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基礎地理信息要素范文1

關鍵詞：大比例尺基礎；地理信息；數據庫

Abstract: as an important part of the infrastructure, digital city construction in large scale basis to improve the digital city's basic geographic information database construction, enhance the level of social management and public service. Large scale is based on the analysis of fundamental geographic information database construction, on the basis of the whole process to find out in the construction of the key points, and by strengthening the integrity of data, preparing work, promote the automation of processing multiple aspects, such as perfect the construction of database, and to summarize, to find effective and practical method of database construction.

Key words: large scale basis; Geographic information; The database

中圖分類號：P208文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

現在我國很多城市都在實行數字城市建設，按照各個部門提供的信息編制對應的地理信息系統。基礎的地理信息就是把城市不同元素各種地理信息歸集到一塊，成為數字信息的載體，它具有涉及范圍寬廣、面向全社會、共享性強、公益性高的特點，是數字城市建設的核心內容，維持系統運行的先決條件。信息源的數目和質量決定著國家信息系統運用技術的深度，而大比例尺基礎的地理信息正是重要的數據信息源，按其制定的地形圖能達到城市不同專項地理信息系統使用的要求，因此要求基礎地理空間數據具有更高的精準性和及時性。

一、地理數據的準備工作

原有的大比例尺基礎地形圖在制定過程中，應按照現有的國家制圖規定的制度，對每種地形的元素在比例尺不相同如1:500和1:1000的情況下設定符號、種類級別大體保持統一，而很多城市在建立自己的地理信息數據庫的時候在大比例尺基礎地形圖上加入不少國家制圖所規定條款外的數據信息，例如某棟大樓的高度、特殊建筑的標志、公交站點等便于人們識路。此類數據信息的來源要根據人們在實際生活中的要求進行詳細的收集，并保證數據的準確性。盡管這類城市地理數據信息并未以國家制圖規定內容提及，但是我們在完善城市地理信息數據庫的時候并不能忽略這些信息，盡可能做到在制定的地形圖上對這些地理信息進行妥善保留，以增加城市地理信息數據庫的內在使用價值。

在建設大比例尺基礎的地理信息數據庫的同時，也要增加對有關數據地理產品規章制度要求的建設，但是由于我國某些城市地理信息的特殊性，其建設過程較為緩慢，因此想要達到保持地理基礎數據信息的一致性，滿足城市基礎地理信息建設與數據之間輪流使用的要求等目的，就先對有關數據的結構及表格進行籌劃工作。要嚴格按照國家的相關要求找到對數據進行分類的方法。因為數據庫地形圖對比例尺不同的情況下相同的地理要素在地理圖形的表達上有通過點、線、面不同形式來表達的方式，所以我們要對其加以區分，如可采用在地形圖國家相關規定標準編碼數字后面根據不同的表達方式加上對應尾數。除此之外，還要設定具體的不同數據類型對地形要素進行描述，對地理信息數據表的每個內容和有關說明進行分析確立，建立明細的地理信息數據庫。為了方便數據庫的自動建設，要把各種比例尺下地理信息與相關數據表格相互聯系起來，顧及到所用的地理信息軟件平臺以及最后地理信息數據庫結果的數據表達格式，如果要在不同的地理信息處理平臺之間進行數據交換，就應該做好數據接口預先措施。

二、數據執行的自動化

在建設大比例尺基礎的地理信息數據庫的時候，可應用計算機系統對地理要素的選擇、整理、轉換等設定一些程序自動化進行處理，并提前制定相關因數來達到目的。進行選擇地形要素時，一要按照建設時的實際情況制定一些列網格對數據進行過濾選擇，按城市地理信息的相關特點對地形要素篩選，以比例尺從1：500向1：2000轉換的情況為例，可在地形圖上舍去下水道、管道以及其附帶內容等相關地形要素，因為這些內容在1:2000地形圖上可不予體現。二是要按照城市地理空間對地形圖相關一部分要素篩選處理，根據有關數據庫建設的標準，對地理要素進行選擇，一般包含面狀地理要素的大小以及線型要素的長短，還是上面的例子，分別確定不同比例下衛生間、地下通道、綠化植物、大型工廠設施、天橋、立交橋等地形要素面積的選擇。可將面積較小的地形要素用不按地圖比例的簡單易懂的點狀符號來表示，像汽車加油站、寺廟、雷達監控室、變壓器、通風設備、亭臺樓閣、走廊、鐘樓等等，在這些地理要素的關鍵部位要用點狀圖形來說明；江河等線型水系、柵欄、層次低的單線道路等等線型地理要素可按照所規定的長度進行選擇。三要設定相關規定對地理信息要素較為密集的位置在地形圖上進行取舍，例如市區繁華地段、旗桿點、交通發達點等。

在建設大比例尺基礎的地理信息數據庫的時候，對地理信息要素進行整合處理，可將不用區別的地理信息要素在數據庫中進行整合，不需要其他形式的處理。以1:2000的比例尺向1:10000轉換時，將柵欄、鐵絲網以及籬笆進行整合。

三、建立數據庫的過程

在建設大比例尺基礎的地理信息數據庫的時候，先要對所建數據庫的城市進行地理調查研究，做出相應地形數據的整理分析。不少城市缺少大比例尺基礎地形的數據，對建設數據庫的目的性不強。所以要想建設好數字城市，相關工作人士應按照其地理信息數據形成情況做好研究，在滿足國家相關制度、區域標準和本行業有關規定的基礎上，設立一套數據體系，按照預先方案對數據庫圖層、結構、文件等進行規劃，確保數據庫的質量，完成大比例尺基礎的地理信息數據庫基本建設。其建設流程如下：對已有的數據分析研究制定數據標準規范整理相關數據檢測數據轉換數據入庫交換數據共享數據應用數據。

（一）研究數據

由于現有的城市大比例基礎地理信息數據具有存在年限的不同、搜集來源、格式多種化、質量不統一、管理不集中等現象，因此在這些數據入庫之間，要經過詳細的分析研究、整理。

（二）標準的設立

其關鍵部分就是數據庫的規劃，對整理數據的有關要求、數據保存的措施以及以后數據應用有著重要的影響。因此在設定相關數據庫的標準時，要按照國家、區域、行業的相關說明和規定進行操作。

（三）數據的整合

不但要進行原有數據的處理，還要對收集后的數據按照標準進行有效的處理措施。

（四）數據的檢測

對整理后的數據進行加測，如果存在缺陷，就應該重新進行檢測。主要有地理圖形的檢測和數據屬性方面的檢測。其中存在的難點是由數據量巨大，對于為細小的問題認為難以及時發現，可采用人工與相關專業檢測軟件配合來對數據進行檢測。

（五）數據經轉換后進庫

經過整理與檢測的數據并不能直接入庫，還需用相關工具進行格式上面的轉換，保持轉換前后地理信息在各個方面數據一一對應，并沒有地理圖形和數據屬性方面的差異。

四、建立完成的數據庫應具有特點

（一）實用性：能夠滿足用戶的需要，便于使用、管理和維護。

（二）適用性：系統的結構能夠滿足各種類型用戶的需要，運作方便、靈活，方便對數據進行更新。

（三）標準化：數據庫的內容、數據分類、格式編碼、相關精度等方面應采用國家所規定的標準、行業的相關規定、地方的有關制度。

（四）擴充性：數據編碼、應用范圍以及軟硬件設施可進行擴從，以適應未來技術水平的更新。

（五）領先性：應用先進的技術、方法、設備等，提升數據庫的技術水平；最大程度地節約資金。

（六）開放與共享性：促使基礎地理信息數據庫能夠成為綜合性地理信息資源。

五、加強建設過程中質量

數據庫相關產品的質量方面控制難于數字線劃圖方面的質量控制，因此在建設大比例尺基礎的地理信息數據庫的時候應制定先進有效的質量控制措施來保證數據庫的建設質量，對地理信息數據作出數據精度、數據屬性、地理圖形統一性、良好的數據完備性進行控制，主要有檢測數據的完整程度；檢查地形圖圖層中的空地物類；確保數據庫沒有遺漏要素。對建設設計方案進行檢測，檢測結果數據和相關規范。無效數據排除，在數據庫建設過程會產生一小部分無效的或者重復的數據，需及時進行排查。

