福州市“三图”整合基础数据库建设实践

李莉

(福州市勘测院,福建福州 350003)

1 引 言

为满足“数字福州”空间地理信息共享的要求,福州市“空间地理基础数据库”建设项目总体遵循“整体设计、分期实施、统一标准、共建共享”和“基础集中、应用分布、安全可靠”两大原则,推动空间地理基础数据库建设与应用。建设包括数据共享服务平台(1个平台)、GPS基准站及平面高程控制基准系统(1套基准)及数字正射影像＜DOM＞、数字线划地图＜DLG＞、数字高程模型＜DEM＞、地址编码、地下管线数据库(5个子数据库),并制定、出台相应的管理办法与数据更新机制,确保数据库的基础数据得到不断更新以及在政府部门间的共享与应用。

由于历史原因,各部门条块分割,各自为政、相互制约,业务联系停滞不前,信息资源不能共享,造成重复建设的现状,浪费了国家大量的财力、物力。目前,无统一的技术要求,造成地形图、地籍图、房产图绝对位置的差别,给“三图”的应用造成严重影响。通过福州市政府的统一组织和实施,按照统一的数据标准和规范,整合福州市现有的数字线划图数据已提到日程上来。

2 现状分析

“三图”整合的核心的问题就是如何整合现有的各种数据资源,打破各种信息壁垒,实现地理信息的合理流通,最大限度地实现地理信息的共享,从而最大限度地发挥地理信息资源的应用价值。目前福州市城市基本地图有地形图、地籍图、房产图;市建设局于1952年就开始为城市规划、建设测绘 1∶500地形图,从事城市测绘工作最早;上世纪 90年代中期市国土局、市房管局为了土地地籍管理、房地产产权产籍管理需要,相继开展 1∶500地籍测量、1∶500房产数字化测绘,都已积累了一定量的基础地图。具体从如下几方面进行数据分析:

(1)地图的数据格式与编码,三图的数据格式互不相同,所采用的编码标准不同。

(2)采用控制系统,三图的坐标系均采用福州城市地方平面直角坐标系、高程系也统一采用罗零高程系。

(3)采用的测量方法,地籍图、房产图采用内外业一体化数字化测图,以街坊为单元进行测绘。地形图采用内外业一体化数字化测图、局部平板测图屏幕矢量化,以图幅为单元进行测绘。

(4)地图要素的分类分层,三图的要素分类分层不同,地籍图中地籍要素信息和房产图的分层分间要素的图层独立,每种要素均有其各自的属性。地形图要素全面,重点体现地形要素。

(5)地图数据的精度分析。三图的坐标精度均满足项目建设要求,各类基础图对不同要素精度有所侧重。

(6)数据内容的完整性,地形图的内容全面,涵盖地籍图、房产图基础地形要素,而地籍图、房产图专题要素齐全,其他要素表示很简单,作了较大综合取舍,有的要素甚至不表示。三份数据门牌号码调查得均不完整,但是在内容上可以互补。

三种格式的数据都符合相应测量规范的精度要求,地形图内容最完整,地籍图、房产图的测绘内容各有侧重,根据不同种类城市地图之间的联系,对三图公共地形要素进行合理的分层,这样就能将城市基本数字地图的数据单一化,各相关部门按需索取,这是实现基础地理信息共享的重要前提和技术基础。

3 技术要求

三图融合面临的基本问题是要素表达不一致、数据标准不一致、地图精度不同、数据格式不同,通过收集和整合各部门的 1∶500基础地图,参照最新的数码航摄影像,以现势性高、精度可靠为原则,对数字地图进行合理化编辑处理及标准化数据库改造及建库,作为福州市统一的空间定位基准,统一提供空间地理基础数据服务,进行空间数据库的管理和共享。为了提高数据整合的精度,针对不同的要素采取不同方法的整合,整合技术要求如下:

3.1 空间基准统一性要求

平面坐标系采用福州城市地方平面直角坐标系;高程系采用罗零高程系。

3.2 要素分类编码标准化要求

要素分类、编码、线形、符号、颜色、字体,扩展属性等要统一规范,在充分照顾到已建立完成的城市信息系统的编码体系基础上,参照最新的信息化标准研究成果,制定《福州市 1∶500、1∶1 000、1∶2 000数字线划图数据分类、代码、属性与符号定位规定》,新的编码标准充分考虑数据采集、更新、管理、应用的特殊要求,易于分析和使用,可扩展,可操作。

