实景三维郴州建设项目地理实体数据的生产研究
吴文军
湖南省第一测绘院 湖南长沙 410000
摘要:为了使实景三维郴州建设项目的实施实现地理要素数字化表达,文章结合实景三维郴州建设项目实际情况,对其地理实体数据生产方法及过程进行深入分析,以期为相关人员提供参关键词:实景三维;地理实体数据;数字化
为贯彻落实我省“办一次会,兴一座城”和“实景三维湖南”建设的工作部署,按照需求导向、急用先行的原则,郴州市自然资源和规划局决定开展实景三维郴州建设项目。在该项目实施过程中,地理实体数据的生产指的是通过对地理空间信息的采集处理与分析以及建模,建立现实世界当中各类地理要素的数字化表达,包括地形、建筑物、道路与水系等。可见地理实体数据生产有重要且深远的作用,可为现代社会的信息化以及智能化发展提供可靠基础支撑。
郴州市位于湖南东南部,介于东经112° 14′ \~114° 10′,北纬24° 54′ \~26° 51′之间,与江西、广东、永州、衡阳、株洲等地接壤。东西宽194km,南北长217km,常住人口约466 万。地貌以山丘为主,岗平相当,水面较少,山地丘陵占总面积近75%。东南面山系重叠,西部低矮,中部丘、平、岗交错,地势自东南向西北倾斜。2 项目地理实体数据生产2.1 基础地理实体设计
2.1.1 基础地理实体分类
采用线分类法对实体类型进行分类,具体可分为大类、一级类、二级类、三级类和四级类。以基础地理实体具体来源为依据则可分成三类,即自然地理实体、人工地理是他与管理
地理实体。其中,自然地理实体按照湖南省自然地貌、地表覆盖分为3 个一级类:山体、水体、农林用地与其他土地。人工地理实体按照工程建设类型分为5 个一级类:水利、交通、建(构)
筑物及设施、管线、院落。而对于管理地理实体,若按公共管理需求则可分成以下 5 个一级类:行政区划单元、地名、国土空间规划单元、其他管理区域、其他管理实体。分类体系如
表1 所示。基础地理实体二维图元的属性数据分为共有属性项和特有属性项两部分。表1 基础地理实体大类和一级类列表

2.1.2 二维地理实体数据结构设计(1)图元分层图元集以基础地理实体一级分类划分,图层名称命名规则为:图元集英文简称+ 图元类型码,采用7 个字符,首位字符为实体大类的英文首字母缩写,第2、6 个字符为分隔符“_”,第3-5 个字符为一级类名称的英文缩写,末位字符为代表英文形式表达的图元类型。末位字符包括:“P”,代表点图元;“L”,代表线图元;“A”,代表面图元。(2)属性图层属性图层用于存储组合实体属性,图层名称命名规则为:图元集英文简称+ 图元类型码,采用7 个字符,首位字符为实体大类的英文首字母缩写,第2、6 个字符为分隔符“_”,第3 个\~5 个字符为一级类名称的英文缩写,末位字符为代表英文形式表达的图元类型。属性图层末位字符为:“C”,代表属性。(3)数据属性结构设计地理实体数据属性结构包括共有属性项和特有属性项,基础地理实体二维图元属性项名称为英文符合词或英文缩写,“必填性”中的“M”“C”和“O”分别表示“实体必须获取的属性”(mandatory)、“符合条件时必须获取的属性”(conditional)、“依据情况时获取的属性”(optional)。2.2 地形级基础地理实体数据转换生产郴州市全域19342km2 的地形级地理实引用湖南省省级地形级地理实体数据成果。2.3 城市级基础地理实体数据转换生产郴州市中心城区共 151.45km2 城市级基础地理实体数据转换生产,考虑到 1:500DLG 数据精度更高、现势性更佳,优先以 1:500DLG 数据为数据源进行实体化改造,1:500DLG 空缺区域(9.87km2)用1:2000DLG 补充。城市级地理实体生产范围如图1 所示。

