温康锋

(湖南省第一测绘院，湖南 衡阳 421001)

一、前 言

国家测绘地理信息局于2006年启动了“数字城市地理空间框架建设示范工程”项目，拟通过在全国选择若干具备条件的城市作为试点开展数字城市地理空间框架建设，总结经验，推动数字中国、数字省区的建设。目前试点工作基本完成，已进入全面推广计划阶段。数字湘潭地理空间框架建设项目是由湘潭市人民政府向湖南省国土资源厅提出项目建设申请，经可行性研究后，由湖南省国土资源厅向国家测绘地理信息局提出立项申请，经国家测绘地理信息局审批通过的项目。

湘潭市位于湖南中部，湘江中游，与长沙、株洲各相距约40 km。湘潭是湖南省乃至我国重要的工业基地，交通区位优势明显，工业基础得天独厚，科技文化水平较高，旅游资源丰富，信息化测绘体系已初步形成；同时，湘潭市也是国家“两型社会”配套改革试验区，对数字湘潭地理空间框架建设具有强大的推动力和拉升作用。

数字湘潭地理空间框架的建设与应用按照“需求牵引、设计统一、共同投资、资源共享”的原则组织实施，总体目标是：充分运用遥感、全球定位、地理信息和计算机网络等技术，制定相应的政策法规和标准体系，建设多尺度、多分辨率、多种类、多时相的城市基础地理信息数据体系，构建全市统一、内容丰富、更新维护及时、共享交换便捷的地理信息公共平台，促进以地理信息为载体的公共信息资源的整合、共享和利用，从而为政府、企业、社区和公众提供高质量的基于空间位置的应用服务，加快城市信息化进程，全面建立数字湘潭地理空间框架体系。

二、基础空间数据

地理空间框架是数字城市的核心组成部分之一，是其他一切地理数据的基础参考框架，它为国民经济和社会信息化提供统一的空间定位与基础地理信息公共平台，对于信息资源按照地理空间进行整合和实现信息共享具有十分重要的作用。地理空间数据是地理空间框架的血脉，具有多尺度、海量数据的特点。地理空间框架数据库要求将所有数据信息录入库中进行统一管理，而当前，每个城市的基础空间数据库建设现状不同，所采用的技术标准不同，因此地理空间框架数据的组织与管理成为一个重要的环节。

1. 地理空间数据组织与管理方法

随着GIS技术的发展，地理空间框架数据趋于一体化，通过地理空间框架数据库加上空间数据引擎来对地理空间框架中多类型、多时相、多分辨率的海量数据进行统一的无缝组织集成和管理。这种技术还不够成熟，而且效率不高。总结国内外数据组织与管理的研究现状，可分为两个方面，一方面从数据的组织结构入手，主要包括地图要素的LOD分层、OpenGL技术、金字塔数据结构和其他相关技术。地图要素的LOD分层利用细节分层显示的思想，对数据进行分层处理，就是根据重要程度将不同比例尺地图中的要素划分为不同的显示级，解决了有限的屏幕显示范围和大数据量的地图要素之间的矛盾，但是LOD技术处理的只是数据纵向分层的结构，没有考虑横向连接的数据显示问题。金字塔数据结构只针对栅格数据，提高了数据处理的效率，但应用范围有限。另一方面是从数据的管理方法入手，主要运用ArcSDE进行数据组织，它可以对复杂的空间数据进行存储和处理。目前GIS软件的空间数据管理都在朝着集成结构的空间数据库方向发展，从而实现数据库一体化存储和管理。目前应用最广泛的是Oracle，但是这种数据处理方法也有不足：一是大区域空间信息同步建立非常困难；二是造成了空间信息有多级产品，数据冗余较大，管理维护不方便。综合以上数据组织与管理的方法，各有优点和不足，因此在方法的选择上要具体考虑项目的数据情况有效地对数据进行组织和管理，根据数字湘潭项目建设的要求，本文研究出适合数字湘潭数据共享的各类地理数据组织与管理方法。

2. 湘潭地理空间数据分析

经过国家、省、市三级测绘行政主管部门多年基础测绘建设，湘潭市在地理空间基础数据库建设及应用方面已具备了一定基础，多个相关部门都建立起了各自的应用系统并拥有相当规模的基础地理空间数据。近年来，湘潭在基础地理空间数据库建设、应用方面取得了一定成果，但也存在着一些问题，具体表现如下：

