“数字北海”地理空间框架数据的组织方法

覃 婕，王 成

（1.广西航空遥感测绘院，广西南宁530023；2.广西第一测绘院，广西南宁530023）

“数字北海”地理空间框架数据的组织方法

覃 婕1，王 成2

（1.广西航空遥感测绘院，广西南宁530023；2.广西第一测绘院，广西南宁530023）

针对目前“数字北海”地理空间框架建设中存在的问题，提出了地理空间框架混合数据库数据组织方法，给出了“数字北海”地理空间框架数据的制作流程，对基础空间数据和专题数据进行统一组织，并实现了这些数据的关联一体化管理。

地理空间框架；数据组织；空间数据

“数字北海”地理空间框架建设工程是国家测绘局2007年批复立项的项目（国测国字〔2007〕20号），项目纳入“国家测绘局数字区域地理空间框架建设示范工程”计划，属第二批试点城市。在建立数字城市的过程中，其地理空间框架数据具有多尺度、海量数据的特点，数据量十分巨大。北海作为一个中等规模的城市，在构建北海市地理空间框架数据库时，测区位于北海市市区，具体范围为南珠大道往西直至海边，面积约103 km2。项目工作内容有：①外业调绘103 km2；②1∶2000比例尺航测成图的地理实体数据；③1∶1000比例尺航测成图以及成图范围内的地理实体数据；④1∶500地形数据部分要素更新。

由于地理空间框架数据库要求将所有数据入到库中，并通过无缝拼接后进行统一的管理使用，因此，如何妥善地组织和管理海量的数据是至关重要的。如果不能对大量数据进行有效地组织和管理，则势必会影响系统的反应速度，甚至有可能会导致系统崩溃。因此，地理空间框架数据的组织和管理架起了地理空间框架数据从采集到应用的桥梁，是充分发挥地理空间框架数据作用的重要途径，也是地理空间框架数据库成功开发和管理的重要环节之一[1]。本文就是在充分研究和分析了现行的2种数据组织方式的基础上，通过多库一体化的思想，以关系型数据库为底层框架来构建地理空间框架数据库，在这个地理空间框架数据库中针对地理空间框架数据类型繁多的特点分别组织管理。

1 地理空间框架数据

数字地理空间框架，主要由空间基准框架和地理空间框架数据组成，其中空间数据是整个地理空间框架的命脉，它是GIS从设计开发到投入运行的依据[2]。城市地理空间框架的建设快慢直接影响着数字城市的建设，因此，如何为城市各职能部门和各行业提供统一、实时、精确的基础地理信息，是目前数字城市建设所要解决的基本问题。

地理空间框架数据主要包括3大类：基础空间数据、各种专题数据和各种社会经济属性数据。通常情况下，基础空间数据主要包括的就是4D数据，即数字线划图、数字正射影像、数字高程模型、数字栅格地图[3]。本文将主要针对前 2种类型进行组织管理，即基于DLG的组织方法和基于DOM的组织方法。

2 地理空间框架数据的组织与管理

2.1 数字线划数据

数字线划地图（DLG）是现有地形图上基础地理要素的矢量数据集。它保存的要素间空间关系和相关的属性信息能够进行放大、漫游、查询、检查、量测、叠加等操作；数据量小，便于分层，能快速地生成专题地图。DLG主要为空间查询与空间分析等提供运算的平台，它本身也作为二维矢量图是可视化成果之一。

就矢量数据而言，一般用户主要关心应用空间分析与出图显示。由于矢量数据经过了分层处理，所以每一层只使用一种颜色和符号风格，这样无法满足专题图中复杂空间对象的表现需求；同时受这种局限的影响，许多依比例尺的点状符号无法正确显示[4]。因此，根据用户需求在数字线划地图中建立了分析库和成果输出库，针对两库数据的不同特点，本文将采用不同的方法进行有效组织和管理。

