中山市数字城市线划图空间数据库的建设方法

申传明，许文伟，曹永桃，李汉彬

（1.湖北省国土测绘院，湖北武汉430010；2.武汉金方圆信息技术有限公司，湖北武汉430074；3.中国石油天然气股份有限公司西气东输管道分公司，湖北武汉430073）

中山市数字城市线划图空间数据库的建设方法

申传明1，许文伟2，曹永桃1，李汉彬3

（1.湖北省国土测绘院，湖北武汉430010；2.武汉金方圆信息技术有限公司，湖北武汉430074；3.中国石油天然气股份有限公司西气东输管道分公司，湖北武汉430073）

通过阐述中山市数字城市线划图空间数据库的建设过程以及建库工作中的问题与解决方法，提出了一种实用的数字城市线划图空间数据库的建设方法，建立了一套独特高效的数据库建设的技术体系。

数字城市；线划图；空间数据库

“数字城市”是指将有关城市的信息，包括城市基础设施、自然资源、社会资源、人文、经济等各个方面的信息，以数字的形式进行获取、存储、管理和再现，并通过对这些信息的综合分析和有效利用，为提高城市管理效率、节约资源、保护环境和城市可持续发展提供决策支持。“数字城市”的实质就是建立以地理空间信息为核心的信息服务与共享体系，避免重复建设，通过整合信息资源形成统一、标准的公共基础数据库，并通过统一数据管理平台、数据发布平台实现数据共享和信息服务。

数字城市线划图空间数据库是“数字城市”的最核心部分，是在现有地形图基础上，通过加工整理而形成的地理要素分层存储的矢量数据集。它可为城市建设规划、土地资源管理、投资环境分析等各行业信息系统提供空间定位基础。数字城市线划图空间数据库的建设，就是把非GIS数字线划图整理成符合国家要求的GIS空间数据库。非GIS数字线划图和线划图GIS空间数据库，从图形表象上看似乎没有多大差别，其实GIS空间数据库对数据的要求非常严格。GIS的数学理论基础是点集拓扑学，把几何图形抽象为点、线、面，对其及相互关系有很严谨的定义，在此基础上对世界进行建模。GIS空间数据库是先把关系数据库改造成对象数据库，再在对象数据库基础上改造成GIS空间数据库。GIS空间数据库不仅对几何图形数据要求极高，对属性数据也要求很高。由此，把非GIS的数字线划图整理成符合要求的GIS空间数据库难度非常大。随着“数字城市”的普及，探索一条快速有效地建设线划图GIS空间数据库的路线是刻不容缓的。

目前，国内外对非GIS的线划图及GIS空间数据库的研究都比较深入，但是对于跨接二者之间的桥梁深入研究的不多。一般的非GIS线划图主要是使用Auto-CAD软件，该软件的底层数学模型并不是GIS的数学模型，图面貌似规范但实质非常混乱。ArcGIS是目前最成熟的GIS管理软件，数据管理非常严谨但不太适合常规线划图生产。金方圆信息技术有限公司开发出自主平台的GIS生产软件AutoGID，软件底层数学模型完全遵从OpenGIS的思想，在数据格式上最大限度地兼容AutoCAD数据，完全兼容ArcGIS的数据格式，在操作方式上同时最大限度兼容AutoCAD与ArcGIS的操作模式，并通过实际项目摸索出一套把非GIS的线划图整理成GIS数据的有效方法。本文以中山市数字城市线划图空间数据库建设为例，阐述如何应用该技术将非GIS线划图整理成符合国家要求的GIS空间数据库。

1 空间数据库概述

1.1 数学基础

中山市的平面坐标系统需要有2套：一套采用中山市统一坐标系，另一套采用1980西安坐标系。中山市的高程基准采用1985年国家高程坐标系。

1.2 要素分类

要素采用线分类法，要素类型按从属关系依次分为4级：大类、中类、小类、子类。大类包括：定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、土质与植被等8类；中类在上述各大类基础上共划分出46类；地名要素作为隐含类以特殊编码方式在小类中具体体现。

1.3 要素编码

要素的分类编码结构是在大类、中类、小类和子类的基础上添加图形码来描述要素的几何特性，分类代码统一采用 8位十进制数字码表示，分别为按数字顺序排列的大类、中类、小类、子类、图形码和细分码。

1.4 要素分层及图层属性

1∶500、1∶1000、1∶2000比例尺基础地理信息数据库按照要素大类、要素类型（点、线、面、注记）进行分层。图层大类共分为：定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、土质与植被等8类；具体图层在上述各大类基础上共划分出31层。1∶500、1∶1000、1∶2000比例尺基础地理信息数据库对应的采集数据的提交、数据建库应按照此31层分类执行，可适当进行扩充。1∶500、1∶1 000、1∶2 000比例尺基础地理信息数据库各分类图层属性表的结构要求按照中山标准的规定。各分类图层属性表的结构说明采用通用字段的方式，分别从属性项、属性描述、数据类型和字段要求、属性值域或示例、约束条件、备注等方面进行描述，用于存储基本的表达信息，可根据需要扩充。