1) 地理空间数据分散在多个不同部门，数据标准与规范不统一。

2) 目前湘潭的地理信息数据更新速度跟不上城市建设步伐，影响了数据的现势性，降低了地理信息的利用效率。

3) 湘潭市地理空间信息数据的共享机制尚未建立，没有建立数据分发与数据服务的技术体系，缺少空间地理信息数据的支持，从而影响了政府信息化建设和信息产业的发展。

4) 缺乏统一规划和管理，基础数据和网络还没有形成统一的体系。

湘潭市基础地理数据包括1∶500、1∶2000、1∶5000、1∶10 000、1∶50 000等多种尺度、多种形式的数据。湘潭市基础地理数据统一采用高斯-克吕格投影，1∶500、1∶2000比例尺的数据采用湘潭独立坐标系(1980西安坐标系，中央子午线112°30′E)；1∶5000、1∶10 000比例尺的数据采用CGCS2000，中央子午线为114°E。另外，1∶500、1∶2000比例尺数据提供经坐标转换后的CGCS2000数据库成果，1∶10 000比例尺的数据提供经坐标转换后的湘潭独立坐标系数据库成果，以适应目前各部门的实际需要。不同坐标系数据采用统一的转换参数进行坐标转换。

根据已有数据情况，还需要进行的基础地理信息建设包括：测绘基准建设，各种影像数据的生产，对DLG、DOM、DEM等各种地理信息数据进行质量检查和处理，统一入库，建立由元数据库、基础控制数据库、DLG数据库、DEM数据库、DOM数据库、地名数据库和其他专题数据库等组成的湘潭基础地理信息数据库。

3. 数字湘潭地理空间框架数据分类

地理空间框架主要由空间基准框架和地理空间框架数据组成，城市地理空间基础框架数据组织和管理是数字城市建设的重要基础性工作，其建设的质量和效率直接影响数字城市的建设。

地理空间基础框架数据主要分为三大类：基础空间数据、各种专题数据及各种社会经济属性数据。本文主要针对基础地理信息数据(DLG、大地测量数据、地名地址数据)进行组织管理，其数据结构如图1所示。

图1 湘潭市基础地理信息数据结构图

三、基础地理信息数据组织和管理

1. DLG数据

DLG是基础地理信息数据的重要组成部分之一，包含测量控制点、居民地及设施、境界与政区、交通、管线、地貌和水系等基础地形图数据。湘潭市基础地理数据除自身建设需求外，往往还为其他数据(如地理空间框架数据、各专题数据等)提供基础数据支撑。

分层是重要GIS数据组织方法，矢量数据分层有利于数据的管理和分析，依据湘潭市空间信息的要素类型，综合考虑国家基础地理信息数据分类与编码标准，又因为基础地形数据包含多个比例尺的DLG数据，不同比例尺的数据分层及属性结构不尽相同。1∶500矢量数据集的分层见表1。

表1 矢量数据集分层

基础地理信息数据库中矢量数据集对数据库中所管理的各种矢量数据综合描述，根据数据库建库和数据生产的特点，基础地理信息数据库中矢量数据集包含水系、居民地、建(构)筑物、交通、境界、地貌、植被与土质等九大类数据，每种要素都是根据要素的特点及要素的功能特性进行组合。根据Geo-database的数据集(DataSet)和数据类(FeatureClass)的数据组织特点，将湘潭市基础地理数据库中矢量数据作为一个数据集存在数据库的Geodatabase中，各类数据根据其特点分别作为多个FeatureClass存放在矢量数据集中，矢量数据集采用的模型见表2。

表2 矢量数据集模型

2. 大地测量数据

大地成果数据由各级平面三角控制网、GPS控制网、水准控制网及控制点所组成。按照大地测量要素的分类进行物理分层，每一个物理分层作为一个要素类存在，其命名规则为：要素类代码+要素特征代码，每个部分使用“_”进行分隔。大地成果数据中包含的所有控制点图层与属性表及命名列表见表3。

表3 大地成果数据库逻辑结构表

各类大地测量要素都采用通用比例尺方式存储，适用于不同比例尺的同类大地测量要素存储在同一个物理分层。每类大地测量要素的属性数据存储在对应的点之记表、托管书表和成果表中，通过编号字段相互关联。三角网、水准网等存储在相应的表中，通过点位列表字段与控制点进行关联。大地成果数据不仅包含控制网拓扑和解算信息，还包括各个控制点的点之计、数字影像及相关的精度信息。这些信息与DLG数据叠加，对全市控制网分布进行可视化展示和管理。