3.3 对象完整性要求

项目建设的最终成果是完全面向对象的要素化成果,无论原数据如何,每个要素处理后应独立完整。主要处理好以下几方面:

(1)共点共边的地物应保证各个地物独立完整;

(2)被图幅分割的要素应连接完整;

(3)当注记与地物或多个地物本质上是一个地物时,需要合并为整体;

(4)因历史原因出现的大量辅助制图数据应进行要素化处理;

(5)少数超长要素(如河流,高架路,电线,铁路)允许在二级网格之间分段。

3.4 现势性优先要求

以 2008年航空数码影像为基本依据判断,个别地块采用外业测量的放样图或竣工图判断:

(1)三图重叠部分,以现势性强的为准,其他部分以地形图为准。

(2)能明显判断的已经消失的地物、影像上没有的地物可删除;

(3)次要地物在接边及要素冲突时,可根据影像判断修改原图。

(4)无法从影像判别时,又无条件通过实地调查解决,以地形图为准保持原样。

3.5 精度取向要求

现势性相同的重复要素以精度高为标准:

(1)房屋相关要素,如普通房屋(结构、层数、栋号、门牌号)及房屋附属设施,原则上以房产图为准。

(2)起权属作用的要素,如院门、门墩、围墙、垣栅、陡坎等,原则上以地籍图为准。

(3)工矿(构)筑物及其他设施、交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设施、地貌和土质、名称注记,以地形图为主。

3.6 拓扑构面要求

新标准对地物的几何特征已作了规定,面要素有两种,一种是轮廓线构面,如房屋具有明确边界的面要素,另一种是范围线构面,如危险海区不具有明确边界的面要素。按规定要求面状要素应进行拓扑构面,地形图中的面状要素主要有房屋、植被、水系、各级道路、各级行政区等。

3.7 合法性要求

整合后数据成果必须符合建库要求,主要应排除:

(1)无意义的要素:多于2点的点地物、少于2点的线地物、少于 3点的面地物。

(2)要素空间逻辑矛盾:地物重叠、自交叉、面不闭合、面间隙、相邻节点重复、回头线、线相交、面相交、面包含、面缝隙与漏洞等。

(3)要素间矛盾:高程点与等高线矛盾、等高线矛盾。

(4)属性错漏:属性字段值检查,主要在居民地层、水系层、道路层,如房屋的层数、结构、门牌号、栋号等。

(5)其他非法要素:非标准要素、层码不一致、图层与对象不一致等。

3.8 适合 1∶2 000自动缩编要求

1∶500地形图建库要考虑自动缩编成 1∶2 000比例尺地图数据特殊要求,在建库过程中就将特征要素作特殊标记,在程序缩编时达到更大的自动化处理,使 1∶2 000数据库根据 1∶500数据缩编生成,并且能跟 1∶500地形图形成联动更新。

4 技术方案

4.1 总体工艺流程

工艺流程共分为数据准备、数据转换、整合处理、数据标准化、外业核查 5个主要部分,每部分都有阶段性的数据成果和检查标准,便于控制产品质量和进度,依此工艺进行模块化、程序化生产。

图1 总体工艺流程图

4.2 分块网格设计

大区域规模化数据生产是一个逐步累积过程,当众多作业组参与生产时,它又是一个相互协调过程。采用自然边界(道路、水系、围墙等)分块法,将全市划分为两级地理网格组织生产。一级网格大小约0.2 km2～1 km2,原则上每个网格由一个作业组独立完成,网格数据独立完整且可单独入库,使各作业组之间的相合依赖最小化。二级网格约 25 km2～35 km2,通过一级网格的成果数据合并,作为一批次入库,二级网格需编辑跨网格的超长要素(河流、高速路、铁路、电力线、通信线等),如图 2所示。

图2 格网划分略图

4.3 数据转换

以新标准为基础,将格式不同、编码不同、表达不同的数据,通过“信息映射机制”,配合脚本程序处理,数据转换成编辑平台的文件格式,并完成批量的要素编码编转换。

4.4 整合处理

为了提高数据整合的精度,可针对不同的要素,采取不同方法的整合:

(1)各类要素提取以现势性高为标准;以最新的航空数码影像为基本依据判断地图的新旧地物在接边及要素冲突时,可根据影像判断其正确性。

(2)各类要素提取以精度高为标准;

