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探讨地形图入库方案与iData数据工厂结合的关键

2020-06-04 467 上传者：管理员

摘要：地形图数据入库是智慧城市基础地理信息建设中非常重要的内容。文章先是对目前行业内相关技术发展现状进行了阐述,分析了地形图入库的难点,然后介绍了iData数据工厂的地形图入库流程,同时根据相关项目设计了相应的数据库模板和入库转换方案,并将其投入应用。结果表明,基于iData数据工厂的地形图入库方案不仅操作简便,易于掌握,且灵活度高,适用范围广,是一种高效的数据处理方法。

关键词：
iData数据工厂
地形图
数据处理
数据库
测绘地理信息化产业
测绘学
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1、前言

随着测绘地理信息化产业的高速发展,基于时空的智慧城市已成为我国城市信息化的名片,而基础地理信息数据更新与入库是智慧城市基础数据生产的重要组成部分。目前,我国仍有大量基础地理信息数据是以AutoCAD数据格式存储的[1],如何充分利用现有的数据成果,并将这些组织松散、编码混乱的图面数据转换为更加严格的GIS数据是行业内的一个亟待解决的技术问题。因此,高效的地形图数据转换入库方案具有较大的研究价值。本文想通过设计基于iData数据工厂地形图入库的技术方案,并应用于实际项目中,分析并验证该技术方案的可行性及优缺点,为拓展地形图数据转换工作的技术方向提供重要的佐证资料。

2、术发展现状

目前,各测绘生产单位和用户使用的数字线划图(DLG)大多是基于AutoCAD的南方CASS软件下的DWG数据,这类地形图受制于组织形式和结构,主要以出图为目的,数据空间分析的基础弱。若要将其更新为基础地理信息数据库,则需要大量的数据分析、加工、处理,如数据质检、编码转换、拓扑检查与处理、属性赋值、逻辑一致性检查等。这些工作的主要内容可在DWG图形端进行,也可由中间软件转换时进行,或在数据库的末端进行均可[2]。不同的转换阶段处理数据的侧重点不一样,都有相应的局限性,但目前很少有软件平台能同时在三个阶段对相应数据进行处理。

2.1DLG入库难点

(1)要素编码不同

南方CASS软件的数据编码组织形式与目标数据库不同,在进行数据入库时要素间可能会出现一对多或多对一的问题。同时,由于原数据可能采用不同版本的CASS软件进行生产、编辑及更新,往往会使这种编码非一对一的情况更加复杂。因此在进行数据入库时,需要先对DWG数据进行分析,确定好相应CASS版本后进行编码整理,但由于版本多、要素混乱,往往无法完全将编码整理完善。

(2)数据结构不同

基础地理信息数据库是有严格的组织结构形式,分层、编码、属性等都有相应的组织规则,点、线、面、注记等均有逻辑一致的拓扑关系及几何检校手段。与其相比,南方CASS软件采集的DLG,数据结构的组织方式比较松散[3],要素中只有点、线、注记三种形式,且分层及编码没有强制性的校正规则,一个编码中可能包含多种不同类型的要素。因此入库时还需对DWG数据进行大量人机检校。

(3)入库编辑时数据可读性低

进行数据入库时需要借助其他入库软件平台,若入库软件在编辑的过程中加载原DWG数据进行参考,会使原文件的符号化、数据结构、编码等的可读性大大降低,影响入库工作。

2.2常用DLG入库平台

目前行业内常用的DLG入库软件很多,如Esri公司的ArcGIS、中地的MapGIS、航天远景的MapMatrix等,各数据处理软件均有优缺点。ArcGIS是使用最广的GIS软件,默认的成果格式包括MDB。但ArcGIS是以数据库管理为主,对DWG格式的DLG处理需要分图层处理,地形图数据入库过程中自动化程度较低。对于数据质检,须通过编写SQL语句来实现,难度较大,一般作业员难以掌握[4]。MapGIS的数据转换比较灵活,但默认的数据格式并非MDB,若要输出MDB则须进行二次转换,易造成数据丢漏,同时数据空间管理的功能较弱。MapMatrix多源空间地理信息综合处理系统支持多种不同格式的数据,可定制数据库模板和转换方案,通用性较强,但无法通过编辑规则执行功能进行特殊图元的处理,且模板和方案的定制不够灵活,功能不强。

2.3iData数据工厂

南方iData数据工厂是一款新型的测绘空间数据生产平台,采用了与南方CASS相似的用户界面和图形编辑功能,符合作业员的使用习惯,可直接加载DWG数据进行读取和编辑,无须进行转换。针对DLG入库技术要点,该软件有以下优点:①可自由定制目标数据库模板,并将数据库符号化,确保图形、属性的一致性和完整性;②iData的SME模块提供了多种模块化的工具,可利用规则编辑器进行任意组合,实现数据的自动化处理,大大降低工作量,提高效率;③加载DWG文件后符号、编码、颜色等均完整保留,可直接对DWG数据进行编辑处理;④数据库模板、处理规则的定制操作简单、灵活、易掌握。

3、基于iData的DLG入库流程

DLG入库技术路线主要包括数据预处理、编码转换、图面常规处理、要素专项处理、数据库质检等,利用iData入库前需进行数据库模板的制作、执行方案的编写。其数据入库技术流程如图1所示[5]。

图1基于iData的DLG入库流程

3.1数据库模板

参照目标数据库的数据结构和规范,利用SQLiteExpertPersonal定义数据的数学基础、分类编码、图层分层、属性结构等内容,形成标准化的数据库模板。

为提高数据的可读性,数据库模板的数学内容定义好后,需对模板进行符号化。由于SQLiteExpertPersonal符号化的操作较为复杂,南方数码公司开发了操作更为简便、通俗易懂的模板编辑器,该编辑器提供了图层编辑、属性扩展编辑、要素编码增删及编辑、符号配置、颜色设置等一系列功能。对于要素的符号化,iData提供了标准化的符号模板,只需将要素与符号对应组合即可。

