MAPGIS在县级土地利用信息化建设中的应用.pdf

北京测绘 2 0 0 8年第1期 为了解决土地管理相关图形的计算机制图 问题, 许多县级土地管理机构利用计算机辅助设 计C o m p u t e r A i d e dD e s i g n ,C A D技术建立了自 己的成图系统并生产了大量的D WG格式的图形 数据, 积累了大量的图件和资料成果, 为县级国 土资源的高效管理和政府决策提供了有力保障。 但由于其资料形式陈旧导致管理手段落后, 已经 不能适应信息时代对国土资源管理的需要。因 此, 运用先进的G I S手段对已经存在的成果资料 进行转换、 加工和处理, 完成土地的数字化和信 息化建设, 实现土地信息的计算机化管理,已成为 多数县级土地管理部门迫在眉睫的任务。 A u t o C A D软件具有强大的图形处理能力, 在 过去的土地利用信息采集过程曾发挥重大作 用。但从管理着眼,A u t o C A D软件属性功能很 弱, 其拓扑关系比较简单, 管理和分析大型地理 数据库的能力也有限,不能完全满足土地管理 和分析的需要。而且, 我国土地管理信息数据采 集和管理中存在的一个较为普遍的问题是信息 系统构建与图形数据采集较少作为一个整体来 考虑。 地 理 信 息 系 统 G e o g r a p h i cI n f o r m a t i o n S y s t e m,G I S 具有强大的土地信息管理能力, 主 要表现为G I S具有多源地学数据的采集与集成 能力, 可以方便地接收与采集不同介质、 不同类 型和不同格式的数据; 利用G I S可以进行数字地 图的编辑与制作出版, 能够直接编辑出版复杂的 地图;G I S还可以实现空间数据库与属性数据库 的有机连接, 便于建立以空间信息为基础的土地 信息管理系统; 此外,G I S还具有多源土地信息的 综合分析能力以及土地使用过程的模拟、 分析与 预测能力。因此, 在土地管理中应用中建立和应 用G I S已是一个必然的趋势。 本文详细讨论了利用G I S软件将传统的县 级土地信息管理所具备的土地信息资料, 如各种 纸图、A u t o C A D生成的数字图、 各种文档等, 转换 成为G I S格式的数据或能为G I S所用的土地信 息数据的技术流程, 涉及实施传统土地信息资料 向G I S格式数据转换过程中的软件选择、 精度控 制、图形的分层和编码处理、A u t o C A D和G I S图 元关系对应及拓扑关系的建立等关键问题。 1建立县级土地利用信息系统的前期数 据处理 土地管理部门已经拥有丰富的数据资料, 但 是这些资料并不支持土地利用信息系统。因此, 在建立土地利用信息系统时, 需对这些数据进行 特殊的处理。这些处理包括白纸图的数字化、 A u t o C A D数字图与G I S数据格式的转换、 图形元 素的分类、G I S图元对应关系的确立及空间数据 拓扑关系的建立等。 MA P G I S 在县级土地利用信息化建设中的应用 时宝利 1 , 黄敬泉 2 , 佟书泉 3 1 .广东省测绘工程公司,广东 广州5 1 0 5 0 0 ; 2 .福建省测绘院, 福建 福州3 5 0 0 0 3; 3 .广东省测绘工程公司, 广东 广州5 1 0 5 0 0 [摘 要]我国土地管理部门为了解决与土地管理相关的计算机制图问题, 利用A u t o C A D等制图软件生产出 大量矢量图形数据, 在土地利用信息化建设进程中, 急需将这些信息转化成可供土地利用信息系统利用的数据。 本文探讨了应用M A P G I S软件将传统的县级土地信息管理所具备的土地信息资料, 如各种纸图、A u t o C A D t g生成 的数字图、 各种文档等, 转换成为G I S格式的数据或能为G I S所用的土地信息数据的总体技术流程; 并对转换过 程中涉及的图元关系对应、 拓扑关系建立等关键问题进行了深入的分析和讨论。 [关键词] M A P G I S; 土地利用; 信息化建设 [中图分类号] P 2 0 8[文献标识码] B[文章编号] 1 0 0 7 - 3 0 0 02 0 0 80 1 - 4 [收稿日期]2 0 0 7 - 9 - 3 [作者简介]时宝利 1 9 7 1 - , 男, 山东单县人, 工程师, 主要从事地理信息、G P S、 测绘管理等工作。 3 2 北京测绘 2 0 0 8年第1期 1 . 1纸图数字化 在我国县级土地利用信息管理中, 通过对土 地利用现状的调查,产生大量土地利用现状图, 它们是进行土地利用总体规划和基本农田保护 的基础。但是这些图的存储形式简单, 需要进行 转换以符合信息化的要求。对土地信息数据进行 数字化改造的方式主要有地图数字化和扫描矢 量化两种, 目前使用较多的是扫描矢量化。 