周昌建

【摘 要】地形图数据库是地理信息系统的基础数据库，是数字城市建设的基础，本文简要地介绍了基于数字摄影测量工作站、MicroStation V8、ArcGIS等软件的1：2000地形图数据获取，入库预处理和数据库入库建设的过程及体会。

【关键词】数据获取；数据编辑；入库预处理；数据库创建

1.引言

地形图数据库是地理信息系统的基础数据库，是以收集、处理和管理空间数据及与地形图有关的属性数据为主要内容的一种空间数据管理体系[1]，是数字城市建设的基础，本文结合工作实际简要介绍了利用MicroStation V8和ArcGIS软件平台进行1：2000地形图数据库的建设过程。

2.数据获取与建库的工作流程

根据GB/T 20257.1-2007《国家基本比例尺地图图式的第1部分：1：500 1：1000 1：2000地形图图式》（以下简称图式）、《城市基础地理信息系统技术规范》对城市中的各种地类要素进行图层、编码及属性字段的设计，1：2000地形图数据库建立的具体工作流程见图1。

3.数据获取

采用全数字摄影测量工作站JX-4或基于MicroStation V8环境的全数字摄影测量立体采编系统进行立体采集数据。数据获取的技术路线为：内业判绘、调绘、补测、内业立体补测与修改。

内业判绘：在数字摄影测量工作站对原始航空影像进行内定向、相对定向和绝对定向后，生成核线立体模型，在此基础上进行立体测绘，测绘结果按地物类编码直接储存在Microstation V8环境中。按照1：2000比例尺地形图的要求进行数据采集，内容包括：交通、水系、居民地、植被、管线等要素。采集的一般原则为：先采集较高的地物再采集较低的地物，先采集居民地后采集水系和交通，最后是植被和管线。采集时要求定位准确，每个要素应赋予正确的代码、层、线型、颜色等信息，采集时应注意以下几点：（1）恢复立体模型后，应对立体模型进行巡视检查，像对间的地物接边差不应大于地物点平面位置中误差的两倍；（2）不能超控制面积测绘；（3）正规的房子尽量按正交方式采集；（4）单线河流从上游向下游测绘；（5）河流、道路等线状地物拐角要求圆滑，过渡自然；（6）河流区分有滩陡岸和无滩陡岸，有滩陡岸时水涯线一般按常水位采集，无滩陡岸时水涯线一般采集在无滩陡岸上棱线位置；（7）湖泊、水库等水体边线一般按常水位采集，池塘边线一般沿塘坎边缘线采集；（8）图内完整的面状地物用相应封闭线采集；（9）有向线一般以右倾法则测绘，如围墙、坎等。

调绘：在MicroStation V8软件平台下，将内业判绘的图形数据与正射影像图像叠加，打印叠加的图形，形成外业调绘底图，进行全野外调绘，内容主要包括：调绘房屋层次，量测房檐改正数据，注记在合适处；调绘管线，对电力线和通信线等进行判读描绘；调绘道路，量注道路的宽度（包括公路铺面与路基线之间的距离），核实与补调道路名和道路等级等信息；核实与补调地名、单位名、比高、地物的性质、山上的植被高度等；补绘或改正内业判错的地物、地貌符号等，删除实地已拆除或破坏以及不需表示的地物。调绘应注意以下几点：（1）综合取舍应符合设计和相应规范要求；（2）外业调绘结束后应及时接边，以便及时发现问题并处理；（3）为使调绘片清晰易读，应尽量按图式中的符号及要求进行清绘和整饰，确保所表示的各类地物地貌准确无误。

补测：对于立体模型上被遮挡的要素和新增地物可以使用全站仪、GPS-RTK或距离交汇法补测。

内业立体补测与修改：外业调绘和补测结束以后，在内业根据调绘的内容和补测的数据对矢量图进行立体补测与修改，内容包括：进行房檐改正、对道路进行修改、对管线进行补测与修改、交会新增地物、对补测的数据进行合并、添加注记等。

为保证成图的质量，内业修改好的成图需按设计要求的内容进行全面检查，检查主要包括以下内容：（1）平面和高程精度是否符合规定要求；（2）图形表达和符号表示是否符合相应规定；（3）综合取舍是否符合相应规定；（4）要素是否完整，有无差错漏；（5）各种注记是否正确和符合相应的要求，（6）图幅接边是否符合相应的要求。

4.数据编辑

按照图式、设计书、数字地形图要素分类与代码等的要求，在我院基于MicroStation V8开发的数字地形图编辑系统上进行编辑。编辑系统的符号库按以下方法制作：地形图的符号，一般情况下按图式划分为10个类目，综合起来，可以划分为点、线、面三个大类：（1）点状符号制作，参照MicroStation V8中建立单元的步骤和方法创建，创建后给每一个符号单元一个独立的名称，然后存入一个后缀为cel的单元库中，这个单元库，就是点状地形图符号库。（2）线状符号在MicroStation V8中以自定义线型的形式来制作，线状符号库的构成以线型集合为参照。按照图式具体的要求，每一个线型均有一个特定的名称，然后存入一个特定的后缀为rsc的线型符号库中。（3）面状符号可以通过已经建立好的点状符号来进行面域图案化的生成。因此一般情况，先建立点状符号库，然后再按一定的行列间距在一定的面域内进行图案化生成。

