DMS數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)和GIS數(shù)據(jù)接口的研究

1、dms數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)和gis數(shù)據(jù)接口的研究虞暉王新明潘正風(fēng)摘 要 在對(duì)arc/info和mapinfo等gis平臺(tái)的數(shù)據(jù)格式分析的基 礎(chǔ)上，將dms數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)的數(shù)字地圖成果直接轉(zhuǎn)換為gis的交換格式, 為gis錄入和更新數(shù)據(jù)提供了一個(gè)更方便、更精確的途徑。關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換交換文件格式地理信息系統(tǒng)（gis）是在計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的支持下采集、存儲(chǔ)、 管理、檢索和綜合分析各種空間地理信息，以多種形式輸出數(shù)據(jù)或圖形 產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它在城市規(guī)劃、城市管理、交通工程、環(huán)境監(jiān)測(cè)等 各個(gè)方面均有廣泛的應(yīng)用。作為利用基礎(chǔ)gis平臺(tái)建立一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的重要一環(huán)，數(shù)據(jù)的輸入 與更新是整個(gè)工程中最耗費(fèi)人力、物力的一項(xiàng)

2、任務(wù)，它大約占整個(gè)系統(tǒng) 工程量的80 %。就目前而言，要建立gis應(yīng)用系統(tǒng)，最主要的就是將原 有的圖紙，利用gis或其他相關(guān)軟件提供的矢量化方法，轉(zhuǎn)換成gis格 式數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的作業(yè)流程如圖1所示。* rvi為業(yè)圖1傳統(tǒng)的作業(yè)流程在數(shù)字化測(cè)圖益完善并逐漸取代門紙測(cè)圖的今天，要提高gis數(shù) 據(jù)錄入的效率與精度，就要建立而向gis的數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)，也就是在 原有數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)與g1s接口的功能。更新后的作業(yè)流 程如圖2所示。圖2更新后的作業(yè)流程由武漢測(cè)繪科技大學(xué)研制的dms大比例尺數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)，有適合于建立 地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的圖形數(shù)據(jù)格式，它適用于大比例尺地形圖、地籍圖和城市 地下管線圖的測(cè)繪

3、、更新和管理，但數(shù)據(jù)還不能直接進(jìn)入gis系統(tǒng)。為 此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)接口的研究，使得數(shù)字測(cè)圖的數(shù)據(jù)可以直接用于 arc/info, mapinfo 等常用的 gis 平臺(tái)。1基本原理1. 1編碼dms編碼分為地形要索編碼和連接線的編碼。在大比例尺數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)dms中，所有的地形要素按國(guó)標(biāo)分為九類: 測(cè)量控制點(diǎn)；居民地和垣柵；工礦建筑物；交通；管線；水系；境界； 地貌和土質(zhì)；植被。在地形要索分類的基礎(chǔ)上，用四位整數(shù)編碼來(lái)表示 地物的地形特征，參見1 ： 500, 1 : 1 000, 1 : 2 000地形圖要素分類 與代碼(gb14804-93)。點(diǎn)與點(diǎn)連接時(shí)，需要對(duì)連接線進(jìn)行編碼，分線型碼和順序

4、碼。連接 線線型分為獨(dú)立點(diǎn)、直線、圓弧和圓、曲線四種，分別以“0”，“1”， “2”，“3”表示。對(duì)于順序碼，“0”表示開始，“1”表示屮間，“2” 表示結(jié)朿，“3”表示只有兩個(gè)點(diǎn)和連接。1.2分層地理特征(以及描述這些特征的屬性)按照某種相關(guān)性在邏輯上 組成一些相對(duì)獨(dú)立的信息層或信息的主題，可以把一幅地形圖分為多個(gè) 層次來(lái)存儲(chǔ)。根據(jù)地形圖要索的分類，相應(yīng)地在g1s格式文件屮建立不 同的層次，如表1所示。另外，對(duì)于注記，可以單獨(dú)指定一層，例如 arm。表1地形要素的分層地形要素gis數(shù)據(jù)中的層測(cè)量控制點(diǎn)control居民地和垣柵res工礦建筑物fac交通roa管線pip水系wat境界bor|地