2 空间数据库建设过程

中山市地形线划图是满足国家制图规范的AutoCAD格式的图形数据。首先，基于AutoCAD二次开发了一套预处理软件，扩展了AutoCAD的分层模式，通过代码映射模板与分层模板直接在AutoCAD中按照项目要求对各要素的代码批量赋值，并对各要素自动分层。再通过AutoGID软件对AutoCAD数据进行数据转换，按照GIS的要求对要素按点、线、面、注记再次进行分层。在转换过程中同时解决AutoCAD特有图形的处理问题，如曲线离散、块处理等。此时，数据基本上符合GIS的要求，并同时保证了数据及图面的无损。然后，应用AutoGID的图形与属性的检查处理功能对图形与属性进行初步检查与处理，并完成构面工作。最后，通过数据库结构映射模板将数据无损导入ArcGIS中，形成符合项目要求结构的数据库，通过基于ArcGIS二次开发的软件，再次对空间数据及其相互关系进行检查与处理，具体流程如图1所示。

1）在 AutoCAD环境中运用嵌入式开发模式编写的软件，对AutoCAD数据进行地物代码赋值并按数据库标准自动归层，如图2所示。

2）在武汉金方圆信息技术有限公司开发的AutoGID软件中导入CAD数据 (见图3、图4)。

3）在AutoGID环境中，对每一层数据按照相应的规范要求操作、处理。对折线进行共点检查、重点检查、打折检查、重复地物检查等处理操作。

4）在AutoGID环境中，对道路、房屋、水系等按规范标准规定构面的地物进行构面及面状地物检查与处理工作。

图1 中山市基础地理信息数据建库流程图

图2 CAD数据赋码归层

图3 AutoGID界面

图4 AutoCAD格式转换界面

5）在AutoGID环境中，处理完成数据后，按照数据库标准批量导出shp文件，如图5所示。

图5 批量导出空间数据库

6）对shp文件进行坐标转换，主要是将中山市统一坐标系按照规则转换为西安80坐标系 (见图6)。

图6 基于ArcGIS的坐标转换

7）在ArcGIS环境中将shp文件导入基于ArcSDE的空间数据库，并对要素的图形和属性及其相互关联进行检查与处理。

3 建库过程中遇到问题及技术创新

在整个建库过程中，充分发挥了AutoCAD、Auto-GID、ArcGIS3个软件的特长，从而快速地完成了数据库的建设。

1）由于 AutoCAD没有属性，所有信息都是图面表达，导致要素代码赋值与分层困难。我们通过在Auto-CAD中植入GIS的属性与分层理念，借助AutoCAD中图形闲置的特性值作为属性，通过二次开发细化Auto-CAD的分层模式，从而达到与GIS同样的分层效果；并直观检查错误，排除了代码与分层隐患，为后面工作奠定了扎实的基础。

2）在 AutoCAD完美图面下隐藏着混乱的拓扑错误，为后面的数据处理及构面带来了极大困难。为此，我们充分应用同名点的概念与技术解决了这一难题。在误差允许范围内的点我们认为是同名点，在 AutoGID软件中通过共点检查与处理同名点，从而解决线线关系错误。

3）充分应用2种编辑模式解决海量数据编辑的难题。AutoCAD、AutoGID软件编辑时的数据放在内存中，编辑响应快但是数据量不能过大；ArcGIS编辑时的数据放在数据库中，数据量大但编辑响应慢。我们通过合理组织数据让这 2种编辑模式对同一数据源同时进行编辑，从而克服了海量数据的编辑困难。

4 结 语

目前，数字城市线划图空间数据库建设有多种方法和途径。以武汉金方圆信息技术有限公司开发的AutoGID前端数据采编系统为基础的建库方法具有操作便捷高效，数据转换无损，数据检查严谨，数据处理快速有效的特点。通过中山市数字城市线划图空间数据库建设实际项目充分证实本文提出的方法在空间数据库建设中是切实可行的。

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Construction Method of Zhongshan Digital City Line Map Spatial Database

by SHEN Chuanming

Through the elaboration of Zhongshan digital city line map spatial database construction process as well as in the process of problems and solutions,this paper explored a practical digital city line map spatial database construction method,established a unique and efficient database construction technology system.

digital city，digital line map，spatial database

2012-07-23

P208

B

1672-4623(2012)06-0029-03

申传明，硕士，高级工程师,注册测绘师，主要从事测绘技术管理与应用。