3.2执行方案

由于DWG数据格式、结构、属性与目标数据库都不一样,需要定义要素的转换规则,同时对一些特殊要素进行相应处理。iData的SME功能模块提供了如逻辑运算、数据检查、数据分析、属性操作等多种类型的功能模块,在进行规则方案编写时,能轻易地将各工具组合成功能强大的集成模块,且各工具箱逻辑清晰、易掌握,可快速完成规则方案的编写。

4、方案设计

4.1入库方案编写

根据某数字县域的基础地理信息数据入库要求,笔者对数据库建库规范进行了分析研究,建立了与之匹配的数据库模板,同时利用模板编辑器对其进行了符号化和一些必要调整,如图2、图3所示。

图2数据库模板制作

图3数据库模板符号化

数据库模板设计好后,进行转换规则方案的编辑。转换规则方案的编写需根据原数据的特点及目标数据的要求进行。该数字县域的数据生产方式为在原DWG数据基础上进行数据更新,原DWG文件中主要包含CASS7.0及CASS9.1所绘制的图元,因此需先对CASS7.0的特殊编码转为CASS9.1的对应编码,再按照CASS9.1默认的编码表与数据库规范中的编码表进行比对,制作相应的编码转换对照表。转换完成后需对图面进行常规处理,然后分层进行要素专项构面、赋值、逻辑与拓扑检查等,最后进行数据库的质检。

如图4所示,制作好的转换规则方案内容包括DWG拓扑检查与处理、DWG转MDB、图面常规整理、专项要素检查与处理、数据库质检5大内容。其中,DWG拓扑检查与处理是围绕DWG文件本身进行的,包含DWG编码检查、专项地物逻辑一致性检查、拓扑检查与处理等;DWG转MDB主要是利用编码对照表进行要素清理与转换;图面常规整理针对转换后的MDB进行,包括逻辑一致性检查、拓扑检查与处理等;专项要素检查与处理主要是按图层依次对要素进行构面、属性赋值、专项逻辑与拓扑检查等,按处理的先后顺序共分为控制点、居民地设施、水系、交通、管线、植被土质、地貌、高程点与等高线共8个检查与处理项;数据库质检部分包括要素逻辑与拓扑检查、属性检查等。

图4入库转换规则方案

4.2关键技术研究

(1)DWG编码整理

经分析,原DWG数据主要由CASS7.0与CASS9.1两个版本软件绘制而来,故需对原数据进行编码整理。CASS7.0与CASS9.1有两百余种要素编码不一致,人工处理几乎无法实现。笔者通过提取两个版本软件的编码表,将编码互相关联,确定不一致的特殊编码,在规则方案中添加CASS7.0特殊编码的过滤功能,对部分要素编码进行自动转换,无法转换的输出要素位置,再进行人工处理,解决了编码混乱的问题。

(2)构面

在进行各层要素专项处理时,需进行大量的构面工作,但大部分构面要素边界并非几何闭合,无法直接构面,而部分要素构面范围内无特征符号,自动化构面出现一定困难。本文采用的方法是根据DWG绘图的特点,先构主要素的面,再构附属物的面,先构闭合的面,再构非闭合的面。如居民地设施构面时,因房屋主体是闭合的,但阳台等附属物不闭合,故先构房屋主体面,再利用线端点停靠的功能对阳台等附属物构面。事实上,利用线端点停靠时需对不能停靠的地物进行甄别,因此在编辑规则模块时需逐一检查。

(3)逻辑一致性检查与处理

DWG数据中的逻辑一致性检查通常只能利用人工肉眼检查,往往存在大量细小错误无法检查到位的情况。DWG转换为MDB后,可编辑规则进行逻辑一致性检查,但逻辑一致性往往是互相关联的,某个逻辑错误的修改可能会造成新的逻辑错误。因此,本转换方案中不仅在转换前进行了逻辑检查,在转换后的MDB中、各专项处理中、数据库的检查中均加入了逻辑一致性检查,保证数据成果的逻辑一致性。

5、结语

笔者利用上述建立的入库模板及转换方案对该数字县域的1∶500DLG约24km2进行了入库工作,项目组共投入2名技术人员,耗时12个工作日完成了相应入库工作内容,经质检部门检查合格。该项目结果表明,利用iData数据工厂对DWG地形图进行入库相比其他软件有一定优势。一是数据库模板、转换规则方案编辑方法简便,技术门槛低,软件使用特点类似CASS,普通外业测绘技术人员也可掌握,适用范围广;二是大大减少了入库的工作量,工作效率高;三是转换规则方案可随项目要求随时修改完善,一次设计多次利用,简化作业流程。

参考文献:

[1]宋伟东,符韶华.DLG到GIS的数据转换方法研究[J].测绘通报,2004(2):54～56.

[2]熊成利,盛志鹏.基于iData的地形数据入库技术[J].测绘通报,2014(8):99～101.

[3]雷林辉.大比例尺地形图数据更新入库技术及其应用[J].地理空间信息,2013,11(4):134～136,142.

[4]金怡杉,洪涛.浅谈iData数据工厂建库对比ArcGIS建库的优势[J].城市勘测,2017(2):69～72,76.

[5]韩海忠,何晓琳.基于ArcGIS和iData技术的地形图数据处理与入库对比分析[J].青海大学学报,2018(5):52～58,71.

佘娣.基于iData数据工厂的地形图入库方案及关键技术研究[J].城市勘测,2020(01):57-60.