城市矢量地形图数据标准研究与实践成果

城市矢量地形图数据标准研究与实践

诸敏秋　王芙蓉　谢士杰

摘　要：城市基础地理信息标准化对4D产品的生产、数字城市的建设至关重要。但目前我国城市基础地理信息标准还不够完善，难以满足目前各个城市对基础地理信息的获取、处理、和应用的需要。因此，南京市规划局为满足今后“数字南京”基础地理信息系统建设的需要，组织编写了《南京市1∶500、1∶1 000、1∶2 000矢量地形图数据标准》地方行业标准，本文以此标准为例，详细阐述其编写思路、编写框架及内容。

关键词：矢量地形图；数据标准；城市基础地理信息；数字城市

1　引言

城市基础地理信息框架是数字城市建设的基础与主要组成部分，它的可共享性、可交换性将直接影响到数字城市建设的进程。传统的城市基础地理信息数据的生产工艺成熟，只用于较少领域，所以相互之间协调性较好，出现的矛盾也较少。但随着数字城市建设热潮的悄然兴起，获取数据的新工艺、新方法日新月异，城市对基础地理信息数据的质量和内容的要求大大提高，就必须制定与这些数据产品相关的一系列生产标准和验收标准。但就目前来看，国家尚未形成一整套完善的城市基础地理数据标准，已有的标准还不够全面，城市基础地理信息数据的标准化问题已成为当前制约我国数字城市建设的又一大瓶颈。

南京市基础地理信息数据标准一直处于不统一的状态，各家测绘单位根据自己的实际需要制定相应的数据生产技术方案。由于缺乏统一的标准，数据格式各异，给社会化的数据共享、交换带来极大不便，也抑制了“数字南京”建设的步伐。随着南京市测绘市场体制改革的进一步深化，为满足今后“数字南京”基础地理信息系统建设的要求，尽快建立科学、合理的基础地理数据生产及验收标准已成为当务之急，南京规划局组织制定了《南京市1∶500、1∶1 000、1∶2 000矢量地形图数据标准》（以下简称《标准》），该标准服从于国家已有相关标准，考虑了地方实际需求，实践证明，该标准为南京的城市信息化建设提供了保障。本文主要介绍《标准》建立的原则及思路，可供其他城市参考。

2　《标准》建立的原则

《标准》应遵循实用性、可操作性和先进性等三个基本原则。还必须考虑与国家标准、行业标准相兼容，并结合南京实际，注重与实际生产相结合，方便数据生产操作；方便建立GIS数据库，方便数据交换、共享。下面具体说明之。

2．1　与实际相结合

任何一个标准都来源于实践而又高于实践，如果闭门造车，孤立地完成标准制定任务，将在以后的应用中出现难以协调的问题。所以在《标准》的制定前，我们广泛了解了南京市及其他城市各家测绘单位的技术方案、技术经验和在生产过程中出现的问题以及不足之处，并听取了南京市知名院校有关专家和教授的意见，对收集来的意见加以统一，明确了《标准》制定的总体思路和框架。

2．2　遵循国家已有标准

国家标准是国家最高层次的标准。这类标准往往由许多政府部门、学术团体等各个方面的专家共同研制，经国家主管部门批准，发布实施的。尽管国家有关城市基础地理信息标准还不尽完善，但我们《标准》的制定必须遵循国家已有标准（包括行业标准），这样才能使地方行业标准纳入国标框架，便于资源共享。

2．3　科学性和实用性

《标准》的制定必须具有科学性和实用性，简洁明了，便于掌握。《标准》从编写格式、语意表达、注意事项、计量单位等都符合相应规范。在《标准》制定的过程中，聘请了有关专家、学者、生产一线的技术人员等人员经多次讨论完成，特别是编写格式、语意表达上尽量与国际标准接轨，避免在使用的过程中产生歧义。

2．4　一致性

《标准》的制定必须保证内容之间没有矛盾冲突的地方，特别是分类代码表、元数据表等的制定在发布前进行了严格的测试，以保证标准整体内容上的一致性。

2．5　协调性

在制定《标准》前，编写人员仔细研究了国家及行业的相关标准，由于国家及行业标准在制定的过程中难免存在冲突的地方，所以协调好与相关标准间的关系是制定《标准》的重要环节。此项工作难度很大，也是存在问题中比较突出的方面。如果发现有这样的问题，一方面对已有标准进行分析，对需要协调的问题进行讨论选择适合于《标准》的方案妥善解决，如果实在无法协调的只有自己重新制定。例如我们在制定《标准》的过程中，发现国家测绘局发布的《全球定位系统（GPS）测量规范》、建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》以及《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图要素分类与代码》中对GPS点等级设定的描述不一致，经过多次讨论，决定均衡采纳两者的描述，合理表述了《标准》中的GPS等级代码。

