应急制图数据库的设计与实现——以辽宁省为例

王堃昊

(辽宁省地理信息资料馆，辽宁 沈阳 110034)



应急制图数据库的设计与实现

——以辽宁省为例

王堃昊

(辽宁省地理信息资料馆，辽宁 沈阳 110034)

在应急测绘保障中，需要实现跨区域、多部门的应急地理信息的快速传递和资源共享，需要快速地将地理信息转化为直观的符号化的工作图件。本文以辽宁省为例，充分利用辽宁省地理信息数据，结合应急相关单位的专题信息，基于地理信息系统快速制图技术，研究制订了应急地图制图模型，优化了地理信息数据快速出图的技术流程，设计了应急制图总体架构，实现了基于基础地理信息数据和应急数据的快速制图系统，完成了应急综合信息的快速处理。

应急；制图；地理数据；数据库

应急制图保障快速出图系统总体上由系统运行层、数据管理层、组件支撑层、业务逻辑层、人机交互层5部分构成，并以技术标准与规范、制度机制及保障构建系统服务质量保障。本文基于辽宁省政府部门处置突发公共事件对应急制图高效服务的应用需求，设计多尺度应急制图数据库。由于应急制图数据库建设是一项规模数据量大、涉及面广、技术难度大，而又必须在较短时间内完成的工程，需要在设计时全面考虑，在数据模型建库流程上进行优化，同时满足技术和工期两方面的要求，且充分后期扩展。为确保达到预期的目标，数据库设计和建设应遵循实用性、可操作性、安全性、一体化性的原则。

一、应急制图数据模型设计

根据不同的应急制图产品的需要，设计统一的应急制图数据模型，应急制图数据包括基础地理信息数据及专业部门的专题数据等，具体包括1∶25万矢量数据、DEM数据，1∶5万矢量数据、DEM数据，1∶1万矢量数据、DEM数据，以及高分辨率影像数据及各个专业部门的专题数据等。

基础地理信息矢量数据是应急制图的框架数据，是按照应急制图的需要进行数据筛选、模型、模式重构后形成的数据服务，应满足应急制图对快速、简洁、主题突出的特殊需求。DEM及影像数据主要作为应急制图的地图数据，满足应急制图对地形地貌和影像地图数据的需求。各个专业部门的专题数据主要满足对专题信息的标注，生成各种类型的专题地图，需要进行相应的制图规范化整合。市县行政区划图数据根据收集情况可以作为一种地图类型单独管理。

1.1∶25万制图数据模型设计

1∶25万应急制图主要满足政府部门在处理和应对重大突发事件中对全市域或跨市范围的地理场景的了解和掌握。1∶25万矢量数据主要包括政区、居民地、河流、湖泊、公路、铁路、等高线、蓄洪区、保护区及机场等。各要素属性只保留要素名称、国标码、要素代码、等级及重要的度量属性等。

2.1∶5万制图数据模型设计

1∶5万应急制图主要满足政府部门在处理和应对重大突发事件中对全县域或跨县范围的地理场景的了解和掌握。1∶5万矢量数据主要包括政区、居民地、河流、湖泊、公路、铁路、等高线、蓄洪区、保护区及机场等。各要素属性只保留要素名称、国标码、要素代码、等级及重要的度量属性等。

3.1∶1万制图数据模型设计

1∶1万矢量地形与地名数据主要包括政区、居民地、河流、湖泊、公路、铁路、等高线、蓄洪区、保护区及机场等。1∶1万矢量数据至少覆盖主要城市建成区，各要素属性只保留要素名称、国标码、要素代码、等级及重要的度量属性等。对这部分数据需要进行的整合处理工作主要是按照应急制图数据库设计进行对象化处理、分类代码转换、数据组织存储方式转换等。其制图数据模型需结合实际数据进行设计。

二、应急地理信息快速整合处理

按照应急制图数据库的设计原则及应急制图模型，对应急地理数据进行规范化改造处理，实现对多源、多尺度空间数据的要素选取、空间参考转换、数据编码转换、数据组织重构、地理实体要素对象化处理、多尺度数据要素链接等处理，保证整合数据在空间定位基准、地理编码、格式与表达方式、分类代码等的一致性和正确性，使之成为能够支撑应急制图的、无缝连接的，或以行政单元进行划分的基础地理数据。

对从各个专业部门收集到的专题数据进行规范化处理，基于现有影像数据和矢量数据进行空间化整合，建立多尺度多类型地理信息数据库。

1. 资料与数据情况分析

应急制图数据可分为基础地理数据和专题业务数据两部分。其中基础地理数据主要包括矢量地形数据、影像数据等；专题业务数据主要指专业部门有空间坐标信息的专题业务数据。

2. 地理数据整合处理技术路线

以需求分析报告为依据，深入分析现有数据情况，按照应急制图数据库的设计要求，依据相关国家与行业技术标准，进行充分的技术实验，采用可靠、高效、科学的技术手段进行基础地理数据、专题业务数据的整合处理。

地理数据整合的主体工作包括要素选取、投影与坐标系统转换、数据模型改造、矢量地形数据对象化处理等几个步骤。其中投影与坐标系统转换需要利用不同坐标系统间的转换改正数或转换参数进行批量处理；数据模型改造的工作主要针对基础地理矢量数据，该部分数据按照制图数据的要求设计制作，数据中只存在几何元素而无地理要素与实体概念，需要进行大量的几何要素的改造与属性信息的增补或删减工作；对象化矢量地形数据是指以基础地理数据为基础，以地理对象为目标，对原始分幅分段的几何要素进行一致性整理和物理拼接，形成以地理对象为单元的空间实体，赋予唯一的地理对象标识代码，便于与相关属性信息的关联。

