广州开发区基础地理信息数据更新体系的应用研究

周广华，高建伟

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州　510000)

1　引　言

广州开发区地处穗港澳黄金三角洲的中心地带，为国家级开发区，发展速度快，面貌日新月异，基础地理信息数据的需求大，数据质量以及现势性要求高，传统基础地理信息数据的生产，难以跟上城市规划、管理和建设的需求。

广州市城市规划勘测设计研究院长期承担着广州开发区的规划监督测量工程任务，利用工程测量数据动态更新基础地形图已成为提高地理信息数据现势性的重要手段。

在此背景下，作者对基础地理信息系统的动态更新进行了研究及实践，基于统一的空间基准，建立标准化的数据格式并进行模板封装，并研究了基础地理信息数据的动态更新模型和方法，将各类测绘项目所生产的基础地理信息数据统一组织起来，辅以相应的管理制度，形成了一个快速、灵活、完善的基础地理信息数据动态更新体系。

2　主要技术内容

2.1　制定《面向城市规划的广州市基础地理空间数据库》数据标准

依据《广州市城市规划基础地理空间数据库标准》，确立基础地理信息数据的标准，包括要素内容、分层标准、编码标准、属性标准等内容。针对动态更新需要，在属性字段定义中特别添加时间要素、数据标识等关键字段，充分考虑数据完整性、扩充性、连续性。

2.2　建立标准化数据生产模板，实现一体化作业模式

在统一的地理信息数据标准的前提下，同时基于广州市城市规划勘测设计研究院的数据生产平台，针对不同类型、不同比例尺的测量项目，建立了广州市 1∶500、1∶2 000、 1∶5 000等基础地理信息数据、规划测量数据等标准化模板[1]，通过模板定义将地理要素特征(编码、分层、分色、符号描述)、注记分类、信息映射规则、系统环境设置、属性定义、质量检查规则等标准封装在Access数据库中，实现数据标准化的信息封装，有效保证了标准与外业生产技术的一致性[2]。

基于广州市城市规划勘测设计研究院标准化模板，使得外业数据采集、数据输入与计算、内业图形绘制、属性内容录入、数据检查入库等均集成在一个平台系统中，简化了作业的中间过程，可以方便地实现测量外业、内业、入库一体化[3](如图1所示)，解决传统数字测图系统难以实现地形图数据库与GIS数据之间的无缝接轨和测图与建库一体化现象[4]。

图1　数据一体化生产体系

2.3　充分利用多源数据对基础地理信息数据库进行更新

按照具体测绘项目需要，利用不同设备进行数据采集，在统一的数据标准下，均可成为基础地理信息数据库的更新数据源。

用于动态更新的测绘项目可包括广州市“1，2，3，5基础地形图更新机制”基础测绘项目、普通工程测量、规划监督测量(特别是竣工测量成果完整准确，并能及时动态地反映城市建设的变化[5])等以及大面积地形图新测时利用ADS40数字摄影测量、机载LiDAR成图系统快速获取的数据，这些不同测绘项目，最终均可成为基础地理信息数据库的动态更新数据源。

2.4　利用工程测量成果中的基础地理信息数据对数据库进行增量式动态更新方法及模型的建立

增量更新是指变化一经发生、发现、测定，空间数据库便更新其数据库内容，保存变化信息，而且更新后的数据能够不断传递给用户使用的一种理想的更新方式，由于其方式灵活而且能够更好地保证空间数据的现势性，成为未来数据库更新的主要趋势[6]。

在统一的数据标准下，基于增量更新方式，将基础地理信息数据与工程测量工作相结合，提出面向要素的城市基础空间数据库动态更新机制(如图2所示)，即利用工程测量成果中的基础地理信息数据部分，结合工程测量范围形状不规则特点，提出基于“网格单元”更新的思路，通过网格划分、更新范围线划定及数据交换系统，将传统的图幅更新、批量更新方式变为基于网格的实时更新模式，从而切实保证了数据的完整性与现势性。

图2　数据更新流程

2.5　多尺度的基础地理信息数据的联动更新

当大比例尺的基础地理信息数据更新后，对小比例尺数据库更新同样采用掏出→按照大比例尺数据缩编→检查入库模式进行，并将该过程融合在大比例尺数据库动态更新作业进程中，实现各个比例尺数据的联动更新。

考虑小比例尺数据缩编的复杂性以及所需的大量人力，基于广州市城市规划勘测设计研究院的规划基础信息化测绘平台及基础地形图自动缩编体系[7]，开发了地理信息数据的自动缩编模块，并采用了自动缩编为主，在具体需求出现时方进行人工干预生产成品数据的策略(如图3所示)。

图3　多尺度的基础地理信息数据的联动更新体系

2.6　基于动态更新的标准作业流程及质量控制体系的建立

结合动态更新的技术要求和特点，明确一般工程测量以及基础测绘的标准作业流程(如图4所示)。

图4　基于动态更新的标准作业流程

质量控制除测量成果本身按照“三级检查二级验收”制度(如图5所示)进行质量控制外[8]，对于动态更新的基础地理信息数据，做到多级检查，数据检查存在问题绝不入库，重点检查时间要素、数据标识等非数据本身性质的属性，尽量避免小错误在动态数据库中累积或者产生大量冗余数据。

图5　“三级检查二级验收”制度

3　主要创新点

3.1　空间数据标准制定与模板信息化封装

通过详细制定空间数据标准，并对标准进行信息化模板封装，建立广州基础地理信息模板用于基础地理信息数据生产，同时建立工程测量模板用于工程测量数据处理及制图，两模板在基础地理信息数据标准统一。通过标准化封装，实现基础地理信息生产作业过程强制标准化，依照模板控制技术[9]，保证了基础地理信息数据的生产始终在统一的数据标准下进行，为基础地理信息数据的动态更新奠定了基础。

3.2　动态范围线及数据交换系统的开发和使用，实现基础地理信息数据动态更新

为保证工程测量能够最大限度地利用已有的基础地理信息数据，并保证其成果能够顺利地更新进入基础地理信息数据库，开发了范围线绘制和数据交换系统[10](如图6所示)。使用工程测量成果进行动态更新以及工程测量利用现有的基础地理信息数据均通过该系统进行，始终保证基础地理信息数据库内现势数据的唯一性。

图6　范围线绘制和数据交换系统

引入“网格单元”的概念，以网格为单位进行数据更新，尽可能减少接边工作量，同时确保网格单元的完整性。网格单元内更新的地形要素必须100%接边。

目前广州网格划分的情况如表1所示：

广州网格划分的情况　　　　　　　　　表1

从表中可以看出，约72%的网格小于1 km2，接近实际工程面积，且主要建成区的网格面积基本都小于 2 km2，分布情况如图7所示。

图7　广州网格分布的情况

4　主要推广与应用

因建立起的基础地理信息数据更新体系，近年来，广州市城市规划勘测设计研究院在广州开发区的基础测绘项目以及工程测量项目的工作效率均得到显著提高，同时，为政府及社会提供了可靠、高效的地理信息服务。

2011年～2015年5年间，累计共完成了广州开发区 629 km21∶500和 1∶2 000比例尺的基础地理信息数据生产及更新，累计完成的工程测量共计 6 486宗，并基于工程测量数据对基础地理信息数据及时进行动态更新。

该动态更新体系在广州开发区的运转流畅，也进一步验证了体系的成熟性，未来广州市城市规划勘测设计研究院可在广州市的全部测量项目中推广应用，届时，广州市城市规划勘测设计研究院将在整个广州市形成一个完整的统一的城市基础地理信息数据库，并向全市各个政府单位及社会单位提供高效的地理信息服务。