2．6　时效性

保证《标准》时效性的目的在于使标准具有现实的指导作用，落后的标准无法指导生产。国家标准规定其更新周期为3～5年，但由于目前在基础地理信息数据生产行业，新技术、新工艺、新方法、新软件不断涌现，我们应更加重视标准时效性问题，虽然《标准》目前已经完成，但应根据实际情况及时更新、修订《标准》，使《标准》真正起到指导城市基础地理数据生产的作用。否则标准将失去应有的作用。

3　《标准》制定

《标准》主要针对南京市域内大比例尺矢量地形图数据的标准化生产，确定地理信息数据采集、表示、处理的统一方法，用于数据的生产和验收，是各数据生产单位的模板。

3．1　技术依据与质量要求

90年代后，国家科技公关研究和各部门在地理信息标准化方面做了大量工作，已经取得了一定进展，不仅提出了大量标准研究报告和标准方案，而且已经发布实施了许多国家标准，另外还有一些已经制定但尚未发布的标准，已发布实施的标准中包括《城市测量规范》（CJJ 8—1999）、《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图图式》（GB／T 7929—1995）、《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图要素分类与代码》（GB／T 14804—1993）、《城市基础地理信息系统技术规范》（CJJ 100—2004）、《基础地理信息数字产品元数据》（CH／T 1007—2001）等，本《标准》在制定的过程中严格依据上述已发布的标准。

《标准》中还简单阐述了对数据质量的要求，涉及数据的几何精度、图形质量、属性精度、一致性、完整性，这些描述与最近颁布实施的《城市基础地理信息系统技术规范》是一致的。

3．2　总体框架

3．3　成图基本规定

基础地理信息数据所采用的平面坐标系、高程系是制定《标准》的基础，平面坐标系和高程系一旦确定，就意味着空间参照系统的确立，这样才便于基础地理信息数据的共享。目前《标准》规定采用92南京地方坐标系和吴淞高程系。成图基本规定还包括基本等高距、分幅与编号、文件命名方式、成图精度等方面的规定。

（1）基本等高距根据南京为丘陵地带的实际情况，在《城市测量规范》的基础上作了更为详细的规定；

（2）分幅与编号仍沿袭南京已有的方法；

（3）严格规定了数据文件命名方式；

（4）由于国家及行业标准就目前基础地理信息数据的生产工艺（全野外数据采集成图、航测法成图等）的成图精度没有明确规定，所以在《标准》中，成图精度遵照《城市测量规范》中城市地形测量的相关规定。

3．4　数据格式标准(www.xing528.com)

在《标准》中严格规定了数据编辑平台和数据提交格式。详细规定了基础地理要素分层设色标准。分层设色标准严格遵循《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图图式》要求，详细规定了以地理要素大类分层的原则，考虑到GIS建库的需要，设立了框架线（用来描述非封闭性面状地物外形特征的范围线）、轴线（用来描述线状地物连通性特征的中心线）、骨架线（用来描述某些复杂线状符号的定位线）等GIS表述层。

《标准》规定了要素点状符号、线状符号、面状符号的实体设定方法和命名方法，并在附件中作详细的描述。

另外，注记作为基础地理信息的组成部分，在《标准》中也作了详细规定，明确了各类、各等级注记的高度、字体、倾斜度、高宽比等，避免在数据生产的过程可能出现注记表述混乱的状况。

3．5　地形图要素编码体系

1993年国家针对大比例尺地形图颁布实施了《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图要素分类与代码》（以下简称GB14804—1993），为各地方、各行业提供了大比例尺地形信息分类编码体系框架，也为各地方或行业进一步制定细部编码体系奠定了基础。我们的《标准》以GB14804—1993为基础，本着科学性、系统性、可延性、兼容性和实用性原则建立地形图要素编码体系，按照地理信息大类分为测量控制点及高程点、居民地和垣栅、工矿及农业设施、交通及附属设施、市政设施及管线、水系及附属设施、境界、地貌土质、植被9大类，编码统一用七位数字描述，结构为（见表1）：

