城市空间基础数据

城市空间基础数据（精选十篇）

城市空间基础数据 篇1

在目前的状态下很多城市基础空间数据的采集部门往往存在基础数据更新周期长, 数据更新质量差等问题, 主要原因还是由于在基础数据的更新模式上存在一定的问题。在空间数据的更新模式上, 现在很多的部门是采取了重新测量、入库的方式来进行的, 在发生变化的地方, 重新进行基础数据的采集工作, 然后再重新录入到数据库中, 这样可能在数据库中存在有多套数据, 容易导致某一地区数据的不一致, 因此城市基础空间数据的采集部门, 应该采取切实有效的措施, 尽量利用各种工程竣工测量资料来对空间数据进行更新, 这样可以加快基础空间数据更新的速度, 保证其准确性。

本文结合目前的各种更新方式进行了分析和比较, 在总结其利弊的基础上, 提出了一套高效的空间数据更新的解决方案。

1 空间数据更新的原则

由于城市基础空间数据对城市的规划和发展而言起着举足轻重的作用, 因此空间数据的更新, 应该有一定的原则和规范。总结起来主要有以下原则和规范。

1.1 现势性原则

一定要准确及时地对基础空间数据进行更新, 以保证基础空间数据的现势性。基础空间数据是对城市目前发展状况的一个很重要的反映, 只有保证其现势性, 才能充分发挥出城市基础空间数据系统的作用。

1.2 精度匹配原则

对于更新的城市基础空间数据应该保证其精度要求, 否则在和原有的空间数据进行叠加的时候会出现问题, 因此在更新的时候要注意更新部分和未更新部分的精度匹配问题。

在精度匹配问题上可以采用多项式变换的方法来保证新、旧地图之问的精度匹配, 或者用精度较高的空间数据来纠正精度较低的空间数据, 一般情况下, 可通过一定数量的公共点来实现整个图面的精度匹配。

1.3 空间信息与属性信息同步更新原则

由于城市基础空间数据库的内容较多, 其中的属性数据也十分复杂, 因此在更新的时候, 不仅仅是对图形数据进行更新, 而且要同步地对属性数据进行更新, 保证二种数据同时更新, 如对原来的一个宗地而言, 现在有可能变成了两个宗地, 因此属性信息中的宗地所有者、宗地面积等信息都应该一起进行更新。

1.4 一致性原则

在城市空间数据系统中, 由于存在大量的图种, 在更新的时候, 如何保证各个图种之间数据的一致性是很重要的, 同时还涉及到同一个图种内的坐标系统的一致性等问题, 只有很好地保证基础空间数据数据的一致性, 才能利用这些基础数据做出正确的分析和决策。为了保证数据的一致性, 必须采取严格的措施来进行控制, 也包括数据质量的控制等内容。

2 城市基础空间数据更新的内容

在城市基础空间数据更新的原则基础上, 对于城市基础空间数据来说, 更新的内容就是空间实体的变化、相关属性信息的变化和拓扑关系的重建等。

2.1 空间实体的更新

对于城市基础空间数据系统来说, 空间实体的变化是最基本的更新内容括各种点、线、面特征是G I S的基本研究对象, 在考虑实体变化的过程中, 主要需要更新。空间实体包由于点、线相对来说要简单一些, 因此重点应该是面信息的更新。

2.2 属性信息的变化

属性信息的变化主要有两种情况, 一种是空间实体没有发生变化, 只是和该空间实体相关的属性发生了变化, 如对一栋房子而言, 当房子转让后, 房子的产权就发生了变化, 而房子的空间信息没有发生变化;另外一种情况就是空间信息和属性信息都发生了变化, 如一个地方进行了重建, 该地方原有的空间实体全都发生了变化, 同时其属性信息一般也会变化。因此在属性信息的变化中, 最重要的是要保证空间信息和属性信息的一致性, 否则很容易产生错误。

2.3 拓扑关系的重建

在城市基础空间数据系统中, 在一定的范围和程度上需要建立拓扑关系, 因此在空间实体发生了变化的时候, 拓扑关系也要发生变化, 但该过程不应该完全由人工来实现, 大部分应该由程序根据实际的情况来自动变化。

3 城市基础空间数据更新的方法

由于城市基础空间数据的采集方式多种多样, 因此其更新的模式也不一样, 城市基础空间数据的更新应该在遵循前面提到的原则基础上进行, 同时更新工作应该和竣工验收等结合起来进行, 这样可以更好地保证城市基础空间数据更新的效率。可以采用丈量法、数字化与扫描矢量法、全野外数字测图法、急于无线通讯方式的P D A掌上电脑更新法、工程竣工测量等方式进行更新。

3.1 丈量法更新城市基础空间数据

在城市基础空间数据变化不大的地方, 或者地形等情况比较简单的地方可以采用丈量法对基础空间数据进行更新, 该方法主要是量取待定点相对已知点或基线的距离来确定待定点的坐标, 主要有边长交会、内外点法等。具体操作过程如下。

(1) 野外丈量距离, 并填入相应的表格或者自动记录到存储介质上。

(2) 内业计算点的坐标, 并进行空间和属性信息的整理。

(3) 将更新后的信息放到数据库中, 实现数据库的更新。

3.2 数字化或扫描矢量化的方式来更新城市空间数据

由于在城市的某些地方可能有了白纸测图的成果, 因此可以采用将原有纸质图进行数字化或扫描矢量化, 然后按照城市基础空间数据系统的要求对等符号、线型等信息进行赋值, 保证两者的一致性, 然后再对基础空间数据更新。其基本作业过程是:手扶跟踪数字化 (图纸扫描, 屏幕矢量化) 、属性赋值、格式转换、数据更新。

利用该方式来进行城市基础空间数据的更新时, 应充分考虑到已有图纸的精度等信息, 如果精度太差, 则不合适用来作为城市基础空间数据更新的基础图, 需要重新进行数据采集。

3.3 利用全野外数字测图法更新城市基础空间数据

在丈量法、数字化或扫描矢量化无法满足基础空间数据更新的基础上, 可以采用全野外数字化测图的方法来进行基础数据的采集和更新, 该方法适合变化区域大。

3.4 基于无线通讯方式的PDA掌上电脑更新

P D A比较适合野外数据采集, 特别是在面积不大数据量不大的情况下, P D A是非常合适的, 由于是图形的界面, 因此可以做到所测即所见, 对于基础空间数据的更新来说, 应该是一个比较好的解决方案。

参考文献

[1]孙红春, 王卫安.基础地理信息图文一体化数据模型[J].测绘通报, 2001 (1) :4～6.

面向城市规划的空间数据方法 篇2

面向城市规划的空间数据整理方法

分析面向服务的空间数据特点,探讨数据整理本质,按照信息映射机制,建立了面向城市规划的快速空间数据整理模式,实现广州基础空间数据库统一平台建设.

作 者：王磊 WANG Lei  作者单位：广州市城市规划勘测设计研究院,广东,广州,510060 刊 名：地理空间信息 英文刊名：GEOSPATIAL INFORMATION 年，卷(期)：2009 7(3) 分类号：P208 关键词：信息测绘   信息映射机制   脚本语言   质量控制  

城市空间基础数据 篇3

关键字 基于工作过程 空间课程 学生团队

中图分类号： TP311 文献标识码：A

《SQL Server数据库基础》是本系的专业基础课，授课对象包括：软件、网络、信息管理专业的学生。对应的岗位群有软件开发、MIS/ERP开发、WEB设计。《SQL Server数据库基础》的课程目标为：能够从事数据库系统的管理、应用和辅助开发工作，学生掌握数据库基本技术及应用常识，数据库开发基本技术。对学生职业能力培养和职业素质养成起到了重要的支撑作用。本课程是基于工作过程的空间课程。现将课程的开发实施总结如下：

1 课程开发

我们的课程开发是基于工作过程的课程开发，具体做法是这样的：首先是调查行业背景，就是组织教师去企业一线调研，主要是依据职业资格标准对企业岗位职责进行调研。我们主要采用了问卷，访谈，研讨的方式。通过调研，然后由企业技术人员，教育专家，课程开发的老师分析研讨，我们得到了针对我们这们课程的职业岗位群，分别是操作员、设计员、管理员、监测员、程序员、测试员、开发员。并且提煉出了企业岗位群的典型工作任务，再根据典型任务归纳出行动领域，也就是说每个职业，对应哪些典型工作任务。然后，细化出行动领域，行动领域进一步确定完成这些工作任务需要哪些技能要求，知识要求，态度要求，行动领域的内容和要求还是企业的职业岗位内容和要求，这还不能直接作为教学内容，我们要需要进一步整合，序化把它转化为教学内容，从而形成学习领域，在学习领域里，就有该课程的教材、学时、学分、前导学习领域，后序学习领域，技能目标、知识目标、态度目标、学习情景的粗略设计、教学条件的确定、学习效果评价的粗略设计。

通过学习领域，我们制定这们课程的重要的基石，课程标准。课程标准比学习领域更细致详尽，对课程的课程概述、课程目标、课程内容于要求、参考课时、教学方法建议、教学实施建议、课程考核、课程教学设计、课程评价、督导与改进做了详细的定位。有了课程标准，就可以编写一系列的教学资源。我们团队形成的教学资源有课程文件，教学课件，教学教案，校本教材，教学视频库，习题库，试题库 。

