基于省級地理信息資源的村鎮地圖建設研究

王冬升，張國麗

(1.江蘇省測繪工程院，江蘇 南京 210013;2.江蘇省測繪地理信息學會，江蘇 南京 210013)

0 引 言

在我國城鎮化和新農村建設處于高峰期的大背景下，測繪地理信息保障服務如何有效助力城鄉一體化建設，需要從供給側結構性改革方面著手，拓展地理信息數據應用的廣度和深度。實施村鎮地圖建設，實現快速定制化制圖，正是積極響應各級號召，充分利用現有資源，為鄉村建設提供強有力的地理信息支撐。

長期以來，市縣級地理信息服務沒有形成系統化的更新機制，其覆蓋度、時效性和現勢性均不能完全滿足鄉村建設的需求；而省級基礎地理信息數據的更新機制相對完備和系統，其中基礎測繪、地理國情、天地圖、數字城市、智慧城市等項目的建設與維護是一個常態化的服務體系，可以為鄉村建設提供豐富多樣的基礎數據。相對于全省范圍和框架，村鎮地圖是從微觀角度、小范圍的、有針對性展示地理要素，如何快速從省級基礎數據提取符合需求又具有特色的數據，并制作實用性強的村鎮地圖亟待研究和解決。

1 需求分析

相關管理部門在為村鎮發展布局、招商引資、生態保護和推廣展示的過程中，迫切需要能一個縱覽全貌以及多視角多層次的基礎地理信息展示平臺。村鎮地圖的制作就需要從影像地圖制作、區域地圖編制、規劃專題地圖制作、信息化展示等方面入手，為鄉村基礎設施建設、生態環境治理、基本農田保護、農村信息化建設、防災減災、鄉村旅游、應急指揮、社會管理等領域提供快捷、實用的測繪保障服務。

1.1 基礎資源需求

為了準確表達出村鎮行政區域的總體管理范圍和基本地理單元構成，方便村鎮空間位置的快速檢索定位，需要搜集相應的水系、房屋、道路、境界、地名地址、地理單元范圍面等專題數據；考慮地理特征化電子地圖的需求，必要時需要準備影像、DEM、地形、地貌等數據資源；為了滿足地方特色地圖的制作需求，還需在自然資源、社會經濟、人文歷史等方面下功夫，搜尋相關具有地區代表性的社會屬性信息。

1.2 平臺功能需求

實現定制化快速出圖的需求，需要搭建多種系統功能于一體村鎮地圖制圖平臺，其功能應具備快速制圖、定制模板、資源檢索、擴展應用等功能。平臺能夠利用已有的空間數據庫進行村鎮地圖的制作，可定制固定模板，也可自定義地圖的模板，在需求范圍內檢索出相應的數據資源，最大限度地利用現有的數據，實現功能擴展，滿足實際應用需求。

2 現狀分析

省級地理信息數據資源包括：定期更新的省級基礎測繪DOM、DEM、DLG數據，年度更新的高分辨率衛星影像，天地圖實體數據集，年度更新的基礎性地理國情監測地表覆蓋分類數據及地理國情要素數據，不斷建設和維護的數字城市和智慧城市數據等等；另外在制圖模板上有現成的基礎，包括天地圖配圖、地理國情現狀圖、遙感影像圖等等模板設計都可以用來參考和借鑒。現有數據資源在依據標準、分類代碼、數據結構、表達方法、組織方式等等方面存在或多或少的不一致，需要按照村鎮地圖的標準要求進行梳理和整合。除了關注現有數據資源的特點外，還要從村鎮地圖的需求出發，找到省級基礎地理信息與需求之間的契合點，充分挖掘現有數據的價值。