标题
2.3.1 源数据收集分析收集1:500、1:2000 基础地理信息要素数据以及其他专业数据,数据整理形成源数据分析表。2.3.2 源数据预处理对收集的数据进行规范化、标准化处理,包括格式转换、坐标转换、接边融合、数据裁切处理等。(1)格式转换。在避免信息转换损失的基础上,需将格式各异的数据源通过转换实现格式统一(2)坐标转换。将不同坐标系的源数据转换至同一分带的投影坐标系下,如统一转换至遥感影像的投影坐标,按3 度分带。(3)接边融合。对采用行政区划方式进行存储或进行管理的基础地理信息数据,需实施接边处理,即连接或合并分界部位表示完整度较低的地物的线和面,以此保证数据完整。(4)数据裁切。按照生产作业单元要求,对接边融合后的数据,在保证地理实体完整性的前提下以县(市、区)为作业单元进行裁切。接边处的自然、人工地理实体应完整表达,落在其主体所在任务区内,且确保其唯一性。
2.3.3.1 创建基础地理实体数据库结构依据规范建立GDB 格式的基础地理实体数据库模板,创建的基础地理实体数据图层与数据库结构,作为规范存储转换后的地理实体数据的介质。2.3.3.2 映射表制作依据生产规程制作了基础地理信息要素与基础地理实体二维图元映射表,规范基础地理信息要素的几何图形和属性信息与基础地理实体二维图元的对应关系。通过映射表的制作,方便利用程序进行自动化、批量化的转换处理。
2.3.3.3 转换生产基于制作的基础地理信息要素与基础地理实体二维图元映射表,按照转换规则,通过自主研发的生产转换工具,进行几何图形和属性自动自动映射,对于少部分失败的数据,进行人工分析并修改,手动逐一转换为地理实体,完成基础地理实体图元以及基本属性数据的转换生产。2.3.3.4 数据编辑与处理本项目基于1:500、1:2000 地理信息数据,进行编辑处理和补充采集。数据转换后,编辑图元数据,包括点、线、面图元获取等。属性编辑确保数据真实、完整,属性字段值一致。无法直接映射的实体图元,需补充采集。基础地理实体二维图元数据增加预标识码、分类码等属性。分类处理山体、水体、农林用地、水利、交通等数据。
实体关系数据描述实体间的相互关系,包括空间关系、类属关系等。实体关系使用关系表如表2 所示。

项目涉及的实体构建分为单实体构建和组合实体构建,单实体构建即每个图元单独构建为一个单实体,组合实体主要围绕水体、水利、交通、建(构)筑物及设施、管线进行组合。组合实体关系表结构和基本属性如表3 所示。表3 组合地理实体基本属性

2.3.5 元数据制作基础地理实体元数据文件宜以生产、管理单位(单元)进行记录,或以基础地理实体功能主题进行记录,文件的数据标志为 Metadata。基础地理实体数据元数据项按“约束 / 条件”分为三种类型,分别是:必选项:指必填的信息,用“M”标识;条件必选项:指满足某一条件或要求时必填的信息,用“C”标识;可选项:指可根据实际情况和需要选择填写的信息,用“O”标识。基础地理实体数据元数据应包含数据的标识信息、空间参考信息、生产信息、时序信息、精度信息、粒度信息、质量信息、分发信息。2.3.6 成果存储形式与命名(1)成果数据库命名规则城市级地理实体数据当前库文件命名规则为:“City_”+ 任务区行政区划代码 + 任务区名称字母缩写代码,数据格式为 .gdb。如北湖区城市级地理实体数据当前库文件命名为:City_431002BHQ.gdb。(2)关系库命名规则郴州市本级关系库文件命名规则为:“City_”+ 任务区行政区划代码 + 任务区名称字母缩写代码 +“_Relation”,数据格式为 .gdb。如北湖区成果数据库命名为:City_431002BHQ_Relation.gdb。(3)元数据命名规则元数据文件的名称应与其所描述的实体数据文件的名称相关联。基础地理实体二维图元和属性数据元数据文件命名在地理实体数据当前库文件命名规则的基础上,加上元数据的数据标志Metadata,即为:地理实体数据当前库文件名称+“_Metadata”,数据格式为.xls。如北湖区城市级地理实体数据元数据文件命名为:City_431002BHQ_Metadata.xls。(4)制图数据命名规则制图数据文件的名称应与其所描述的实体数据文件的名称相关联。城市级地理实体制图数据文件命名规则为:地理实体数据当前库文件名称+“_Mapping”,数据格式为.gdb。如北湖区的城市级地理实体制图数据文件命名为:City_431002BHQ_Mapping.gdb。3 结论
(1)地理实体数据生产是实景三维郴州建设项目实施的主要内容之一,汇聚、整理、完善已有1:500 基础地理信息数据,以及专题数据和其他数据,进行实体化改造,并与三维场景融合,形成郴州实景三维。
(2)作为连接数字和物理世界的通道,地理实体数据的生产不单单是一个技术过程,在国家空间信息基础设施中还是一个重要组成部分。伴随数字化转型速度日益加快,对地理实体数据而言,无论是精细度或现势性,还是智能化水平,都得到了很大程度的提升,可以为经济发展以及科技创新提供可靠的驱动力。(3)实景三维郴州建设项目已实现目标;体验郴州“四季美景”,唱响郴州“八张名片”;打造全球郴网红“新”产品,提升旅游接待“新”体验;助力良“郴”美景“全球郴”,引流宣传“郴”当时;建设实景三维郴州,推进实景三维湖南建设;全面支撑自然资源“智理”和其它行业智慧应用。
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