5、貌和土質(zhì)geo植被pla1.3編碼轉(zhuǎn)換對(duì)照表把dms數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成g1s格式的數(shù)據(jù)時(shí)，為了充分利用dms原圖的數(shù) 據(jù)，必須保證原圖中的編碼和gis數(shù)據(jù)中表示地物特征的屬性和對(duì)應(yīng)， 因此要建立編碼轉(zhuǎn)換對(duì)照表。表的基本字段如圖3所示。gis中x-m性j圖3編碼轉(zhuǎn)換對(duì)照表的基本字段在基木字段的基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)口己的特殊需要增加字段。值得一提的是，rtl t dms系統(tǒng)的編碼方式和數(shù)據(jù)記錄格式非常嚴(yán)謹(jǐn) 而且實(shí)用，完成編碼轉(zhuǎn)換對(duì)照表非常容易。1.4數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)問(wèn)題gis數(shù)據(jù)包括點(diǎn)、弧段、面、注記等圖形數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)，而原 圖數(shù)據(jù)包括點(diǎn)、線、注記等，所以轉(zhuǎn)換工作屮要考慮原圖數(shù)據(jù)和gis數(shù) 據(jù)的對(duì)應(yīng)問(wèn)題。在dm

6、s中，連接線型表示了地物形狀為獨(dú)立點(diǎn)、直線、曲線、圓弧 和圓，因此根據(jù)連接線型可以解決圖形數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)。我們按照如下的原 則確定原圖數(shù)據(jù)和gis圖形數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：原圖小的獨(dú)立點(diǎn)對(duì)應(yīng)gis數(shù)據(jù)小的點(diǎn)；原圖屮不閉合的直線、圓弧、曲線對(duì)應(yīng)g1s數(shù)據(jù)中的弧段；原圖中的岡或閉合的直線、岡弧、曲線對(duì)應(yīng)gis數(shù)據(jù)中的面。為了充分利用原圖的數(shù)據(jù)，可以把dms中的編碼對(duì)應(yīng)的地形耍索特 征、結(jié)點(diǎn)的高程都轉(zhuǎn)換成gis屬性數(shù)據(jù)。例如，我們?yōu)槊糠N形狀的地物 規(guī)定了以下的字段：1) 點(diǎn)狀地物：編碼、地物名稱、高程；2) 線狀地物：編碼、地物名稱、結(jié)點(diǎn)高程；3) 面狀地物：編碼、地物名稱。在以上字段的基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)需要

7、有所增加。1.5線狀符號(hào)的匹配在大比例尺測(cè)圖系統(tǒng)dms中符號(hào)均參照1 : 500, 1 : 1 000, 1 ： 2 000 地形圖圖式(gb/t7929),有獨(dú)立符號(hào)、線狀符號(hào)等，符號(hào)木身不僅 表示空間信息，也蘊(yùn)藏了屬性信息。而在gis系統(tǒng)中，圖形信息和屬性 信息是相互聯(lián)系，又相互分離的。將圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到gis平臺(tái)上顯示， 定位信息無(wú)課，但由于在gish'的符號(hào)功能不強(qiáng)，圖面不美觀。如陡坎 符號(hào)，按線狀地物在圖形上只顯示坎頂線，雖然屬性是陡坎，但從圖面 上看是一條線。在轉(zhuǎn)換時(shí)，為了解決這個(gè)問(wèn)題，采取加輔助層的方法。 輔助層將不能宜接轉(zhuǎn)換的圖形信息保存起來(lái)，需要顯示時(shí)可疊加在其他 層上

8、，本身不具有屬性信息。2 dms與mapinfo, arc/inf0數(shù)據(jù)接口的實(shí)現(xiàn)2. 1 dms與mapinfo數(shù)據(jù)接口的實(shí)現(xiàn)我們首先以dms原圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到mapinfo為例，具體說(shuō)明轉(zhuǎn)換的實(shí) 現(xiàn)過(guò)程。mapinfo有一種通用數(shù)據(jù)交換格式，它將其他格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到 mapinfo的圖形項(xiàng)上，這種格式是ascii碼，可以編輯，容易生成，且可 以工作在mapinfo支持的所有平臺(tái)上。它將mapinfo數(shù)據(jù)保存在兩個(gè)文 件中：圖形數(shù)據(jù)保存在mif文件中，而文木(屬性)數(shù)據(jù)保存在.mid 文件中。其中,mif文件有兩個(gè)區(qū)域:文件頭區(qū)域和數(shù)據(jù)節(jié),文件頭中 保存了如何創(chuàng)建mapinfo表的信息，數(shù)據(jù)節(jié)中

