu Fanghua1,2,Cao Yani2,3,Ji Guojie1,2,3

1.Xi’an Research Institute of Surveying and Mapping, Xi’an 710054, China 2. State Key Laboratory of Geo-information Engineering, Xi’an 710054, China 3. Information Engineering University, Zhengzhou 450052, China

The spatial relationship conflict of vector map data is the main reason which causes the spatial relationship defects. The automatic detection method for the conflict is one of the most important problems to need studying in quality control of the vector map data. Beginning from analyzing the current situation of spatial relationship conflict of vector map data, the paper provides the definition of spatial relation conflict of vector map data, and states the classification methods of spatial relation conflicts including construction conflicts, geometry conflicts, attribute conflicts and elements relationship conflicts, etc. Besides, the paper summarizes the main forms of the spatial relation conflicts of vector map data, which aims at laying the foundations for building the automatic detection models and implementing the methods of automatic detection for the spatial relation conflicts in quality checking software.

vector map data; spatial relationship; spatial conflict; construction conflict；geometry conflict

2014-12-08。

青年科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41101445)。

吳芳華(1965—),女，研究員，主要從事GIS及地理空間信息質(zhì)量控制與評(píng)估的研究。

P208

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