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地理空间数据模型数据转换流程

2016-02-23王嘉嚇

现代矿业 2016年8期
关键词:线状空间数据数据模型

王嘉嚇

(中南大学地球科学与信息物理学院)



地理空间数据模型数据转换流程

王嘉嚇

(中南大学地球科学与信息物理学院)

空间数据模型是空间数据建模的基础,在地理信息研究中具有重要地位。对地理空间数据模型的数据转换流程进行了分析,并探讨了数据转换过程的注意事项,供相关研究参考。

地理空间数据模型数据转换流程

地理信息系统构建的前提是数据转换,数据转换的质量直接影响数据库的质量。现阶段,普遍应用CAD开发的软件进行图件绘制,从而易引起CAD数据转换时出现格式方面的问题,即便大多数软件具备数据格式的转换功能,然而由于CAD软件在管理风格、储存数据、图元定义方面与相关软件存在显著差异,导致数据格式的转换效果不理想。

1 地理空间数据模型概述

为实现地理信息共享,确保不同平台间数据能够在统一接口中进行操作,逐渐出现了诸多空间信息标准。其中,简单要素的规范也称为ISO19125规范,其主要对二维空间简单的要素对象进行描述。相关标准中提出的地理标识语言(GML)可对地理现象进行描述,通常几何部分(不规则三角网(TIN)与多点定义)描述需符合ISO19107规范及OGC规范。而在GML基础上的WebMapTested互相操作项目,即Web要素服务主要通过OGC提供的HTTP协议空间的地理数据对操作接口进行规范,便于客户端从不同Web要素的服务中更新与检索应用GML编码的地理空间数据。Web地图服务是OGC图表达的服务,应用具备地理空间位置信息的数据制作地图,可兼容PNG、GIF与JPEG格式图像的文件,同时可接收XML、GML文件以及元数据文件。现阶段,SuperMap、ArcGIS、MapGIS等软件属于常用的GIS软件平台,其中,MapGIS软件使用地理实体空间数据模型,可对复杂的非空间与空间特征进行描述,该款软件可在要素表达的前提下,对现实世界的地理实体进行描述,而矢量数据需通过要素形式储存于要素类及要素集之中,每一个要素储存于多个或一个几何对象之中,并对离散要素形状与要素进行描述。SuperMap软件是一款由北京超图公司开发的GIS软件,通过数据集的形式对数据进行组织,矢量数据集的储存空间则按照数据集类型进行区分,线数据集与点数据集分别对线、点进行储存,同时记录各空间要素,并对空间属性进行记录。

2 数据转换流程

在某小区的规划数据中,花坛是由面、点与线组成的集合。而在AutoCAD软件中可将构成花坛的一些面、点与线合并成一个花坛块,而花坛块可作为一个整体,并插入小区的指定位置。

(1)CAD软件数据检查。通过CAD软件平台,对数据编码的正确性进行检查,整个检查过程需严格根据相关国家标准进行,除对图块的插入比例与插入点进行检查外,还需检查分层情况[1]。

(2)将SuperMap、ArcGIS、MapGIS软件中的数据根据分层标准实施分层,具体分层要求应按实际需求确定。

(3)对数据分层的准确性进行检查。依据CAD原图,准确判断不同层数据,对于已绘制完毕的图形,须及时更正,并将更正后的图件剪切至正确的图层中。

(4)自动生成相应的接图表。应用SuperMap、ArcGIS、MapGIS软件,可同时自动生成相应的网格线,在此基础上通过SuperMap、ArcGIS、MapGIS软件的线数据集进行拓扑处理并建立面数据集[2]。

(5)点状图形目标处理。该过程无需进行额外的处理,仅需使用正确符号与样式便可实施处理。

(6)线状图形目标处理。在现状数据中实施线数据集的拓扑处理,需去除重复线条、弧段的求交、延伸长悬线、冗余点、合并邻近节点、悬线,并进行假节点合并,对各层线状数据实施合并处理,同时对接边位置实施邻近节点合并操作。

(7)面状图形目标处理。①面状植被处理,一些线状植被闭合线,需实施线状数据集的拓扑处理,并建立面数据集,继而形成面状植被;②面状水系处理,线状水系闭合线进行线状数据集的拓扑处理,并建立面数据集,从而构成面状水系;③面状交通设施处理,线状交通设施中的闭合线处理,需实施线数据集的拓扑处理,并建立面数据集,进而构成面状交通网,线状交通设施中闭合线的处理,需实施线数据集的拓扑处理,并建立面数据集,构成面状交通网,应严格根据街路实际情况对每条道路线进行切割;④面状公共设施处理,实施线数据集的拓扑处理,建立面数据集,在此基础上构成面状公共设施结构[3]。

