银川市1∶2 000数据缩编项目技术应用

张会平，董军，张晓东

(银川市勘察测绘院，宁夏 银川 750004)

1 引言

近年来随着国民经济持续、快速、健康的发展，城市化水平得到不断的提高，银川市城市的规模也变得越来越大。随着银川市城区范围的扩大，城市规划和建设部门对基础测绘工作提出了新的要求。银川市勘察测绘院现有的1∶2 000地形图数据还是2003年航摄数据，已经多年没有更新，无法满足城市管理和规划的需求，迫切需要对银川市城区的1∶2 000地形图进行更新。

银川市勘察测绘院于2009年完成了银川市规划区绕城高速范围内约500 km2的1∶500地形图更新测绘任务，如何利用最新的1∶500地形图数据，花费最少的时间及经费，完成1∶2 000地形图数据的更新，达到数据的同步性、一致性，采用内业缩编技术无疑是最佳选择，银川市勘察测绘院于2010年开始实施由1∶500数字地形图缩编至1∶2 000数字地形图的工作。

2 项目目标

根据银川市勘察测绘院1∶500到 1∶2 000数字地形图缩编工作的需求，出于提高效率、减少人工、加快进度的要求，要求计算机辅助缩编软件针对以下几个方面实现自动处理。

(1)大量重复的工作，如要素筛选、删除等;

(2)有明确规则、规定的工作，如要素转换、命名，图框坐标角点标注等;

(3)手工无法处理或者很难处理的工作，如房屋合并、植被合并;

(4)其他工作，如图形合并、缩放、曲线转折线等。

3 设计原则

3.1 坐标系和高程系统

作为缩编数据源的1∶500地形图采用银川城市独立坐标系和1956年黄海高程系，缩编后的1∶2 000地形图坐标系统和高程系统保持不变。

3.2 图幅分幅原则

1∶2 000数字地形图按800 m×1 000 m的实地范围矩形分幅，取千米坐标线为分幅线。

3.3 图幅编号规则

按照1∶2 000分幅范围，采用图幅西南角坐标千米数编号法，编号规则如下:“北坐标千米数－东坐标千米数”(实际名称不含双引号，下同)。如“28.8－40.0”。

3.4 图幅命名规则

采用图幅内一个具有区域代表意义的地理名称命名图幅，并编制图幅结合表作为图幅命名依据。

3.5 要素定义、图层定义、线型、符号库

使用AntuScrdigit V8版提供的要素定义、图层定义及线型库符号库。其中要素定义与图层定义与1∶500数字地形图相同。线型库、符号库大部分采用1∶500数字地形图的线型库和符号库等比例缩放，少量根据图式进行修改。

3.6 数据文件格式及命名规则

数据文件格式为Bentley MicroStation V8格式(不带属性库)，数据文件命名规则为:图幅编号去掉小数点。如:“28.8－40.0”图幅的数据文件名为“288－400”。数据文件扩展名为MsV8缺省文件名，即“dgn”。

3.7 软件设计方面

界面、操作简洁易用，处理过程灵活、可靠、高效。20幅图的平均处理速度控制在30 min以内完成。

4 设计思路

结合软件的设计目标和设计原则，设计思路采用MicroStation采编工具开发组件结合专业空间数据互操作软件FME的数据处理内核，展开二次开发工作，建立针对缩编工作建立的单独缩编工具。这样的设计组合不仅保证了缩编工具对数据的处理符合采编数据的标准规范，而且通过专业的空间数据处理算法保证了数据的处理效率。

5 技术路线

项目设计的总体流程图分为三部分:预处理、缩编处理、缩编后处理。

5.1 预处理

预处理主要是对数据前期的一个整理过程，主要包含:数据格式的升级处理、去掉图框内容、图形单元检查与处理、属性DMRS删除处理、复杂链打散处理、曲线处理、种子文件与单元库准备等过程。这些步骤都是经过开发的Ma程序或MS批处理程序来完成。

经过以前步骤处理之后的数据，在利用缩编软件进行缩编操作时发生意外情况将大大减小。

5.2 缩编处理

缩编部分，已经自动将必要的预处理和后处理整合到缩编流程中，大部分情况下，不需要单独进行预处理和后处理。

在用缩编软件进行操作时，需要对缩编参数进行设置，其中包括要素的抽稀参数、重要地物的注记参考、选项中要素删除和层号设置、要素筛选列表中进行要素取舍设置。

5.3 后处理

对缩编后的结果进行一些必要的处理，处理过程包括软件执行部分，另外也包括人工操作。为确保缩编的质量，缩编及编辑后的1∶2 000数字地形图，按照地图内业作业流程进行检查及修改。