我们按照这样的基于工作过程的课程开发，形成了以下特点：学习内容于工作岗位融通，体现职业性；学校、行业与企业深度融合，凸显实践性；教学改革与技术服务互融，保证开放性。

本课程以真实企业项目的“学生管理系统”为基础，以其工作过程为依据，整合、序化教学内容。日常教学过程就是围绕这一项目的实际开发过程，由浅入深，有简单到复杂，从枯燥的理论教学转变为直观的实践操作，既提高了学生的学习兴趣，又培养了本课程所要求的职业能力。在确定课程教学内容时选取了工作过程中典型的、使用率高的工作任务作为学习任务项目，并根据工作任务的完成规律和完成的不同方式，对教学内容进行序化和整合，实现教学过程与工作过程的基本一致，做到教学做结合，理论与实践的一体化。

2 课程实施

在课程实施之前我先对学情进行分析然后再确定教学方法。我们高职的学生的特点是专业基础比较差，自主学习能力较弱 、自信心不够 、思维活跃、好奇心强、喜欢新事物。针对这些特点我的教学对策是：在教学中注重学习方法的传授，引导学生自学； 引导学生在课程中展示自己的长处，增强学生的自信心，培养学生的学习热情。充分的肯定鼓励学生；提高课程教学的趣味性，利用网络语言与网络平台和学生的交流，走近学生。

针对这样的学情我采用了在世界大学城上进行教学实施，我具体教学方法是：建立以学生为主导的空间学习环境，空间资源整合法，空间群组讨论法，学生团队排行法 ，团队进度控制法 ，情境导入法，私信交流法 ，空间留言法 。

这里主要介绍一下怎样建立以学生为主导的空间学习环境，我们的流程是这样的，首先点击接收空间任务单，任务单也就是这次课的任务是什么，这里有具体的子任务的描述。 然后是咨询环节，有了明确的任务，我们该如何完成呢，在这里咨询环节会引导学生自主的学习。接下来是点选任务，是给学生设计的平行任务，教学管理系统贯穿在6个空间任务的教学中，平行任务贯穿在6个空间任务的实践操作中，6个学习团队，6个空间任务，每个团队，有不同的平行任务。平行任务完成了，效果怎样，点选测试案例，这里设计了3个案例的练习是因为学生只有反复操作，才能融汇贯通，把知识真正转变成为自己的能力。接下来的流程是上传任务，空间作品展示 ，最后是空间任务考核。

群组讨论法，在群组中那些内向的学生也能充分表达自己的思想了。学生可以在群组里面讨论学习，讨论作业，教师可以根据学生发言的情况，了解学生的学习动态。要增强学生的兴趣，就是要充分的表扬和鼓励他们，学生团队排行是个不错的方法，根据每个团队学习情况进行排名，使学生在学习上形成你追我赶的学习局面。要使学生很好的学习，进度控制不可少，进度控制能够增加各个团队实施情况的透明度，在学习上各个团队互相促进。为提高学生的兴趣，情景导入法是个不错的方法。 私信交流法也是我经常用到的，比如，我会模仿淘宝体，给学生发私信，亲，新的课件已火热上架了，快来看啦！空间留言，我经常会针对学生的在课堂上的表现，给他在空间上留言。

基于工作过程的《SQL Server数据库基础》空间课程，在课程设计上以能力为本位进行课程开发，在实施上以“世界大学城”为依托，能很好的结合90后学生特点，取得了不错的教学效果。

参考文献

[1] 余滢. 工学结合的空间课程包的开发——基于云平台的高职课程教学模式探索[J]. 中国教育信息化， 2012.（05）.

[2] 谢泉峰. 核爆式空间课程设计——一种教育教学理念与实践的突破性尝试[J]. 中国教育信息化， 2012.（15）.

城市空间基础数据的建库方法与技术 篇4

关键词：城市空间基础数据,建库,MicroStation,ArcGIS

0 引言

随着计算机技术的高速发展及其在社会各行各业的迅速普及，测绘行业经历了一场从纸质地图到数字化地图，再到地理信息系统等一系列有史以来最彻底的技术革新。3S技术的日渐成熟进一步促进了“数字城市”的建设步伐。建立“数字城市”的首要工作是建立城市空间基础数据库，城市勘测单位作为城市建设的基础测绘单位，拥有城市的各种比例尺地形，地下管线，正射影像等多种地理空间数据，先后建立了相应的数据库管理系统，但是受传统GIS技术的局限，采用的是图形—属性数据分别存储的管理模式。本文结合“数字长沙”城市空间基础数据库的建设，介绍了集图形—属性合一、多数据源的城市空间基础数据库建库的方法与技术。

1 空间基础数据现状分析

我院用于建立空间基础数据库的数据为：规划成果数据，1:500、1:1000、1:2000基础地形数据，地下管线数据，工程勘察数据，正射影像数据，工程文档数据（竣工测量数据、放线测量数据、定位图数据）。本文主要介绍基础地形、地下管线、正射影像和工程文档数据的建库方法与技术。

1.1 基础地形数据

我院早在1999年就已建立了以Bentley公司的MGE为GIS软件，MicroStation为图形平台，Oracle8为数据库的长沙市城市基础地理信息系统，图形数据为MicroStation的dgn格式，属性数据存储在外部的Oracle 8数据库中，通过ODBC和linkage进行图形与属性的连接。

1.2 地下管线数据

我院建立的地下管线信息系统类似于基础地理信息系统，也是基于MGE软件。目前管线种类分为上水、下水、电力、弱电（电信）、燃气、综合管沟、其它类（石油、工业管道、热力等）七大类，每类又分为若干小类，共32个小类。

1.3 正射影像数据

我院制作的真彩正射影像图已覆盖长沙市区1000多平方公里，图象按1:2000比例尺分幅存储为*.tif格式文件，每个tif文件带有一个*.tfw格式文件，记录影像图的坐标范围、分辨率等信息。影像文件的属性信息存储在mdb数据库中。

1.4 工程文档数据

工程文档数据是指历年来在生产过程中形成的竣工图、放线图、定位图等图形数据，它们以文档资料存档，按工程项目存为dgn图形文件，每一类工程文档数据有一个mdb数据库，记录工程项目的工程编号、项目名称、图形文件名称等相关属性。

2 空间基础数据建库的技术方案

2.1 建库思路

ArcGIS 9.0是美国ESRI公司开发的GIS软件，其Geodatabase空间数据模型可以统一处理矢量、栅格、文档、属性等多重数据。Oracle是美国Oracle公司推出的全球最有影响的数据库软件，我们采用ArcGIS 9.0和Oracle 10G来建立城市空间基础数据库。

基础地形数据是城市规划建设和管理中最基本的空间定位数据，而地下管线数据犹如城市的血脉，结合这两类数据在城市建设的使用情况，可采取空间数据库定义每一个点、线、面的图形要素，并赋予相应的属性。

正射影像数据是典型的栅格数据，可以采用ArcSDE空间数据库中的RasterDataset栅格空间数据集来进行管理，以1:2000建立图幅格网，定义每个图幅的坐标范围，分辨率等属性。

工程文档数据是供技术人员和管理人员参考的资料，可以采取长二进制（BLOB）文件方式存入数据库，以工程编号建索引，并附带工程项目的相关属性。

2.2 技术手段

ArcGIS的Geodatabase空间数据模型将所有空间数据定义为shape，一个shape文件就是地图上的一类图形要素，可以是点、线、面中的任一种。Bentley公司的GeoGraphics是MGE升级版本的GIS软件，GeoGraphics具有转换成ArcGIS所需的shape文件的工具。使用MicroStation的二次开发工具开发升级程序，自动将基础地形和地下管线的MGE地理工程数据升级到GeoGraphics中，利用GeoGraphics的开发包编制转换程序，将GeoGraphics工程数据按要素代码转换成带有属性的shape文件（包括三个文件：*.shp、*.shx、*.dbf）, shape文件的名称为要素编码，如一般房屋的编码为211000，则文件为211000.shp (面) 。利用ArcGIS的开发包开发程序，将shape文件批量入库到Geodatabase空间数据库。

在ArcSDE空间数据库中建立RasterDataset栅格空间数据集，使用ArcGIS Engine开发入库程序，将正射影像数据批量入库。

工程文档数据可以转换成AutoCAD的dwg格式，编制AML (Arc Macro Language）接口程序将dwg图形以BLOB方式入库。

2.3 数据组织方式

采取四种数据库组织方式：元数据库、空间数据库、属性数据库、BLOB数据库，它们通过数据索引和标识符进行相互关联，如图1所示。

基础地形数据，管线数据进入ArcGIS的空间数据库中，采用“图形—属性”一体化的管理方式，根据它们的特点，结合ArcSDE Geodatabas数据的组织结构，将空间数据库采用分层组织的方式，每一类要素组成一个要素层，同一个要素层下又分为点、线、面和文本几何体，分别对应一个属性表，例如将1:1000地形图数据按图式分为9大类，另加注记及其它要素，共11大类。每一大类下又包含点（POINT）、线（LINE）、面（POLYGON）、注记（POINT，注记作为点，存储其坐标，注记内容存放到属性表）若干要素类，共36个Geodatabase要素类。

正射影像图采用ArcSDE空间数据库的RasterDataset栅格空间数据集来存储，按1:2000标准分幅建立格网属性数据表，按图幅管理影像图。

工程文档数据以文件的方式存储在数据库中，建立独立的关系型属性数据表，记录各种工程文档信息，实现对工程文档的查询检索。

2.4 数据库的结构设计

在ArcSDE的空间数据库，建立4个feature dataset（数据集），分别放置1:500、1:1000、1:2000地形数据和地下管线数据。在feature dataset建立若干feature class，每个feature class为点、线、面中的一种几何要素，对应数据分层中的一个要素类，每个feature class具有一个属性表，在属性表中，通过一个Shape字段来记录实体 (Feature) 的空间数据，设计若干字段记录实体的相关属性。

按正射影像图和工程文档数据在日常管理具有的属性数据内容，在ArcSDE数据库中设计它们的属性数据表结构，如：正射影像图的图号、图名、图内地名、行政区域、航摄日期、调绘日期、采集日期、更新日期等，工程文档数据的工程编号、工程名称、完成日期、文件名称、联系方式等。

3 空间基础数据的入库方法

3.1 入库软件开发

ArcGIS Engine (AE) 是ArcGIS 9.0新推出的、开发人员用于建立自定义应用程序的嵌入式GIS组件的完整类库，它支持C++、VB、.NET、JAVA等应用软件开发环境。在VB环境下，使用AE开发Shape文件、栅格影像图及dwg工程文档文件的自动入库程序。

3.2 数据入库流程

首先将基础地形和地下管线数据从MGE（以MicroStation SE为图形平台）地理工程升级到GeoGraphics (MicroStation V8）工程，在GeoGraphics中建立同样的地理工程，将MGE中的feature表和用户自定义属性表导入GeoGraphics，使用VBA编制程序，将SE带DRMS linkage连接的图形升级到V8带ODBC linkage的图形。在GeoGraphics使用VBA编制转换程序，将图形和属性数据按要素编码为文件名转换成shape文件，将一幅图形的若干个shape文件放在同一个文件夹下自动入库。

编辑、整理tif格式正射影像图的tfw文件, 将图幅属性输入Access库，将多幅正射影像的tif、tfw和Access库放在同一文件夹下批量入库。

需要使用MicroStation工具将工程文档的dgn格式图形文件转换成dwg格式，整理、编辑工程文档数据的属性，然后将图形、属性一同入库。

数据入库流程如图2所示。

3.3 面状要素的接边处理

传统GIS模式下，数据是分幅存储的，当居民地、植被等面状要素跨图幅时，一般采用在内图廓线上添加辅助线使面状要素封闭。在ArcSDE空间数据库中，数据是区域无缝的，导致原来跨图幅的同一个面变成了多个面，因此，需要解决跨图幅面状要素的接边问题。使用AE编制程序，按图幅格网线搜索ArcSDE空间数据库中与格网线共边的面状要素，将在格网线上相邻的同一类面状要素进行合并。

3.4 数据更新

空间基础数据库中的数据是分层组织，而地形图数据是分幅生产和更新，管线数据是按道路或区域更新，因此，为了实现空间基础数据库数据的更新，必须为分层的要素按地形图分幅规则建立整个数据范围内的格网索引和格网属性表，当数据首次入库时，将每幅地形图的属性写入格网属性表中（如数据更新时间），数据更新时，比较地形图的生产时间与该图在格网索引表记录的更新时间，将需要更新图幅范围内的空间数据送入历史库，然后将新的图形数据入库到空间数据库，并修改格网属性表的“数据更新时间”为当前时间，以便下次更新。管线数据是按道路建立索引，正射影像数据是按图幅建立索引，更新的方法类似于地形图数据。工程文档数据是文档资料，不存在更新。

4“数字长沙”空间基础数据库管理系统的实施情况

按照本文论述的城市空间基础数据的建库方法与技术，我院已成功地建立了“数字长沙”空间基础数据库管理系统。系统采用ArcGIS为基础软件平台、Oracle 10G为数据库管理软件，VB.NET为开发工具，经过一年多时间的软件开发和数据入库测试工作，已经正式投入生产使用。目前，我们已经完成了市区700km2基础地形数据，市郊1100km2正射影像数据，市区大街小巷和主要居民区5000km管线，2000年以来9000多项工程文档资料的建库。

系统的主要功能模块包括：系统管理、数据入库与更新、数据输出、图形显示控制、数据查询、数据统计分析等。可以针对不同级别的用户分配不同的图层数据和操作功能；根据不同类型和格式的基础数据分别入库和更新，并能实现面状要素的自动接边；能自如地控制各种基础数据的显示内容和顺序；可进行地名、道路、坐标的查询与定位显示，并能根据数据库的字段进行自定义查询；可对缓冲区的数据进行统计分析，如居民地、植被、管线的统计报表；还可以将系统内的数据输出成其它格式数据，如shp、dwg、txt等格式。

图3为系统中地形、管线、影像数据的叠加显示情况。

5 结束语

“数字长沙”空间基础数据库管理系统的建成为如何利用传统GIS模式下图形和属性分开存储的地理数据建立“图属一体化”的城市空间基础数据库指明了一套行之有效的方法和技术，数据库的建立只是我们为“数字城市”工作迈出的最基本的一步，在建成的空间基础数据库上开发强大的应用功能，充分利用这些数据为城市的建设和发展，为社会各行各业提供更优质的服务才是我们建库的宗旨和目标。

参考文献

[1]陈明辉等, 浅谈规划成果数据建库的方法及实现[J].城市勘测, 2006, (1) :14~17.

城市空间基础数据 篇5

基础地理信息系统的空间数据规范与组织结构

基础地理信息系统在涵盖内容、数据结构和服务对象上都远远超出了数字地形图,它可以同时满足建设用图和地理信息系统(GIS)用户的需要,同时满足GIS用户的共同需要和特殊需要,具有丰富的数据提取、可视化输出、质量控制、历史数据保存再现功能.为了达到上述目的,空间要素的.规范和结构设计是至关重要的一步.阐述了对制定空间要素规范的原则、空间要素规范的对象、以及空间要素规范和结构应包含内容的一些看法.

作 者：孙红春 作者单位：同济大学测量与国土信息工程系,刊 名：同济大学学报(自然科学版) ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY年，卷(期)：29(8)分类号：P228关键词：基础地理信息系统 空间要素 数据规范

城市空间基础数据 篇6

摘要：现阶段，随着数字城市建设的逐步深入，在云计算、物联网及互联网等技术的辅助下，数字城市逐渐向智慧城市演变。在智慧城市建设中，基础测绘数据无疑起到重要的信息支撑作用，并在智慧城市建设过程张扮演了重要角色。本文从智慧城市及基础测绘数据概述入手，分析基础测绘数据在智慧城市建设中的地位及作用，在此基础上，探究基础测绘数据及技术在智慧城市建设中的具体应用。

关键词：基础测绘数据；智慧城市；信息云平台；应用

在互联网，云计算等技术的助推下，智慧城市已经成为城市发展的一个新趋势，并在城市规划及建设中开展了相关实践。从本质上看，智慧城市是基于数字城市而成形发展的，其在建设过程中对基础测绘数据提出了较高要求，探究基础测绘数据与智慧城市建设的关联，现实意义较为突出。

一、智慧城市及基础测绘数据基本概述

智慧城市指的是借助于云计算、物联网及互联网等信息技术形式，依附于信息支撑，在城市规划、城市设计、城市建设及城市管理等诸多环节实现信息化及智能化，从而使城市系统更加协调优化[1]。从智慧城市的特征可以看出，智慧城市与数字城市一脉相承而又有所变化，可视为数字城市的延伸和拓展，其在城市建设环节，要实现各个环节的信息智能化，需要以基础测绘数据作为信息依托，通过构建城市测绘数据及地理信息平台，为智慧城市的优化发展夯实根基。

基础测绘数据是对城市的地理位置信息及城市各行业所涉及到的物质信息加以综合而成的数据信息系统架构，是通过数字及数据等形式将城市的特征加以反映的信息平台。基础测绘数据可以实现数据信息的定量，定位；在存在形式上较为多样，既可以体现在数字上，又能够借助图像、模型等展示其内在规律；而在依附载体上，基础测绘数据可以在信息技术的辅助下，通过地理信息软件，将自身的数据信息用于城市网络调用及共享等多个环节。

二、基础测绘数据在智慧城市建设中的作用

基础测绘数据在智慧城市建设中的作用主要体现在以下几方面：首先，基础测绘数据作为获取城市地理信息的基础，其在城市地理信息公共平台中占据关键及核心位置。在智慧城市的建设中，各项地理信息数据可以借助云计算及物联网等技术，实现在数据接口及信息服务上的匹配性和兼容性，并由此构建出城市基础信息云平台。其次，基础测绘技术，如激光雷达、航空数码摄影、低空摄影、卫星遥感等，可以对城市的地理信息进行高精度的监控及测量，实现城市地理信息的动态化管理，通过GPS、GIS、RS等技术的融合，可以使城市的基础地理信息及各类动态信息进行及时、高效、精准的监控及更新，在城市决策系统及大数据挖掘技术的介入下，可以將这些信息及数据加以汇总、分析及存储，为智慧城市的规划发展提供保障。

三、智慧城市建设的重点及关键—构建智慧城市基础信息数据云平台

在城市基础信息数据的平台构建上，在数字城市建设的推动下，现阶段，各大城市都致力于进行地理空间信息数据的收集、处理及共享[2]。作为智慧城市建设来讲，还要注重对相应的数据信息系统进行优化升级，以构建智慧城市基础信息数据云平台。首先，在原有的地理空间信息数据平台上，要注重加深信息数据的共享性，采用云计算及物联网等技术将信息数据平台的运行环境进行优化及升级，使其变为既包含城市时空地理等数据信息的存储平台，又成为城市各项行业进行开发决策的综合信息系统。其次，要着力构建城市时空信息的云平台，通过对平台及框架数据进行整合及拓展，将城市的时空数据和城市各行业的决策数据系统加以对接，促进城市基础信息数据平台由原有的单一地理信息数据向融合了城市各部门信息数据的平台过渡，真正凸显智慧城市的特征。

图一 全面覆盖各行业信息数据的智慧城市基础信息数据云平台

四、基础测绘数据在智慧城市建设中的应用

（一）获取基础测绘数据的几种主要测绘技术简述 个

现阶段，在智慧城市的三维立体模型建模中，技术可行性较强，应用较为普遍的基础测绘技术主要有以下几种：

1.航空数码摄影

航空数码摄影伴随着传感器技术发展而发展，现阶段，在航空数码摄影技术上，ADS40及UCD等传感器技术应用较为普遍。在涉及到对城市数据信息进行影像采集时，这两类航空数码摄影技术装备在数字城市基本模型、数字城市高程建模、数字城市正射影像及线划图等环节提供了详实的信息数据。

2.LiDAR设备

LiDAR设备也属于传感器技术及设备之一，LiDAR系统及设备在技术构成上主要由激光测距技术、航空数码摄影技术、IMU技术、GPS技术组成，技术应用的范围主要是对城市的地物状况及信息加以观测及采集，在获取城市各行业基础数据方面发挥了重要作用。

3.航空航天遥感技术

航空航天遥感技术又可以进一步分为倾斜摄影及中低空摄影。其中，倾斜摄影技术主要对地面数据采集技术及航空摄影技术加以综合，其通过将多个传感器在航空航天飞行装置上加载，然后采用多个倾斜角的影像摄影采集，与原有的垂直摄影角度一起，对城市及被摄物体进行三维模型的构建，在对城市地物信息，如建筑的测量上其优势明显，从而解决了原有的航空摄影仅拘泥于垂直角度摄影的弊端。中低空摄影主要针对城市建筑物的楼顶及侧面进行影像拍摄，其分辨率较高，拍摄的精度可以精确到0.1-0.2m[3]。在对智慧城市地物建筑及城市整体三维模型的构建上，中低空摄影可以较为清晰的获取建筑物的纹理结构及墙体类型，其应用效果十分突出。

（二）基础测绘数据在智慧城市建设中的应用

基础测绘数据在具体应用模式上有数据移植、直接应用、接口调用、定制应用及嵌入调用等方式，在应用对象及范围上涉及到智慧城市的以下几个方面：

1.智慧城市政务管理部门

基础测绘数据涵盖了城市各项设施及活动的详细数据及资料，依托智慧城市政务管理信息系统，基础测绘数据可以借助于GPS等技术，应用于城市基础设施管理及定位、数据采集及分析、城市地图绘制、城市影像拍摄、城市活动监控、城市应急事件处理等多个方面。通过对相关管理对象的基础数据进行调用及分析，可以辅助城市政务管理部门作出及时的管理决策，从而提高城市政务管理效率。

图二 基础测绘数据在智慧城市城市政务管理中的应用流程示意图

2.智慧城市企业部门

在智慧城市企业部门中，基础测绘数据可以在商业增殖模式发掘、商业信息管理、商业客户开发等环节得以应用。具体地说，在商业网点的选择及布置上、在企业投资方向的分析上、在商业产业链的完善上，都可以依托于基础测绘数据来建构可视化的数据模型[4]。而在企业物流管理中，通过将基础测绘数据与GIS、GPS相结合，可以实时掌握企业产品物流走向，随着大数据系统的应用，基础测绘数据的信息辅助作用会进一步彰显。

3.智慧城市普通公众

基础测绘数据对于智慧城市普通大众也极具应用价值，例如，通过在车载系统中加载及使用基础测绘数据，可以使城市公众及时获取自身的地理位置信息；借助于电子地图及动态地图，城市公众可以从其手机终端或GPS终端中获知其所需的各类生活信息，一方面满足了公众的日常生活信息需求，另一方面通过基础测绘数据网络，可以提高城市公众生活效率。

结语：

智慧城市建设中，基础测绘数据及技术起到了关键作用。在智慧城市建设逐步推广的背景下，应注重结合先进的测绘技术、网络信息技术、数据处理技术，构建城市基础信息数据云平台，以此确保智慧城市建设高度智能化，信息化，为促进我国城市化建设增添技术动力。

参考文献：

[1] 李钐杉.关于城市建设中测绘的重要性[J].建筑工程技术与设计，2015，（7）：1900.

[2] 祝聚华，钱裕建，高良林等.浅谈基础测绘的优势性[J].地球，2014，（4）：152.

[3] 戈树兵，张红.浅谈如何做好基础测绘数据更新维护[J].科技信息，2013，（2）：509.

城市空间基础数据 篇7

关键词：CGIS,原则,内容,方法

城市基础地理信息系统中, 存在大量的基础数据, 这些数据随着城市的发展和城市的变化而变化, 城市基础建设的增加, 也加快了基础数据的变化。在城市中如果地形图进行了更新, 而地籍边界等信息没有更新, 则会出现两者之间的矛盾或者精度不匹配的情况, 有可能产生边界分割了住宅, 或者管线到马路上来的情况, 这种错位会对城市中各个用图部门带来麻烦和负面影响。另外如城市中的电子地图没有更新, 在进行车辆导航和定位时, 就可能出现导航错误, 甚至发生不必要的交通事故, 因此对于基础数据的更新显得非常重要。另外基础数据可以供很多部门使用, 如果不及时更新城市基础地理数据, 可能会严重地阻碍城市的建设与发展。因此需采取切实有效的措施来加快城市基础地理数据的更新。

在目前的状态下很多城市基础空间数据的采集部门往往存在基础数据更新周期长, 数据更新质量差等问题, 主要原因还是由于在基础数据的更新模式上存在一定的问题。在基础地理数据的更新模式上, 现在很多的部门是采取了重新测量、入库的方式来进行的, 在发生变化的地方, 重新进行基础数据的采集工作, 然后再重新录入到数据库中, 这样可能在数据库中存在有多套数据, 容易导致某一地区数据的不一致, 因此城市基础空间数据的采集部门, 应该采取切实有效的措施, 尽量利用各种规划竣工测量、地籍测量、地形图修补测资料来对基础地理数据进行更新, 这样可以加快基础空间数据更新的速度, 保证其准确性。

本文结合目前的各种更新方式进行了分析和比较, 在总结其利弊的基础上, 提出了一套有效的城市基础地理数据更新的解决方案。

1 城市基础空间数据更新的原则

由于城市基础地理数据对城市的规划和发展而言起着举足轻重的作用, 因此城市基础空间数据的更新, 应该有一定的原则和规范。总结起来主要有以下原则和规范。

1.1 现势性原则

对于城市基础空间数据的更新, 一定要准确及时地对基础数据进行更新, 以保证基础数据的现势性。基础数据是对城市目前发展状况的一个很重要的反映, 只有保证其现势性, 才能充分发挥出城市基础地理信息系统的作用。

1.2 精度匹配原则

对于更新的城市基础空间数据应该保证其精度要求, 否则在和原有的地理信息进行叠加的时候会出现问题, 因此在更新的时候要注意更新部分和未更新部分的精度匹配问题。

在精度匹配问题上可以采用多项式变换的方法来保证新、旧地图之问的精度匹配, 或者用精度较高的空间数据来纠正精度较低的空间数据, 一般情况下, 可通过一定数量的公共点来实现整个图面的精度匹配。

1.3 空间信息与属性信息同步更新原则

由于城市基础地理信息数据库的内容较多, 其中的属性数据也十分复杂, 因此在更新的时候, 不仅仅是对图形数据进行更新, 而且要同步地对属性数据进行更新, 保证二种数据同时更新, 如对原来的一个宗地而言, 现在有可能变成了两个宗地, 因此属性信息中的宗地所有者、宗地面积等信息都应该一起进行更新。

1.4 一致性原则

在城市地理信息系统中, 由于存在大量的图种, 在更新的时候, 如何保证各个图种之间数据的一致性是很重要的, 同时还涉及到同一个图种内的坐标系统的一致性等问题, 只有很好地保证基础空间数据的一致性, 才能利用这些基础数据做出正确的分析和决策。为了保证数据的一致性, 必须采取严格的措施来进行控制, 也包括数据质量的控制等内容。

2 城市基础空间数据更新的内容

在城市基础空间数据更新的原则基础上, 对于城市基础空间数据来说, 其数据更新内容就是空间实体的变化、相关属性信息的变化和拓扑关系的重建等。

2.1 空间实体的更新

对于城市基础地理信息系统来说, 空间实体的变化是最基本的更新内容, 各种点、线、面特征是GIS的基本研究对象, 在考虑实体变化的过程中, 是主要需要更新的。空间实体中由于点、线相对来说要简单一些, 因此重点应该是面信息的更新。

2.2 属性信息的变化

属性信息的变化主要有两种情况, 一种是空间实体没有发生变化, 只是和该空间实体相关的属性发生了变化, 如对一栋房子而言, 当房子转让后, 房子的产权就发生了变化, 而房子的空间信息没有发生变化;另外一种情况就是空间信息和属性信息都发生了变化, 如一个地方进行了重建, 该地方原有的空间实体全都发生了变化, 同时其属性信息一般也会变化。因此在属性信息的变化中, 最重要的是要保证空间信息和属性信息的一致性, 否则很容易产生错误。

2.3 拓扑关系的重建

在城市基础地理信息系统中, 在一定的范围和程度上需要建立拓扑关系, 因此在空间实体发生了变化的时候, 拓扑关系也要发生变化, 但该过程不应该完全由人工来实现, 大部分应该由程序根据实际的情况来自动变化。一些大的街区, 道路和部分房子更新等都需要重新建立拓扑关系, 拓扑关系建立起来后可以供其它的分析使用。拓扑关系的重建应该结合空间实体信息的更新同步进行。

3 城市地理信息系统更新的方法

由于城市基础空间数据的采集方式多种多样, 因此其更新的模式也不一样, 城市基础空间数据的更新应该在遵循前面提到的原则基础上进行, 同时更新工作应该和竣工验收等结合起来进行, 这样可以更好地保证城市基础空间数据更新的效率。可以采用丈量法、数字化与扫描矢量法、全野外数字测图法、基于无线通讯方式的PDA掌上电脑更新法、规划竣工测量等方式进行更新。

3.1 丈量法更新城市基础空间数据

在城市基础空间数据变化不大的地方, 或者地形等情况比较简单的地方可以采用丈量法对其基础空间数据进行更新, 该方法主要是量取待定点相对已知点或基线的距离来确定待定点的坐标, 主要有边长交会、内外点法等。具体操作过程如下。

(1) 野外丈量距离, 并填入相应的表格或者自动记录到存储介质上。

利用丈量法更新基础空间数据时, 在野外首先丈量距离, 应该采用钢卷尺或者手持式的激光测距仪, 并且严格按照规定填好相关数据并绘制草图, 以免产生错误。在丈量之前, 首先要弄清各个起算的坐标, 可以在室内通过图解法得到控制点序列, 注意编号的准确性。

(2) 内业计算点的坐标, 并进行空间和属性信息的整理。

在所有丈量数据完整后即可回到室内进行数据的处理, 可利用各种方法来计算待测点的坐标, 有边长交会法、内外点法。

(3) 将更新后的信息放到数据库中, 实现数据库的更新。

通过前两步的工作后, 基础空间数据的更新已经完成了很大的工作, 接着就是要对城市基础地理信息系统中的数据进行更新, 在更新的过程中考虑周围地理信息和更新地理信息之间的关系, 然后进行更新, 数据更新后应该重新进行检核和比对, 以保证更新的正确性。

3.2 数字化或扫描矢量化的方式来更新城市地理信息系统

由于在城市的某些地方可能有了白纸测图的成果, 因此可以采用将原有纸质图进行数字化或扫描矢量化, 然后按照城市基础地理信息系统的要求对等符号、线型等信息进行赋值, 保证两者的一致性, 然后再对基础空间数据更新。其基本作业过程是:数字化 (图纸扫描、屏幕矢量化) 、属性赋值、格式转换、数据更新。

利用该方式来进行城市基础空间数据的更新时, 应充分考虑到已有图纸的精度等信息, 如果精度太差, 则不合适用来作为城市基础空间数据更新的基础图, 需要重新进行数据采集。

3.3 利用全野外数字测图法更新城市基础空间数据

在丈量法、数字化或扫描矢量化无法满足基础空间数据更新的基础上, 可以采用全野外数字化测图的方法来进行基础数据的采集和更新, 该方法适合变化区域大的地方。

3.4 基于无线通讯方式的P D A掌上电脑更新

随着嵌入式操作系统的发展, P D A掌上电脑也逐渐在城市基础空间数据的采集中开始应用, 掌上电脑有各种操作系统和各种硬件平台, 但它们都有一些共同的特点:体积小、图形化界面、触摸屏等, 这些特点决定了PDA比较适合野外数据采集, 特别是在面积不大数据量不大的情况下, PDA是非常合适的, 由于是图形的界面, 因此可以做到所测即所见, 对于基础空间数据的更新来说, 应该是一个比较好的解决方案。根据PDA更新数据时采用的方式, 可以分为两种, 一种是野外更新图形、室内更新数据库的方式;另一种是采用无线通讯方式, 将野外测量的数据直接发回到控制中心, 进行数据库的更新。

3.5 规划竣工测量方式更新

规划竣工测量的质量不仅涉及到测量成果的准确性和可靠性, 而且还将影响到规划管理部门审批的落实和监督管理, 因此施测时, 作业人员都比较谨慎、细致, 加之其起算数据一般为高等级的平面和高程控制点, 这使得竣工测量成果比相应的一般地形图测量精度高, 体现了成果的准确性;另外规划竣工测量一般都在工程竣工完成后6个月时间内必须完成, 具有很高的现势性, 同时竣工测量是由施工单位实地测量和建设单位共同配合进行的, 地形、地貌各要素表示齐全, 权属关系清楚, 因而具有权威性。所有这些有利条件都使得利用规划竣工测量成果动态更新城市基础地形图是最经济适用的一种方式。更新过程为, 规划竣工测量成果数据提取处理, 更新城市大比例尺数字线划地形图规划红线范围内的数据, 再进行城市空间基础数据库的更新。

4 结语

建议在城市地理信息系统空间基础数据现有建设成果的基础上, 建立以规划竣工验收测量、地籍测绘为日常更新源的更新业务体系及其相关的管理系统, 在此基础上配套系列数据入库更新技术规程, 实现数据更新的常态化、流程化, 从而城市地理信息系统基础空间数据库所衍生的建筑物、道路、绿地等基础专题数字线划图数据也有了经常性的数据更新源。另一方面, 这种更新模式需要和城市测绘与基础地理信息中心的日常业务结合, 使得城市基础空间数据更新有更好的机制保障。

参考文献

[1]孙红春, 王卫安.基础地理信息图文一体化数据模型[J].测绘通报, 2001 (1) :4～6.

[2]昊利民.面向GIS的城市基础数字地图库的建立[J].地矿测绘, 2000 (2) :11～12.

[3]刘众志, 株洲市城市基础地理信息库建立的探讨[J].四川测绘, 2002 (2) :70～72.

[4]马慧英, 李福强.地理信息系统在林火管理中的应用研究[D].2004中国科协学术年会第十一分会场论文集, 2004.

[5]章家保, 高金耀, 用地理信息系统有效管理和利用地球物理数据[D].中国地球物理学会第二十届年会论文集, 2004.

城市空间基础数据 篇8

关键词：燃气管网,GIS,风险数据库,空间数据标准

引言

目前, 我国还没有专门针对城市燃气管网矢量空间数据制定的数据标准。数据是系统的灵魂, 标准是数据的灵魂。数据质量决定系统的功能和有效性, 无效的系统甚至不如没有系统。近年来, 我国燃气系统事故频发, 损失惨重。水火不留情, 人命关天。为保障城市燃气系统安全高效运行, 通过充分利用信息技术发展成果, 提高燃气系统管理的现代化水平, 是当前城市燃气管网系统管理部门和企业的重要任务。

地理信息系统 (GIS——Geographic Information System) 技术发展成熟, 成为城市燃气管网风险管理系统建设的首选。为保证城市燃气管网风险数据库系统建设有效进行, 保证空间数据满足系统各项功能和性能上的需要, 并充分考虑未来新技术发展对系统可能产生扩充、升级的需要, 制定科学、先进的矢量空间数据标准及其体系至关重要。

一、矢量空间数据

(1) 信息要素。城市燃气管网空间数据涵盖城市燃气管线、场站、各种阀门、仪表及相关附属设施、固定设备等信息要素。

GIS由空间地理信息及信息应用和管理功能构成, 其数据是图形信息与相关文字、数字等属性信息的无缝集成。其空间分析功能远超电子地图, 信息管理功能也远超纯粹的管理信息系统。在图形表达上, 地理实体按照一定的比例尺被抽象为点、线、面几何图形或其组合。属性数据是对图形数据所表达的地理实体的文字和数字说明。

(2) 图形。城市燃气管网矢量空间数据的图形, 是燃气管网空间信息的直观的、形象化的空间位置和关系的几何表现。一般情况下, 城市燃气管网矢量空间数据比例尺越大, 抽象度越低, 信息表达越具体。由于GIS在计算机上运行, 图形数据与传统纸质地图在功能上会产生巨大差异。传统纸质地图一旦比例尺确定, 对地理实体表达就产生了限制。但对于GIS来说, 地图图形可以进行无级缩放, 可以对地物进行分层抽象。因为, 一些地理实体, 在小比例尺上以点要素表达的信息, 在大比例尺下, 可能被分解, 通过一组要素来进行表达。在功能上, 图形信息是空间计算 (距离、长度、高度、面积、体积、空间统计等) 和空间分析、拓扑分析的基础。

(3) 属性。城市燃气管网空间数据的属性, 以数据表来存储, 是燃气管网空间信息要素本质内涵的组成部分。属性是对空间信息要素不能通过图形的位置、尺寸、面积等表达和计算的信息的文字和数字说明。在GIS中, 属性表现为数据表。一般情况下, 为了适应应用开发的灵活性, 地理空间信息要素的属性内容, 限制在最基本的永久不变部分, 即除非实体更新, 属性不会变化。而对那些易变的不同应用所需的不同信息, 则通过关系表链接到系统中, 以扩展更多的应用功能。

二、标准体系内容

城市燃气管网矢量空间数据标准体系主要内容可以概括为:分类编码标准、数据字典标准、图式符号标准, 以及数据采集处理规程等。

(1) 分类编码。城市燃气管网矢量空间信息的分类编码是系统数据标准化的核心。分类编码可以再细分为分类体系和编码体系。分类体系会对数据应用的功能产生巨大影响;编码体系会对数据管理和数据应用的性能产生巨大影响。当需要系统对某种事件发生产生即时反应时, 对信息要素编码体系的科学性要求更显得突出。从某种意义上说, 没有对失量空间数据进行信息要素编码, 相应的数据是有巨大缺陷的。应用系统开发或数据开发需要有非功能设计的内容, 以保证系统应用的非功能需求。

为此, 需要城市燃气管网空间数据的信息要素按现实实体的功能和作用进行分类, 用6 位数字进行编码是合适的。6 位数字码分为四级, 前两级为大类和中类, 分别以单个数字表示, 为闭空间, 既不能扩充, 也不能修改;后四位为小类和子类, 以两两为一组, 为开空间, 可以扩充, 但不能够更改。最大扩展空间为最大两位数。编码空间足以保证城市燃气管网矢量空间信息要素的扩展需要。这与一般的国际国内地理信息要素编码体系一致。

(2) 数据字典。数据字典是对空间数据信息要素属性表的数据结构和几何表示形式及几何关系的定义。属性表数据结构, 通过关系数据库的字段进行定义。同时规定字段名称、类型和长度。

几何表示形式通过在信息要素码后加一位数字图形码进行规定。图形码按一般地理信息要素编码规则, 因受GIS软件要素表达机制约束, 分为点、线、面、有向点、有向线。

(3) 符号图式。GIS中, 图示符号是地图制图的需要。无方向的点状符号用以表示对方向不敏感的、被抽象为点要素的空间信息;线状符号用以表示线状地物, 可以通过颜色、宽度、虚实相间、双向对称的锯齿来细分要素类别;面状符号是封闭多边形, 可以在面的内部统一部署 ( 填充) 制图符号;有向点用以表示对方向敏感的、被抽象为点要素的空间信息;有向线用以表示对方向敏感的、被抽象为线要素的空间信息。为了直观形象地表达地物信息, 有些地图符号需要制作成有方向要求的形式。

城市燃气管网矢量空间数据标准的制图符号, 在系统中需要统一形式、样式、尺寸, 以及颜色值。符号应尽可能制作美观、形象, 符合视觉规律和思维习惯。

(4) 数据采集处理规程。城市燃气管网矢量空间数据来源, 主要有4 个方向:从老系统中导出, 竣工图数据, 纸质图纸扫描数字化, 实地探测测绘。不同的数据来源, 需要不同的作业方法、作业流程。从内容上讲, 主要有数据采集和处理的作业流程规范、精度要求、质量控制、成果验收和提交程序。

数据采集处理规程, 主要是围绕信息要素分类代码、数据字典标准和数据精度以及数据关系的要求, 对作业程序和方法、质量控制程序和方法进行规定, 并在数据采集处理过程中, 通过严格执行这些程序, 保障数据质量。

质量元素是质量控制和质量测定的抓手。质量元素包括:①空间参考系与数据格式:最终成果为规定的平面坐标系、投影和高程基准;②完整性:数据经过严密接边, 数据完整, 没有遗漏数据要素和内容;③逻辑一致性:数据真实, 空间拓扑关系无误, 要素代码无误;④位置精度:平面坐标值、高程值接近真值的程度 ( 以误差衡量) ;⑤属性精度:属性数据采集和填写无误, 要素分类正确, 对于“有条件必填”项属性, 须如实填写;⑥表征质量:图面“点”、“线”、“面”绘制完整, 线性要素没有多余顶点, 连续的实体表示上不能间断, 没有悬挂点, 共点共线表示正确, 没有“垃圾要素”等;⑦时间准确度:如实填写数据采集时间;⑧附件质量:提交成果内容完整, 装帧整洁;元数据填写完整、正确, 说明清楚;数据文件文件夹层次清晰, 有文件目录。

(5) 相关标准参照。城市燃气管网矢量空间数据, 需要相应的探测和测绘手段来采集和处理。数据标准是对结果的要求, 数据采集处理规程是对过程的要求。

城市燃气管网矢量空间数据的空间参考系、数据格式、位置精度要求一旦确定, 为使成果实现数据标准的要求, 需要引用许多外围标准。

①控制加密和管线系统要素的探测及测量, 需要参考或参照《城市地下管线探测技术规程 (CJJ61-2003) 》、《工程测量规范 (GB50026-2007) 》、《全球定位系统 (GPS) 测量规范 (GB/T 18314-2009) 》;

②当需要补充大比例尺带状地形图时, 需要参考或参照《城市测量规范 (CJJ/T 8-2011) 》和《基础地理信息要素分类与代码 (GB/T 13923-2006) 、《基础地理信息要素数据字典 (GB/T 20258.1-2007) 》、《国家基本比例尺地图图式 (GB/T20257.1-2007 ) 》;

③项目实施过程的质量检查和验收参照《数字测绘成果质量检查与验收 (GB/T 18316-2008) 》、《地理信息质量原则 (GB/T 21337-2008) 》、《地理信息质量评价过程 (GB/T21336-2008) 》, 以及有关项目管理 ( 项目发包、施工监理等) 规范等。

三、燃气管网标准化数据应用展望

城市空间基础数据 篇9

关键词：大数据,智慧城市,空间规划

1 引言

当前, 城市面临人口膨胀、交通拥堵、资源紧缺、环境恶化、生态破坏、事故频发等“城市病”, 现有城市发展模式将难以为继。智慧城市把城镇化与新型工业化、信息化融为一体, 是破解城市发展难题的突破口。新一轮科技革命诞生的大数据、物联网、移动互联网、云计算等新技术为智慧城市建设提供了技术支撑, 让城市充满智慧。

2 智慧城市与大数据概述

智慧城市的特征:

(1) 融合

智慧城市搭建现代化的城市管理平台, 将政府职能与信息化深度融合, 着力解决公共医疗、公共交通、基础教育、环境保护、社会保障等基本公共服务。

计算机、软件服务、互联网与金融、通讯、商贸、旅游等产业融合发展, 诞生了电子商务、互联网金融、智慧旅游、大数据服务等一系列新业态, 推动产业结构转型升级和社会经济持续繁荣。

(2) 互动

城市的社会性体现为人与人相互交流。古代城市的市场、宫殿、庙宇是社会交流、物质交换的中心, 今天的大型超市、股票交易所、期货交易所、社交媒体是交易、交流的重要场所。城市是社会网络互动聚合的结果, 是集体历史和思想的庞大记忆系统。高楼大厦、公用基础设施为人们交流提供物质支撑。当代, 电话、智能手机、互联网、QQ、微信等新兴社交网络正是智慧城市互动特征的体现。

(3) 开放

智慧城市的目的在于提高城市运行效率。通过开放数据, 搭建交流平台, 共享资源信息, 提高资源利用率。开通校车, 减少私家车出行, 减少道路堵塞。GPS遥感技术跟踪汽车位置轨迹, 市民根据这些信息, 合理规划时间, 准确乘车, 减少候车时间。物联网和快递业务克服集中租赁仓库, 实现分布式存储。58同城网站提高求职、租房效率。城市建造很多建筑, 但是如何更好地利用这些建筑, 需要基础设施附加信息共享系统, 便于高效配置资源。

3 大数据时代在智慧城市空间规划中的应用

3.1 智慧城市空间规划体系

(1) 空间战略的制定关键在于对政府、企业、居民等城市主体的意愿进行科学分析, 探究城市未来空间发展方向。 (2) 空间发展评价重点关注基于主题网站或社交网络数据的空间评价指标体系构建和对城市现状各类空间发展质量的综合分析, 找出限制空间发展的关键问题及成因, 进而对城市居民生活宜居度进行评价。 (3) 空间发展预测主要是利用智能收集、主体网站等进行数据分析, 详细了解城市近年来人口和用地规模变化, 并据此预测支撑未来智慧城市发展的合理容量。 (4) 空间布局方法指的是根据城市居民、企业以及政府活动所受到的城市空间的影响, 深入挖掘网络数据, 通过对活动类型的分析, 判别城市现状土地利用的实际功能, 并结合传统社会调查与城市空间规划编制手段来优化和安排具体用地布局。

3.2 空间规划方法

3.2.1 智慧城市建设

(1) 智慧产业规划营对城市现有产业数据进行广泛收集, 并深入了解城市现有企业经营情况, 结合城市优势资源, 综合分析产业类型定位和目标, 促进一批新兴产业和智慧服务业的发展, 并合理安排产业发展功能片区和各类智慧产业园区布局。与此同时, 还应该加强区域创新网络规划和综合管理平台建设, 积极改变企业生产和营销模式, 提高劳动生产效率, 有针对性地进行企业营销服务。 (2) 智慧交通规划应该结合城市现有交通网络的空间安排, 以人为本, 方便居民出行, 提高城市运行效率, 综合分析合理规划或改造城市交通干线走向, 并且重点设计城市居民智慧出行系统、智慧公交服务系统、智慧物流引导系统及停车诱导系统等。 (3) 智慧社区规划指的是主要对城市居民社交网络活动, 社区网站或监控数据进行科学分析, 充分了解居民日常生活圈和生活规律综合确定各类智慧社区的主要服务功能, 合理安排社区周边配套服务设施和社区内部智能系统或设施。 (4) 智慧基础设施规划指的是通过城市传感器和各类监控数据, 分析城市现状基础设施服务范围和服务质量, 重点规划建设城市信息基础设施智能管网及智慧防灾系统, 从而实现城市公共服务智慧化。

以三维仿真技术在城市规划的中的应用为例。一般三维虚拟技术在城市建设当中应该包括以下四个步骤: (1) 建立区域地理数据库, 通过结合一些数据库软件或者是GIS软件等, 将一个区域的地形、自然景色、社会信息等进行数字化处理。 (2) 建立建筑模型数据库, 结合计算机的相关软件, 将上述的这些数字信息以及多种建筑模型建立起建筑模型数据库。 (3) 根据方案建立连接, 通过与设计人员进行沟通, 结合设计方案, 将区域地理数据库与建筑模型数据库进行链接, 构建起虚拟城市模型系统。 (4) 专家决策, 将构建好的系统交付给专家, 让专家对该虚拟系统进行评定, 分析各种规划方案的好坏, 并从中选出最佳系统模型, 比如, 在居民生活区中建设一幢大楼, 就可以先对该大楼进行虚拟仿真, 看这幢大楼是否影响周围居民, 该大楼在哪建才是最合适的等。

3.2.2 智慧政务领域

大数据的发展, 将极大地改变政府的管理模式。智慧政务是指政府机构运用现代化网络通信、计算机技术、物联网技术等, 将政府管理和服务职能通过精简、优化、整合、重组后到网上实现, 打破了时间、空间及条块的制约, 让数据共享成为可能, 从而提高政府各机构的协同办公效率和为民办事效率, 提升政府社会治理能力和公共服务能力 (见图1) 。具体而言, 依托大数据的发展, 智慧政务有利于节约政府投资、加强市场监管, 从而提高政府决策能力、提升公共服务能力, 实现区域化管理。

以电子政务为代表的“智慧政务”, 将无疑成为开启“智慧城市”之门的按钮。借助大数据, 逐步实现立体化、多层次、全方位的电子政务公共服务体系。建设电子政务云平台, 提供对政务信息、互联网信息、民众舆情等综合信息的筛选、挖掘能力, 将科学分析的结果和预测快速并且直观地反映给政府, 为他们的决策提供精准的正确性和科学性。在大数据的帮助下, 政府管理层既有数据库可以实现高效互联互通, 极大地提高政府各部门间协同办公的能力、为民办事的效率, 大幅降低政府管理成本, 并为政府决策提供有力的支撑, 其源源不断的“智慧”将推动智慧城市向更加智慧、更加科学、更加高效的目标迈进。

另外, 在过去, 城市公共安全问题的处理一般是召开紧急会议, 成立临时领导工作机构。而在大数据时期, 智慧城市中的公共安全管理就可以利用RFID技术、通信技术、网络技术、自动控制技术、视屏检测识别技术和信息发布技术, 保障城市中人、财务、城市生命线和其他重要系统的安全, 实现城市安全信息的全面感知, 并促使各子系统间协同运作、资源共享, 在发生突发事件时得以应急联动、统一调度、统一指挥。智慧安全涉及社会多个领域, 如公共卫生、基础设施、通信、环境、商品供应、社会稳定、灾害防控等。通过大数据的挖掘, 可以及时发现人为或自然的灾害、恐怖事件, 提高应急处理能力和安全防范能力。

3.2.3 智慧民生领域

智慧城市规划应该建立在对城市问题和规律综合研究的基础上, 充分利用城市各类监测, 通过对居民、企业及政府的行为与活动的时空进行汇总分析, 探究城市活动以及移动系统的时空特征和问题, 并且对城市空间结构进行优化和调整, 这也是构建智慧城市规划框架。在构建以城市各类传感器、视频监控社交网络数据为主体的大数据分析平台的基础上, 还应该对各类主体进行详细分析, 明确问题, 探究合理的智慧城市定位和发展目标, 并且协调已有多种规划从体系和机制方面, 确定智慧城市空间发展总体要求, 合理引导城市空间发展战略制定、空间质量评价空间发展规模预测以及空间发展布局方案, 最终提出智慧城市规划的重点领域、建设示范项目年度实施计划。要点如下: (1) 空间战略的制定关键在于对政府、企业、居民等城市主体的意愿进行科学分析, 探究城市未来空间发展方向。 (2) 空间发展评价重点关注基于主题网站或社交网络数据的空间评价指标体系构建和对城市现状各类空间发展质量的综合分析, 找出限制空间发展的关键问题及成因, 进而对城市居民生活宜居度进行评价。 (3) 空间发展预测主要是利用智能收集、主体网站等进行数据分析, 详细了解城市近年来人口和用地规模变化, 并据此预测支撑未来智慧城市发展的合理容量。 (4) 空间布局方法指的是根据城市居民、企业以及政府活动所受到的城市空间的影响, 深入挖掘网络数据, 通过对活动类型的分析, 判别城市现状土地利用的实际功能, 并结合传统社会调查与城市空间规划编制手段来优化和安排具体用地布局。

4 结束语

尽管智慧城市与大数据在面临大发展热潮的过程中也面临着炒作与泡沫等诸多质疑, 但可以确定的是, 随着ICT技术的不断进步与在各方面各领域的持续渗透应用, 再加上市民的生活与生产方式的不断改变, 对于城市建设的理论与实践也必将会得到一些相应的扩充与调整, 人们必将会在城市建设的轨道上不断的探索新的方法, 并随之产生新的建设思想, 现在的智慧城市也许只是个开始。

参考文献

[1]彭玲, 陈文建, 李高盛, 等.基于空间大数据的智慧城市脉动可视化研究[J].地理信息世界, 2016 (1) :58~63.

[2]吴晶.北屯智慧城市项目率先践行城市数据总线[J].中国公共安全:学术版, 2016 (Z1) :111~113.

城市空间基础数据 篇10

关键词：地理参考模型,标准化,地理标识语言,标准描述

0 引言

随着地理信息系统的迅速发展,信息标准化越来越受到重视,许多国家和国际组织都致力于结构化标准的研制。美国、加拿大等国家收集和研究本国的测绘和地理信息标准,建立了自己的空间数据标准和地理空间数据基础设施。国际海洋组织、国家水文组织等机构也都分别制定了各自领域的地理数据交换标准。尤其值得重视的是,国际标准化组织于1994年3月正式成立了地理信息/地球信息业技术委员会,负责制定ISO 19101地理信息系列标准。我国地理信息标准化从80年代初开始,在“七五”、“八五”期间以制定数据标准为核心,“九五”、“十五”期间则以地理信息共享标准化为主要内容[1],全面开展地理信息标准的研究与制订工作,研究、制定和发布实施了若干急需的标准,取得了很大的进展。

虽然国际和国内已经制定了许多地理信息技术标准,但针对我国国情而言,中小城市地理信息标准化还存在许多问题,如地理信息地方标准不够完善,地方地理信息标准滞后、协调性差,标准化体系不够完善,系统化不够等,这一系列问题阻碍了地理信息资源的共享,造成空间数据资源的极大浪费,严重制约了中小城市地理信息产业的发展。因此,尽快制定出适合中小城市的地理信息空间数据标准化体系,解决中小城市空间数据共享问题成为当务之急。本文在标准化原理和ISO191O1地理标准参考模型的指导下,依托苏州工业园区标准化项目,分析和整理了国内测绘标准,参照国际先进标准,制定出中小城市城市地理空间信息标准体系,研究其相应的技术支持,并对其实际应用描述数据标准提出方法,为以后空间数据标准的制定提供方便。

1 ISO 19101地理信息参考模型

1.1 标准简介

目前国外已经发布或正在研制的有三种地理参考模型[2],分别是FGDC地理参考模型,欧洲标准化委员会地理信息技术委员会(CEN/TC287)的“地理信息参考模型”和ISO 19101地理信息参考模型,其中ISO 19101地理信息参考模型是在各国专家共同参与下制定成的,该参考模型比较严密、系统和完善。

ISO 19101系列标准是为适应日益增长的对地理信息和地理信息服务的标准化需求制定的一套用于直接或间接与地球上位置相关的目标或现象结构的结构化的信息标准。该系列标准阐明地理信息定义、描述与管理的方法、工具和服务,包括在不同的用户、系统和地点之间,对数字或电子形式的地理数据定义、获取、分析、访问、表达和传输。

ISO 19101参考模型明确了地理信息标准化的目标是推动地理信息系统的互操作,包括在分布式计算环境下的互操作。此外,地理信息标准的制定原则包括:

(1)以信息技术的概念与标准为基础。在地理信息标准化的过程中,要将地理信息的概念与信息技术的相关概念相结合;在标准的制定过程中,要根据实际考虑采用信息技术标准或在其基础上制定适应地理信息的标准。

(2)独立于任何特定的实现环境或分布式计算平台。

1.2 域参考模型

ISO 19101用7个域参考模型表述地理信息的定义、描述和管理标准。第一个域参考模型是域参考模型的高层次视图(如图1所示)。其余六个扩展的域参考模型分别是应用模式模型、空间对象模型、定位(空间参照)模型、数据质量模型、元数据模型、通用要素模型。其中域参考模型的高层次视图有三个作用:

(1)提供ISO 19100地理信息标准系列的标准化范围的高层次的描述,阐述标准系列所使用的主要概念。

(2)阐明地理信息域存在的关系,以帮助理解系列标准之间的关系。

(3)提供地理信息域的完整表达,为扩展已有的ISO 19100系列或为新的标准制定提供基础。

2 城市地理空间信息标准化框架

2.1 标准体系的建立

本标准体系基于ISO19101标准化框架,紧密联系先进的计算机技术、网络技术和通讯技术,采纳、整合ISO19101地理参考模型定义的地理信息基本语义和结构,将地理信息概念的详细描述与信息技术的概念相结合,建立苏州工业园区空间数据标准化的基本框架。

城市地理空间数据的生产过程,是将获得的原始数据,通过采用不同的技术方法和手段,采集、变化和处理成规定形式的数据集,再经过生产过程检查及质量控制,制作成元数据文件,形成正式的地理空间数据产品,交有关部门或用户进行验收,或放入缓存数据库进行验证[3]。分析城市地理空间数据特点,本标准体系采用类似数据生产过程建立标准化体系结构。建立标准化体系流程示意图如图2所示。

仿照地理空间数据的生产过程,依照标准化原理,在采纳ISO19101地理参考模型基础上,将标准化体系分为城市地理空间信息基础标准,城市空间数据采集与处理规范,城市空间信息存储与管理规范,城市空间信息应用与服务标准和城市空间信息更新规范。在一级规范类下,按照城市功能分区不同、所含内容和对象不同等指标将一级规范细化,分为若干二级规范类,如城市空间信息存储与管理规范,分为术语规范、城市空间信息数据标准、城市空间信息分类与编码、数据库和地理信息系统标准、城市空间信息安全保密管理规范等。

按照数据采集、处理、存储手段的不同,将二级规范类细化为三级规范,如城市空间信息安全保密管理规范,分为空间信息分级用户规范、申请和分发审批规范、信息物理安全规范、信息处理设备的安全等。通过逐层次细分,形成最终的三级式标准化框架体系,并建立一系列的标准化体系详表。

收集、整理、归纳现有国家标准、行业标准和已有地方标准,按照不同的类别填充到标准化体系表中,形成苏州工业园区空间信息标准化体系(如图3所示)。同时参照国际国外先进标准,提出国内一些基础标准的制定参考,为国内相应标准的制定提供方向。标准化体系反映出现有国家、行业和地方标准的制定情况,提出下一步地方标准制定的方向和侧重点,加速地方相关标准的制定,满足中小城市现代化建设的需要。

2.2 标准化体系技术支撑

城市空间信息标准化能够提供一个通用的系统软件和硬件的应用环境,实现开发应用模块在各种平台上的移植[4],促进数据的共享,最终实现信息系统和数据间的互操作。城市地理空间信息标准化用途广泛,但是实现地理信息标准化,最终实现数据共享,存在关键的技术问题主要有:数据结构,数据模型和数据格式的统一;空间数据质量;空间数据挖掘;数据的互操作。

综合考虑网络技术、数据表达方式、数据模型等技术因素,实现数据的标准化,最终实现数据之间的互操作需要以下技术支持:

(1)通过统一的网络协议来实现不同系统间的基本通讯;

(2)通过实现在另一系统中以文件原有的格式打开和显示来实现文件系统间的互操作;

(3)通过实现程序在不同操作系统下运行,实现形式的互操作;

(4)通过实现查询和处理分布在不同平台上的公共数据库数据的能力来实现查询和访问数据库的互操作;

(5)通过应用统一的地理数据模型、服务模型和地理领域模型来实现地理信息系统间的互操作;

(6)通过实现利用翻译程序将数据库中的数据转换成所需数据实现语义的互操作。

3 数据描述标准化应用

3.1 数据标准的描述

传统的数据标准是以文本形式描述的,虽然制定方便且便于修改,但存在一系列明显的问题,如文本的数据标准不能表达标准内部逻辑关系;在标准的实施过程中过多牵涉人为解译,实施起来往往有悖初衷;标准修订需要太多周期,实效性不高等。因此,需要一种更为有效的方式来更好的描述空间数据标准,实现标准制定、修改和更新的时效性。

利用UML建模可以弥补传统文本标准内部逻辑表达不清的缺陷。UML作为一种统一的面向对象的可视化建模语言,是一种标准化的表示。通过建立UML图,能够清晰描述标准内部之间的逻辑关系,极大的推动标准的应用。此外,UML模型建立和修改都极为方便,便于标准的更新。数据标准的描述方式见图4。

XML语言可用于对数据标准的文本描述。XML作为一种自描述的可扩展性标识语言,通过定义自己的标记,建立文档类型定义(DTD)或者模式(Schema),以文本形式定义数据标准。基于严格语法定义的XML文本数据标准,可以避免在实施过程中人为理解因素的干扰。其次,基于文本形式的XML数据标准,具有可扩展性,便于修改、更新,而且不需要太多解译过程,可直接进行网络传输,增强数据文件的共享性。

GML作为XML在地理信息系统(GIS)方面的扩展,是严格按照XML标准制订的,它继承了XML全部特点,可用来描述地理空间数据[5]。GML提供适用于Internet环境的空间信息编码方式,用于地理空间数据传输和存储;GML允许对地理空间数据进行高效率的编码,而且提供一种容易理解的空间信息和空间关联的编码方式,将空间信息和非空间信息进行整合,将空间几何要素与其它空间或非空间要素连结起来;GML提供一系列公共地理模型对象,使各自独立开发的应用之间互操作成为可能。

3.2 基于GML的空间数据发布

UML作为统一建模语言,可以描述数据标准的逻辑结构,而GML作为地理标识语言,可用于对地理空间对象的描述。因此,可以通过UML对空间对象建模,利用GML语言建立模式(Schema)描述空间对象,形成GML Application Schema文件。在Arc GIS 9.2及以上版本中,软件支持GML文件中简单的要素数据,可以实现GML到Geodatabase的转换,添加地理空间数据,得到所需的空间数据集。

3.3 基于Visio 2003的UML建模

在Arc GIS下的casetools文件夹中,利用Geodata Base提供的Arc Info UML Model(Visio 2003)模板,建立自己的Geodata Base的UML模型。

XMI是基于XML的元数据描述语言,它使用扩展标记语言(XML),为程序员和其它用户提供元数据信息交换的标准方法。利用ERSI提供的XMIE Xport控件,在Visio2003环境下,通过加载项中的ERSI XMI Export将建立的UML Model转化为XMI文件,并保存在Arc GIS安装目录下面的XML Schema文件中,并利用Visio2003提供的semantics Checker检验模型的正确性。在Arc GIS 9.2版本下,利用Arc Catalog中的case Schema creation将XMI文件转换为Geodatabase文件,添加地理空间数据信息,形成所需的地理空间数据集。

在园区管线空间数据转换中,按照上述方法将管线数据分为注记、点、多义线,多边形,建立Pop Line地理空间数据库。通过将园区管线CAD数据转换为shp文件,导入空间数据库,形成最终所需的Pop Line空间数据集。园区管线Pop Line的Geodatabase空间数据集视图如图5所示。

4 结论

基于地理参考模型和标准化原理建立的城市地理空间数据标准化体系,明确反映我国现有国家、行业测绘标准现状,为中小城市地理空间数据地方标准的制定提供方向,并在苏州工业园区实际生产中得到了验证。

利用UML描述数据标准的逻辑结构,XML描述文本数据标准,GML描述地理空间对象,可以弥补文本标准的缺陷,并实现数据标准制定、修改和更新的时势性。通过UML建模,GML和UML描述数据标准,建立符合数据标准的空间数据库。添加地理空间数据,可以直接得到所需的符合统一数据标准的空间数据集。

因此,通过UML、XML和GML可以实现对数据标准的严格描述和转换,解决文本标准在制定、执行等过程中出现的系列问题,加速中小城市地理

空间数据标准的制定进程。但是在实践中要考虑与现有标准的继承和衔接,制定标准要依据科学的参考模型,建立完整的体系结构,还要兼顾标准制定与应用实施的统一。

参考文献

[1]何建邦,蒋景瞳.我国地理信息标准化工作的回顾和思考[J].测绘科学,2006.

[2]姜作勤.刘若梅等.地理信息标准参考模型综述[J].国土资源信息化,2003,(3).

[3]阎正.城市地理信息系统标准化指南[M].北京:科学出版社,1998.

[4]王凤霞,张超.上海市地理信息系统标准化问题研究[J].华东师范大学学报(自然科学版),2004.