基于要素空間關系的1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)自動整合

王萬里，武文波，卜麗靜

(遼寧工程技術大學，遼寧 阜新 123000)

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基于要素空間關系的1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)自動整合

王萬里，武文波，卜麗靜

(遼寧工程技術大學，遼寧 阜新 123000)

隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展,基礎地理信息數(shù)據(jù)庫建設得到了快速發(fā)展，在經(jīng)濟建設中發(fā)揮了重要作用[1]。但是，受地區(qū)之間經(jīng)濟發(fā)展不平衡，技術條件及數(shù)據(jù)更新機制不健全等因素的影響，各地區(qū)的DLG數(shù)據(jù)在要素編碼、數(shù)據(jù)分層、坐標系統(tǒng)等方面存在不同程度的差異[2]。因此,需要對其進行整合：各地區(qū)根據(jù)自身的實際情況，采用全國統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型與技術標準，對原有的DLG數(shù)據(jù)進行整理和優(yōu)化，最終建立符合自身應用情況的集成管理與服務系統(tǒng)[3]。在DLG數(shù)據(jù)整合方面，國內外已有相關的研究，文獻[4-7]針對不同格式的源數(shù)據(jù)提出了格式轉換的方法，通過人機交互，將不同的源數(shù)據(jù)分別轉換成DLG數(shù)據(jù)中的一個數(shù)據(jù)層，最終達到數(shù)據(jù)整合的目的。由于不同的源數(shù)據(jù)包含了重復信息，該方法的整合結果會出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余的現(xiàn)象。針對數(shù)據(jù)冗余的現(xiàn)象，文獻[8]通過對數(shù)據(jù)層的拆分與合并，提出了基于字段的DLG數(shù)據(jù)整合方法，但該方法尚不能對空間位置相關而屬性無關的要素進行整合。因此，本文在文獻[8-10]中方法的基礎上，提出了一種基于要素空間關系的自動整合方法，并以云南省1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)整合為例，針對不同問題的整合要求，抽象出要素之間的空間關系模型，并借助一個ArcGIS二次開發(fā)實例驗證該方法的可行性。

1問題分析

本文待整合的DLG數(shù)據(jù)為云南省1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)共分為40層，數(shù)據(jù)層的命名采用6個字符。其主要存在問題為：①數(shù)據(jù)層名的長度與新標準不符；②數(shù)據(jù)分層與新標準不符；③居民地地名層缺少地名編碼；④植被注記混亂：植被注記分散在VEGA(植被類型)層和ANKP(注記點)層中，且大多數(shù)VEGA層中的要素缺少植被注記；⑤面域水系與線形水系的HYDC碼不統(tǒng)一。以問題④為例：首先，植被注記應只存在于VEGA層中，而當前的植被注記存在于VEGA層和ANKP層中；其次，從空間范圍上來講，如果VEGA層中的某要素包含一個或多個ANKP層中的要素，則VEGA層中的該要素應具有植被注記，即該要素的TYPE字段不能為空。而實際情況則如圖1所示，VEGA層OBJECTID碼為3332(圖1(a))和OBJECTID碼為3354(圖1(b))的要素中各包含一個注記點，但圖1(a)中的要素具有植被注記，圖1(b)中的要素不具有植被注記。通過對上述5個問題的分析，本文根據(jù)不同問題的整合要求，抽象出要素之間的空間關系模型，提出了基于要素空間關系的自動整合方案。

圖1　植被注記問題展示

2自動整合方案

自動整合的目的是在滿足DLG數(shù)據(jù)整合要求的前提下減少人工重復作業(yè)，因此應遵循以下原則[11]：

1)統(tǒng)一性。明確定義DLG數(shù)據(jù)中的要素內容、表達方式、采集指標、數(shù)據(jù)模型、組織結構等內容，確保在數(shù)據(jù)生產(chǎn)與建庫過程中數(shù)據(jù)成果準確、一致；

2)銜接性。對1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)進行一體化設計，并保持與國家1∶50 000比例尺DLG數(shù)據(jù)的銜接和協(xié)調，為實現(xiàn)不同比例尺數(shù)據(jù)的上下聯(lián)動更新奠定基礎；