在扫描矢量化过程中, 空间数据和属性数据 一般是同步进行的, 一方面通过矢量化获取空间 实体的地理位置, 另一方面对空间实体赋予相应 的属性。在此过程中, 需要注意数据坐标的统一, 对于不同一坐标系下的数据, 需要进行坐标转换 以实现一致。而在矢量化过程中产生的不同比例 的形变, 需要通过仿射变换来进行误差纠正。在 精度要求方面, 一般图形定位控制点扫描误差不 大于0 . 1 m m, 矢量化后的扫描点误差相对于工作 底图不大于0 . 1 5 m m,线划误差不大于0 . 2 m m。 影响扫描矢量化质量的因素除原图质量外, 还 包括扫描精度、 定向精度、 矢量化精度损失等。 1 . 2 A u t o C A D数据图与G I S数据格式转换 在土地管理部门, 存在无编码和有编码的两 种A u t o C A D图形, 对于这两种图形, 在转换时需 分别考虑。 无编码技术的A u t o C A D图形既没有经 过分层处理, 也没有运用编码技术, 在表面上是 数字化图, 其实就是一张可在计算机上存储和输 出的白纸图, 具有空间信息, 但不具备属性信息, 不能进行分类处理, 因此转换时需先转换空间信 息, 再手工输入属性信息。 有编码技术的A u t o C A D图形既有空间信息, 又包含属性信息, 而且相互间有一定的关联。地 物的空间信息和属性信息是通过图层、 线形、 颜 色、 图元等信息相关联的。这有助于对相同类型 属性的地物进行批量转换, 在转换时将不同类型 的地物分属不同的层, 对同一层的地物赋予相同 的属性或参数。 1 . 3图形元素分类及G I S图元对应关系确立 G I S图形元素包括点、 线、 面等三种类型, 而 A u t o C A D图形中的图形元素种类要比G I S图形 文件中的图形元素种类丰富得多, 它除了点、 线、 面外, 还包含注记、 矩形等多种图形元素。因此需 要建立起A u t o C A D图形元素与G I S图元之间的 关系。其对应关系如下 1 . A u t o C A D图形元素中的独立地物、 独立符 号、 注记等转换成G I S的点元素; 2 .各类行政境界、 单线道路、 图幅网格等转 换为G I S的线元素; 3 .所有地类界和能被当作地类界用的都转 换成面元素; 4 .除空间信息以外的信息都转换成G I S的 属性数据。 1 . 4拓扑关系建立 A u t o C A D图形元素间不存在拓扑关系, 在实 现白纸图及A u t o C A D图形向G I S格式数字图转 换后, 需要在G I S环境下建立起几何元素的拓扑 关系。因为空间数据在采集和编辑过程中, 不可 避免地出现一些错误, 导致采集的空间数据之间 拓扑关系与实际地物之间拓扑关系不符合, 影响 了数据质量, 此时, 需进行拓扑处理消除这些错 误。 建立图形元素的拓扑关系主要包括以下几 个步骤 1 .首先进行弧段求交计算, 并根据交点顺序 把线对象分解成多个线对象。一般而言, 二维坐 标系统中凡是与其他线有交点的线对象均需从 交点处打断。 2 .去除冗余点。冗余点是在折线上某点附近 存在的多余点。 3 .当两节点小于容限时, 则进行合并操作。 4 .当两个线对象全部节点重叠时, 则删除多 余线。 5 .合并假节点。 6 .去除悬线。悬线按照悬节点个数可以分为 两种 单悬节点悬线和双悬节点悬线; 按照长度 则可以分为 短悬线和长悬线。短悬线有时也称 为过头线,短悬线指长度小于指定容限的悬线; 在一定容许范围内, 过头线可以被去掉, 这种操 作被称为去短悬线; 长悬线是指长度大于指定容 限, 且沿悬节点方向延伸指定容限长度后可与其 他线对象相交的悬线。长悬线可以被延长到另一 条线上去到线的中间或节点处 , 这种操作被称 为长悬线延伸。 2 MA P G I S在县级土地利用信息系统中 的应用 目 前 流 行 的G I S软 件 主 要 有A r c I n f o、 M a p I n f o、A u t o d e s k M a p、M A P G I S等。其中M A P G I S 3 3 北京测绘 2 0 0 8年第1期 可以对数字、 文字、 遥感影像、 航片、G P S数据和 A u t o C A D图形等多源地学数据有效地进行采集、 转换、 一体化管理、 综合分析以及可视化表示, 同 时它能将传统的地图制作软件、 数据库软件以及 数据分析软件功能汇集到一个统一的平台。因 此, 在我国县级土地利用信息系统的建设多数利 用M A P G I S进行。 应用M A P G I S建立县级土地利用信息数据 的总体技术路线如图1所示。 2 . 1 MA P G I S中的地图扫描矢量化 M A P G I S通过扫描仪直接扫描原图,存储为 图像格式数据,然后经过矢量化转换成矢量数 据, 存为线文件或点文件, 经编辑后即可输出。