六、結論

基于以上分析論述，為加強城市宏觀管理以及規劃的需求，建設數字城市可以通過建設大比例尺基礎的地理信息數據庫來實現。隨著比例尺的進一步加大，地形圖所覆蓋的信息更為廣泛，其應用范圍也會進一步擴展，如衛星運行圖片、航空飛行軌跡等等。因此，對于城市地理信息數據庫的建設，應作為城市建設基礎設施的重要內容之一。

參考文獻：

[1]葉海波,吳遇文.大比例尺基礎地形數據的建庫與應用[J].測繪,2012(4)

基礎地理信息要素范文2

關鍵詞：信息化測繪；數據庫；GIS；數據采集

Abstract: in the surveying and mapping technology development today, surveying and mapping subject has completed by traditional analog to digital surveying and mapping of surveying and mapping process of change, is now surveying and mapping to new phase transformation and information across. Surveying and mapping results are not features of the landscape and simple accumulation, in addition has a load information for city planning, production, life, tourism, transportation, finance, energy and so on various aspects are of significance. For the definition and management of surveying and mapping results are constantly changing, all kinds of data maintenance and continuous updating the constantly increasing demand, keep the space database processing.along also appears more and more important. Summarized and analyzed the different management mode and method was put forward on the basis of how to maintain and manage urban geographical information system database, to improve the urban modernization management level. Combining with the actual work, and on this are discussed.

Key words: surveying and mapping information; Database; GIS; Data acquisition

中圖分類號： P25 文獻標識碼：A文章編號：

0 引言

隨著科學技術的迅猛發展、信息技術的迅猛普及和地理信息系統進入實用化階段，市場出現大規模的基礎地理數據的需求，這對城市地理信息系統數據庫的建設和采集維護機制提出了很高的要求，如在基礎地理數據的時效性、準確性上提出了更高的要求。基礎地理信息的采集維護部門采用了數據庫和GIS等的新技術對地理信息進行管理和維護，在技術的各個發展階段采用了不同的管理方式和建庫模式。

1 一般建庫方法及模式

1.1 基于文件方式的管理數據庫

在基礎地理信息應用的初期，應用系統所需要的基礎地理信息，多數向測繪部門購買，而測繪部分有固定的行業標準，所擁有的地理信息采用各種圖形文件存儲，例如cad圖形，而這些信息的使用者為了方便對數據的查詢、提取和維護等管理工作，大部分采用數據庫的方式將地理信息的相關信息進行有效的管理。即地形圖和數據庫是分別維護的。它的特點就是數據庫與基礎地理圖形數據相對獨立，數據庫存在一定的安全性和局限性，時效性差。

1.2 基于地形圖幅的建庫模式

為了減少地理信息使用部門后端使用過程中的數據處理量，將地圖上的內容按照GIS的數據要求，即點線面注記按要求轉換成GIS的數據格式，而且利用GIS的一些數據庫存儲技術，將基礎地理信息以數據庫的形式保存起來。

1.3 獨立于地形圖的建庫模式

為了保證GIS用戶對基礎數據庫數據的最大效益使用，在建庫過程中最大考慮GIS用戶的需求，建立了一種完全獨立于基礎地形圖測量的建庫模式，測繪成果基礎地形圖只是作為數據庫更新維護的一種數據源，但是對于目前數據資源共享機制尚沒有得到保證的情況下地形圖仍然是數據庫更新維護的主要數據源，這樣在數據庫的更新維護和建設中就具有以下特點：數據庫能完全滿足GIS用戶的需要，因為在建庫過程中考慮的就是最大滿足GIS用戶的需要，數據庫中數據要素分類就是當前GIS用戶所需要的地理要素，如行政區劃、道路要素、河流要素，即通常所說的三線一區劃，外加使用頻率較高的建筑物、綠化等要素。數據庫的時效性較前兩種模式有了很大的提高；同時數據庫的更新維護工作比較復雜，由于基礎地形圖仍然是數據庫進行更新維護的主要數據源，而數據庫的設計室直接針對GIS用戶使用并沒有考慮基礎測繪的成果標準，這樣在數據庫的更新維護中就勢必增加了一些不必要的工作量。

2 基于測繪的面向對象建庫模式及實現

為了最大化地克服以上建庫模式的缺點，在建庫過程中既考慮GIS應用的需要，也考慮到最大更新手段測繪的具體要求，建立了面向地理實體對象并以測繪作為主要更新手段的基礎地理數據庫建庫模式，具體過程如下：

2.1 庫結構中要素分類時對測繪過程、標準的考慮

根據在城市基礎數據庫中的作用不同分成三大類：

a. GIS需要但是基礎測繪不可能實地采集的數據，如行政區劃、街坊面、郵政區劃等要素，這些要素在基礎測繪中雖然不可能直接采集得到，但是可以借助基礎測繪得到的基礎地理要素或者其它形式的信息獲取。

b. GIS需要而且是基礎測繪能實地采集的要素，如建筑物的結構、用途、樓層、門牌號等，道路要素的材料、寬度、車道數等，河流要素的流量、流向等，綠化要素的面積、植物種類等，各種管線要素的分類等等。這些要素針對GIS用戶數據使用的情況分析和基礎測繪的方便考慮，不同的要素區別對待，建筑物在GIS分析使用要求其整體完整性，在基礎測繪也能保證其完整性，所以在測繪更新維護中就要求超越圖幅的范圍保證實體的完整性；綠化在GIS分析中使用大多數是用來顯示物種和統計面積，一般綠化面積都比較大，這樣在測繪更新維護中可按照圖幅的要求，在圖幅范圍內保證綠化的完整性，必要時可以與圖幅邊界構成封閉綠化面。

c. GIS用戶不常用但是基礎地形修測必須表示的地理要素或文字注記類，這些要素可以按照實地地物的大小區別表示，在比例尺范圍內不能表示的就采用點狀要素的形式來表示，在比例尺范圍內能表示就按比例來表示，如漏斗、電線塔等實體；文字注記的內容除了按照地形圖的注記要求外在實體的屬性中同時輸入，這樣就能同時保證地形圖的出圖和GIS的查詢分析。

2.2 建庫過程中測繪成果的利用

為了利用已有的測繪成果，可以利用一定的工具將這些數據轉換成數據庫要求的格式。在轉換過程中需要加強一定的質量控制，以保證沒有信息損失和信息轉換誤差。需要特別注意的一些問題是：

a 符號庫的統一在地形圖中不依比例尺的地物多以符號塊表示，本數據庫的建設過程中考慮到不同時期的地形圖由于采用的標準不一致可能存在相同類型地物采用不同符號塊的情況，在采用工具轉換之前必須將這些同樣類型不同符號塊的實體采用統一的符號塊來表示。

b 線狀地物的同類連接和共邊的處理在CAD環境中存在較大的靈活性，在線狀地物表示時可能存在同一實體多段表示的情況，為了地物表示的合理性和不影響GIS分析，需要將這種類型的實體加以連接處理，如柵欄、圍墻等起境界作用的地物；在地形圖中為了圖面的美觀，對于共邊的地物進行了人為的處理，但在地理實體的邏輯關系表示上可能缺乏科學性，為了減少這種誤差，需要進行處理，如圍墻和建筑物相交時，在地形圖表示上擴大了圍墻的表示，壓縮了建筑物的真實范圍，我們處理時，取圍墻的中間位置作為圍墻的位置和建筑物的邊界。

c 面狀地物的封閉性檢查 為了提高工具的處理效率和保證入庫過程的順利，對于建筑物、河流、綠化等面狀地物必須檢查封閉情況，以保證面狀地物的完整性。

d 注記位置的調整為了能自動化提取地形圖中某些注記作為地物實體屬性轉換進來，如樓層信息，在地形圖中自動注記的樓層，為了圖面的美觀，注記的插入點可能在較小面積或不規則建筑物的外面，這樣在處理的過程中需要把注記移到建筑物內，以保證處理時能準確識別。

