宁夏地图基础数据库的设计

张静静

宁夏回族自治区测绘地理信息院 宁夏 银川 750000

随着现代科技的发展，人们对地图的需求越来越多元化，按载体形式大体归为两种，一种是电子地图（以各种电子产品为媒介），一种是实物地图（以纸质、布质、磁质、艺术品等实物形式为媒介，本文从实用性和普遍性考虑，以下文中统称纸质地图）。电子地图的产品种类较多、应用广泛，深受大众喜爱，但是电子地图现阶段并不能完全取代传统的纸质地图，纸质地图能宏观而较详细的展示地图内容，根据不同需求，灵活设计，携带不受条件限制，其更适合行业部门的决策、规划等用图。因此纸质地图更受各部门行业的青睐，但是纸质地图相对电子地图出图速度慢，更新节奏慢，每一次的更新都要消耗大量人力、物力和时间。存在这样的问题主要有三个方面的原因，一是资料数据较多，个别数据变化较快，地图编制人员引用资料往往出现不统一；二是每次更新后的地图质检环节，更新用数据资料和质检用数据资料因不同部门各自收集的数据源和时间节点不同，往往在数据的一致性上有矛盾。三是地图更新完，资料就会被丢掉，资料的利用效率比较低。如何解决该问题，是此次研究的主要目的。

1 资料数据收集问题分析

地图分为地形图、普通地图和专题地图，这里研究的是普通地图和专题地图。所以在收集地图数据资料前，先要确定地图形式、地图结构和地图内容，有针对性的收集资料，而不是盲目的收集。例如在编制《黄河宁夏流域生态治理现状底数图册》时，前期对地图的框架和表达内容不清楚，又因为时间比较紧，于是先收集资料，根据资料情况确定地图内容，这样的流程导致在与资料提供方交流时很被动，收集回来的资料能真正展示在地图上的信息很少，最终费时费力工作无进展。后来明确地图内容，细化各专题要素的表达形式，工作效率有了明显的提高。因此在地图资料收集时需要注意这几点：一是明确和细化地图表达内容，要素表达形式，这样在与资料提供方交流时可尽量准确获取所需信息；二是征寻资料提供方需求，了解行业数据的内部关系，有利于解读资料和图形表达，突出行业重点和亮点工作；三是对设计的地图内容，在收集资料时无法收到或没有时，则在编制时用什么资料替换，要有及时反应和协调能力；四是收集资料要按自治区、地级市、县级三个行政级别进行收集，一般自治区各部门的资料比较齐全，地方资料做补充收集。

2 资料数据分析整理

资料收集过程中要及时对收集的数据进行分析和整理。但资料分析与整理的难点在提供资料的数据形式不可控，比如有文档型（.doc）、表格型（.xlsx）、栅格型（.jpg）、矢量型（.shp）、工程型（.mpj）等。还有数据的数学基础不可控，有大地坐标、平面坐标、还有WGS84坐标等。根据资料收集情况和以往地图制作经验，资料分析与整理时需要注意这几点：一是按行业对资料进行分类整理，再对行业内不同主题或项目进行分类整理；二是列出资料清单，清单内写明资料来源、时间、名称、内容和资料格式，这样便于记录和查询；三是对矢量数据统一数学基础，如投影和坐标；四是提炼文字，使其与图形结合的形式，完整准确表达地图信息。

3 基础数据库的创建

在地图产品制作过程中，我们已积累了丰富的资料数据，如宁夏国情监测数据、宁夏土地变更数据、宁夏1:2000基础测绘数据，以及水利部门、交通部门、生态环境部门、民政部门等等行业数据。但是在资料利用时，谁用谁分析整理，造成重复工作，而且容易引用错误。如交通资料在国情监测数据库里有，交通部门同时也提供了最新数据，经对比分析国情监测库中交通要素的位置走向正确，交通部门的数据属性正确，两个数据应该结合使用。虽然资料数据经过了分析，但使用并不是很方便，而且同一资料不同绘图员的理解和呈现效果不同。因此实现数据的统一性是解决问题的根源，将数据统一管理起来的最优解就是建立地图基础数据库。

3.1 数据库总体设计

地图基础数据库建立要考虑地图的组成要素，地图是由图形要素、数学要素、辅助要素和补充说明要素组成[1]。因此地图基础数据库设计为两部分内容，分别为通用要素数据库和专题要素数据库。通用要素数据库适用于普通地图，专题要素数据库适用于专题地图，但这个关系不是绝对的。宁夏地图基础数据库设计思路如下（图1）：