1)分层处理。首先对基础数据进行分层处理。在GIS中，如何处理矢量数据之间的关系直接影响到对矢量数据的管理和分析。目前，矢量数据按照其类型分为点、线、面 3种基本类型，并且每一层中只能存储一种数据类型。

《1∶500 1∶1000 1∶2000地形图要素分类与代码》(GB 14804-93)将地形要素分为9大类，在“数字北海”建设过程中，严格按照《1∶500 1∶1000 1∶2000地形图图式》规定，将在现有地形要素分类编码的基础上进行适当的扩充。因此，综合考虑“数字北海”地理空间框架数据的特点，将空间要素信息进行分层，部分分层信息见表1。

表1 城市空间要素信息分层表

“数字北海”地理空间框架数据的地物要素主要有点、线、面以及注记4种几何类型，并针对每一类地物要素的特点进行了分层处理。首先明确分层所需要的关键字，然后按照制作的分层模版对照表对选定的关键字进行分层与合并，将每一种小对象单独为一层的数据合并为每一大类空间对象为一层的数据，并且每一层在数据库中对应一个空间要素表，它们是一一对应的关系，数据分别存放在相应的数据表中。

2)无缝拼接。信息技术的进步,数字地球的产生以及大量地理信息综合分析、处理需求的快速增长,要求矢量数据的使用必须是无缝接边，其实质是将分层处理的图幅统一录入到分析库中。

在实际生产中，大比例尺空间数据的生产主要是以图幅(矩形分幅为主)为单位进行，同时数据的存储在水平方向上也是以图幅为单位进行组织的，于是就产生了图幅与图幅之间拼接的问题[5]。现在一般采用2种接边方式，分别是标准接边和限差接边：

①标准接边：根据《大比例尺地形图机助制图规范》(GB 14912-94)的精度要求，图幅接边误差不超过0.2mm。对于在0.2mm内的所有超出图幅或未与图幅框接边的数据以及相邻图幅在限差内的同一图层数据进行接边处理，其结果将记录在错误列表的中交由用户实时查看。②限差接边：即用户可以直接输入自己的限差值，应当注意的是限差值范围在当前标准限差的0～5倍之间。

目前，主要通过建立地形图接图表来完成对地图的检索、查询和制图。地形图接图表反映地形图图幅的范围，如图1所示，属性表中记录图幅编号、图名、最大最小坐标(或经纬度)及地图的测绘单位和更新状况等信息。

图1 图幅数据的无缝拼接

3)成果输出数据。成果输出时经常出现底层符号不完整或者不匹配的情况，因此需要建立一个专门的成果输出库来满足用户对于制图的需要。由于数据量大，因此使用分幅存储，然后记录每个图幅的范围和编号，建立格网索引。

首先，在数据库中建立一张总表用来管理和记录各图幅的相关信息。对于每次新入库的图幅就会在此表中生成一条新记录，同样删除图幅也会将相应的记录从该表中移除。同时，直接将图幅号作为图幅数据表的表名，而图幅号则又是根据该图幅右下角坐标值各取整数前4位后再四舍五入，将得到的数字按纵坐标在前，横坐标在后拼接而成，制图数据的分层如表2所示。

表2 制图数据按类分层

2.2 数字正射影像数据

数字正射影像（DOM)，一般是带有公里格网、图廓内/外整饰和注记的平面图。DOM同时具有地图几何精度和影像特征，精度高、信息丰富、直观真实、制作周期短，但数据量庞大。

数据分块是海量影像数据组织与管理的关键。数据分块提高了网络传输数据的速度，提高了计算机内存的运算速度，便于对数据进行压缩。因此对存储的图像数据采取对用户透明的图像分块和重构方法来组织数据。另外，在关系数据库中，以小的图像块作为记录来对其进行操作是非常适合的。数据块的大小对图像调度效率的影响是至关重要的，由于对于影像数据库而言，数据的可视化是一个十分重要的应用，因此影像的分块主要考虑影像可视化的速度。

