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1:10000 基础地理信息 DLG 矢量数据几何结构分析

来源:《中国高新科技》期刊 时间:2021-04-08
  1 DLG矢量数据几何结构

  1:10000基础地理信息地形要素数据(DLG)由矢量数据和元数据构成,元数据是对矢量数据的描述。矢量数据由定位基础、水系及其附属设施、居民地及其附属设施、交通及其附属设施、管线、境界、地貌、植被与土质、注记等9大类要素构成。要素有几何(点、线、面)和属性2个特征(属性项和属性值)。

  DLG矢量数据的要素几何特征分为点、线、面3种表示方式。《数据规范》中规定,点要素的表示有4种形式:标注点、定位点、有向点、地名定位点;线要素的表示有3种形式:线、中心线、有向线;面要素的表示有2种形式:轮廓线构面和范围线构面。

  2 点要素分类及表达

  《数据规范》中对点要素的描述分类不清、概念模糊,存在一定的局限性,不利于1:10000基础地理信息地形要素数据(DLG)生产中的作业与检查。随着大数据时代的到来,对要素的分类越来越细,定性越来越准确,这样才能满足海量数据的快速检索与分析。因此,点要素应表示为:标注点、定位点、注记点3种形式。其中定位点分为无方向定位点和有方向2类,注记点又分为名称注记、说明注记、数字注记3类。

  2.1点要素分类

  2.1.1标注点

  标注的本意就是贴记号于…,由此可见,标注就是对于具有某些特定功能要素的符号化表现。但由于《图式》《数据规范》二者之间存在符号、定义不统一现象,造成实际生产作业中标注点遗漏现象。通过对二者的比较、分析,发现标注点主要针对要素的社会特定功能而言,如各级政府驻地、居民小区、公共服务行业、休闲娱乐、景区、文化场馆、科学观测站等。总之,标注点就是为了满足人类社会在工作生活、娱乐休闲、科学研究等方面的大众直观需求。因此,标注点必须符号化,而且符号的设计应具有醒目性和行业特征性,满足公众通过符号快速直观地寻找到需求。一般情况下,标注点对点位的平面精度要求不高,只要在特定的范围内即可。

  2.1.2定位点

  定位点侧重于点的位置,对要素点位的平面精度要求较高;有向点侧重于要素的方向,对要素点位的平面精度要求也较高。但《数据规范》中规定的定位点,在DLG矢量数据生产中的要素表达方案和实地存在的要素实体大多数都有方向性,《数据规范》中只对实地有方向但又与线状要素无关联的点状要素定义为有向点;与线状要素有关联的、实际有方向的点要素却定义为定位点。也有个别例外现象,如:厕所大多数情况下有方向,但又与线状要素无关联,《数据规范》却规定为定位点。因此,结合要素实体的实地情况和要素生产作业的实际情况,可以把定位点、有向点合并为定位点,再根据实际情况将点要素分别表示为无方向和有方向2种定位点。

  2.1.3注记点

  注记点是在地图上表示地理事物的名称和山高水深等的数字。地图上起说明作用的文字、数字等总称为地图注记,它是地图内容的重要组成部分。注记点并不是自然界中的一种要素,但它们与地图上表示的地物有关,没有注记的地图只能表达地物的空间概念,不能表示地物的名称以及某些质量和数量特征。注记点分为名称注记、说明注记、数字注记等3类,DLG矢量数据的要素更新主要针对名称注记而言。一般情况下,注记点对点位的平面精度要求不高,只有高程点、水深点等数字注记时,对点位的平面精度要求较高。

  2.2点要素的表达

  在DLG矢量数据的检查中发现,点要素的表达中存在名称注记位置合理性、有向独立地物方向正确性、不同数据层中对某一事物表达逻辑一致性,以及点要素的多余和遗漏等方面问题。例如:单位、小区等名称注记点不在办公楼或主要出入口位置;水闸、涵洞等有向点方向错误;同一级别的行政区域、行政驻地、行政单位等名称注记点没有在不同数据层中的同一位置上重复表达。水系和道路及其附属设施应紧密联系在一起,DLG矢量数据中存在孤立的附属设施,或水系穿越道路时无桥梁、涵闸时,就存在点要素的多余或遗漏。总之,通过对点要素意义的分析及规范定义,能有效地消除点要素的遗漏及方向表达的问题。如具有特定社会功能的单位,除名称注记点外还应有标注点;要素实体实地存在方向的点要素,就一定要按照真方向表示。