3)兼容性。充分考慮云南省1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀，統(tǒng)籌兼顧其生產(chǎn)、建庫和應用的需求，設計出與國家標準一致的數(shù)據(jù)規(guī)范；

4)可擴展性。預留數(shù)據(jù)層、要素代碼和要素屬性的擴充空間，以便在使用過程中根據(jù)需要進行適當?shù)臄U展。擴展后的數(shù)據(jù)層、要素代碼和屬性項應與規(guī)范相銜接。

2.1數(shù)據(jù)層整合

數(shù)據(jù)層的整合是基于字段進行的，它是要素自動整合的前提，這一過程可借助現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫管理軟件(如Access)和GIS軟件(如ArcCatalog)，用人機交互方式完成。針對云南省1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)層名長度與新標準不符、數(shù)據(jù)分層與新標準不符的問題，本文按照一對一、一對多、多對一、無對應的準則[12]，根據(jù)實際情況，判斷是否需要保留、拆分、合并或刪除原有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)層，從而對原有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)層進行整合。具體做法如圖2所示：①根據(jù)一對一原則，如果某數(shù)據(jù)層不需要進行字段的增減，則將該數(shù)據(jù)層重新命名后保留；②根據(jù)一對多原則，如果某數(shù)據(jù)層的字段需要分布在多個不同的數(shù)據(jù)層中，則按照新標準的要求新建多個數(shù)據(jù)層，把舊數(shù)據(jù)層中的字段分布到新舊多個數(shù)據(jù)層中，并對舊數(shù)據(jù)層重新命名，新舊數(shù)據(jù)層均保留；③根據(jù)多對一原則，如果多個舊數(shù)據(jù)層的字段應該屬于同一個數(shù)據(jù)層，則選擇一個變動較少的數(shù)據(jù)層作為待保留的數(shù)據(jù)層，把其他舊數(shù)據(jù)層的字段添加到該數(shù)據(jù)層中，并把該數(shù)據(jù)層重新命名后保留；④根據(jù)無對應原則，如果某數(shù)據(jù)層不需要保留，則直接刪除該數(shù)據(jù)層。

整合后的數(shù)據(jù)按實體類型分為39個數(shù)據(jù)層，數(shù)據(jù)層的命名采用4個字符，前3個字符為數(shù)據(jù)內容的縮寫，第4個字符代表幾何類型(A：面；L：線；P：點)。例如，原有注記點層ANNLKP拆分為居民地地名AGNP和自然地名AANP兩層，如表1所示。

圖2　數(shù)據(jù)層整合方案

原有數(shù)據(jù)庫 整合升級后的數(shù)據(jù)庫原始層屬性項屬性定義 分 層屬性項屬性定義ANNLKP(點)注記點GB國標碼FTYPE特征碼ANNO注記NAME1名稱1NAME2名稱2BZDM行政區(qū)代碼POP人口數(shù) AANP(點)自然地名AGNP(點)居民地地名NAME名稱PINYIN漢語拼音CLASS地名分類碼DATE現(xiàn)勢性STACOD更新狀態(tài)標識FEACOD數(shù)據(jù)庫標識VERS版本標識GNID地名編碼

2.2要素屬性整合

對要素屬性進行整合時，本文針對居民地地名層缺少地名編碼、植被注記混亂、面域水系與線形水系的HYDC碼不統(tǒng)一等問題，分別制定了AGNP(居民地地名)層賦GNID(地名編碼)字段值；VEGA(植被類型)層賦TYPE(植被注記)字段值；HYDL(線形水系)與HYDA(面域水系)層統(tǒng)一HYDC字段值等解決方案。要素屬性整合的總體方案如圖3所示。

圖3　要素屬性整合總體方案

2.2.1居民地地名編碼整合

針對居民地地名層缺少地名編碼的問題，本文選擇AGNP層賦GNID字段值的解決方案。該方案的具體過程如圖4所示：處理工具加載AGNP層與BOUA(行政境界)層，其中AGNP層中的要素為點要素，表示居民地地名；BOUA層中的要素為面要素，表示行政境界。根據(jù)空間拓撲關系，如果某些點要素包含在同一個面要素內，表示這些居民地屬于同一行政境界，它們應具有相同的地名編碼[13]。因此，將AGNP層中的點要素與BOUA層的面要素根據(jù)空間范圍相匹配，將匹配成功的面要素的PAC(地名編碼)字段值賦給點要素的GIND字段，從而由計算機代替人工完成所有的匹配、賦值工作。