3 几何图元组合方式

地理空间数据模型主要通过面、点、线来描述空间对象,在三维空间中加设体要素,因此数据模型中的几何图元种类相对丰富。几何对象类主要包含面、点、曲线,并且几何对象与空间参考系统具有相关性。但在一些简单要素的规范几何模型中,线段的类型仅包含直线,对于曲线的类型描述(如复杂曲线、圆与椭圆等)则相对缺少。在ISO19107规范中提供了地理空间特征概念框架,可将真实世界现象抽象为与地理位置相关的一些要素。几何图元类型包含三次样条线图、圆弧与凸度的圆弧等,在ArcGlS软件几何数据模型中,可将几何对象分为2类:①要素形状几何图形,如面、点、线与多点;②各种形状组成部分,如路径与线段对象。曲线属于几何对象的组成部分,通常除包络线、点与多点对象外,全部几何对象都可作为曲线,而曲线有二维形状与一维视图几何对象2种表达方式。线段对象是一维几何形体对象,是由起点、终点、定义曲线的函数组成。线段对象可分为非线性和线性2类,其中,线性主要包含直线段,非线性主要包含椭圆弧与圆弧。

目前,几何图元组合方式较多,主要包含同类的几何图元组合(如多面、多点与多线),此外还有其他类型的几何图元组合。由于地理空间数据模型差异,各种平台几何图元组合方式差异较大。在开放地理空间信息联盟(OGC)的数据模型中,几何图元类型可分为面、点与线3类,组合方式相对简单,点与点能够组成多个点,线与线能够组成多条线,面与面能够组成多个面。由于线类型相对单一,仅包含一种类型的直线段,因此,多线代表多条直线段的组合。此外,在ISO19107规范数据模型中,有多面、多点与多线组合的方式。在ArcGIS软件中的几何图元种类相对较多,并且组合方式也多种多样,点与点能够组成其他的点。

4 数据集转换

将CAD数据转换为SuperMap数据格式,该转换过程的生成数据可分为2种类型,主要包含简单数据集及复合数据集。其中,复合数据集能够保存椭圆、点、弧、线、圆、文本与面等各种类型空间对象,并且每一个空间对象都可单纯保存着风格,该储存方式与CAD数据类似,其转换结果与原始数据的风格较相似,简单数据集能够对类型进行严格区分,主要包含面数据集、数据集以及线数据集,每一个空间对象不对风格进行保存,图层和风格互相对应,即简单的数据集可区分开可视化部分及空间数据的储存部分,数据集仅可对空间信息进行保存,而在可视化时,能够设置与制作图层风格或专题图。在数据转换过程中,可通过SuperMap软件将原始的CAD数据根据文本、点、面与线等情况,严格划分图元,根据数据集自身情况进行保存[4]。

通常情况下,在数据集转换结果中,2种类型的生成数据的特点有:①形成简单数据集,简单数据集无法对原始数据风格进行直接保存,需在后期的地图配置中,重新设置地图风格,但其储存对象均为ArcGIS、MapGIS软件中简单的对象,此外,简单数据集中每一个空间对象都仅可对坐标进行保存,不对风格进行保存,因此转换结果中,数据相对较小,因此同等数量的空间对象可通过简单数据的方式进行保存,与复合数据保存方式相比,保存的数据量较小,且浏览速度较快;②形成复合数据集,可对原始数据风格进行保存,可将后期的地图配置工作量减少,但由于存储大量参数化的对象,易导致部分ArcGIS、MapGIS软件功能(如空间查询以及配准)的实现受到限制。并且在复合数据集中,每一个空间对象均存在单独保存的风格,因此在进行结果转换时,易加大数据量[5]。

5 结 语

目前常用的空间数据管理方式基本将关系型的数据当作主体,在数据模型扩展与中间件安装的前提下,实现空间的数据管理与存储。但由于中间件空间数据结构相对封闭,导致空间数据操作对于特定软件具有较强的依赖性。而在空间数据转换过程中,可降低数据间的差异,进而解决相应的问题。为此,本研究对地理空间数据模型的数据转换、几何图元组合方式、数据集转换的基本流程进行了详细分析,对于地理空间数据模型的研究有一定的借鉴价值。

[1]黄秋兰,唐咸艳,周红霞.四种空间回归模型在疾病空间数据影响因素筛选中的比较研究[J].中国卫生统计,2013,14(3):213-214.

[2]马世发,艾彬.基于地理模型与优化的城市扩张与生态保护二元空间协调优化[J].生态学报,2015,12(17):765-766.

[3]刘贵文,王丽娟.城市住房价格影响因素及其空间规律研究——基于地理加权回归模型的实证分析[J].技术经济与管理研究,2013,21(9):23-25.

[4]蔡乐,王红燕,任启龙.山西省县域经济发展影响因素的空间异质性研究——基于地理加权回归(GWR)模型[J].资源开发与市场,2014,21(2):11-14.

[5]陈文新,刘冬,孙善祥.我国区域物流发展时空差异及收敛性研究——基于地理加权空间计量模型的实证分析[J].工业技术经济,2016,24(2):66-67.

2016-06-07)

王嘉嚇(1996—),男,410012 湖南省长沙市。

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