數字城市基礎地理信息數據處理方法研究

張彤蘊

摘要： 隨著信息技術的不斷進步，我國信息化的水平進一步提升起來，使用的范圍也在不斷拓展，成為一種新型的信息管理方式。同時我國城市化進程不推進，城市的基礎設施建設和規劃需要進行更加科學的布局，對于產業管理和城市發展的意義重大，可以提升公眾的生活體驗，因此數字城市建設變得非常重要。數字城市的發展中，地理信息數據的處理是非常關鍵的，可以為數字城市的建設提供更加全面的數據資料。對數據進行科學化的處理，實現數據信息安全利用和共享，實現城市的科學規劃管理。由此可知在進行數字城市建設的過程中需要借助地理信息數據處理的方法，為數字城市的發展提供必要的數據基礎，作為整個城市數字化建設的核心，需要更加重視對其方法的使用，保證數字城市基礎地理信息處理的準確性。本文主要針對數字城市基礎地理信息數據處理方法進行研究。

Abstract： With the continuous progress of information technology， the level of information technology in China has been further improved， and the scope of use has been continuously expanded， and now it has become a new type of information management. At the same time， the process of urbanization in China is increasing， and the infrastructure construction and planning of the city need more scientific layout， which is of great significance for industrial management and urban development and can enhance the public life experience. Therefore， the construction of digital city becomes very important. In the development of digital city， the processing of geographic information data is very critical and it can provide a more comprehensive data for the construction of digital city. Through the scientific data processing， data security and utilization of data sharing can be achieved， so the city's scientific planning management can be achieved. It can be seen that the digital city construction need the method of geo-information data processing and its correct use to ensure the accuracy of urban basic geographic information processing. This paper mainly focuses on the data processing methods of digital city basic geographic information.

關鍵詞： 數字城市；基礎地理信息；數據處理

Key words： digital city；basic geographic information；data processing

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）15-0059-03

0 引言

社會信息化技術不斷的提升，對地理信息數據的重要性認識也在不斷地增加，城市各個管理部門也在借助信息處理系統加強數據采集的可靠性。數字城市建設是城市信息化水平提升的重要方面，該技術的使用可以將新階段城市建設中信息傳遞不通暢和專業數據缺乏的情況進行全面的整合，在不同的領域間實現資源共享，形成一種新型的更新和服務模式，成為各個地區信息化建設的基礎，提升城市建設的科學化和規范化。數字化城市的建設，是我國城市測繪的重要進步，可以將我國現階段的城市規劃和建設工作進行更加精確的分析，將測繪的重要性全面地提升起來，增加城市規劃的科學性。

1 基礎地理信息數據現狀

城市基礎地理信息數據，是通用性最強，共享需求最大，幾乎為所有與地理信息有關的行業采用，作為統一的空間定位和進行空間分析的基礎地理單元，是城市基礎地理框架的主要內容，同時也是數字城市三維建模的基礎。主要由自然地理信息中的地貌、水系 、植被以及社會地理信息中的居民地、交通、境界、特殊地物、地名等要素構成。另外，還有用于地理信息定位的地理坐標系格網，并且其具體內容也同所采用的地圖比例尺有關，隨著比例尺的增大，基礎地理信息的覆蓋面更加廣泛。基礎地理信息的承載形式也是多樣化的，可以是各種類型的數據、衛星像片、航空像片、各種比例尺地圖，甚至聲像資料等等。

1.1 數據標準

標準與規范不統一，地物代碼非國家標準代碼，以舊國標或地方標準居多；數據分層和分類標準不一致，點、線、面數據未分開存儲，大多數只是按要素簡單分類存儲；測繪基準不統一，空間數據分散在各個不同的部門，數據空間參考基準、質量、精度、圖形要素都不一致，多采用地方坐標系統為平面標準，空間數據失去了統一的參考基準，也就無法直接疊加在一起使用，地理空間框架建設工作難以開展。