需要说明的是缩编软件毕竟不能完全取代人工工作，一方面由于不同比例尺标准的差别，造成有些工作是现阶段计算机无法识别或者实现的;另一方面，有些处理，用计算机处理起来比较困难，但人工识别却很简单。所以有部分内容需要作业人员凭借实际的制图经验完成。

6 软件架构

由于软件着重于本地数据处理，并且不需要大量部署，因此采用单机本地运行的C/S结构。软件基于FME Objects和 MicroStation Objects，在此基础上对1∶500数字地形数据进行处理，如图1所示。

图1 软件设计流程

7 缩编作业过程(如图2)

图2 作业流程

7.1 选取

选取1∶500地形图。选取方式有如下几种:

(1)标准1∶2 000分幅选择

按照1∶2 000比例尺标准分幅，分组选择1∶500地形图数据文件。每个1∶2 000分幅包含不多于16幅的1∶500地形图数据文件，图名必须匹配。可以通过输入1∶2 000图名从图库中自动选取。

(2)任意选取

选取任意位置及数量(不超过系统限度)的1∶500地形图数据文件。

7.2 合并

将选取的1∶500地形图数据文件，合并为若干个新的数据文件。规则如下:

(1)标准1∶2 000分幅合并

对选取的1∶500地形图数据文件，根据图名规则自动归类到相应的 1∶2 000分幅，生成若干个1∶2 000比例尺命名的新数据文件。

(2)任意分幅合并

对选取的1∶500地形图数据文件，合并成一个新的数据文件，由用户自定义文件名。

7.3 要素处理

数据合并后，图中的要素依然是1∶500的地形图(线型可能例外，因为MicroStation会根据当前链接的线型库绘制带线型的元素)，需要对图形数据中的要素进行处理，以符合1∶2 000比例尺标准的要求。

7.4 图幅处理

要素处理完成之后，应该对图幅进行接边、裁切、整饰等相应的处理。

(1)接边

图幅缩编完成后必须进行图幅接边，保证相邻图幅间数据的连续性和完整性。

(2)裁切

接边工作完成后即可按标准或者根据需要分幅裁剪图形。

(3)整饰

图框及整饰内容需要变化，如删除原有的1∶500比例尺图廓，增加1∶2 000比例尺图框并修改图框内外的整饰内容。如果是非标准的图幅范围，还需要添加非标准的图框。

7.5 处理过程

对要素的处理，分为程序自动和手工处理两个过程。大部分的处理工作将由缩编程序来自动完成。人工参与的部分，主要包括:编写缩编对应关系(同类缩编只需要编写一次)、监控程序运行、手工修改少量无法通过程序处理的部分。

另外，由于现有的1∶500地形图数字化质量问题，会造成一部分本该程序自动处理的工作无法达到预期的效果(如本该合并的房屋，由于间隙、悬挂等数据错误，无法合并)。这种情况也需要手工进行二次处理。

7.6 检查及修改

为确保缩编的质量，缩编及编辑后的1∶2 000数字地形图，将按照地图内业作业流程进行检查及修改。

8 主要功能实现

实现数据缩编，设计的操作多数为不同要素的空间拓扑操作，利用FME提供的核心算法保证了计算过程的效率、精度。综合这些操作基本可以分为如下内容:

8.1 图形合并

地物合并处理。合并是指合并同类地物的碎部，以反映地物的主要结构特征。如相连接的或相互之间间隔小于0.3 mm的同层同类建筑物合并，并删除多余的楼层注记;当房屋拐角小于0.4 mm时，可遵循外扩的原则进行综合;露天看台不作中间等分线描绘;有一定规模且分布密集生产性棚房或牲口房进行合并，绘出其外轮廓线并加以标注;坟墓密集时，应绘出范围线，保留2～3个符号，并注明个数;不同品种种植的相邻旱地合并，合并种植面积较大的植被符号等。

合并还包括线状地物或者图形的连接处理，如原先1∶500地形图数据中，道路、河流等线状地物被分幅图框分割，缩编时应该连接为一个整体。

操作过程要求保持各要素特征点的位置不变、反映各形状对比、图形关系协调一致。

8.2 要素删除

对于1∶2 000地形图，原图上部分地物不需表示，如阳台、飘檐、室外楼梯、门牌注记、路面材料注记、乡村小道、楼层注记“1”、图根控制点、检修井、低压电杆、路灯、小型广告牌、宣传栏、电话亭、邮筒等，要实施删除处理。查找出这些地物的符号编码，通过删除编码的方式进行批处理。