图1 数据库总体设计流程图

（1）通用要素数据库以2019年地理国情监测数据为基础[2]，提取交通、水系、行政驻地、国营农林牧场、旅游景点、城区街道、城区兴趣点。

（2）新建gdb格式数据库，再按要素类别建数据集。

（3）用2020年完成的宁夏1：2000基础测绘数据库，2021年完成并公开的土地调查数据，最新水利、交通部门数据更新国情提取出来的相关数据。

（4）专题要素数据库按单位部门分类建立数据集，以《黄河宁夏流域生态保护治理现状底数图册》所收集整理的资料为基础。

（5）用持续收集到的资料，完善和补充数据库内容。

（6）数据库设计通过专家评审，数据库成果通过质量检查和验证。

3.2 数据库图层设计

地图基础数据库，是根据数据库的模型和地图特性对收集到的各种资料进行组织、存储和管理，其结构为数据库、数据集、图层（点、线、面）[3]。图层的设计是整个数据库的重点，下面以通用数据库中交通数据集的图层设计为例进行分析。地图上表示交通要素一般都按照行政管理等级（国、省、县、一般公路）由高到底分别表示，所以道路行政等级是影响图层设计的一个重要因素。如果按行政管理分层则一级一层，这样分层的优点是数据清晰明了，容易查找，地图制图引用可整层选择并整层符号化；缺点是图层太多，引用到地图编制环境下，图层太多很容易超出电脑屏幕显示范围，不利于编制环境下的数据管理。如果全部放在一层，地图加载时数据量太大，而编图有时并不需要导入所有道路数据。因此图层设计时既要考虑要素的类别特性还要考虑地图编制的便利性。交通数据集的图层设计如下（图2）。

图2 通用数据库图层设计和数据内容

专题数据库的数据集和图层设计，如果按照专题要素建数据集和图层，其优点是图层明确、数据易查找。缺点是不同部门相同数据混乱，不易取舍，如湿地数据在土地管理部门做土地调查时进行了采集，水利部门也进行了采集。因为两个行业部门需求不同，则采集指标不同，所以采集范围有差异，对湿地的认定上也有差异。各部门研究目的和用途不同，各自的数据都是正确的，两种指标数据都要保留。因此按部门建数据集按要素类别建图层对数据进行管理，有利保留数据的完整性。以自然资源部门的图层设计为例如图（图3）。

图3 专题数据库图层设计和数据内容

3.3 图层属性字段设计

一个图层包含两种或两种以上的数据，各类数据在制图中的引用，依赖属性提取，并按属性选取要素符号化，因此在图层属性设计和属性内容填写时要综合分析。如国省道层中的省内高速公路，其通行能力同高速公路，行政管理属省级[4]。高速和国道的编码都是以G+数字，省内高速和省道的编码都是以S+数字，要准确的选取某级公路则属性必须设置道路编码（RN）和道路类型字段（TYPE）[4],类型选项为高速、省内高速、国道、省道，这样库数据和图数据的矛盾都得以解决，交通图层属性字段设计如下（图4）。专题数据库中图层数据种类多且复杂，图层属性字段根据不同专题数据情况灵活设计，在此不做设计分析，但特别强调，专题图层属性字段设计必须要建数据来源（SOURCE）字段。

图4 图层属性字段设计

3.4 数据库质量控制

从资料收集、分析整理到数据库的创建，涉及到人员、软硬件、技术、安全等方面。在质量控制方面，首先做好质量控制措施，其次做好数据安全措施，最后严把数据库质量检查。数据库检查必须按规定详实填写检查记录，编写检查报告。下一级检查交上一级检查时，需同时提交检查报告。每次检查出的问题，必须及时反馈给作业员修改纠正。对不符合质量要求的数据必须重新分析调整，直至通过检查。

4 数据库在制图中的应用

地图与数据库的更新有分开更新、统一更新、动态增量更新三种情况[5]。分开更新则用变化数据分别更新库和地图；统一更新则用变化数据更新完善数据库，再用数据库数据重新编制地图；动态增量更新则用变化数据更新数据库数据，再提取库数据变化增量包，用增量包数据更新地图数据[5]。因为宁夏的综合性地图已经积累的很丰富，因此对于少量数据的更新直接用变化数据更新，对于变化较大的用增量包更新，对于需要新制作的地图用统一更新的方法。不同情况用不同的更新方法，灵活使用数据库，挖掘和扩大数据库利用价值，提高各行业数据成果的可视化和利用率。地图基础数据库还对要素在不同比例尺地图下的自动缩编提供了基础数据条件。

5 结束语

地图基础数据库的创建，主要解决了两方面的问题。第一从管理方面，统一了数据组织结构，统一了数据来源、统一了数据格式。第二从应用方面，地图制作过程中对基础数据库中数据的引用，很大程度上节约了时间，提高了效率。并且地图制作人员和地图质检人员，在地图编制和检查环节对要素的正确性、可靠性、现势性等方面的溯源和引用达成了一致。因地图的表现手法和展示形式的特殊性，目前还不能实现全自动化制图，图库联动更新和自动化制图技术还需深入研究。