3 設計思路

3.1 技術路線

村鎮地圖建設主要分為4個階段[1](圖1)：

圖1 村鎮地圖快速化制圖技術路線

(1)前期準備階段。主要是村鎮地圖基礎數據的收集、整理、分析，以及村鎮地圖要素表達內容的確定，在此基礎上，確立村鎮地圖制圖方案。首先根據需求調研和現狀分析，確定最終所要獲得的地圖產品形式，包括電子地圖、專題地圖和影像掛圖，進一步確立村鎮地圖所要表達的要素，依據國家、行業或地方相關標準和規范的要求，確定各類要素的數據來源、選取標準、屬性內容、表達方法、數據格式等。

(2)基礎建設階段。收集并整理最新的基礎測繪、地理國情、天地圖、數字城市及智慧城市等基礎地理信息數據，根據村鎮地圖制圖方案，對各類數據以要素為對象進行分析、比對、篩選、整合，建立以正射影像數據、數字線劃數據、行政界線數據、地名地址數據為主要框架的村鎮地圖數據庫。根據制圖方案，并參照已有的制圖模板，制作相應類型村鎮地圖的制圖模板，包括遙感影像圖、各類現狀圖、專題圖模板，確定要素表達、標注方式、符號使用、出圖比例尺、地圖整飾以及模板描述等模板內容。

(3)平臺開發階段。依據制圖方案，開發村鎮地圖快速制圖系統，包括數據庫連接、數據標準化檢查、地圖定位、數據檢索、地圖制作、符號庫管理、制圖模板管理、規范定制等功能模塊，實現定制式、批量化、快速化生成村鎮電子地圖、專題地圖和影像掛圖。平臺開發具體包括需求分析、平臺選擇、要求設計、功能設計、系統測試、調試與試運行以及用戶培訓等流程。

(4)檢查驗收階段。成果通過兩級檢查、一級驗收，確保各項任務按照設計要求完成，成果質量符合相關標準的規定。

3.2 組織架構

村鎮地圖建設是一項基于省級基礎地理信息數據，集數據庫、制圖方案和快速制圖平臺為主體的地理信息系統工程，該系統的組織架構分為基礎資源層、平臺管理層、應用服務層3個層次(圖2)。基礎資源層主要是村鎮地圖數據庫的數據來源和組織結構；平臺管理層主要是村鎮地圖快速化制圖系統設計模塊和功能實現；應用服務層主要是按照需求實現定制式、批量化、快速化的村鎮電子地圖、專題地圖和影像掛圖生成過程。

圖2 組織架構

3.3 數據分析

數據來源于最新省級基礎地理信息空間數據庫，數據庫種類包括基礎測繪、地理國情、地理空間框架、遙感影像等，應收集數據庫相關數據的國家、行業的標準，歸納出數據屬性與特征。各類基礎地理信息數據存在以下現狀：坐標系統不完全統一、要素分類與代碼存在較大差異、數據結構存在一定差異等等，因此將這些不同尺度的地理信息數據進行整合，需要建立基于要素和實體融合的數據庫[2]。

基于不同尺度數據的特征，建立數據庫與不同尺度基礎地理信息數據的關聯模型，建立要素與圖層、字段的對應關系，通過自動匹配算法，實現多尺度要素快速融合，包括以后的數據更新。

3.4 方案制定

制定村鎮制圖方案應與現有的有關國家標準、行業標準或地方標準保持一致，具體方案包括數據分層方案、要素編碼方案、制圖表達方案、制圖模板方案等。方案制定要從已有數據資源的特性出發，為平臺快速化制圖提供規范的數據、符號、模板等。數據分層方案制定應考慮數據分類、圖層名稱、幾何類型、顯示比例等內容，要素編碼方案制定應考慮數據分類、圖層屬性、要素分類、幾何類型等內容，制圖表達方案制定應考慮要素表達、標注方式、符號庫、字段渲染、圖式標準等內容，制圖模板方案制定應考慮模板名稱、適宜比例尺等內容[3]。