2.3 測繪工作對數據庫時效性的保障作用

數據庫在設計過程中充分考慮了測繪過程的結構要求和要素分類，在基礎測繪的同時就可以直接利用的數據，采用特定的編輯軟件對數據進行修改，經比較后取得對原始數據的修改狀態信息，直接加以利用。于是基礎測繪的現實性有了保障，這樣也就保證了基礎數據庫的現實性要求。

2.4 數據庫成果的利用及過程質量監控

在數據庫中不僅保留了基礎地理信息，同時保存了有關維護的信息，即數據的維護者、維護日期、最新版本、維護手段、質量情況等信息，通過完整的管理系統在過程上保證了數據庫成果的合理使用和質量控制。

3 城市地理信息系統數據庫的構成

3.1 城市基礎線劃圖（DLG）

矢量數據庫是傳統空間地理信息的主要表現形式，也是目前應用最廣泛的空間信息產品。空間信息矢量圖數據庫包括了各種基本比例尺地形圖數據庫：1：500、1：1000、1：2000、1：1：1萬、1：2.5萬、1：5萬、1：10萬等多種比例尺地形圖數據庫，根據社會需要和具體情況，采用分步建庫的原則。

3.2 綜合地下管線數據庫

是在城市管線普查和竣工測量檔案資料的基礎上，對城市各種地下管線及其它地物的空間分布信息進行數據采集、處理、存儲、分析和輸出的綜合性空間信息。

3.3 城市基礎正射影像圖（DOM）

是由航空攝影或其它遙感數據經過傳感器取向糾正和地形影響的消除后形成的圖像。許多地理要素，包括框架中的有些部分，可以從正射影像中解析出來。

3.4 元數據庫

是對地理空間數據的描述，包括數據集的數據分類名稱、比例尺、數據生產時間和生產者等，以利于用戶了解使用數據庫，提高數據庫的共享度和利用價值。

3.5 區劃與地名數據庫

這些地名主要是自然地理實體的名稱、市政設施以及公園、風景旅游區、自然保護區、名勝古跡、紀念地，各級政府所在地、企、事業單位等，建立的地名數據庫。同時根據具體情況又采集了道路名稱、鋪設材料、寬度等屬性信息，還采集了道路兩側有現實意義興趣點門牌號信息，如銀行、醫院、超市、賓館、車站等等。

4 結束語

使用基于測繪生產的基礎數據庫管理實現了測繪生產和基礎地理信息應用的和諧統一，在時效性、準確性方面滿足了地理信息用戶對地理信息采集維護的高要求，從而在很大程度上也保證了數據庫的有效性運行，并且極大地推動了地理信息系統在各行各業的使用和城市的可持續發展。

參考文獻：

[1] 承繼成等編.《數字城市理論、方法與應用》科學出版社.2003年.

[2] 承繼成.《國家空間信息基礎設施與數字地球》〔M〕.清華大學出版社.1999年.

[3] 張新長 張青年.《地理信息系統數據庫》. 科學出版社. 2010年.

基礎地理信息要素范文3

abstract: This river City 1:500 foundation geography information database construction is originally a number river geography space frame to constuct one of the core contentses of engineering.The article elaborated this river City in detail 1:500 foundation geography information database data sortings with set up a database work, introduce 1:the contents and method and homologous check procedure of 500 foundation geography information database quality checks.

關鍵詞：數字本溪基礎地理信息數據庫質量檢查

Keyword: he number this river foundation geography information database quality checks

Abstract: Benxi 1:500 scale fundamental geographic information database construction is one of the main contents of Digital Benxi Geospatial Framework Construction. The paper describes data processing and database construction of Benxi city 1:500 fundamental geographic information database and introduces data quality examination items, method and relevant programs.

Key Words: Digital Benxi; Fundamental geographic information; Database quality examination

中圖分類號：U212.22文獻標識碼：A文章編號：

1 引言

2006年，國家測繪局開展了數字城市地理空間框架建設，據不完全統計，全國已有30個省份近230個城市開展了數字城市建設工作。數字城市建設成果已在包括政府機關，企事業單位在內的幾十個領域取得廣泛應用，開發的各種典型應用系統多達1000個以上，有力地推動了城市管理和服務的空間化、精細化、動態化和可視化，為城市戰略研究、決策形成、規劃制定、應急響應等重大戰略舉措提供了支持，提升了城市整體經營水平。

本溪市在2009年成為數字城市地理空間框架建設試點城市之一，主要建設內容包括：基礎地理信息數據建設、地理信息公共平臺建設、典型應用示范建設和支撐環境建設等。本溪市1:500基礎地理信息數據庫建設是本工程的核心內容之一，它為本溪市各種城市信息提供統一的、權威的地理空間數據平臺，在信息資源按地理空間進行整合和共享中具有基礎性作用。本文詳細闡述了本溪市1:500基礎地理信息數據庫數據整理與建庫工作，介紹了1:500基礎地理信息數據庫質量檢查的內容與方法及相應的檢查程序。可為其他數字城市大比例尺數據的建庫工作提供借鑒。

2 原始數據的分析與利用

2.1 CAD數據

該項目CAD數據分別由3家單位制作，共計有1:500數據2149幅。該批數據分別于2001、2002年生產。采用1980本溪市城市坐標系，高斯-克呂格投影，3°分帶，中央經線為123°45′；1985國家高程基準，高于基準高程160m，等高距為0.5m和1m。由于各單位的數據采集標準并不完全一致，因此在數據整理時需要補充或刪除部分要素，以求統一。

2.2 地籍數據

本溪市的城鎮地籍調查數據為1:500比例尺，坐標系采用1980西安坐標系，1985國家高程基準，高斯-克呂格投影，3°分帶，包含41帶號。通過對地籍數據的分析整理，我們主要利用其中的房屋、圍墻、行政區和行政區界線要素更新地形圖，宗地注記可以用來更新單位名稱，其他要素僅供參考。

3 作業流程

1）提取城鎮地籍調查數據中的房屋、圍墻、道路、水系等可利用要素。

2）將上述數據進行投影變換，變化到城市坐標系下。

3）將DLG數據導入EPS 2008地理信息工作站中，進行各類要素類的編輯和重新劃分。

4）利用提取的城鎮地籍數據進行地形圖相關要素的更新及編輯，對各要素進行屬性連接。

5）對設計中要求建立拓撲關系的要素進行拓撲處理。

6）對數據進行屬性、空間、接邊等方面的質量檢查。

7）數據接邊融合。

8）數據的輸出處理及格式轉換。

4 檢查內容

1）坐標系、完整性、數據版本、數據結構是否正確；

2）要素內容是否有丟漏；

3）要素處理是否到位；

4）數據結構（分層、屬性項）是否符合設計要求，屬性是否完整與正確，是否存在屬性異常值；

5）是否存在數據異常情況，如大片小區房屋的層數全為1，大片高程點高程相矛盾等；

6）要素歸屬是否符合規定；

7）有向線、有向點方向是否正確；

8）等高線、高程點高程屬性是否正確；

9）要素是否經過接邊融合處理，包括圖幅內部間要素；

10）是否存在重復數據、拓撲關系、自相交等。

5 檢查方法

檢查主要采用人工核對檢查、程序與人工交互檢查等方法。

5.1 人工核對檢查

1）要素處理檢查：按照要素分類，逐類檢查要素表達是否達到設計書要求及有無錯漏，例如：面狀水系、居民地、植被等需要構面的是否構面，構面是否構到位；陽臺、門廊、門頂、檐廊、柱廊、雨罩；龍門吊、天吊；工礦設施范圍線等相類似的要素區分是否正確；交通要素中的公路、街道表示是否正確；管線類連線、各類檢修井歸類是否正確；要素關系處理是否正確等。

