基于CASS的基础地理信息数据建库技术研究

李巍巍，许庆领，何 静

（1. 国家测绘地理信息局 重庆测绘院，重庆 400015）

随着“数字城市”建设的不断深入，对空间地理信息数据的精细度要求越来越高。虽然大比例尺地形图数据能够满足精细度的要求，但绝大部分大比例尺地形图都是CAD格式（*.dwg），没有形成管理高效快捷、使用安全方便的空间地理信息数据库，无法支持“数字城市”中所需的统计、查询、空间分析等需求[1-4]。为此，需要对传统地形图进行整理和重构，构建满足GIS所需要的统一、权威、现势性强的基础测绘地理信息数据库，更好地发挥大比例尺地形图数据的作用。

1 建库的基本原则

1.1 规范一致性原则

在建库时，必须按照国标或者地标的规范进行，同时还要参照其他行业标准[5]。目前，大比例尺地形图数据建库的主要依据包括《GBT 20257.1-2007国家基本比例尺地图图式第1部分：1︰500、1︰1 000、1︰2 000地形图图式》、《GBT 20258.1-2007 基础地理信息要素数据字典第1部分：1︰500、1︰1 000、1︰2 000基础地理信息要素数据字典》、《CHT 9008.1-2010 基础地理信息数字成果1︰500、1︰1 000、1︰2 000数字线划图》、《GBT 18316-2008数字测绘成果质量检查与验收》。

1.2 原图一致性原则

建库的最终成果要与原始CAD成果基本保持一致，不能缺失或增加地物对象，不能改变对象的空间属性和位置。通过判读，能确定是原始数据错误的，应征得数据提供方同意后修改，并做好修改记录。

1.3 结合实际原则

在建库过程中除了遵照国标和地标外，还要根据数据的现状和应用需求，适当地扩展项目的建库标准，以更好地提高数据的利用效率。对于国标未定义的地物对象，应与数据提供方沟通，确认地物归属，制定相应编码，制作地图符号。例如，要考虑数据今后的用途，交通、水系要素会应用于空间分析，对于双线表示的地物要提取中心线，作连通处理，并赋予相关的属性信息。同时，为了制图的需要，还要保留河流和道路的边线。建筑物构面后，要提取建筑物的属性信息，如地上地下层数、建筑类型、所在单位名称、户数等信息。如项目需要，还要进行房屋调查面构建和建库，以完善和补充房屋面数据。

2 关键技术研究

2.1 数据分层

根据《GBT 20257.1-2007国家基本比例尺地图图式第1部分：1︰500、1︰1 000、1︰2 000地形图图式》定义的标准，按照从大到小、从粗到细的原则，将数据分为定位基础、水系、居民地及附属设施、交通、管线、境界与政区、地貌、植被、图廓整饰等9大类，每个大类按照空间特征点、线、面、注记进行细分到层，如定位基础包括测量控制点、测量控制点辅助线、测量控制点注记3个层，交通包括道路面、道路中心线、交通点、交通线、交通面、交通注记6个层。按照这一原则，将全要素数据划分到50个数据层，形成全要素数据库。对于项目需要的特殊要素，可适当添加若干数据层或者大类，如不在国标定义范围内的兴趣点类、居民地及附属设施类中的房屋调查面、单位调查面、工矿面等。数据分层定义如表1所示。

表1 数据分层定义结构表

2.2 数据分类编码

由于CASS成图系统制作的CAD数据每类要素都有一个唯一的编码（即测图编码），通过提取CASS全要素测图编码信息，与数据库模型中的要素类编码、要素名称、符号编码建立对应关系，形成一套全面统一的数据入库标准。通过这种方式，有效解决了因数据库模型的改变而需对入库软件修改的麻烦，只需对对应关系作相应的补充或修改即可，提高了软件设计的灵活性和通用性。数据分类编码对照表如表2所示。

表2 数据分类编码对照结构表

2.3 CAD数据向GIS数据的无损转换

FME提出一个数据转换引擎的概念，其实质是根据OpenGIS的规则，建立一个详尽地包含大量GIS数据的模型。按照OpenGIS的数据模型与各类数据格式和数据模型的对应关系，在任意两种数据格式之间建立更宽的“数据通道”，使任意两种数据格式和模型之间可以进行最大限度的、不丢失信息的相互转换和表达。基于FME的数据转换引擎，使得CAD与GIS数据模型在数据引擎中都能找到各自的映射，而且能够通过映射关系使数据转换中的数据结构逻辑组织、形式表达层面的冲突得以解决，最终实现真正意义的CAD与GIS的数据无损转换[1,3,4]，如图1所示。

图1 无损转换入库处理流程

无损转换入库程序如图2所示。

图2 无损转换入库程序

在使用FME进行数据无损转换的过程中，需要注意的事项有：

1）要求数据处理人员在检查数据属性结构时，要检查数据质量、数据归属、数据属性的完整性及结构一致性等；

2）模板文件应包含目标图形的全部符号、线型以及字体，要素映射关系要包含源数据的全部要素，否则会造成部分数据丢失。

通过无损转换建库，达到了全要素建库的目的，如图3、图4所示。

图3 建库前CAD原图

图4 建库后GIS数据库

2.4 数据质量检查与控制

数据质量检查与控制方法应根据数据库的内容、作业方法、人员水平、所使用的软件等因素确定[6]。在实际作业过程中，可从以下几个方面控制：

1）在AutoCAD下，针对植被、道路、水系构面，利用VBA和ARX开发包制作专门的编辑工具，可以大大提高生产效率。软件功能包括要素复制、要素添加、注记添加、扣除面添加、符号拷贝等功能，避免要素放错层、作业效率慢的现象。

2）在GIS环境下，人机交互检查时，将要检查的数据可视化，以图形、图像、表格等形式显示在计算机屏幕上，通过人工判断其正确性。可以使用GIS的查询、统计、拓扑分析等功能组合，实现对数据的检查。

3）软件自动检查时，由于空间数据的图形与属性、图形与图形、属性与属性之间存在一定的逻辑关系和规律，可以通过计算机程序（如Geoway Checker）设计模型和算法，将数据中不符合规律、逻辑关系矛盾的要素自动挑选出来，再使用人机交互的方式进行验证并修改。

3 结 语

本文研究了基于CASS数据的大比例尺地形图建库的关键技术，包括数据分层、数据编码以及数据无损转换技术等，并在三亚市1︰2 000比例尺地形图信息化测绘及入库项目中得到应用,完成了覆盖三亚市中心城区和海棠湾镇辖区，作业面积约280 km2，共计350幅1︰2 000地形图数据的建库工作。实际生产证明，这些关键技术的应用，将建库生产效率提高近50%，数据质量得到保证，实现了CAD数据的无损建库。

[1]仇月霞,余志伟,杨晓栋，等.一种基于FME的GIS数据无损转换技术[J].地理空间信息,2010,8(1):75-77

[2]胡鹏,黄杏元,华一新.地理信息系统教程[M].武汉:武汉大学出版社,2009

[3]宋伟东,符韶华.DLG到GIS的数据转换方法研究[J].测绘通报, 2004(2):54-56

[4]李瑞霞,杨敏,邓喀中.基于FME的GIS到CAD数据“无损”转换[J].测绘通报,2009(5):55-58

[5]张雪松,张友安.AutoCAD环境中组织GIS数据的方法[J].测绘通报,2003(11)：45-47

[6]翟翎,郭万岭.地图数字化的数据质量控制[J].测绘标准化,2000, 16(2): 10-12

[7]GB/T 20257.1-2007.国家基本比例尺地图图式第一部分:1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图图式[S].