圖4　居民地地名編碼整合方案

2.2.2植被注記整合

針對植被注記混亂的問題，本文選擇VEGA層賦TYPE字段值的解決方案。該方案的具體過程如圖5所示：首先在VEGA層中選出GB字段值為810400的要素，然后以選出的要素集合作為選擇集，遍歷選擇集中的要素。根據(jù)要素包含ANKP層中的注記點，或者要素與ANKP層中注記點鄰接的空間關系，將注記點與要素根據(jù)空間范圍進行匹配[14]。匹配成功后，把注記點的NAME字段值賦給要素的TYPE字段，處理過程中進行重名檢查和改正，最終形成如“茶、梨、桃”形式的TYPE字段值。

圖5　植被注記整合方案

2.2.3水系整合

面域水系與線形水系的HYDC碼不統(tǒng)一的問題表現(xiàn)為兩個方面：①舊的HYDC碼碼長為6位，而新規(guī)定的HYDC碼碼長為8位，以金沙江為例，新舊HYDC碼對比如表2所示。②某些面域水系的HYDC碼與相應的線形水系的HYDC碼不一致。

表2　金沙江新舊HYDC碼對比[12]

針對該問題的兩個方面，本文選擇HYDL與HYDA層統(tǒng)一HYDC字段值的解決方案。該方案的具體過程如圖6所示：根據(jù)面域水系覆蓋線形水系，或者與線形水系交叉、鄰接的空間關系，以及水系的名稱判定面域水系與線形水系是否為同一水系[15]；如果為同一水系，則檢查面域水系和線形水系的HYDC碼長是否為8位，同時判斷二者的HYDC碼是否一致；如果該碼碼長不足8位，則按照HYDC碼編碼規(guī)則將其修改為8位。鑒于線形水系可能與不同地區(qū)的多個面域水系構成同一水系，新規(guī)定要求面域水系的HYDC碼應與相應的線形水系的HYDC碼保持一致。因此，在二者的HYDC碼長均為8位的前提下，如果二者的HYDC碼不一致，將線形水系的HYDC碼賦給面域水系的HYDC碼。

圖6　水系整合方案

3自動整合實例

基于上述自動整合方法的軟件已成功應用于云南省1∶10 000 DLG 數(shù)據(jù)整合部分任務中，該軟件是在Visual Studio 2010環(huán)境下，使用ArcGIS Engine 10.1對ArcGIS所做的二次開發(fā)，開發(fā)使用的語言是C#語言，如圖7所示，軟件能夠實時展示當前正在處理的對象，整合完成后，以表格形式展示整合后的數(shù)據(jù)。

以植被類型注記整合為例，圖8(a)、圖8(b)兩部分分別展示了VEGA層整合前后的數(shù)據(jù)。

圖7　自動整合軟件

圖8　VEGA層整合前后數(shù)據(jù)對比

4結論與展望

本文以云南省1∶10 000 DLG 數(shù)據(jù)整合為例，探討了DLG 數(shù)據(jù)整合中的局部自動處理方法。通過分析居民地地名層缺少地名編碼、植被注記混亂、面域水系與線形水系的HYDC碼不統(tǒng)一等問題，提出了一種基于要素空間關系的計算機自動處理方法，并通過實例驗證了該方法的可行性。

在保證作業(yè)精度的前提下，本文所探討的方法在提高工作效率，減少人工重復作業(yè)方面都有所進步。但該方法仍有不足之處，比如，該方法的實現(xiàn)要依托ArcGIS Engine庫或ArcGIS Desktop庫，開發(fā)出的軟件無法在缺少這些庫的計算機上直接運行，這就限制了它的應用范圍[16]。

參考文獻：

[1]國家基礎地理信息中心.全國1∶1萬基礎地理信息數(shù)據(jù)庫整合升級總體方案[EB/OL].2012-11[2014-10-23].http://files.ngcc.sbsm.gov.cn/www/201305/20130506145926334.pdf.