2）屬性檢查：檢查數據的屬性完整性與正確性、檢查代碼歸屬，對需手工賦的如有名稱的水系、交通等要素的屬性要著重檢查；

3）查漏：與原來的矢量地形圖數據進行核對，是否有遺漏。

4）查接邊：檢查各要素的接邊融合情況。

5.2 程序檢查

檢查程序是利用空間數據的圖形與圖形、圖形與屬性、屬性與屬性之間存在的拓撲關系、邏輯關系和規律，檢查和發現數據中存在的問題，下面列舉主要的檢查項目和修復工具的功能。

1）檢查項目

“層名合法性檢查“——按照模板檢查出不符合要求的層。

“空間邏輯檢查“——檢查出不符合邏輯的相交重疊情況。

“懸掛點檢查“——標注出懸掛點。

“等高線矛盾檢查“——根據等高線高度，將不符合等高距的曲線列舉出來。

“高程點與等高線匹配檢查“——可檢查出點線矛盾。

“房屋屬性檢查“——可檢查出房屋屬性填寫錯誤的數據。

“必填項空值檢查“——如必填項為空則被標記出來。

2）修復工具

“重疊對象修復“——可將完全重疊的同類數據刪除至只保留一組。

“空間邏輯修復“——經此工具修復，可以大大降低空間邏輯錯誤。

“斷線修復“——將相連的同種屬性線劃連成一條線。

6 結束語

基礎地理信息要素范文4

關鍵詞：城市基礎地理信息數據庫 系統組成 存儲管理

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0017-02

數據是數字城市構建的“血液”。同時，數字城市需要的數據主要是包含大量的圖形的空間數據，它包括柵格圖形數據、矢量數據以及關聯的屬性數據。面向數字城市的城市基礎地理信息系統更是涉及到多種空間數據庫的管理和互操作問題，顧及空間數據本身海量數據和復雜結構的特點，基礎地理信息系統中數據組織的好壞直接關系到系統的效率。我們把城市不同部門數字化建設都要用到的基礎數據稱為城市基礎地理信息數據。

1 城市基礎地理信息數據類型

基礎地理信息數據分類有很多方法，例如按數據結構來分，有矢量數據、柵格數據、矢量柵格一體化數據；按產品形式分，有數字高程模型數據（DEM）、數字正射影像數據（DOM）、數字柵格地圖數據（DRG），數字線劃地圖數據（DLG）。狹義上，城市基礎地理信息數據庫的核心任務是4D數據庫的建立，這里簡單地介紹一下4D產品的概念。

1.1 數字高程模型

DEM是區域地形的數字表示，它由規則水平間隔處地面點的抽樣高程矩陣組成。DEM的水平間隔應隨地貌類型不同而改變。為控制地表形態，可配套提供離散高程點數據。由于格網的規則性，其X，Y或B，L的交點坐標被省略，通過對應的2值在矩陣中的行列號隱含表示。DEM數據通過一定的算法，能轉換為等高線圖、透視圖、坡度圖、斷面圖、暈渲圖，以及與其他數字產品復合形成各種專題圖產品；還可計算體積、空間距離、表面積等工程數據。

1.2 數字正射影像（DOM）

DOM是由航空攝影或其他遙感數據經糾正和消除地形影響后形成的數字圖像，是地表信息的真實反映，信息量極其豐富。數字正射影像圖疊加專題信息之后，擺脫了傳統專業線劃圖過于抽象，非專業人員不易理解的局限，使城市信息更加直觀、內容更加豐富多彩，便于政府對城市的管理。數字正射影像數據庫可以作為基礎地理信息系統建設的重要的背景，可供規劃、設計和廣大用戶直接查詢、量算使用。

1.3 數字柵格地圖（DRG）

DRG是現有模擬地形圖的數字形式。它是由模擬地圖經掃描、幾何糾正及色彩歸化后，形成在內容、幾何精度和色彩等方面與地形圖基本保持一致的柵格數據文件。可以較為方便的進行放大、漫游、查詢等。本產品可作為背景，用于數據參照或修測其他與地理相關的信息，適用于DLG的數據采集、評價和更新；也可與D伽，DEM等數據集成使用，派生新的可視信息，從而提取、更新地圖要素；還可以繪制紙質地圖，改變地圖存儲和印制的傳統方式。

1.4 數字線劃地圖（DLG）

DLG是地形圖或專題圖經過掃描后，對一種或多種地圖要素進行跟蹤矢量化，再進行矢量糾正形成的一種矢量數據文件。其數據量小、便于分層，能快速生成專題地圖。這種數據滿足GIS進行各種空間分析要求，被視為帶有智能的數據，可隨機地進行數據選取和顯示，與其它幾種產品疊加，便于分析、決策。各種以矢量為基礎的地圖均可視為DLG。

2 城市基礎地理信息數據庫的內容

城市基礎地理信息數據庫主要應包括以下7個數據庫：控制測量成果庫（CSP）；數字線劃地形數據庫（DLG）；數字正射影像數據庫（DOM）；數字高程模型數據庫（DEM）；數字柵格圖數據庫（DRG）；地名數據庫（PN）；元數據庫（MD）。基礎地理信息數據庫還可包括管線、規劃、地質等相關數據。基礎地理信息數據庫的組成結構圖如圖1所示。

3 城市基礎地理信息數據庫的邏輯設計

城市基礎地理信息數據庫必須面對不同的用戶或應用群體，系統的主要需求表現在各類數據的快速檢索查詢、數據的更新與維護以及數據的安全等等多個方面，所以我們必須對數據庫中的數據進行合理的組織和分類來滿足上述需求。

數據庫的邏輯設計主要是根據數據的不同應用對數據進行分類組織。下面以矢量地形圖為例闡述數據庫的邏輯設計。

矢量地形圖數據作為數字線劃圖的主要組成部分，用以表示城市的基本面貌并作為各種專題數據統一的空間定位載體，包括測量控制點和城市地形、交通、水系、境界、居民地、植被等核心地理要素。在基礎地理信息數據庫的邏輯設計中，可以設計如下。

（1）矢量地形圖數據子庫。

矢量地形圖數據子庫的劃分可以依據城市在建立城市基礎地理信息系統時使用的矢量地形圖數據的比例尺來進行，如有的城市有1∶500、1∶2000和1∶10000的矢量地形數據，就可劃分為3個子庫，分別為1∶500地形圖子庫、1∶2000地形圖子庫、1∶10000地形圖子庫；而有的城市可能只有1∶500和1∶10000的矢量地形數據，那其地形圖子庫就有1∶500地形圖子庫和1∶10000地形圖子庫兩種了。

（2）矢量地形圖數據大類。

根據通常應用的需要，將基礎數據庫中的矢量地形數據按地形實體的大類進行邏輯分組，每一個邏輯組就是一個矢量地形圖數據大類。矢量地形數據按照國標可以分為控制點、居民地、交通、水系等幾個大類。一個大類中的空間實體數據在邏輯上被看作屬于同一范圍，其代碼的第一位都相同，往往被同時應用。

（3）矢量地形數據圖層。

一個矢量地形圖數據大類通常包含多個空間實體類型，可以再根據實體的類型（點、線、面）和實體在數據中的意義（輔助信息、主要信息）劃分出具體的邏輯層，一個邏輯層還可以含有一個注記層。

（4）矢量地形數據實體。

矢量地形數據實體作為單個圖層中的獨立單元，包含圖形數據（幾何屬性）和非圖形數據（非幾何屬性）。圖形數據一般指實體的地理位置和形狀，非圖形數據包括標量屬性（如：高程、面積、長度的數據及實體的編碼數據等）和名稱屬性（如：道路名稱、河流名稱等）。地理實體按幾何形狀分為點、線、面三種基本類型，這種分類法對于地理實體的特征描述和編碼表示很合適。例如點類有控制點、獨立地物點等，線類有道路、地類分界線、管線等，而面類有行政區域、建筑物、綠化帶等。