方案制定過程中，應在開放數據表結構可擴展的字段項，同時可適應其他有需求的數據庫標準；保證數據操作的正確性，具有良好的數據恢復能力，使數據具有較高的固有安全性，同時需要加密，以保證和提高數據的安全性；可應用其他數據庫或系統，最大限度地發揮制圖方案及快速化制圖的系統。

3.5 模板設計

根據需求，參照已有的制圖模板，設計可定制可擴展的制圖模板，具體包括：影像圖模板、現狀圖模板(水系分布、交通分布、建筑物分布、基礎設施、土地利用、地表覆蓋)、專題圖模板(自然資源、社會經濟、專門用途)等[4]。

制圖模板需要在圖幅尺寸、出圖比例尺、圖層疊加、標注規則、出圖符號、地圖整飾等內容上進行詳細設計。

3.6 數據庫建設

根據村鎮地圖數據的特點和應用要求，村鎮地圖數據庫設計應充分考慮數據源、數據集存儲、數據的統一管理、地圖編制要求及數據更新等問題。村鎮地圖數據庫采用總庫一子庫的層級設計方式，以縣區為單元，縣區村鎮地圖數據庫為總庫，包括正射影像數據、地形地貌數據、行政界線數據、地名地址數據、專題要素數據等子數據庫。

村鎮地圖數據庫可采用Oracle Spatial的空間數據存儲，并以ArcSDE為空間數據引擎構建ArcGIS與Oracle Spatial的連接通道，最終運用ArcGIS實現數據的人庫、存儲、管理、更新與導出；村鎮地圖數據庫可采用Geodatabase空間數據模型表達空間實體。

數據庫采用增量更新的方式，基于省級地理信息數據資源的更新，應在數據處理算法集成不同尺度更新標準，即要素在長度、寬度、面積及精度方面的不同要求，構建更新規則，以實現自動化更新。實現數據庫增量更新，需要建立數據庫更新的管理系統，以實現數據版本化管理和與制圖平臺的有效對接[5]。

3.7 平臺開發

村鎮地圖快速制圖系統是基于制圖方案，利用方案庫定位檢索數據，選定的制圖模板快速化生成村鎮電子地圖。系統的功能設計應包括方案檢索和管理、數據庫連接與檢查、地圖定位和數據檢索、地圖制作及資源管理等；系統的安全設計包括系統層安全、應用層安全和數據層安全。

平臺運行環境設計應遵循基本原則包括：最大程度地滿足用戶的工作需要，保證平臺系統性能可靠性、使用可靠性和維護可靠性，充分考慮軟硬件間的兼容性以及平臺系統的可升級性、可擴充性。

3.8 地圖制圖

通過系統自動配圖形成的地圖，需要進行圖面檢查，對不符合標準或讀圖習慣的表示，進行修改和編輯，主要包括：文字、符號線條的壓蓋處理和移動，生僻字的修改，線條節點的圓滑處理；理順幾何圖形拓撲關系；對標注圖層要素，根據地圖所表達的要素，確定合適的標注方法、標注顏色、標注字體和大小以及標注樣式。

村鎮地圖的輸出可以根據選擇直接打印、系統平臺展示、移動終端瀏覽等多種方式，成果格式包括：矢量分層地圖(GeoPDF格式)；影像數據(GeoTIFF或者JPG)；瓦片數據。

4 結 語

基于省級地理信息資源的村鎮地圖建設，主要是根據鄉村地理信息需求與現狀分析，確立村鎮地圖的制圖要求，包括數據規則和表達規則，充分利用基礎測繪、地理國情、天地圖等省級基礎地理信息數據資源，建立村鎮地圖數據庫，設計不同類型的制圖模板，開發村鎮地圖快速制圖平臺，實現定制、批量、快速出圖，提供個性化的村鎮電子地圖、影像掛圖、專題地圖等地理信息產品。村鎮地圖的建設，既滿足了鄉村建設各方面對地理信息的需求，又挖掘了省級地理信息資源的潛在價值，為建設美麗鄉村提供保障服務。