矢 量化时, 要求采集精度符合质量要求, 采集点密 度合理, 点状要素应采集符号几何中心点或定位 点, 线状要素沿中轴线采集, 面状要素采集多边 形边界和标识点, 而图上文字标记则应作为属性 数据进行采集。 M A P G I S的矢量化工作流程为 1 图纸扫描; 2 图像校正; 3 读图分层; 4 编辑层名字典; 5 输入图像数据; 6 设置当前层、 缺省参数以及矢量化参数; 7 交互式矢量化编辑; 8 输出矢量化文件。 2 . 2 MA P G I S中A u t o C A D数据向G I S数据的 转化 A u t o C A D数 据 和M A P G I S数 据 间 可 通 过 D X F格式进行转化, 具体的转换步骤如下 1 .将A u t o C A D数据转化成D X F文件格式 后, 在M A P G I S中读取此数据, 分别存储成点文 件和线文件; 2 .在M A P G I S中读入点文件和线文件, 按自 身格式要求对图元进行编辑。对于点元素, 如独 立地物, 可逐个赋予其子图符号和尺寸、 图层、 颜 色等; 线元素, 如境界、 单线道路、 要赋予其相应 的线型、 图层、 颜色等; 注记也要进行尺寸、 图层 和颜色的调整。 3 .如果A u t o C A D图形未经分层和编码处理, 则在M A P G I S中对各图元逐个进行属性编辑操 作。如果A u t o C A D图形带有属性和编码,则在 M A P G I S中根据属性和编码进行批量处理。 4 .建立面状地物的拓扑关系, 并对赋予相应 的填充符号、 图层和颜色等。 3结语 建立土地利用信息系统, 实现土地管理数据 的一体化, 可有效地解决目前土地管理工作中效 率不高、 管理不方便等问题。 利用M a p G I S软件实 现已有土地利用管理数据资料向G I S支持的数 据的转化, 可充分地利用现有资源, 为高效建立 土地利用管理信息系统打好基础。其中, 矢量化 过程中的精度控制、 转换过程中的分层和编码处 理、A u t o C A D和G I S的图元关系对应以及拓扑关 系是这一过程的关键所在,本文目的在于探讨其 总体技术路线和各步骤的关注要点, 以供参考。 参考文献 [ 1 ]P a u l A . 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T h e e n g i n e e r i n g c o m p n y o f s u r v e y i n g a n dm a p p i n g o f G u a n g d o n g , G u a n g z h o u , G u a n g d o n g , 5 1 0 5 0 0 A b s t r a c t I nt h i s p a p e r , t h e w h o l e t e c h n i c a l w o r k f l o wo f c o n v e r t i n g t r a d i t i o n a l l a n di n f o r m a t i o nm a t e r i a l i n t oG I Sf o r m a t o r l a n di n f o r m a t i o nd a t ai s m a i n l yp r o p o s e d , a n ds o m ek e yt e c h n o l o g i e s a r ed i s c u s s e di n d e t a i l . K e yw o r d s M A P G I S ; L a n dU s e ; I n f o r m a t i o n i z a t i o nC o n s t r u c t i o n T h e C o mp u t a t i o n a l Mo d e l o f t h e Me t h o do f S a t e l l i t e C o mmo n - V i e wi nt h e N o n - r o t a t i n gG e o c e n t r i c R e f e r e n c e S y s t e m L I UX i a o - g a n g 1 WUX i a o - p i n g 1 L I UY a n - y u 2 C A OJ i - d o n g 2 1I n s t i t u t e o f S u r v e y i n g a n dM a p p i n g , I n f o r m a t i o na n dE n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y , Z h e n g z h o u , H e n