  3 线要素分类及表达

  《数据规范》中对线要素的分类描述表示有线、中心线、有向线3种形式,基本能够满足DLG矢量数据的生产及地形图制图数据(DRG)的出图需要,但《图式》《数据规范》与生产软件之间也存在不能一一对应的问题。

  3.1线要素分类

  3.1.1线

  《数据规范》中的线是指要素没有实体对应或实体轮廓线,要素实体没有宽度,要素符号没有方向且对应的要素实体也没有方向的一种要素表现形式,例如:海岸线、干出线、高水位线、水系交汇线、境界线、范围线等。但《数据规范》中把陡石山和地貌坡底线定义为“线”,与符号的方向性原则和堤坝坡底线(有向线)定义相矛盾。因此,陡石山和地貌坡底线都应定义为“有向线”。

  3.1.2中心线

  《数据规范》中的中心线是指要素有实体且有一定的宽度,要素符号没有方向且对应的要素实体也没有方向的一种要素表现形式,例如:涵洞、渠首、输水槽、道路、单栋房屋、桥梁、篱笆等。3.1.2有向线《数据规范》中的有向线是指具有方向或符号化的线要素表现形式,例如:单线河流、单线沟渠、水系结构线、堤坝坡底线、泄洪洞、拦水坝、滚水坝、加固岸、闸、围墙、城墙、滑道、冲沟、栈桥式码头、自然文化保护区界线等。

  3.2线要素的表达

  在DLG矢量数据的检查中发现,线要素的表达中存在较多的方向错误、相关联要素的线未重合等现象。例如:堤坝坡底线的符号没有方向性,但在DLG矢量数据却存在方向性;道路和桥梁虽然是两个不同的要素,但实际却存在关联,因此线状的道路和桥梁必须重合。另外,《图式》《数据规范》中已定义的线要素如:泄洪洞、出水口,生产软件的符号库中却没有。针对类似情况,现有条件下建议使用功能、符号更接近的其他线要素(如涵洞)来表达。

  4 面要素分类及表达

  《数据规范》中对面要素的分类描述表示有轮廓线构面和范围线构面2种形式。轮廓线构面用于表示具有明确边界的面要素,范围线构面用于表示没有明确边界的面要素。

  从《数据规范》中对面要素的定义,可以看出,构面的2种形式仅存在精度差异。但从《数据规范》中对具有明确边界的面要素,如:游泳池、钟鼓楼、台式窑、收费站等,却规定用范围线构面,这样造成在生产中要素的具体表达上存在明显的差异。有建筑物的按建筑物的外轮廓用轮廓线构面,无建筑物的场地用范围线构面。

  5 几何要素之间的关系

  DLG矢量数据是由点、线、面构成,相互之间存在网状结构性、逻辑一致性、拓扑一致性、数据完整性、位置合理性、属性正确性等各种关系。

  5.1网状结构性

  1:10000基础地理信息地形要素数据中的水网、路网、电网由不同数据层中的点、线、面要素交织在一起,点与点重合,点落于线上,线串起面;点、线、面要素相互重叠、相互关联构筑成一张DLG矢量数据大网。

  5.2逻辑一致性

  不同一数据层中的点、线、面要素之间存在一定的逻辑关联,如:一个行政区域面,一定存在一个相对应的行政区域界线和一个相对应的的行政区域名称注记点。

  5.3拓扑一致性

  同一数据层中不应存在重叠或重复,不同一数据层中相关联的点、线、面要素之间应重叠、包含关系,线要素间不应存在不合理的悬挂点、伪节点等。

  5.4数据完整性

  DLG矢量数据各数据层中的要素应符合指标要求,不能遗漏或多余;任一数据层中不应存在本应属于其他数据层的要素。

  5.5位置合理性

  各数据层中的要素的位置应与实际情况一致;不同要素间共线时,公共部分应严格重合;同一数据层中接边线、面要素的位置应吻合、连续,关系合理。5.6属性正确性不同数据层中对某些特定要素分别用点、线、面3种几何方式表达时,三者相同属性字段的属性值应完全一致。

  6 结语

  《图式》《数据规范》是1:10000基础地理信息DLG数据生产作业的国家标准,也是数据应用的重要依据。通过本文的比对分析,希望在现有的文件标准下,能够对DLG矢量数据的几何要素进行准确的表达。为了推进和加快信息化建设的脚步,发挥基础地理信息的作用和满足社会的需求,衷心盼望对《数据规范》进行全面修订。

  作者:徐华勇 (安徽省第三测绘院)

  本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第24期

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