(3)地籍、房产图空白区域,地籍、房产图没有的要素,直接引用地形图;

(4)地籍、房产图专题要素不整合;

(5)特殊问题,如数据新旧无法判断、图面矛盾等根据内业资料无法判断解决的问题,需作好记录和疑问标记,待外业实地核查。

4.5 图幅接边

数据由规则矩形分幅处理为无缝的要素级的数据,接边处理要消除原矩形分幅处的坐标差,接边处相邻的地物要素编码应一致,同一地物需处理成为一个几何要素,注记、点类要素在接边处理时应去除多余的重复的注记或点。新的数据以自然边界进行网格划分减少了由于分幅造成的各种问题。

4.6 数据标准化改造

要素编码以新制定的《福州市 1∶500、1∶1 000、1∶2 000数字线划图数据分类、代码、属性与符号定位规定》编码体系上进行编制,地形图、地籍图和房产图需要编写新旧编码对照表,通过编码转换,将其编码批量改造为新编码。此要素分类编码体系从实际情况出发,考虑数据共享和转换、数据库集成、地图自动缩编等方面的问题,在优先遵守国标的基础上,运用先进的技术手段解决一图多用问题,适当调整要素分类的设置。

地形图数据成果的差异是客观存在的,如果不对这些原始数据进行必要的整理则数据是无法满足建库的数据要求。数据入库前需进行标准化改造处理,工作主要包括数据组织结构的规范化、基础框架数据的编辑处理、破碎线的处理、重复线的处理、制图信息的属性化、拓扑关系的构建、属性输入、数据监理、数据入库等内容。

4.7 外业核查

处理过程中通过图面及影像都无法判断的疑问,如现势性判断不清、接边坐标有粗差、地物矛盾、不明空白区等,标记后统一进行外业实地核查,必要时应使用测绘仪器进行实地测量,再返回内业修改。

5 技术实现及创新点

5.1 基于要素的“三图整合”技术

“三图整合”从技术角度讲,首要保证数据源的数学精度无损失,即要把各数据源精度高的要素保留,使数据精度不受损地集成到成果中,另外从现势性方面及要素完整全面性方面,通过数据源进行有效地整合,使成果能反映比较好的现势性及要素全面性,如图 3所示。项目按要素从各数据源中提取,制定数据的整合规则,并在项目过程中很好地贯彻实施。

图3 三图整合叠套图

5.2 建立信息化的测绘数据标准体系

参照国标行标及福州市以往应用的分类与代码,并结合其他城市相关规定制定了地形图数据库相关技术规范,建立福州市大比例尺数字线划图的标准体系,能适应地理信息系统(GIS)信息化建设需求,又要满足大比例地形要素采集生产及制图符号表达等。

5.3 基于数据库的城市大比例尺DLG制图技术

采用内部制图表达模型与外部程序符号相结合的方式,面向大比例尺地形图图式要求,实现基于大比例尺DLG数据库的地形图制图输出,实现完全的要素级数据建库。如斜坡等各类复杂要素,保持原信息完整性上的符号化,还能进行符号细节编辑处理,如图 4、图5所示。

图4 “未加固斜坡”制图表现与GIS信息对比

图5 “室外楼梯”制图表现与GIS信息对比

5.4 单元网格组织的要素级地形图数据库

打破传统分幅方式存储和管理,而是以科学的单元网格划分方式,将地图要素划分为独立的单元网格,避免了传统以分幅的数据生产方式,需要大量的数据处理进行建库,而且由于分幅引起各工序交接过程产生很多数据质量问题及接边问题。

6 结 语

福州市 1∶500数字线划图数据库是福州市“空间地理基础数据库”的重要部分,是“数字福州”建设最具基础性的项目,建设这一基础数据库的目的是构建承载和集成社会、人口、经济等各类信息资源的统一载体。通过“三图”整合数据成果将综合集成“三图”中现势性高、精度高的要素,建成全市范围完整、要素详细全面、标准统一的大比例尺地形图数据库。实现“三图整合,数据共享,多方受益,大家共赢”的局面。为市委、市政府了解和掌握福州市城市发展现状,制订发展规划、科学决策与防灾减灾等方面提供重要依据,同时,推动依托空间地理基础数据库各方面信息化建设应用的全面开展,该项目的建设对进一步提高全市信息化建设水平具有十分重要的意义。

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