4 城市基礎地理信息數據庫的詳細設計

4.1 控制成果數據庫

4.1.1 控制成果庫系統設計

建立控制成果庫主要是對測區基礎控制點、像片控制點、空三加密成果、控制概況資料、空三加密概況資料等進行有效組織與管理。控制成果庫系統由控制點成果錄入、查詢兩個主要模塊組成。

（1）控制點成果錄入：控制點成果數據錄入模塊是對測區的概況資料、基礎控制點成果、像片控制點成果、空三加密成果組織入庫。（2）控制點成果檢索查詢：對于基礎控制成果、像片控制成果，通過點號進行查詢；根據攝區代號對像片控制概況資料、加密成果等資料進行查詢。

4.1.2 控制成果數據內容

控制成果庫由基礎控制成果（內容為城市基礎控制點成果）、像片控制概況（內容為像片控制測量的基本情況）、像片控制成果（內容為像片控制點成果）、空三加密概況（內容為航測內業空三加密的基本情況）、空三加密成果組成。

4.2 正射影像庫

4.2.1 正射影像庫系統設計

正射影像數據庫系統由數據入庫、數據查詢兩個主要模塊組成。

（1）數據入庫模塊：正射影像數據入庫模塊是要把TIFF格式的正射影像導入數據庫；二是要把正射影像對應的元數據錄入數據庫。（2）正射影像數據檢索查詢：正射影像數據檢索查詢模塊主要是根據圖幅號對正射影像元數據進行檢索查詢。

4.2.2 正射影像庫數據內容

正射影像庫包括正射影像庫成果（內容為正射影像成果）和正射影像元數據。

4.3 數字高程模型庫

4.3.1 數字高程模型庫系統設計

DEM數據庫系統由數據入庫、數據查詢兩個模塊組成。

（1）DEM數據入庫：數字高程模型的入庫包括BLI格式的數據入庫及元數據入庫兩部分。（2）數據查詢：數據查詢模塊指對DEM元數據信息進行查詢。

4.3.2 數字高程模型數據內容

數字高程模型數據為拼成一體的濟南市DEM數據。

4.4 基本要素數據庫

4.4.1 基本要素數據庫系統設計

基本要素數據庫包括境界、道路、水系、地名及土地利用等五大類基礎的空間數據。系統由數據入庫、數據查詢兩個模塊組成。

（1）基本要素數據入庫模塊：由數據庫軟件提供的矢量數據入庫工具把Acr/Info的E00數據導入到數據庫中，并用開發的元數據錄入模塊完成元數據錄入。

（2）基本要素數據的檢索查詢：建立以圖號為索引的數據查詢機制，根據圖號對元數據進行查詢。

4.4.2 基本要素數據內容

基本要素數據庫主要包括境界、道路、水系、地名及土地利用五大類基礎數據及元數據信息。

根據具體的入庫需求，在境界、道路、水系、地名及土地利用五類數據中，按照不同的內容進一步細化，共分為12層數據（如表1）。

5 城市基礎地理信息數據庫的存儲管理

隨著數據庫技術的發展，通常采用數據庫（包括關系數據庫、對象關系數據庫）管理空間數據，使空間數據與非空間數據真正實現一體化的無縫集成，這是當今Gls發展的趨勢。采用數據庫管理空間數據能夠支持海量空間數據存儲、數據查詢檢索靈活、易于數據動態分析、采用開放的Client/Server技術，真正解決數據共享和多用戶操作問題，而且它具有強大靈活的開發環境。

目前，在空間數據存儲和管理方面應用最為廣泛的是支持空間數據存儲的數據庫技術和能夠實現在關系數據庫中存儲和管理空間數據的中間件技術。能夠支持空間幾何對象存儲和操作的對象關系型數據庫管理系統主要有oracle，Microsoft SQL Server，Informix，IBMDBZ等，其中oracle是國際上許多地理信息系統用來管理海量空間對象數據的首選數據庫管理系統。在大型地理信息系統的應用中，通常是通過ESRI公司（Environmental systems Research Institute，ESRI）的空間數據引擎ArcSDE結合大型關系數據庫（例如oracle，SQL Server）或者Oracle公司針對oracle數據庫開發的OracleSpatial來存放和處理空間數據。

5.1 空間數據引擎

空間數據引擎是一種處于應用程序和數據庫管理系統之間的開放且基于標準的中間件技術。使用不同GIS廠商數據的客戶可以通過空間數據引擎將自身的數據提交給大型關系型DBMS，由DBMS統一管理；同樣，客戶也可以通過空間數據引擎提供的用戶和異種空間數據庫之間的數據接口，從關系型DBMS中獲取其它類型的GIS數據，并轉化成客戶可以使用的方式。

于是，空間數據引擎就成為各種格式的空間數據出入大型關系型DBMS的轉換通道。空間數據引擎ArcSDE是GIS軟件生產商ESRI公司生產的中間件，它是利用關系數據庫管理系統（RDB略）的先進特性和真正的客戶/服務器（Client/Server）計算模式來管理大型企業海量地理數據的。ArcSDE將空間數據及其相關的屬性數據統一地放到商業化程度較高的標準關系數據庫中進行管理，同時采用開放策略，提供了開放、靈活、健全的API，開發人員可將空間數據檢索和分析功能集成到他們的應用工程中去。這就使得海量空間數據的管理獲得了一種比較理想的模式，并且使得在廣域網上以真正的Client/Server計算模式提供空間數據訪問服務、面向多用戶環境成為可能。

ArcSDE的優點：數據庫連接配置選擇多樣性、空間數據表述、數據庫可移植性、應用程序可移植性、數據完整性、提供應用編程接口、應用軟件和開發工具；ArcSDE是允許通過ESRI公司的GIS軟件——ArcInfo，ArcEditor，ArcView，和ArcIMS直接連接空間數據庫的標準接口。這些應用軟件和它們的綜合開發工具提供了一個創建、管理和使用空間信息的完整框架。ArcSDE也支持直接從AutoCAD和Microstation到空間數據庫的接口。

5.2 城市基礎地理信息數據庫的存儲方案

城市基礎地理信息數據庫是空間型的數據庫，數據量大，數據類型復雜，必須采用大型商用的關系數據庫管理系統。根據國內現狀和類似工程的實例，推薦使用Oracle關系數據庫管理系統；一方面使用oracle關系數據庫管理空間數據庫成功的案例較多；另一方面國內在使用。Oracle關系數據庫管理空間數據庫方面積累了許多經驗，這有助于城市基礎地理信息數據庫的建庫和管理。

ArcSDE能夠與RDBMS協同工作，提供了空間數據的存儲、查詢和管理的解決方案。其中，RDBMS負責在關系表中物理地存儲數據，ArcSDE則負責為前端的GIS解釋數據表中的這些數據。因此，采用ArcSDE與oracle相結合的方式，是城市基礎地理信息數據庫存儲與管理的合適方案。用ArcSDE管理空間數據，數據庫實體存放于關系型數據庫Oracle中，由Oracle實現對數據庫的管理。在此基礎上，通過空間數據引擎ArcSDE訪問數據庫，并提供相應的客戶端應用。

參考文獻

[1] 丁建勛，程效軍，石如文，等.淺談珠海市基礎空間數據檢查與建庫預處理[J].地理空間信息，2005，4（2）：3-5.