数据编辑的原则是图面与建库兼顾。为了不影响地形图读图效果，兼顾图面美观，在精度允许范围内，按照“次要地物避让重要地物”的原则进行避让，各种注记、符号以不压盖线状要素为原则标注。各种要素应按地形图数据库的要求赋予正确的代码、属性等。

1：2000地形图数据编辑总体应满足以下要求：（1）图外整饰应符合设计要求。（2）数据分类与代码应满足要求。（3）图面的表达应完备、美观，数据承载应合理，能客观的反映测区现状。（4）面状要素（房屋、水塘、独立地物边线等）图形应封闭，线状要素线型连续，连接地物采用捕捉方式，避免出头和断开。（5）高程点和等高线的高程值应正确，二者不能产生地理适应性矛盾。（6）编辑后各要素的图形能正确反映实地地物的形态特征，无变形扭曲，有好的形状保真度。（7）各要素相关位置应正确，并能正确反映各要素的分布特点及密度特征；对有方向性的要素其数字化方向必须正确；需连通的地物应保持连通；各层数据间关系处理应正确，保证数字线划地形图数据的逻辑一致性。（8）各种名称注记、说明注记应正确，指示明确，不应有错误或遗漏。（9）数字线划地形图其线划应光滑、自然、清晰，无抖动、重复等现象。（10）符号表示应符合相应比例尺地形图图式规定，符号间应保持规定的间隔，达到清晰、易读。

5.数据库入库预处理

基础地理数据在制图和管理方面存在比较大的差异，在获取基础地理数据时往往将其细分，并用相应的符号进行表达，为达到美观制图的效果，一般需对制图数据进行加工；而管理则需要按空间对象进行管理和分析，为此需根据应用要求对制图数据进行综合，并提取对象骨架图形以形成点、线、面来管理，方便应用。因此需确定空间数据的分层和编码组织方式，然后对数据源按空间对象的点、线、面表达要求进行必要的规则检查和编辑，以满足数据建库的需要[2]。数据建库以前，需要在MicroStation V8环境中对源数据进行编辑与检查、要素属性的录入与检查。编辑检查修改好的数据作为预处理的源数据

1：2000地形图数据处理的主要技术过程为：公共边的处理；悬挂线和重复线的检查与处理；拓扑构面；点、线、面、注记的层、颜色、线型、符号、线宽、等要素性质的符合性的检查与处理；其它对象要素的处理等。在编辑与处理中，应严格按实体的划分要求将实体区分为：点、线、面、注记。

数据基本满足制图需求，但为达到入库要求，需要补充构建对象化的库体要素和进行属性录入等编辑工作，涉及编辑的要素包括控制点、双线道路中心线、居民地及工矿建筑面、水域面、植被面和等高线、高程点、内图廓、单位名称标注点、地名标注点和标注线。

然后对图形进行检查，检查的内容包括：编码正确性、属性完整性、图层正确性、符号的线型线宽、高程注记、建筑物注记、面状地物封闭性、复合线重复点、接边检查等。

6.数据库创建

6.1 DGN数据转换成GeoDatabase数据

将入库预处理后的DGN数据转换为ArcGIS的GeoDatebase（*.gdb）数据，DLG数据分层存储于GeoDatebase的数据集（Dateset）中，数据库库体及其包含的要素类、各要素类的属性字段均按相应的定义字典进行创建。

DGN数据到GDB是一个“数据变换”的过程，其涉及数据抽取、数据格式转换（图形和属性）、投影转换、代码体系转换、属性运算赋值、数据质量控制、异常数据识别与剔除、数据自动分类和数据集重新组织等操作[3]。

转换前的数据应严格遵守数据转换的对应关系，建立转换关系时不应随意修改编码规则和要素代码。为实现数据库可以按照地形图图式进行反演，要求DLG将数据成果中的各类注记入库后转换为Annotation类型。为了便于GIS查询各类名称注记，名称注记需要进行对象化处理，名称注记入库后转换为具有相应代码的对象点和对象线。

数据转换导入过程中，应根据转换程序提供的错误信息，对数据予以检查，找出分析引起该类错误的原因，并对其进行重绘或要素类型转换处理。

为保证数据导入前后要素数目、类型一致，需对转换后的GDB数据进行检查，检查内容主要包括图层完整性检查、字段结构与字段值检查、“飞点”检查、几何结构检查、自相交检查、逻辑检查、对象数量转换前后对比检查、对象的几何信息转换前后一致性检查。

6.2 空间要素属性自动赋值

将DLG数据导入数据库的过程中，需根据要素的属性信息和预先定义的要素归类法则，将Point、Polyline、Polygon类型的要素提取分类归入到对应的各个要素类中；在转入图形要素的同时，由程序自动提取生产数据要素对应的属性信息，并转入GeoDatebse相应要素的属性字段中，实现空间要素属性自动赋值。

为保证数据导入后要素属性信息的正确性，需要对对象的属性信息进行转换前后一致性检查。

7.结束语

本文简单介绍了采用基于数字摄影测量工作站、MicroStation V8、ArcGIS等软件进行1：2000地形图数据的获取、编辑、预处理、建库等技术过程中的点滴经验，不足之处敬请指正。

参考文献：

[1] 李大超，葛文. 城市地形图数据库的建设与发展[J]. 城市勘测， 2004， 04.

[2] 汪建光. 江苏省宜兴市1∶2000数字地形图航空摄影测量（三期）项目设计书[Z].2010.

[3] 毛卫华.DGN到Geodatabase数据库的数据变换实践[A].第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C] . 2006.