1.2 數據形態

空間數據涉及到多種比例尺，大部分城市以1：500、

1：2000、1：5000、1：10000系列比例尺覆蓋，覆蓋空間范圍大，數據信息量大。

數據存儲格式不統一，以分幅或文件形式存儲居多，未建空間數據庫，數據格式多為CAD格式。

1.3 數據內容

數字城市基礎地理信息數據包括八大類要素：測量控制點、水系、居民地及設施、交通、管線、境界與政區、地貌、植被與土質及其名稱等注記信息。

1.4 數據質量

數據采集的手段、技術方法、成圖時間不同，數據標準不一，造成了數據的不一致性，數據質量層次不齊，主要表現在數據要素定性不明確，數據中存在不確定歸屬的地物；存在數據無屬性或數據的屬性是以注記的形式存儲而不是在屬性字段中的情況；部分地物類存在屬性缺失的情況，例如公路、鐵路、河流編碼等重要屬性內容；因數據未建庫或建庫標準不一，存在應以面存在的地物未構面的情況，例如，道路、居民地、水系、植被等；數據連通性差，特別是道路和水系沒有成網，道路、河流遇橋、涵洞、閘和壩等為斷開的狀態；數據中碎片冗余的數據比較多，例如，通過不同軟件數據轉換，小路碎化為一段一段，陡坎碎化出一條條的小齒線等；要素拓撲錯誤多，存在打折、相交、重疊等等基礎圖形錯誤。

1.5 數據現勢性

城市基礎地理信息數據為了滿足城市各部門建設和應用的需要，數據更新頻率比較高，數據的現勢性和豐富度較好，但多數存在局部更新頻率較高，這就帶來了更多不同時間數據接邊的工作。

2 基礎地理信息數據處理

基礎地理信息數據處理技術路線如圖1。

本文側重研究基礎地理信息數據幾大類要素的加工整理。

數據加工整理時按照“先主要地物要素，后次要地物要素；先骨架要素，后局部要素”的順序進行整理。原則上將數據按照“街區” 或者“塊”拼接起來再做DLG整理加工，保證一個工作單元的覆蓋面與信息量。

2.1 道路數據整理

道路數據貫穿全圖，可首先整理道路數據。按照雙線道路、單線道路、道路附屬的順序進行加工整理。

雙線道路，根據數據標準明確必須雙線表示的道路，已經雙線表示的道路也有漏一邊或碎化的情況，對此進行查漏補缺，保證邊線完整，通常根據道路旁地物進行補充，例如房屋邊線、花圃邊線等，原則是保證單獨顯示道路一層數據時，數據要連通。雙線道路的交叉口是加工整理的重點，通常交叉的雙線道路屬性不完全相同，原則上道路交叉口處構面和其連接的較高等級道路一致，道路交叉處不在同一個平面，要求正射投影在上的道路邊線在交叉處相連。雙線道路邊線處理完成后，根據標準生成道路中心線，要求中心線的要素編碼與邊線一致。

單線道路重點是拓撲錯誤檢查，檢查與雙線道路中心線的連通性，檢查并消除懸掛點，檢查并批量消除偽節點，檢查單線道路中是否存在0長度或極短的線段。

道路附屬重點是橋梁的處理，保證路網連通性，道路遇橋梁不斷開。

道路屬性根據圖面上注記信息或者外業調繪資料，進行錯誤地物歸類，補充道路中心線的屬性信息等。

2.2 水系數據整理

水系、道路都是地圖的重要標志要素，水系數據包括面狀水系、線狀水系、水系附屬設施的整理。

水系數據主要包括拓撲錯誤檢查處理、連通性檢查處理和屬性處理。雙線河流、面狀池塘、湖泊水庫需構面，采集水涯線做構面輔助線，圖廓邊線也可做構面輔助線，構面完成后，進行拓撲錯誤檢查，檢查是否有未構面地物、檢查是否有構面錯誤地物。雙線河流必須采集結構線，要求單線河流與雙線河流的結構線必須連接，以保證水網連通。線狀水系重點檢查重線、偽節點、懸掛點、自相交等，面狀與線狀水系拓撲錯誤檢查處理完成后，根據圖面注記進行水系屬性補充完善。

水系附屬整理，要求水系流向與單線水系方向嚴格一致，且位于單線水系上方；面狀涵洞構面線方向必須一致，通常遵循右手法則；水系面遇附屬設施必須連通。

2.3 居民地數據整理

居民地房屋要以面表示，居民地原始數據中特殊房屋多存在輔助線來表示房屋特征，例如，簡單房屋斜線、棚房齒線等，首先提取房屋輔助線不作為構面要素，整理所有房屋構面要素線，進行懸掛線、拓撲面、拓撲點的檢查。檢查線打折、自相交，并進行修改，進行重線檢查，刪除重線，檢查并刪除零長度線，進行懸掛點和偽節點檢查并批量處理，拓撲檢查處理后進行構面，通過圖面注記或符號檢查房屋構面的正確性，例如，是否將天井構成房屋面等。