9、則是所有圖形對(duì)象的定義。 轉(zhuǎn)換時(shí)根據(jù)地物形狀的不同，在mapinfo屮對(duì)應(yīng)的圖形對(duì)象分別為點(diǎn) (point)、直線(line)、折線(polyline)、圓弧(arc)和區(qū) 域(region),每種圖形對(duì)象對(duì)應(yīng)的屬性字段在14節(jié)已說(shuō)明。轉(zhuǎn)換吋首先根據(jù)編碼轉(zhuǎn)換對(duì)照衣，利用地形圖要素的編碼確定地物 屬于哪個(gè)層，對(duì)每一層都分別建立了mif文件和.mid文件，所以要把文 件指針按照地物的不同指向不同文件，正確地寫入數(shù)據(jù)。在.m1f文件屮，每種圖形對(duì)象的基本記錄格式為：點(diǎn)point橫坐標(biāo)縱坐標(biāo)symbol （形狀，顏色，大?。┲本€line橫坐標(biāo)1縱坐標(biāo)1橫坐標(biāo)2縱坐標(biāo)2 pen（線寬, 線型，顏色）折線

10、pline點(diǎn)數(shù)橫坐標(biāo)1縱坐標(biāo)1橫坐標(biāo)2縱坐標(biāo)2 pen （線寬，線型，顏色）smooth 指定是否進(jìn)行平滑圓弧arc左上角x左上角y右下角x右下角y起點(diǎn)角度 終點(diǎn)角度pen（線寬，線型，顏色）區(qū)域region多邊形數(shù)量多邊形1的點(diǎn)數(shù)橫坐標(biāo)1縱坐標(biāo) 1 多邊形2的點(diǎn)數(shù) 橫坐標(biāo)1縱坐標(biāo)1pen （線寬，線型， 顏色）brush （形狀，前景顏色，背景顏色）根據(jù)地形圖耍索的編碼和連接線型判斷出地物的形狀后，可用 symbol （符號(hào)樣式）子句、pen （畫筆）子句和brush （畫刷）子 句設(shè)定該地物在mapinfo'i'的表示方式,按照上述的格式寫進(jìn)mif文件。 在寫圖形信息的同時(shí)

11、，對(duì)該地物的有關(guān)屬性信息進(jìn)行提取，并把它寫 進(jìn).mid文件。mapinfo規(guī)定,.mif文件中的圖形信息和mid文件中的屬 性信息必須一一對(duì)應(yīng)。轉(zhuǎn)換時(shí)的流程圖如圖4所示。www. oth0rmap com是普巳鉄曳龍所膏地會(huì)圖4轉(zhuǎn)換流程圖2. 2 dms與arc/info數(shù)據(jù)接口的實(shí)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)使用的gis軟件中，最暢銷的是arc/infoo為了把dms原圖 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成arc/ixfo能識(shí)別的格式，我們對(duì)arc/info的有關(guān)數(shù)據(jù)格式 進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，arc/info有微機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版等，其數(shù)據(jù)格式有 些不同。由于arc/info既要描述地圖特征和拓?fù)潢P(guān)系，乂要記錄屬性數(shù) 據(jù)，因而數(shù)據(jù)內(nèi)容繁瑣