基礎地理信息要素范文5

摘要:絲綢之路歷史地理信息開放平臺是國家社科基金重大項目以及國家文化產業支持項目雙重支持、重點建設的重大工程，以服務“一帶一路”國家基礎建設為目標，針對二千年陸上絲綢之路地理信息進行采集、儲存、分析、管理。它的設計定位是:開放的，服務于科研、教學與政府咨詢的綜合性基礎歷史地理信息平臺;設計理念為開放、便捷、易管理、好操作。對歷史地理學研究的意義在于:(一)方便學者利用絲路沿線綜合的歷史地理數據資源。(二)為絲綢之路歷史地理長時段、綜合性問題研究提供平臺。(三)利用平臺資源，方便學者開發自己的個性化專題研究內容。

關鍵詞:絲綢之路;歷史地理;GIS;設計理念

GIS用于歷史地理學研究是近年來歷史地理研究手段的革命，這種革命不僅拓展了歷史地理學的研究內容，同時也帶來了研究理念與思維方式的變革。然而，利用GIS進行歷史研究，需要計算機、軟件系統、地圖資源等輔助工具，方便的平臺系統是推動其發展的基礎條件，因此，近年來各國政府與科研院所大都投入人力、物力，致力于本國的歷史地理信息平臺建設，分門別類的歷史地理信息平臺年年增加。［1］由復旦大學歷史地理研究中心與哈佛大學聯合開發的中國歷史地理信息系統(CHGIS)也是其中重要的歷史地理信息平臺。中國歷史悠久，歷史地理信息豐富，如何挖掘歷史資源，利用大數據理念進行歷史研究，建設多要素、多專題歷史地理信息系統尤為重要，而綜合的歷史地理信息平臺搭建就更加迫切，絲綢之路歷史地理信息平臺就是在這樣的契機與時代背景之下建立起來的。絲綢之路歷史地理信息系統(SRHGIS)是受國家社科基金重大項目支持，圍繞國家“一帶一路”倡議而建設的有關陸上絲綢之路的歷史地理信息系統，其目的是根據現有的研究內容，建立一套自漢代張騫打通西域以來至1949年以前絲綢之路沿線逐年連續變化的、開放的基礎歷史地理數據庫，內容包括二千年絲綢之路沿線自然環境、土地利用、交通、商貿、民族、宗教、文物遺址、文化傳播等要素的數據集，為絲路沿線綜合性學術研究提供歷史地理基礎數據。［2］作為絲綢之路歷史地理信息系統建設，該數據集內容豐富，涉及目前絲綢之路沿線自然與人文要素的方方面面，需要系統平臺進行存儲、管理、分析與輸出。絲綢之路歷史地理數字化應用平臺主要針對以上系統數據而建，旨在借助現代計算機技術、3S技術(RS、GPS、GIS技術)，搭建一套集絲綢之路歷史地理時空數據存儲、管理、應用、分析和共享的時空大數據科研服務平臺(以下簡稱“平臺”)，目前已試用上線。①本文主要介紹這一平臺的理念、架構、特色與價值，以方便歷史地理學者了解、利用及科研服務。

一、絲綢之路歷史地理信息平臺的結構設計理念與技術優勢

作為歷史地理信息平臺，最關鍵的要素不外乎對數據的采集、管理、分析與共享功能的實現。由于歷史地理信息系統有別于地理信息系統，它所涉及的數據時間跨度長，歷史資料采集困難，數據開發與管理相對復雜;同時，它所服務的學者領域也非常廣泛，包括歷史學者、地理學者、考古工作者等，這其中要求歷史學者需要熟悉地理信息系統的理念，地理學者也要明了歷史數據的提取。作為跨學科的應用平臺，為了能更好地服務于各學科學者的需求，平臺設計的總體理念定位在開放、便捷、易管理和好操作上。開放:絲綢之路歷史地理信息平臺是集數據集與分析應用于一體的開放平臺，平臺與用戶數據分離，使用方便。一般的GIS應用系統多是封閉的專用系統，這種系統的GIS部分需要特殊定制，GIS系統與用戶數據集成在一起，不可分離。這樣的封閉系統需要GIS專業人員做特殊開發，雖然功能強大，但費時費力，應用面窄。本系統的設計是將系統平臺與基礎地理數據以及用戶數據分開，平臺只提供基本、通用的系統功能，可以獨立操作。用戶自己可以利用平臺建立專題數據，平臺則自動實現用戶專題數據和絲路專題數據的鏈接，自動生成各種專題歷史地圖和專題歷史地理信息系統。便捷:系統設計時突出了平臺的通用性，平臺可適應多種學科的需要:歷史學、考古學、地理學、經濟學乃至文學等。可以利用平臺的各種功能，生成具有各自學科特點的GIS系統。考慮到從事人文學科的學者通常對于計算機和應用軟件比較陌生，系統設計還考慮到方便使用，多利用鼠標進行選擇，盡量減少直接輸入。易管理、好操作:平臺設計較為簡捷，數據中心與門戶可以實現一站式絲綢之路沿線歷史地理數據資源的、搜索、瀏覽、申請、審核、評價、收藏、下載等功能。利用元數據進行數據統一組織和，不同類型數據支持多種操作，如在線瀏覽、查詢、下載，且支持多種數據格式，轉換方便。技術系統直接決定平臺運轉的速度與操作程序，為方便廣大用戶在不同尺度地圖與不同水平的計算機上進行系統操作，西安云圖信息技術有限公司在開發該平臺時，大量參考與綜合目前國內外最先進的技術系統，其優勢表現在以下四個方面。首先，平臺構建于云服務和時空大數據技術之上，能夠實現大規模時空數據的存儲、、共享和可視化展示，同時還支持多種基于“云模式”的空間分析模型，可以對平臺數據和用戶貢獻數據進行空間疊加、在線制圖和數據分析，方便進行多源數據的探查、疊加和知識發現。相比目前業內其他相關公開的系統，該平臺不但提供了開放的用戶數據、在線制圖和上傳數據共享的功能，還具備強大的在線可視化和分析建模能力。其次，平臺融合了多種主流技術及其框架，商業組件和開源技術并存。第三，平臺接入了大量第三方服務，極大豐富了平臺的數據和功能，如天地圖、高德、Google、OSM、百度等地圖服務、哈佛CHGIS地名數據服務以及臺灣中央研究院中國歷史地圖數據服務等。此外，平臺本身所有數據和在線模型分析功能都以標準REST服務方式對外提供，以方便其他系統對接調用，擴展了平臺應用領域。第四，基礎數據數量大也是本平臺的一個特色。基礎數據包括多比例尺基礎地理數據(行政、地名、水系、交通等)、歷史地圖數據、影像數據、高程數據等。如1∶100萬基礎地理數據，實現絲路沿線比例尺尺度1∶100萬地理數據建設，包括交通、地名、水系、境界、鐵路、湖泊、居民地等常用基本要素。高程數據:進行絲路沿線90米分辨率和境內30米，重點區域達到15米分辨率高程數據庫建設。開展了絲路沿線影像數據庫的建設，下載、勻色、拼接、裁剪，搭建了絲路沿線中高分辨率影像數據庫。