3. 地理数据整合处理技术流程

(1) 基础地理数据

现有的基础地理数据主要包括矢量地形数据、影像数据和DEM数据。

① 矢量地形数据

现有的基础地理数据是按照不同尺度分幅组织数据的，不同图幅、不同尺度数据之间空间定位基准、格式与表达方式、分类代码等不统一，数据的一致性难以保证，不能满足应急快速制图的应用需求。因此，需要按照设计的基础地理数据库的数据模式及数据结构，将已有多尺度矢量数据、不同分辨率的航空影像数据等进行空间定位基准统一、格式与表达方式统一、分类代码统一、对象化处理、属性与结构规整等处理，再对已有数据进行入库前的全面检查和编辑等，使之符合应急制图的基本要求。

a. 数据预处理，根据数据库设计与相关数据标准，将不同种类、不同尺度的基础地理数据转换至统一的空间定位基准和数据格式。

b. 数据组织重构，对原有基础地理数据进行数据结构重组，主要包括图幅拼接与接边匹配、重新分层、属性字段规整等。其中图幅拼接、重新分层、属性字段规整可采取编程序批量处理的方式；但图幅拼接后的接边匹配的大部分工作需要手工完成，工作量较大，此外，根据分类编码重新分层后的数据也需人工进行质量检核。

c. 对象化处理，对表达地理实体的要素进行对象化处理，即将原数据中因图幅切割、技术规范不适用应急制图需求等原因而造成的零碎的图元，经几何图元合并、代码及属性一致处理等，整合为能够完整表达现实世界实体的要素，并赋予唯一性的标识代码。

d. 数据上载，经过全面质量检查，将处理后的数据按照数据库设计中规定的组织方式，上传至数据库管理系统中。

② 影像数据

影像数据主要针对覆盖全省的2.5 m分辨率卫星影像、市区1 m分辨率卫星影像或0.6 m分辨率卫星影像及高精度航摄影像。

对于非正射影像数据需要经过几何纠正、影像配准、影像融合、影像镶嵌等生成DOM影像数据。

DOM影像数据的处理主要包括影像的投影转换、影像拼接或生成目录索引、影像压缩、生成金字塔索引等。

③ DEM数据

DEM数据主要包括1∶25万、1∶10万、1∶5万及1∶1万DEM数据。DEM数据主要作为晕渲地图的底图。对DEM数据的处理主要包括数据坐标转换、对分幅存储的DEM数据拼接、计算统计、晕渲调色等。

(2) 其他数据成果的整合处理

对于其他新收集的数据成果，要分析数据具体情况，以突发公共事件地理信息专用地理数据整合处理技术规范为指导，确定具体作业流程，完成数据的整合处理。

三、应急制图数据库建库流程

1. 建库技术流程

数据整合处理工作结束以后，进入数据库建库阶段。建库的主要任务是将不同区域、不同类型的基础地理数据按照数据库设计要求整理入库，形成标准统一、内容完整、格式一致的最终数据库成果，主要包括数据汇交、入库检查与修改、数据整理入库等技术环节。数据建库阶段还将建立不同比例尺的基础地理数据(矢量数据)符号库，为入库数据的符号化显示作准备。

2. 建立数据关联关系表

数据间的关联关系，尤其是地理实体与非空间业务数据之间的关联关系，通过建立关联关系表实现。按照突发公共事件地理信息数据库设计方案建立数据关联表，并在数据入库后进行实际测试，以检验设计的合理性和实用性。

3. 创建数据字典

数据字典是包含数据库中所有表信息的一个表，主要是让用户了解系统的相关信息。存储在数据字典中的信息记录的是有关本数据库数据内容的基本信息，包括数据库结构、数学基础、数据编码、表名或字段名、有效型规则及有关数据库对象的定义等。数据建库创建时，创建数据字典。

四、结束语

1. 软件的开发需要选用合适的软件开发模型

本项目是提供基础地理数据浏览、查询、管理、分析等操作的软件，基于项目的特性，初期花费较多时间进行需求分析、反复编写、更改需求文档、测试设计文档，以及确定空间数据库的表结构建立等。

2. 项目的开发依赖于测试

软件开发过程中，测试与开发流程正在趋于融合。如测试活动的早期展开让测试人员参与用户需求的验证，参加功能设计和实施设计的审核；测试人员与开发人员进行密切合作，随着开发进展而实施逐步单元测试、模块测试、系统集成、整体测试。随着软件规模和复杂程度的迅速提高，这种形式上的融合也迅速走向更深层次，更具实际意义。

3. 规范化、标准化的代码和文档编写习惯

本项目在开发过程中是分工合作的，开发人员的相互配合非常重要，是项目成功开发的关键。在开发过程中，不同的人对文档和程序的编写不尽相同，这就需要大家协调好，采用规范的、标准的代码和文档编写，便于程序和文档的可读性。

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[3]中国国家标准化管理委员会. 国家基本比例尺地图图式第3部分:1∶10 000 1∶50 000 1∶100 000地形图图式：GB/T 20257.3—2006[S]. 北京: 中国质检出版社, 2006.

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Design and Implementation of Emergency Cartographic Database——Taking Liaoning Province as an Example

WANG Kunhao

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0173.

2015-04-20；

2015-11-23

王堃昊(1983—)，男，硕士，高级工程师，主要研究方向为地图制图。E-mail：wkh_412@sohu.com

P208

B

0494-0911(2016)05-0123-03

引文格式： 王堃昊. 应急制图数据库的设计与实现——以辽宁省为例[J].测绘通报，2016(5)：123-125.