8.3 地物取舍

1∶500地形图符号扩大压缩至1∶2 000地形图后，图形要素信息量很大，需要作大量的取舍。如删除小于0.6 mm的骑楼、廊房;删除不成规模，零散的棚房;删除零散的篱笆、围墙;删除非工业区的小水池;删除建筑区内零散的陡坎线、等高线和高差小于1 m的陡坎线;水涯线与陡坎线在图上投影距离小于1 mm时，以陡坎线符号表示;删除居民区的小块绿化地、小树符号、荒草地、临时种植地;电杆、电缆标示符号，在走向的转折处予以保留，直线段中间位置予以删除。

8.4 对象抽稀

(1)符号抽稀

符号抽稀主要针对高程注记、市政设施符号和植被填充符号。高程标注优先保留特征点高程值，其他区域以丘陵地区高程标注点的间距为50 m，居民地可适当放宽间距的规范要求进行抽稀;植被填充符号，对于大面积地区所种的植被为同一种品种时，先删除其中所有植被符号，利用植被填充程序按合适间隔比例重新填充，对于小面积植被按照规范要求进行手工抽稀。

(2)等高线抽稀

1∶500地形图上的等高线特征点很多，导致的图形的字节量很大，通过程序对等高线统一进行抽稀，可以很大程度地减少图面容量。

8.5 移位编辑

由于比例尺的改变，符号和注记的尺寸相应放大，图形元素会出现相互压盖、重叠、相交、关系混乱等情况。如文字注记压盖其他地物，独立物符号伸进房屋，坎齿线与等高线或房屋线相交等，此时可依据各符号间的距离不应小于0.6个图形单位的间隔关系，将次要地物进行移位处理。

8.6 单元、文本缩放

比例尺变化引起的单元(符号)、文本等要素的大小变化。对两种比例尺下图示表现一致的要素，可以采用缩放的方式来处理。一般来说，这种处理都是将符号、文本等进行放大4倍处理。

8.7 符号转换

1∶500地形图上的很多符号化表示，与1∶2 000地形图中不同，因此需要将这部分要素重新符号化，使用1∶2 000标准的符号库、线型库及字体来重绘要素。

8.8 图形填充

大面积的植被符号填充，在缩编过程中，可以采用两种方式。为了满足图式要求，本方案采用重新填充的方式。

(1)符号抽稀

按照“符号抽稀”的方式，设定合适的参数进行抽稀。使用这种方式比较简单快捷，但抽稀后的填充样式，不能完全符合图式标准的要求，因此方案中不采用这种方式。

(2)重新填充

删除原有填充符号，根据植被范围，重新进行填充。这种方式填充的效果比较好，能够满足图式标准的要求。但经过缩编自动处理后，需要部分进行手工修改。

9 结论

本系统应用于银川市勘察测绘院 1∶500到1∶2 000比例尺数字地形图的缩编工作，基于同一地图数据库高效率的生产输出其他比例尺的派生地图，满足了不同行业不同部门对空间数据处理的专业需求，避免多套比例尺地图重复生产，缩短空间数据资源建设周期，节省人力物力资金的投入。具体到银川市，522 km2的数字地形图缩编工作，原来要20多人1年的时间，现在只需要5个人10个月的时间。

银川市勘察测绘院开发的自动缩编系统，能够广泛应用于大比例尺系列地形图连续化生产，不同层次城市规划现状图的准备，多级别土地利用数据的汇总。初步解决了当前“数字城市”建设及空间数据基础设施建设中对多比例尺数据处理的迫切需求。

通过实践检验，缩编软件大大提高了以往人工进行地形图缩编工作的效率，缩编工作量减少70% ～80%。减少了人工处理错误以及所引发的检查及返工工作量，实现了人工难以或者费时费力的处理工作，有效保证了缩编工作的准确性和科学性。

［1］CJJ8－99.城市测量规范［S］.

［2］GBT 20257.1－2007.国家基本比例尺地图图式 第1部分:1∶500 1∶1000 1∶2000地形图图式［S］.

［3］GBT 20258.1－2007.基础地理信息要素数据字典_第1部分1∶500 1∶1000 1∶2000基础地理信息要素数据字典［S］.

［4］GBT 17160－2008.1∶500 1∶1000 1∶2000地形图数字化规范［S］.

［5］GBT 13923－2006.基础地理信息要素分类与代码［S］.

［6］薄正权，刘建国.长春市大比例尺地形图缩编方法研究与应用［J］.城市勘测，2012(2).