居民地數據與其他地物的拓撲關系也是居民地數據整理的關鍵步驟，其他地物要素不能穿越居民地，例如道路、圍墻、籬笆等，但地下的也就是空間位置不在一個平面的可以穿越，例如，地下涵洞，地下通道等等。

2.4 其他數據整理

其他數據整理概括為點狀地物、線狀地物、面狀地物和注記的整理。

點狀地物最重要的是注意其方向信息及定位點。有方向的點狀地物在數據建庫后方向信息必須在屬性中體現，便于數據建庫后的符號化配圖。點狀地物的定位點必須與圖式符號保持一致，才能保證在數據建庫后的符號化配圖中點狀地物的坐標定位準確無誤。

線狀地物建庫關鍵是采集骨架線，特別是管線層，所以要求原始數據中必須有骨架線，在對原始數據進行整理時，常存在骨架線丟失的現象，首先進行骨架線重構再進行下步操作。線狀地物存在線打折、自相交、懸掛點、偽節點等現象，通過專業軟件檢查處理線拓撲錯誤。線狀地物除自身拓撲錯誤外，更多的是與主要地物要素之間的位置關系是否正確，例如，地類界線是否穿房屋、道路等。有方向的線狀地物通常遵循右手法則，以確保在符號化配圖時正確顯示線狀地物的線型及方向，例如陡坎、有坎池塘等。

面狀地物除道路、水系和居民地外，植被面是面數據中數量最多且與其他要素關聯性最強的要素，在植被面的處理中，最重要的是處理與其他相關要素的關系，同時構面的過程也是碎化的地類界處理、補充地類界和其他地物要素檢查處理的過程，植被面地類編碼以圖面植被符號進行賦值。

注記的整理工作量較大，且手工干預較多。圖面注記要根據注記內容轉入到相應的地物屬性中，其中，轉入點狀地物和線狀地物的屬性中較復雜，例如，控制點的點號與高程值轉入控制點屬性，高程點注記轉入屬性，道路注記轉入道路中心線屬性。注記也存在碎化的現象，必須處理玩碎化注記后才可轉入相應的地物屬性中。

2.5 數據整理建議

分要素數據整理，按照道路→居民地→水系→地貌→植被→附屬設施及其他要素的順序進行整理；

數據整理內容包括碎化冗余數據處理，圖形錯誤處理，連通性、完整性處理和屬性補錄等；

數據整理建庫過程中實時進行質量監控，保證成果數據質量；

數據盡量按照國家最新標準進行整理建庫，方便后期進行數據管理和各種應用。

3 結束語

總之，在進行數字城市地理空間的構建中，基礎地理信息數據的重要性不言而喻，地理信息資源共享與應用，有效避免了“信息孤島”現象，充分發揮了地理信息在政府宏觀決策、國家應急管理、社會公益服務、產業升級拓展、人民生活改善等方面的保障服務作用，隨著信息技術的不斷進步，相信基礎地理信息數據的處理方法會更加準確有效，為數字城市、智慧城市的發展提供更加堅實的數據支撐。

參考文獻：

[1]馬昭輝.數字城市建設中地理信息數據處理方法研究[D].吉林大學，2015.

[2]周安發，邵軍，王華，盧少雄.“數字城市”建設中的基礎地理信息數據更新[J].地理空間信息，2013（S1）：7，23-25.

[3]江波.數字城市基礎地理信息數據處理方法分析[J].企業技術開發，2016，22：55-56，62.

[4]王永生，朱懷汝，朱慧，蘆歌.數字城市基礎地理信息數據整合及應用提取[J].測繪標準化，2012（03）：42-45.

[5]潘嬋玲.數字城市基礎地理信息數據庫建設方法研究[A].湖南省測繪學會.全國測繪科技信息網中南分網第二十五次學術交流會論文集[C].湖南省測繪學會，2011：5.

[6]孫宏偉.淺談縣級數字城市地理空間框架建設過程中的幾點思考——以丹陽市為例[A].江蘇省測繪地理信息學會.江蘇省測繪地理信息學會2015年學術年會論文集[C].江蘇省測繪地理信息學會，2015，3.

[7]賈會玲，劉利成.基于A3數據采集處理技術的城市信息化新技術[A].中國城市規劃學會.城市時代，協同規劃——2013中國城市規劃年會論文集（13-規劃信息化與新技術）[C].中國城市規劃學會，2013：11.