二、絲綢之路歷史地理信息平臺的結構與組成

絲綢之路歷史地理信息平臺具備時態GIS、三維虛擬展示、WebGIS、云GIS、空間建模和分析功能。平臺的組成大體包括三個部分:1.基礎設施。包括計算機硬件、軟件以及部署環境的建設，數據庫、虛擬化環境、集群環境、GIS平臺、操作系統、Web服務等。2.數據中心。數據中心主要負責對歷史地理時空數據庫的建設與管理，包括基礎地理和影像數據、歷史地名數據、歷史專題數據(生態環境、土地利用、交通商貿、城址城市、民族宗教、文化傳播等)、資源和目錄數據、運維管理數據。同時融入數據的采集和ETL工具、數據的運維管理子系統，實現一站式絲綢之路沿線歷史地理數據資源、搜索、瀏覽、申請、審核、評價、收藏、下載等功能，是本平臺的核心。3.平臺系統。平臺系統包括科研數據集共享和門戶子系統、時空數據框架子系統、科研模型分析子系統、智能推薦和統計分析子系統、運維管理子系統。其中時空數據框架與空間模型分析最具操作性。時空數據框架是基于ArcGISGeodatabase模型設計實現的一套時空數據庫，采用Post-greSQL和ArcSDE進行存儲和管理，內容包括絲路時態基礎地理、影像、高程等數據，還包括各個科研專題數據庫，各個專題數據和基礎數據通過統一的定位、編碼和時態框架進行集成，數據格式為gdb。在本平臺，它是地圖的入口，實現“絲綢之路”各類資源數據分目錄導航、定位、疊加、瀏覽、查詢和統計分析應用，基于HTML5和Javascript技術實現，是一個集成系統，整合7個專題(自然環境、土地利用、交通商貿、民族宗教、文化傳播、城址城鎮、文化遺產)和基礎數據，提供基本GIS功能、圖層操作功能、資源目錄查詢和導航功能、時態推演功能、變化分析功能、多時態對比功能等。且通過二三維Web方式對絲綢之路基礎和專題要素進行綜合展示、查詢、分析和應用。空間模型分析子系統建立在絲路幾個專題系統分析基礎上，采用Web的方式對科研分析模型進行集成、Web、動態運算和展示。實現模型創建、和Web集成調用，將GIS分析模型搬到云端，實現在Web端的參數調整、動態分析和結果展示。是基于Python、GP和SOE所進行的擴展開發。

三、絲綢之路歷史地理信息平臺的基本功能

1.歷史地名查詢功能:作為歷史地理信息系統，歷史地名的轉換是非常重要的。由于中國歷史跨度長，地名變更的頻率高，一地多名或多地重名的現象經常出現，因此，地名數據庫就成為歷史地理信息平臺不可或缺的組成部分，也成為查詢地理信息最重要的環境，絲綢之路歷史地理信息平臺專門設計了強大的歷史地名數據庫，吸收目前國內相關平臺的優點，保留CHGIS所創造的歷史地名“生存期”概念，同時在地名的辨識方面又有所創新。地名點包括政區地名、自然地物名稱、交通驛站名稱、歷史民族聚落點、國家名稱等，層級與類別較以往更加復雜，平臺的搜索功能也非常強大。

2.地圖的疊加與分析功能:時空框架綜合了平臺所有的空間數據，以目錄的形式呈現，支持多要素的空間疊加，進行區域的多要素綜合分析，為進行絲綢之路沿線區域綜合研究提供方便。另外，在時空框架中實現內置模型，包括可視區域分析、地形分析、成本距離計算、動態插值分析、水文分析、網格分析、趨勢分布分析、剖面分析、加權疊加分析、熱度分析、社交網絡分析等。這些分析模型的植入，大大方便了歷史地理學長時段、綜合性的運算與處理能力，也是進行可視化研究的一個捷徑。

3.強大的制圖功能:地圖制作與輸出是本平臺最重要的功能之一，平臺專門在時空框架中設置了繪圖工具，可以直接進行點、線、面的繪制，地圖要素豐富，圖庫符號齊全，操作系統簡單。操作者可以任意添加數據，制作自己所需的地圖，也可利用絲綢之路網絡平臺內的數據進行重新編輯。同時接入了天地圖、高德、Google、OSM、EsriOcean等多種格式的底圖圖層，支持多種底圖切換，并設置了無底圖模塊。另外，我們與臺灣中央研究院計算中心合作，接入由其開發的中國歷史地圖集數字化成果，歷史政區底圖齊備。

4.地圖在線配準功能:歷史地圖時代早，包含豐富的歷史地理信息，河流、水文、交通、聚落信息量非常大，傳統歷史文獻中很難找到這樣的記載。但由于受測繪技術與水平限制，與今天的地圖信息進行比照、提取較為困難，因此，歷史地理學者多方探求歷史地圖數字化的方法，進行相關數據的提取。而歷史地圖數字化的第一步就需要進行地圖配準。絲綢之路歷史地理信息平臺建有絲路地圖數據庫，同時配備了地圖在線配準軟件，將圖庫中的地圖或自已的地圖上傳到平臺之上，可以進行在線配準，為地圖信息的提取、利用提供了便利條件。

5.三維動畫演示功能:歷史河流水量變化、湖泊伸縮、水利工程利用、交通道路走向的可視復原，可以形象地幫助我們理解歷史時期自然與人文要素在空間的變動過程，絲綢之路歷史地理信息平臺在三維動畫演示功能上也做了相應的嘗試，更直觀地顯示出歷史要素的空間動態過程。

6.地圖的卷簾、對比功能:絲綢之路歷史地理信息平臺設計了地圖的卷簾與三窗口對比功能，隨意選擇兩種格式的底圖都可以進行卷簾查看。三窗口對比可以選擇任意三個不同時期的水系圖或湖泊分布圖等，在同一頁面上比對，這對于歷史變遷的顯示一目了然，非常適合歷史地圖的對照與比較研究。

7.歷史地圖數據庫及利用:平臺為實現歷史地圖的網絡和共享，定義了歷史地圖元數據項，包括貢獻者、單位、數據時間、主題詞、描述、學科類別、數據類型、空間位置等。可以根據空間和屬性條件對歷史地圖進行檢索和瀏覽，為提高圖像網絡瀏覽速度，采用深度縮放技術進行實現。

8.地圖故事呈現:地圖故事模塊采用圖文并茂的方式對歷史事件進行可視化，該模塊完全開放給注冊用戶，用戶可以利用個人中心，根據時間、地點、人物、事件等要素地圖故事。地圖故事中集成了強大的制圖功能，可以進行點、線、面、文字和標記繪制，除了這些簡單的制圖功能，還可以繪制復雜的軍事符號和曲線符號，用于表達諸如古代戰爭、人口遷移等帶有動態過程的可視化分析。

四、平臺對歷史地理研究的價值與意義

1.平臺建設對于絲路沿線綜合歷史地理信息資源的利用具有重要價值。絲綢之路歷史地理信息平臺首先是相關歷史地理信息資源管理的系統，它將目前國內外各種類型的歷史地理數據分別存儲，包括文獻資料、地圖資源、圖像資料、考古文物信息、聲頻音頻資料全部納入到系統當中，利用平臺方便的查詢系統，隨時調用，數字化地圖也可以實現部分在線配準功能，方便了歷史地理信息的提取，歷史地理學者在這個平臺之上，可以方便地找到自己所需的各種數據資源，從而大大提高了資料的使用效率，是絲綢之路研究不可或缺的資源寶庫。

2.平臺建設為絲綢之路歷史地理問題綜合研究提供方便。平臺是在絲綢之路歷史地理信息系統開發基礎之上搭建的，絲綢之路專題數據庫是它的基礎，七個專題子系統中融合了大量歷史地理數據，都是經過細致考證、考察、定位而形成的系統數據集。［3］利用這些數據，配合平臺的地圖開發功能、分析軟件以及地圖在線配準功能，將數據、地圖、分析融為一體，大大方便了歷史地理工作者的科研需求，無論進行絲路沿線的歷史、考古還是針對區域研究，都可以在線使用，將絲綢之路沿線專題歷史問題的研究進一步加強與深化，特別是對于絲路沿線長時段、綜合要素的歷史分析具有得天獨厚的優勢，因此，對歷史地理工作者來講，它是一個非常方便的科研基礎平臺。

3.開放信息系統也是方便學者開發個性專題研究內容的數據平臺。絲綢之路歷史地理信息平臺是一個開放的工作平臺，該平臺是基于絲路時空框架數據庫和相關服務體系，用于實現面向科研和服務的大數據平臺。用戶通過該平臺可以進行絲路時空框架專題數據查詢、瀏覽、分析、統計、研究和制圖，也可以共享自己的科研成果，對于平臺的科研成果還可以進行申請、下載，利用平臺提供的模型分析功能，基于絲路數據進行時空分析，且根據自己的需求，生成新的研究數據與成果，可以用于科研與教學，也可以在平臺上形成共享。因此，該平臺也是科研工作者與愛好者進行個性化產品開發的一個很好的工作系統。