表1　地形图要素编码描述

为便于GIS分析处理，对附加码九种加载方式作了严格规定，并根据代码的分类结构和附加码的扩展原则，形成《南京市1∶500、1∶1　000、1∶2　000矢量地形图代码表》，作为大比例尺矢量地形图生产的重要依据。代码表着重体现了地理信息的可分析、可检索、可交换、可扩展的优点，是《标准》制定的重要体现。

3．6　要素代码及属性描述

首先，对地形图要素的属性项进行严格的定义，按照地物大类，详细规定各类属性项内容。

其次，对所有地形图要素代码放置的实体字段位置进行了严格规定，明确放置于“Thickness”字段中；对高程、等高线的高程值放置的实体字段位置进行了单独规定，明确放置于“Elevation”字段中；对除上述两项之外的属性项放置于地形图要素扩展数据（Extended Data）上，并用表格详细说明了扩展数据的注册应用程序名、组码、属性项目表示格式等，其详细性方便指导生产。

最后，就地形图要素属性项填写准则进行了阐述。详细说明了各类地形图要素属性项填写原则、如何择要填写、表述的粗细程度、调查不明的属性项如何表述等。

3．7　地形图元数据

良好的地理信息元数据是实现地理信息共享的重要条件之一，在2001年3月发布的国家测绘行业标准《基础地理信息数字产品元数据》中规定了数字线画图的元数据的标式、内容、质量、状况等描述格式。本《标准》元数据格式和内容主要依据它为框架，从数据标识、空间特征、属性特征、时间特征、质量评价、数据管理、数据形式等各个方面全面详细描述了大比例尺矢量地形图数据本身及其产生过程。严格规定了元数据提交格式，要求元数据信息的填写真实客观，并把元数据格式分为主表和扩展表，主表主要描述数据的基本信息、生产方式及人员、质量评价等，扩展表则描述数据后续修测信息以及根据需要扩展属性项信息。

3．8　图幅接边和图廓整饰

《标准》中规定了相邻图幅接边应采用“捕捉”方式进行图廓线上端点精确的数学接边。线要素以及面要素既要进行图形的接边，也要进行属性的接边。图廓整饰按照《标准》中附件的规定执行。

3．9　地形图细部编辑说明

本《标准》作为地方行业标准，它的内容应更接近生产实际，所以我们在制定标准的过程中，为方便实际生产，使数据更趋于统一，增加了《1∶500、1∶1 000、1∶2 000矢量地形图编辑说明》作为《标准》的附件。在附件中重点阐述了数据编辑的原则：完整性原则、捕捉到位原则、避让原则、公共边重合原则、面状地物封闭原则，并对一些重要或难以表达的细部地物及地貌的编辑作了详细的说明。

4　结语

以上讨论了《标准》制定的总体框架和具体思路，目前此标准已经作为南京市大比例尺矢量地形图数据生产依据发布实施。目前，此标准已用于南京市江北测绘大比例尺测图项目中，对以后南京市基础地理数据标准的统一和建库起到重要作用。虽然在《标准》的某些方面，比如数据字典的定义、质量方面的规定还有待进一步加强和完善，但它作为南京市第一个有关地理信息的行业标准，它的意义是非同一般的，它的颁布与实施加快了“数字南京”前进的步伐。

参考文献

［1］GB／T 14804—1993．1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图要素分类与代码

［2］CJJ 8—1999．城市测量规范

［3］GB／T 7929—1995．1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图图式

［4］GB／T 17941．数字测绘产品质量要求第一部分：数字线划地形图、数字高程模型质量要求

［5］GB／T 18315—2001．数字地形图系列和基本要求

［6］GB／T 18316—2001．数字测绘产品检查验收规定和质量评定

［7］GB／T 17160—1997．1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图数字化规范

［8］CJJ 100—2004．城市基础地理信息系统技术规范

［9］CH／T 1007—2001．基础地理信息数字产品元数据

［10］GB 7931—1987．1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图航空摄影测量外业规范

［11］GB 7930—1987．1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图航空摄影测量内业规范

［12］阎正，等．城市地理信息系统标准化指南．北京：科学技术出版社，1998

（本文原载于《测绘通报》2006年第1期，曾获南京市第七届自然科学优秀学术论文二等奖）