3. 地名地址数据

(1) 地名分类类别设计

设计好地名分类类别是建设地名数据的前提条件，根据地名分类原则和方法，地名分类代码采用《地名分类与类别代码编制规则》(GB/T 18521—2001)中的地名分类与类别代码规则，行业类别细分类依据《国民经济行业分类与代码》(GB/T 4754—2002)。

(2) 外调工作底图制作

为了保证城区地名地址数据库的完整性、地理位置的真实性，将雨湖区、岳塘区部分制作外业调绘工作底图，实地进行调查核实。为了使图面清晰易读，删除多余性质说明注记，保留原数据库中单位、地名、道路名称等注记及相关核心要素。

(3) 外调地名地址数据录入

外调工作人员通过调绘，在原有数据的基础上补加了小区名、标志物名、兴趣点名和门(楼)址等。内业作业员根据外调工作底图资料，对新增地名地址通过自编程序进行录入，对发生变化的地名地址进行数据更新。

(4) 城镇地名数据更新

1∶500、1∶2000、1∶10 000地名数据进行叠加时，删除同一位置1∶10 000 DLG地名数据，将1∶500及1∶2000地名注记进行数据更新。

(5) 地名提取与整合

由于数据来源不同，生产采用的技术标准不同，为了使数据能够在一个平台融合，达到无缝链接，空间叠加不错位，能够满足各种比例尺对数据的要求，必须进行整合，包括数据接边、坐标转换，以及1∶500、1∶2000数据和1∶10 000数据融合等。

(6) 地名标准化处理

由于地名是从基础数据中提取的，这些数据中的地名，既是地理名称，又是各种符号注记，命名不规范，还有些已经改变，有些已经弃用，因此必须对地名进行标准化处理：①由于图幅分幅的原因，有时一个单位有几个相同的名称，采取只保留一个的原则；②有些名称注记不是标准地名，不能录入地名数据库，则去掉，如市房产局公房等。

四、基础空间数据应用分析

基础空间数据的建设主要为地理信息公共平台打基础，通过符合规范的空间地理信息数据标准化处理形成平台数据集。基础地理信息数据通过数据提取、扩充和重组等加工过程形成地理实体数据、影像数据、地图数据、地名地址数据和三维景观数据等面向服务的产品数据，其他部门或单位的专题数据，以及目录与元数据。

1. 政务应用级数据库

政务应用级数据库从基础地理信息标准数据中提取水系数据、居民地及设施数据、交通数据、境界与政区数据、植被与土质数据、地名数据等内容。

2. 影像标记级数据库

在政务应用级数据库的基础上，提取水系、居民地及设施、交通主要名称注记等。其中线要素包括铁路、城际公路(国道、省道、县道、乡道)、城市道路要素的中心线及境界线等要素。

3. 矢量电子地图

矢量电子地图在政务应用级数据库非符号化数据的基础上，进行内容删减和数据简化。在ArcGIS中，通过要素的图形代码与符号库进行匹配，完成各要素符号化处理。为了出图的美观性，公路符号化时，通过道路构面线重新生成道路边线要素，并处理路口、立交部分关系的正确性及合理性。各要素地形图的点、线、面要素都需赋色，其用色大部分按《地理信息公共服务平台 电子地图数据规范》(CH/Z 9011—2011)规定的“R-G-B”执行。经过配图，形成政务应用级矢量电子地图数据。

政务应用级矢量数据主要由相应比例尺基础矢量地形要素数据中的水系、居民地及设施、交通、境界与政区等构成，主要面向政府用户。对政务应用级矢量数据经过脱密处理后，即形成面向公众用户的公众服务级数据，通过非涉密网络提供服务。

4. 基本地理实体数据

为方便整合社会经济和自然信息，适应网络化运行，在基础地理信息数据的基础上经过面向对象的数据重组和模型重构等处理，形成地理实体数据。基本地理实体是指能够比较方便地从基础地理信息数据成果中提取整合的实体对象，包括境界实体、政区实体、道路实体、铁路实体、河流实体、房屋实体。

作业时，从政务应用级数据库提取境界实体、政区实体、道路实体、铁路实体、河流实体、房屋实体等要素，并进行适当的数据采集、编辑和数据重组。

五、结束语

随着测绘领域高新技术的不断发展，3S技术和4D产品得到广泛应用，数据获取方式趋于多样化，如何高效利用已有数据资源、有效组织和管理数据是基础地理信息数据库建设的重要环节。本文针对湘潭市的DLG数据、大地测量数据、地名地址数据进行组织和管理研究，为建立多尺度、多分辨率且更新及时的空间基础数据库奠定基础，从而为建设数字湘潭数据共享平台提供标准化的数据资源，具有重要的现实意义。

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