總之，在信息化時代，地理學研究手段不斷更新，服務于歷史地理研究的專題性、開放的歷史地理信息系統應用面越來越廣，開放的歷史地理基礎平臺尤其需要。因此，建設共享的絲綢之路歷史地理信息平臺，可以助力歷史地理研究，推動歷史地理學科的信息化建設，提高歷史地理專題研究的精度，增加歷史地理學研究手段，為歷史地理學在新的歷史時期打開更廣闊的學術前景。

參考文獻:

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［2］張萍．絲綢之路歷史地理信息系統建設的構想及其價值與意義［J］．陜西師范大學學報(哲學社會科學版)，2016(1)．

基礎地理信息要素范文6

關鍵詞 三維地理信息系統 三維可視化 SketchUp ArcEngine 產業園區

中圖分類號：P209 文獻標識碼：A

0 引言

20世紀90年代后，由于三維可視化與虛擬現實技術的迅猛發展使得三維地理信息系統成為了可能，隨著“數字地球”的提出，對建立三維地理信息系統提出了更為迫切的要求。三維地理信息系統（3DGIS）能對區域空間內的對象進行三維描述、展示和分析，水城縣獼猴桃現代農業產業園區為加快推進產業合理規劃建設，提高科學管理的水平急需構建一個基于三維的地理信息系統，以便能夠對產業園區各地理要素空間信息進行更好地規劃和管理，傳統的二維地理信息系統已無法滿足實際需要。本文將SketchUp強大的建模功能與ArcEngine簡潔、靈活、易用的嵌入式GIS組件庫有機結合起來，在二、三維地理信息系統的查詢、漫游等方面做了一些有益的探索。

1 相關軟件的介紹

1.1 Google SketchUp 軟件

SketchUp是一套直接面向設計方案創作過程的設計工具，是三維建模設計的優秀工具，相比其他建模軟件，SketchUp操作簡便，功能強大，利用方便的貼圖工具，可以做出逼真的三維模型。而且SketchUp還提供對ArcGIS的支持，彌補了ArcGIS在建模方面的不足。

1.2 ArcEngine軟件

ArcGIS Engine是ArcObjects組件跨平臺應用的核心集合，是用于構建定制應用的一個完整的嵌入式的GIS組件庫。本文利用ArcEngine提供的組件在Microsoft Visual Studio 2008開發環境下進行集成和二次開發，實現一個脫離ArcGIS平臺而獨立運行的應用程序。

2 研究思路

三維地理信息系統的構建過程主要包括數據采集和處理，三維模型構建，GeoDatabase數據庫構建和系統的集成與現實等四個主要步驟。技術路線如圖1所示。

3 三維地理信息系統的設計與實現

3.1 數據采集與處理

空間數據是構建三維地理信息系統的主要基礎，主要包括產業園區0.5m航拍影像；1：1000地形圖；建筑物AutoCAD平面數據、地理屬性及表面紋理數據等。

首先對航拍影像進行矯正處理，以1：1000地形圖為標準，利用對已經地面控制點的位置，運用ArcMap中的地理配準工具，使航拍影像各個像元在地面上精確定位，誤差控制在0.5個像元以內。

利用R2V等工具對1：1000地形圖進行矢量化，拼接，矯正，為下一步制作DEM做準備。

AutoCAD平面數據主要包括建筑物的輪廓、坐標、高程等信息，將CAD文件另保存成.dxf格式，通過ArcMap處理優化，轉化為Shapefile數據，提取建筑物長寬高等信息，并根據實際建模需要添加屬性字段，為后續SketchUp三維建模做數據準備。

建筑物的表面紋理數據一般使用數碼相機進行采集，利用Photoshop對采集的數據進行加工處理，滿足SketchUp貼圖的需求。

3.2 地物建模

三維模型構建主要是利用SketchUp 8來完成，它可以極其快速和方便地對三維模型進行創建、修改和渲染。在進行三維模型構建時，地物模型的建立是三維地理信息系統構建的重要環節和基礎，根據地物模型的不同可以分為以下三類：

3.2.1點狀要素建模

對于樹木、路燈等輔助點綴設施，可以利用SketchUp中3D模型庫中常見的幾種樹或路燈的三維模型，如果有需要還可以通過對模型進行修改，確保三維模型的真實性。

3.2.2線狀要素建模

在對于小路、河流等線狀要素進行建模時，可以將其看成具有寬度的立體面，再根據實際需要對寬度進行擴展。然后再進行紋理貼圖，這樣可以制作出逼真的三維模型，使瀏覽者感受真實的層次感，具有很高的仿真性。

3.2.3面狀要素建模

在三維地理信息系統中，對于建筑物等面狀要素文件建模時，可以根據建筑物AutoCAD平面數據獲取長寬高等信息，利用SketchUp的推拉工具，對建筑物進行快速三維建模。對于關鍵建筑物需要精細建模的，需要用數碼相機對建筑物四周進行拍照，照片經過 Photoshop處理后，利用SketchUp中的貼圖工具，將處理好的材質貼附于建筑物模型表面，使模型更貼近于真實效果。

3.3地形建模

地形作為構建三維場景的基礎，是所有其它空間地物的載體、地物都是建立在地形基礎上的，特別是地形起伏較大的山區地區，要實現相對真實的三維場景，地形的三維構建是十分重要的。本文采用在ArcGIS中疊加相同地區的數字高程模型（DEM）和航拍影像圖，運用地理配準工具，糾正航拍影像圖的地理坐標，將航拍影像圖疊加到DEM上，生成三維地形。

3.4 ArcScene創建三維場景

三維場景是在ArcScene中生成的，首先將處理好的三維地形，包括DEM和航拍影像圖加載到ArcScene中，疊加構建三維場景的底圖。然后把制作好的三維模型導入到ArcScene的GeoDatabase中，把建筑面狀數據利用ArcToolbox中的要素轉點工具轉換為點狀要素，在符號屬性管理器中將點狀要素的屬性修改為該建筑物的三維模型，根據實際建筑物的大小、方位來調整模型的大小、角度、位置等參數。將制作好的場景在ArcScene中保存為.sxd格式，為后面利用ArcEngine平臺進行系統開發打下數據基礎。

3.5 三維地理信息系統的實現

三維地理信息系統以水城縣獼猴桃現代農業產業園區為研究區，建立起逼真的虛擬三維可視化平臺，以ArcEngine9.3為系統開發平臺，利用VS2008為開發工具，并通過GeoDatabase數據模型有效地組織和管理包括三維模型數據在內的各種空間數據，實現了三維模型數據的可視化，并在可視化基礎上，實現了各類三維空間查詢、漫游等功能。系統功能模塊主要包括二維應用模塊、三維應用模塊、數據庫模塊等三個功能模塊，主要利用ArcEngine的MapControl、TOCControl、ToolbarControl、PageLayoutControl、LicenseControl和menuStrip等控件來實現，空間數據庫通過GeoDatabase數據模型來統一管理二維和三維數據，GeoDatabase使用了面向對象的方法、使得要素可以有自己的行為和屬性，另外要素具有繼承性、多態性和封裝性。這樣，以更加符合自然的行為和人的思維方式去組織數據，更精確的模擬真實世界。三維地理信息系統效果圖如圖2：

4 結束語

在當前傳統地理信息系統發展的基礎上，研究通過運用SketchUp與ArcEngine相結合的方法來構建三維地理信息系統，充分利用SketchUp快速建模和ArcEngine靈活的GIS部署特點，實現了三維瀏覽、顯示、屬性查詢、漫游等基本功能，在實際應用中相比較傳統二維信息系統，三維地理信息系統更加直觀真實，提高了管理的效率，它為用戶提供了實時交互的三維場景，以全新的表現方式，將產業園區的現代化管理推上一個新的臺階。另外三維地理信息系統在智能化、科學化和網絡化方面還有很多地方需要提高和完善，需要進一步深入研究。

參考文獻

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