[2]謝衍憶.DLG數(shù)據(jù)入庫處理技術探討[J].測繪通報,2007,(5):26-27.

[3]王東華,劉建軍,趙仁亮.全國1∶10 000基礎地理信息數(shù)據(jù)庫整合升級總體設計[J].地理信息世界,2014,21(2):4-4.

[4]王波,張亮,陳春華.1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)的更新方法[J].地理空間信息,2012,10(3):46-48.

[5]顏清，顏萍，張國禎.利用Geoway dlg-checker檢查模塊設計1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)檢查方案.[J].測繪與空間地理信息，2015，38(2)：218-220.

[6]劉德兒,蘭小機,袁顯貴.基于要素編碼的基礎地理數(shù)據(jù)庫的構建及DLG自動入庫的實現(xiàn)[J].大地測量與地球動力學,2013,33(3):92-96.

[7]高翔,袁超,瞿小雯.多源數(shù)據(jù)更新空間數(shù)據(jù)庫的方法研究[J].城市勘測,2009,(4):10-13.

[8]范志堅,付蓉.不同時期1∶10 000 DLG入庫數(shù)據(jù)的處理[J].測繪通報,2011,(11):41-43.

[9]宋曉紅.地理國情普查與1∶10 000 DLG協(xié)同更新作業(yè)模式探討.[J].測繪與空間地理信息，2014，37(9)：140-141.

[10] 石晶，郭秀麗，宋碧波，等.1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)整合的設計與實現(xiàn)[J].測繪與空間地理信息，2015，38(2)：130-132.

[11] 國家測繪地理信息局.1∶10 000(1∶5 000)基礎地理信息地形要素數(shù)據(jù)規(guī)范(試行稿)[S].北京:測繪出版社,2012.

[12] 云南省測繪地理信息局.云南省1∶10 000基礎地理信息數(shù)據(jù)庫整合處理生產(chǎn)專業(yè)技術設計書[S].昆明:2013.

[13] 湯國安.地理信息系統(tǒng)教程[M].北京:高等教育出版社,2007.

[14] 黃錦鳳,鄒崢嶸.基于Geodatabase的數(shù)字房產(chǎn)數(shù)據(jù)整合研究與應用[J].測繪工程,2011,36(1):21-23.

[15] 萬紫,劉江,徐慶華.基于多源空間數(shù)據(jù)的河道水域變化監(jiān)測方法研究[J].測繪工程,2013,23(5):38-41.

[16] 張正祥,張洪巖.ArcObjects組件在地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)中的應用[J].遙感信息,2004,(2):48-49.

[17] 邱洪鋼,張青蓮,熊友誼.ArcGIS Engine地理信息系統(tǒng)開發(fā)從入門到精通[M].2版.北京:人民郵電出版社,2013.

[18] CHRISTIAN N,BILL E,JAY G.C#高級編程[M].李銘,譯.8版.北京:清華大學出版社,2013.

[責任編輯：王文福]

摘要：文中通過分析DLG數(shù)據(jù)整合過程中遇到的居民地地名層缺少地名編碼、植被注記混亂、面域水系與線形水系的HYDC碼不統(tǒng)一等問題，提出一種基于要素空間關系的自動整合方法，以云南省1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)整合為例，借助ArcGIS的二次開發(fā)實例，驗證該方法的可行性。

關鍵詞：要素；空間關系；1∶10 000；DLG；自動整合

The automatic integration of 1∶10 000 DLG data based on feature spatial relationsWANG Wanli,WU Wenbo,BU Lijing

(Liaoning Technical University,Fuxin 123000,China)

Abstract：Aiming at the problems that residential places lack of name code,vegetation note jumbles and HYDC code of surface field water differents form HYDC code of linear water,this paper puts forward a kind of automatic integration method based on feature spatial relations in DLG data.Taking 1∶10 000 DLG data integration in Yunnan province as an example,this paper verifies the feasibility of this method with an instance built by the secondary development of ArcGIS.

Key words：feature;spatial relation;1∶10 000;DLG;automatic integration

作者簡介：王萬里(1989-)，男，碩士研究生.

收稿日期：2014-12-04；修回日期：2015-03-04

中圖分類號：P217；TP319

文獻標識碼：A

文章編號：1006-7949(2016)02-0066-05