12、，冃要求嚴(yán)，不易宜接轉(zhuǎn)換成arc/tnfo的內(nèi)部文 件。同時(shí)arc/info具有導(dǎo)入e00交換文件的功能，能根據(jù)導(dǎo)入文件的 數(shù)據(jù)自動(dòng)建立一個(gè)層的h錄和相關(guān)文件。而e00交換文件可被arc/info 的不同版本系統(tǒng)所識(shí)別，且易于被多種數(shù)據(jù)所轉(zhuǎn)換。e00交換文件由七個(gè)部分組成：arc （弧段）部分?；《尾糠执娣琶總€(gè)弧段的信息。每個(gè)弧段的 內(nèi)部id號(hào)、用戶id號(hào)、起始點(diǎn)、截止點(diǎn)、左多邊形、右多邊形、點(diǎn)數(shù) 組成了這部分的頭信息，然后把弧段上采樣點(diǎn)的坐標(biāo)依次排列。lab （標(biāo)識(shí)點(diǎn)）部分。標(biāo)識(shí)點(diǎn)部分存放點(diǎn)狀地物的信息或多邊形 的標(biāo)識(shí)點(diǎn)的信息。在標(biāo)識(shí)點(diǎn)的用戶id號(hào)z后，每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)連續(xù)寫3 次。txt （文

13、本）部分。該部分可以存放注記等信息。aat （弧段屬性）部分。這一部分有fnode#, tnode#, lpoly#, rpoly#, length,層名#,層名-id等固有屬性,還可以根據(jù)需要加入其 他屬性。arc部分的每一弧段都對(duì)應(yīng)了這里的一行屬性。對(duì)每一屬性項(xiàng) 定義長(zhǎng)度、類型、小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)等。bxd （邊界記錄）部分。把圖幅左下角和右上角的坐標(biāo)寫入。pat （點(diǎn)屬性）部分。在area, parameter,層名#,層名-id 等固有屬性的基礎(chǔ)上，可加入另外的屬性。記錄規(guī)則與aat部分相同。 每行屬性都對(duì)應(yīng)了 lab部分的一個(gè)標(biāo)識(shí)點(diǎn)。ttc （控制點(diǎn)）部分。把圖幅的四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)依次寫入。

14、必須注意的是：每一部分寫入數(shù)據(jù)時(shí)都有一個(gè)規(guī)則，即浮點(diǎn)數(shù)占14 個(gè)字符的位置，整形數(shù)占10個(gè)字符的位置。e00交換文件通過(guò)arc/1nfo的import命令，將其轉(zhuǎn)換為arc/1nfo 的一個(gè)覆蓋層，即一個(gè)目錄。這個(gè)目錄下包含有圖形文件和屬性文件， 有了這些文件，在arc/info環(huán)境下就可以顯示圖形，建立拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行 空間分析。把dms原圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成.e00交換文件的過(guò)程，與轉(zhuǎn)換 成.mif, .mid文件相同，只是數(shù)據(jù)格式不同而已。按照前而的分層方法, 每一 dms圖幅在arc/1nfo下生成各個(gè)層的目錄和文件。3 轉(zhuǎn)換成果與結(jié)論本文提出用新的方法，它將大比例尺數(shù)字測(cè)圖的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為gts的

15、通用交換格式，使轉(zhuǎn)換成果在不同版本的gis平臺(tái)下都可使用，兼容性 好，而無(wú)需進(jìn)行多次轉(zhuǎn)換使其造成誤差。這一方法的可行性通過(guò)對(duì)用大比例尺數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)測(cè)量的張家界市 的地形圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到驗(yàn)證。見圖5和圖6。圖5 在mapinfo環(huán)境下應(yīng)用dms原圖圖6在arc/info環(huán)境下應(yīng)用dms原圖數(shù)據(jù)的實(shí)例如圖5所示，可對(duì)圖中地物進(jìn)行屬性查詢、修改，其圖形輸出后與 原圖比較，定位信息精度沒有損失。在圖6屮，arc/info對(duì)該圖進(jìn)行 點(diǎn)、線、面的拓?fù)浣⒕赏瓿?。廿前?guó)內(nèi)外大多數(shù)數(shù)字測(cè)圖數(shù)據(jù)都具 有類似的格式。結(jié)果表明：此方法完全可行，且具有普遍性。利用大比例尺數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)，為城市g(shù)1s應(yīng)用系統(tǒng)捉供了數(shù)據(jù)， 是gis應(yīng)用系統(tǒng)錄入數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)最方便、最快捷的途