a n , C h i n a ; 26 1 0 8 1t r o o p s , B e i j i n g , 1 0 0 0 9 4 A b s t r a c t I nt h i s p a p e r , t h eb a s i cc o m p u t a t i o nm o d e l o f t h em e t h o do f s a t e l l i t ec o m m o n - v i e wt i m e c o m p a r i s o ni nt h e n o n - r o t a t i n g g e o c e n t r i c s y s t e mi s d e r i v e di nt h e a s p e c t s o f m a t h e m a t i c s a n dg e o m e t r y . K e yw o r d s N o n - r o t a t i n g G e o c e n t r i c R e f e r e n c e S y s t e m ; C l o c kD i f f e r e n c e ; T i m e S y n c h r o n i z a t i o n 参考文献 [ 1 ]刘利.相对论时间比对理论与高精度时间同步技术[ D ] . 测绘学院博士论文, 2 0 0 4 [ 2 ]郭海荣.导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研 究[ D ] .测绘学院博士论文, 2 0 0 6 [ 3 ]朱陵凤.时间比对技术研究与原子钟性能分析[ D ] .测绘 学院硕士论文,武汉武汉大学, 2 0 0 7 [ 4 ]李鑫,杨福民.激光时间传递技术的进展[ J ] .天文学进 展, 2 0 0 4 , 2 2 1 1 0 - 2 2 [ 5 ]王正明.守时工作进展[ J ] .天文学进展, 2 0 0 4 , 2 2 2 1 0 4 - 1 1 4 [ 6 ]秦显平,崔先强,霍立业.星地时间比对的原理及实现 [ J ] .测绘科学与工程, 2 0 0 6 , 2 6 3 9 - 1 1 [ 7 ]刘利,韩春好.地心非旋转坐标系中卫星双向时间比对 计算模型[ J ] .宇航计测技术, 2 0 0 4 , 2 4 1 3 4 - 3 9 [ 8 ]夏一飞,黄天衣.球面天文学[ M ] .南京南京大学出版社, 1 9 9 5 [ 9 ]王淑芳,王礼亮.卫星导航定位系统时间同步技术[ J ] .全 球定位系统, 2 0 0 5 , 3 0 2 1 0 - 1 4 [ 1 0 ]刘利,韩春好.卫星双向时间比对及其误差分析[ J ] .天 文学进展, 2 0 0 4 , 2 2 3 2 1 9 - 2 2 6 [ 1 1 ]D A V I DW. A L L A N , D I C KD . D A V I S , e t a l . A c c u r a c y o f i n t e r n a t i o n a l t i m ea n df r e q u e n c yc o m p a r i s o n s v i ag l o b a l p o s i t i o n i n gs y s t e m s a t e l l i t e si nc o m m o n - v i e w[ J ] . I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n s t r u m e n t a t i o n a n d M e a s u r e m e n t , 1 9 8 5 , 3 4 2 1 2 5 [ 1 2 ]T h o m a sE . P h i p p s ,J r .P r o p e rt i m es y n c h r o n i z a t i o n[ J ] . F o u n d a t i o n s o f P h y s i c s , 1 9 9 1 , 2 1 9 1 0 7 1 - 1 0 8 7 [ 1 3 ]B i n g h a o L i , C h r i s R i z o s , H y u n g K e u nL e e , a n dH u n g K y uL e e , AG P S - s l a v e dt i m e s y n c h r o n i z a t i o ns y s t e mf o r h y b r i d n a v i g a t i o n [ J ] . G P S S o l u t , 2 0 0 6 , 1 0 2 0 7 - 2 1 7 上接第3 4 页 7