将大数据量的遥感影像分成相对数据量较小的多块数据，再将这些数据块进行编号，建立索引。这样，查询数据时，无须逐行读取，只要选择相应的数据块，就可以快速查询到所需数据。由于正射影像是带有空间参考的，经研究发现，格网索引非常适合于影像数据库。由于在影像数据库中数据是按照分块的方式存储的，而且数据块的划分是非常规则且相互没有重叠，格网索引的建立和维护是相当方便的。按照格网对图像块进行编号，然后通过编号和数据块的对应关系来索引图像块。

3 “数字北海”地理空间框架数据制作流程

地理实体数据按照《地理实体数据规范（试行稿-20100125版）》中的要求，利用Geoway FrameData框架数据处理软件进行整理、提取和赋属性。

首先，在Geoway FrameData框架数据处理软件中制作方案对照表文件，将GIS数据图层方案与地理实体框架方案对应。其次，将GIS数据转换到地理实体框架图层，重建拓扑。利用Geoway FrameData软件功能，依次对政区实体、境界实体、道路实体、铁路实体、河流实体、院落实体、房屋实体进行实体化处理。按地理实体数据的要求，将需要的属性利用软件批处理和人工添加的方式补充完整；属性添加完毕后将进行质量检查，利用软件中的检查模块对图形和属性进行质量检查，并对出现的错误进行修改。数据接边，利用软件建立接边工程，对数据进行接边。最后，将数据合并成整块，删除冗余数据，检查无误后上交。

4 结 语

“数字北海”地理空间框架的建设将更好地促进广西测绘事业以及GIS技术在经济建设和社会发展中发挥先行保障和辅助决策作用。本文从地理空间框架中的数据入手，在充分研究和分析了现行的 2种数据组织方式的基础上，通过多库一体化的思想，以关系型数据库为底层框架来构建地理空间框架数据库，在这个地理空间框架数据库中针对地理空间框架数据类型繁多的特点分别组织管理，并给出了地理空间框架数据的制作流程，同时建立了相互间横向的联系，使数据库中的数据集成在一起，成为一个有机的整体，使它们共同为地理空间框架服务。在海量数据不断堆积的今天，如何更好地组织这些数据使之转化为有用的信息，从而为经济建设服务，成为当今有待解决的问题。

[1] 陈军，邬伦.数字中国地理空间基础框架[M].北京：科学出版社，2003

[2] 李琦，曾澜，苗前军，等.空间信息基础设施与互操作[M].北京：科学出版社，2003

[3] 构建“数字中国”地理空间基础框架总体战略研究[M].北京：国家测绘局国土司，2002

[4] 方驰宇.数字城市地理空间框架数据的组织方法研究[D].武汉：武汉大学，2005

[5] 李爱勤,龚健雅,李德仁.大型GIS地理数据库的无缝组织[[J].武汉测绘科技大学学报，1998,23(1)：31-33

[6] 朱欣焰,张建超,李德仁，等.无缝空间数据库的概念、实现与问题研究[J].武汉大学学报，2002,27(4)：111-113

[7] 马荣华.大型GIS海量数据的无缝组织初步研究[J].遥感信息，2000(3)：74-76

Methods of Data Organization in Geo-spatial Framework of Digital Beihai City

by QIN Jie

On account of the problems existing in the digital geo-spatial framework construction of Beihai,data organization method of geospatial framework hybrid database was proposed in the paper.The production process of“digital Beihai”geo-spatial framework data was given,basic space data and specialized data was organized uniformly, and the integrated management of these data was achieved.

geo-spatial framework,organization of data,spatial data

2011-07-22

项目来源：国家自然科学基金资助项目（41071294）；广西科学基金资助项目（桂科基 0991023）；广西区研究生科研创新项目（2010105960816M 19）。

P208

B

1672-4623(2012)03-0013-04

覃婕，硕士，主要从事测绘信息采集与数据编辑方面工作。