研究交通顶层线的快速提取和拓扑修复方法

2020-06-20 148 上传者：管理员

摘要：全球地理信息资源建设与维护更新项目基于OSM数据的核心矢量数据生产中，要求交通要素若能判断是空间立体交叉关系的，需要采集交通顶层线。由于OSM数据中没有完全符合要求的、独立存在的交通顶层线数据，需要进行人工判断并补充采集，工作量较大。本文基于OSM数据交通要素属性内容和空间关系，研究顶层线的快速提取和拓扑修复方法，并用ArcMapAdd-In插件式开发实现批量编辑工具，大幅度提高生产效率。

关键词：
ArcMapAdd-In
OSM数据
交通顶层线
全球地理信息资源建设与维护
测绘学
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全球地理信息资源建设与维护更新项目(以下简称“全球项目”)在《测绘地理信息事业“十三五”规划》中被列为“五大业务”之一，要求加快全球地理信息资源建设，强化全球地理信息服务应用。全球项目的主要建设内容包括国外区域的数字表面模型(DSM)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)和核心矢量要素数据等4类产品生产。其中，核心矢量要素数据生产是从OpenStreetMap(简称OSM)网站上下载交通、水系要素，利用数字正射影像(DOM)成果对矢量数据进行几何配准、采集编辑、地图配图等工序处理，制作核心矢量要素数据成果。其中，交通要素采集编辑中一项重要的工作是根据公路、铁路、地铁等要素的空间立体关系人工判断补充采集和修正交通顶层线(ROLEL)，存在较大编辑工作量。本文从分析交通顶层线采集要求和数据中可能存在的多种具体情况入手，研究基于计算机程序自动处理方法，实现批量编辑工具开发与应用。

1、交通顶层线采集要求

交通顶层线是为了地图配图时正确显示交通要素的空间立交关系而进行补充采集的。技术规程中要求双线符号绘制的交通要素若能判断是立体交叉，需采集道路顶层线，长度应大于下层道路的符号宽，但不得影响其他交叉处显示效果。铁路压盖公路的也需要采集道路顶层线。通过分析铁路(RAILN)、公路(ROALN)数据，能够利用交通要素判断清楚的分类主要如下:

1)公路与公路桥相交，公路之间存在空间立交关系;

2)铁路与公路桥相交，铁路与公路之间存在空间立交关系;

3)公路与公路隧道相交，公路之间存在空间立交关系;

4)公路与铁路隧道相交，公路与铁路之间存在空间立交关系;

5)铁路与铁路桥相交，铁路之间存在空间立交关系;

6)铁路与铁路隧道相交，铁路之间存在空间立交关系;

7)地铁与其他道路相交，地铁与其他道路存在空间立交关系。

上述1)—7)各类情况示意图如图1所示。

图1交通要素空间立交关系示意图

实际作业中，对铁路(RAILN)、公路(ROALN)bridge字段属性值进行分析，将是桥梁的实体要素导入到交通顶层线(ROLEL)要素类中，保留立体相交情况下上层要素的桥梁，删除其他数据。这种方式需要人工排查不合理的相交关系，删除无关要素，并对相交区域的拓扑关系进行修复，也存在较大工作量。隧道无法直接提取成交通顶层线，完全需要人工采集补充。交通顶层线所在的交通要素不打断，交通顶层线与所在公路或铁路完全捕捉，属性赋值与所在公路、铁路一致，这些步骤都需要人工手动处理。

2、快速提取和处理方法研究

通过上述分析发现，补充采集交通顶层线，在指定区域内，交通顶层线快速提取和处理流程如图2所示。

图2交通顶层线快速提取和处理流程图

关键环节具体说明如下:

1)在可视的正方形或多边形指定区域内，利用空间查询和空间相交分析，提取公路与公路、公路与铁路、铁路与铁路相交节点，判断交通顶层线(ROLEL)。这里指定可视的正方形或多边形区域，是需要人工确认，避免不可视区域因特殊复杂的要素而引起错误的数据处理，确保数据质量可靠。

2)若已存在交通顶层线，判断交通顶层线是否附着在交通要素上，若无实体对应，直接删除，并按照3)内容重新添加;若存在实体要素，则继续判断是否存在桥梁或隧道等表现空间要素的数据，若不存在，提示并删除，若存在则判断桥梁还是隧道，其中:(1)实体是桥梁，交通顶层线应与桥梁走向一致，如不一致，将桥梁提取到交通顶层线(ROLEL)层，并按指定长度进行裁剪，删除已有交通顶层线;(2)实体是隧道，交通顶层线应与隧道相交，如果重合，将道路提取到交通顶层线(ROLEL)层，并按指定长度进行裁剪，删除已有交通顶层线。

3)若不存在交通顶层线且存在桥梁或隧道，则需要补充添加。按照公路桥、铁路桥、公路隧道、铁路隧道4种实体分类，将桥梁直接提取到交通顶层线(ROLEL)层，并按指定长度进行裁剪，实体是隧道的，则提取与相交道路的道路，将道路提取到交通顶层线(ROLEL)层，并按指定长度进行裁剪。提取完成后对属性赋值，属性内容与所在公路、铁路一致。

4)处理完成之后对实体要素进行合并或打断进行拓扑修复。包括提取交通顶层线处贯通交通要素要合并，删除交通顶层线处平面相交交通要素要打断。

3、基于ArcGISAdd-in的批量编辑工具实现

ArcGISAdd-in插件式开发技术是ArcGIS10.0后为桌面定制开发推出的全新的程序扩展方式，具备容易创建、容易共享、更加安全、更易安装管理的特点。本研究中利用ArcGISAdd-in支持的Add-inCommandContainer容器和Add-inComponentsTool工具组合开发的交互工具，作业中支持数据的撤销和恢复。

工具开发系统配置为:Windows7SP1系统，C#开发语言，ArcMap10.2.2支撑软件和MicrosoftVisualStudio2010开发平台。其中范围控制代码如下: