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

1、dms數(shù)字測圖系統(tǒng)和gis數(shù)據(jù)接口的研究虞暉王新明潘正風摘 要 在對arc/info和mapinfo等gis平臺的數(shù)據(jù)格式分析的基 礎上，將dms數(shù)字測圖系統(tǒng)的數(shù)字地圖成果直接轉換為gis的交換格式, 為gis錄入和更新數(shù)據(jù)提供了一個更方便、更精確的途徑。關鍵詞數(shù)據(jù)轉換交換文件格式地理信息系統(tǒng)（gis）是在計算機軟硬件技術的支持下采集、存儲、 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)品的計算機系統(tǒng)。它在城市規(guī)劃、城市管理、交通工程、環(huán)境監(jiān)測等 各個方面均有廣泛的應用。作為利用基礎gis平臺建立一個應用系統(tǒng)的重要一環(huán)，數(shù)據(jù)的輸入 與更新是整個工程中最耗費人力、物力的一項

2、任務，它大約占整個系統(tǒng) 工程量的80 %。就目前而言，要建立gis應用系統(tǒng)，最主要的就是將原 有的圖紙，利用gis或其他相關軟件提供的矢量化方法，轉換成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)字化測圖益完善并逐漸取代門紙測圖的今天，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)字化測圖系統(tǒng)，也就是在 原有數(shù)字化測圖系統(tǒng)的基礎上開發(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)流程由武漢測繪科技大學研制的dms大比例尺數(shù)字測圖系統(tǒng)，有適合于建立 地圖數(shù)據(jù)庫的圖形數(shù)據(jù)格式，它適用于大比例尺地形圖、地籍圖和城市 地下管線圖的測繪

3、、更新和管理，但數(shù)據(jù)還不能直接進入gis系統(tǒng)。為 此需要進行數(shù)據(jù)接口的研究，使得數(shù)字測圖的數(shù)據(jù)可以直接用于 arc/info, mapinfo 等常用的 gis 平臺。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)字測圖系統(tǒng)dms中，所有的地形要素按國標分為九類: 測量控制點；居民地和垣柵；工礦建筑物；交通；管線；水系；境界； 地貌和土質；植被。在地形要索分類的基礎上，用四位整數(shù)編碼來表示 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)。點與點連接時，需要對連接線進行編碼，分線型碼和順序

4、碼。連接 線線型分為獨立點、直線、圓弧和圓、曲線四種，分別以“0”，“1”， “2”，“3”表示。對于順序碼，“0”表示開始，“1”表示屮間，“2” 表示結朿，“3”表示只有兩個點和連接。1.2分層地理特征(以及描述這些特征的屬性)按照某種相關性在邏輯上 組成一些相對獨立的信息層或信息的主題，可以把一幅地形圖分為多個 層次來存儲。根據(jù)地形圖要索的分類，相應地在g1s格式文件屮建立不 同的層次，如表1所示。另外，對于注記，可以單獨指定一層，例如 arm。表1地形要素的分層地形要素gis數(shù)據(jù)中的層測量控制點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geo植被pla1.3編碼轉換對照表把dms數(shù)據(jù)轉換成g1s格式的數(shù)據(jù)時，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應， 因此要建立編碼轉換對照表。表的基本字段如圖3所示。gis中x-m性j圖3編碼轉換對照表的基本字段在基木字段的基礎上，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)記錄格式非常嚴謹 而且實用，完成編碼轉換對照表非常容易。1.4數(shù)據(jù)對應問題gis數(shù)據(jù)包括點、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、線、注記等，所以轉換工作屮要考慮原圖數(shù)據(jù)和gis數(shù) 據(jù)的對應問題。在dm

6、s中，連接線型表示了地物形狀為獨立點、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)的對應。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)的對應關系：原圖小的獨立點對應gis數(shù)據(jù)小的點；原圖屮不閉合的直線、圓弧、曲線對應g1s數(shù)據(jù)中的弧段；原圖中的岡或閉合的直線、岡弧、曲線對應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中的編碼對應的地形耍索特 征、結點的高程都轉換成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) 點狀地物：編碼、地物名稱、高程；2) 線狀地物：編碼、地物名稱、結點高程；3) 面狀地物：編碼、地物名稱。在以上字段的基礎上，還可以根據(jù)需要

7、有所增加。1.5線狀符號的匹配在大比例尺測圖系統(tǒng)dms中符號均參照1 : 500, 1 : 1 000, 1 ： 2 000 地形圖圖式(gb/t7929),有獨立符號、線狀符號等，符號木身不僅 表示空間信息，也蘊藏了屬性信息。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)轉換到gis平臺上顯示， 定位信息無課，但由于在gish'的符號功能不強，圖面不美觀。如陡坎 符號，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。在轉換時，為了解決這個問題，采取加輔助層的方法。 輔助層將不能宜接轉換的圖形信息保存起來，需要顯示時可疊加在其他 層上

8、，本身不具有屬性信息。2 dms與mapinfo, arc/inf0數(shù)據(jù)接口的實現(xiàn)2. 1 dms與mapinfo數(shù)據(jù)接口的實現(xiàn)我們首先以dms原圖數(shù)據(jù)轉換到mapinfo為例，具體說明轉換的實 現(xiàn)過程。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)轉換到 mapinfo的圖形項上，這種格式是ascii碼，可以編輯，容易生成，且可 以工作在mapinfo支持的所有平臺上。它將mapinfo數(shù)據(jù)保存在兩個文 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、則是所有圖形對象的定義。 轉換時根據(jù)地物形狀的不同，在mapinfo屮對應的圖形對象分別為點 (point)、直線(line)、折線(polyline)、圓弧(arc)和區(qū) 域(region),每種圖形對象對應的屬性字段在14節(jié)已說明。轉換吋首先根據(jù)編碼轉換對照衣，利用地形圖要素的編碼確定地物 屬于哪個層，對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，每種圖形對象的基本記錄格式為：點point橫坐標縱坐標symbol （形狀，顏色，大?。┲本€line橫坐標1縱坐標1橫坐標2縱坐標2 pen（線寬, 線型，顏色）折線

10、pline點數(shù)橫坐標1縱坐標1橫坐標2縱坐標2 pen （線寬，線型，顏色）smooth 指定是否進行平滑圓弧arc左上角x左上角y右下角x右下角y起點角度 終點角度pen（線寬，線型，顏色）區(qū)域region多邊形數(shù)量多邊形1的點數(shù)橫坐標1縱坐標 1 多邊形2的點數(shù) 橫坐標1縱坐標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 （符號樣式）子句、pen （畫筆）子句和brush （畫刷）子 句設定該地物在mapinfo'i'的表示方式,按照上述的格式寫進mif文件。 在寫圖形信息的同時

11、，對該地物的有關屬性信息進行提取，并把它寫 進.mid文件。mapinfo規(guī)定,.mif文件中的圖形信息和mid文件中的屬 性信息必須一一對應。轉換時的流程圖如圖4所示。www. oth0rmap com是普巳鉄曳龍所膏地會圖4轉換流程圖2. 2 dms與arc/info數(shù)據(jù)接口的實現(xiàn)在國內(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)轉換成arc/ixfo能識別的格式，我們對arc/info的有關數(shù)據(jù)格式 進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，arc/info有微機版和網(wǎng)絡版等，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撲關系，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，不易宜接轉換成arc/tnfo的內(nèi)部文 件。同時arc/info具有導入e00交換文件的功能，能根據(jù)導入文件的 數(shù)據(jù)自動建立一個層的h錄和相關文件。而e00交換文件可被arc/info 的不同版本系統(tǒng)所識別，且易于被多種數(shù)據(jù)所轉換。e00交換文件由七個部分組成：arc （弧段）部分。弧段部分存放每個弧段的信息。每個弧段的 內(nèi)部id號、用戶id號、起始點、截止點、左多邊形、右多邊形、點數(shù) 組成了這部分的頭信息，然后把弧段上采樣點的坐標依次排列。lab （標識點）部分。標識點部分存放點狀地物的信息或多邊形 的標識點的信息。在標識點的用戶id號z后，每個點的坐標連續(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應了這里的一行屬性。對每一屬性項 定義長度、類型、小數(shù)點后位數(shù)等。bxd （邊界記錄）部分。把圖幅左下角和右上角的坐標寫入。pat （點屬性）部分。在area, parameter,層名#,層名-id 等固有屬性的基礎上，可加入另外的屬性。記錄規(guī)則與aat部分相同。 每行屬性都對應了 lab部分的一個標識點。ttc （控制點）部分。把圖幅的四個圖廓點坐標依次寫入。

14、必須注意的是：每一部分寫入數(shù)據(jù)時都有一個規(guī)則，即浮點數(shù)占14 個字符的位置，整形數(shù)占10個字符的位置。e00交換文件通過arc/1nfo的import命令，將其轉換為arc/1nfo 的一個覆蓋層，即一個目錄。這個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，建立拓撲關系進行 空間分析。把dms原圖數(shù)據(jù)轉換成.e00交換文件的過程，與轉換 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下生成各個層的目錄和文件。3 轉換成果與結論本文提出用新的方法，它將大比例尺數(shù)字測圖的數(shù)據(jù)轉換為gts的

15、通用交換格式，使轉換成果在不同版本的gis平臺下都可使用，兼容性 好，而無需進行多次轉換使其造成誤差。這一方法的可行性通過對用大比例尺數(shù)字測圖系統(tǒng)測量的張家界市 的地形圖進行轉換得到驗證。見圖5和圖6。圖5 在mapinfo環(huán)境下應用dms原圖圖6在arc/info環(huán)境下應用dms原圖數(shù)據(jù)的實例如圖5所示，可對圖中地物進行屬性查詢、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對該圖進行 點、線、面的拓撲建立均可完成。廿前國內(nèi)外大多數(shù)數(shù)字測圖數(shù)據(jù)都具 有類似的格式。結果表明：此方法完全可行，且具有普遍性。利用大比例尺數(shù)字化測圖系統(tǒng)，為城市g1s應用系統(tǒng)捉供了數(shù)據(jù)， 是gis應用系統(tǒng)錄入數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)最方便、最快捷的途