一种可行的GIS数据交换方法(2001.10)

符海芳,向南平,刘彦花

(中南大学测绘与国土信息工程研究所,湖南长沙　410083)

[摘　要]本文阐述了我国GIS 软件面临的数据交换问题,对现行数据交换方式进行了比

较,并结合益阳市地理信息系统有关数据交换的研究工作,为工程应用中解决数据交换问题提供了一种可行的方法。

[关键词]数据交换;国产GIS 软件;E pscan ;RDMS

[中图分类号]P208　[文献标识码]B 　[文章编号]1001-8379(2002)03-0121-02

A METHOD FOR THE EXCHANGE OF GIS DAT A

FU Hai -fang ,XI ANG Nan -ping ,LI U Y an -hua

收稿日期:2001-10-19

1　我国GIS 软件面临的数据交换问题

数据和软件一直是我国GIS 领域倍受关注的问题。就软件本身而言,各个GIS 软件厂商根据自己对GIS 的理解、某些用户的需要和自己的技术水平,为图形数据设计了一套数据结构和数据模型,这种数据结构和数据模型对某一个系统来说是固定不变的,但对整个GIS 世界而言却是杂乱无章的。当前,国内市场上的GIS 软件都与许多其它的GIS 软件有接口,但主要是为国外的流行软件提供接口,如:Mapin fo 、ARC/I NFO 。就国内GIS 软件而言也是以面向占市场主导地位的国外GIS 软件为主,仅为少量的国产GIS 软件提供了接

口。这些软件的图形数据文件大多不能兼容和共享,这与用户希望不同的系统之间能够进行数据共享是矛盾的[1][2]。

尽管我国已推出国家地球空间数据交换格式(VCT ),为图形数据的标准化提供了基准,但如何有效地利用现已存在的海量且纷繁多样的GIS 空间数据,看来还一时无法解决。并且,国产GIS 软件之间能格式转换的少,不能转换的多。这在一定程度上造成了数据输入的大量重复劳动,也妨碍着空间数据在不同机构、部门和软件间的共享,降低了用户对国产GIS 软件的依赖度,阻碍了国产GIS 软件的迅速发展。

因而,我们应尽可能地首先从技术上提供国产GIS 软件之间的数据交换,使用户可以享受到数据共享的优点,增加对国产GIS 软件的依赖度,这将有助于我国的GIS 软件以一个整体形象参与市场竞争。

2　数据交换模式

总的来说,目前实现数据交换的模式大致有四种[3][4]。

2.1　外部数据交换模式

这种模式指其他数据格式经专门的数据转换程序进行格式转换后,复制到当前系统中的数据库或文件中。这种模式从源数据到标准数据和从标准数据到目标数据两次转换,可能产生大量的冗余数据,增加了磁盘荷载,耗费了大量的人力物力。同时,现行的空间数据转换标准还很不完善,还不能完全概括空间对象的不同描述方法,不能统一为各个层次以及不同应用领域空间数据转换提供统一的标准,并且没有为数据的集中和分布式处理提供解决方案,不能自动同步更新。2.2　直接数据访问模式

直接数据访问模式指把一个GIS 系统的内部数据文件直接转换成另一种GIS 系统的内部数据文件,用户可以使用单个GIS 软件存取多种数据格式。直接数据访问不仅避免了冗繁的数据转换,而且在一个GIS 软件中访问某种软件的数据格式不要求用户拥有该数据格式的宿主软件,更不需要该软件运行。但是,面对纷繁多样的数据格式,为每一种数据格式都提供直接数据访问在一定时期内是不可能的。此外必须知道每一个GIS 的内部数据结构,这对商用GIS 而言是困难

的。

2.3　数据互操作模式

数据互操作模式是OpenGIS C ons ortium (OG C )制定的规范。GIS 互操作是指在异构数据库和分

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121・第25卷　第3期　　　　　　符海芳,向南平,刘彦花　一种可行的GIS 数据交换方法

这一模式在应用中也存在一定局限性。首先,还不能实现每种格式的宿主软件都按照统一的规范实现数据访问接口。其次,用户必须同时拥有两个GIS软件,并且同时运行,才能完成数据互操作过程。第三,OG C标准对于那些历史存在的大量非OpenGIS标准的空间数据格式的处理方法还缺乏标准的规范。而从目前来看,非OpenGIS 标准的空间数据格式仍然占据已有数据的主体。第四,当前还没有商业化GIS软件完全支持这一种规范。

2.4　空间数据共享平台

这是一种最好的空间数据共享模式,采用Client/Server体系结构,一个部门所有空间数据及各个应用软件模块都共享一个平台。所有的数据都存在Server上,各个应用软件都有一个Client端的程序,通过这一平台向Server中存取数据。尽管这种结构能够及时更新数据,且避免了数据的不一致问题,但目前这种模式实现起来比较困难。现在市场上有许多GIS软件,谁也不愿意丢掉自己的底层,而采用一个公共的平台。只有发展到某一个软件的底层Server绝对优于其它系统,而这一Server又管理着大量的基础地理数据时才有可能做到共享平台。

综上所述,后三种数据交换模式给人们提供了较为理想的数据共享模式,但是对国内的大多数普通用户而言,外部数据交换模式在具体的工程应用中更具有可操作性和现实性,与现实的技术、资金条件更相符。

3　E pscan向RDMS的数据交换

近年来益阳市的发展迅猛,城区发生了较大的变化,地形图上许多地物表示与实地不符,必须重新测量。基于原有地形图的数据还有较大的利用价值,益阳市地理信息系统的数据采集以减少重复劳动和节约经费开支为出发点,采用EPSC AN 屏幕矢量化软件将已有总面积约33平方公里的1∶500地形图进行矢量化处理,以此矢量数据为基础,利用RDMS3.0数字测图系统对变更部分进行重测并补测相关的地籍数据,实现地形地籍数据更新。

我们采用VB6.0编程,基本实现EPSC AN与RDMS3.0之间的外部数据交换文本文件的直接转换,避免了中间格式,为实现国产GIS软件的数据共享提供了一个可行的方法。

EPSC AN和

RDMS分别提供了外部数据交换

文本文件.C OR文件(图块)、.NOT文件(注记)及文本文件.TXP(测点)和.TXF(图块),用于与其它系统及用户应用程序间的图形数据交换。

考虑到大部分的相同地物在EPSC AN和RDMS中的图块代码不同,如:一般房屋在EPSC AN 中的图块代码为201,而在RDMS中为101。只有少部分的地物在EPSC AN中无代码,如:压水试验孔、地上住人窑洞等。而且这些地物为非主要地物,它们在地图上出现的频率极低,尤其是在地籍图中。我们利用了这一特点,以减少工作量,增加转换速度。其步骤如下:

首先在Micros oft Access环境下建立EPSC AN 至RDMS的代码转换表。

其次,依次打开同名的一对.C OR文件和.NOT 文件,在Access下建立同名数据表。在转换程序中调用find layer()函数,打开代码转换表,查找与EPSC AN相应的RDMS图块代码。对于没有查到或不符合要求的E pscan代码,都用实线代码替代。

再次,每当读取一个点,就先查找已保存在Access数据表的点,通过比较两点距离是否小于某一允许值,剔除掉冗余点。

最后,将Access数据表一次性写成.TXP点文件,并把.C OR文件的图块实体写成相应的.TXF 格式。

在具体转换过程中,楼梯的转换只须读取其边线,写成普通TXF图块格式即可。但是,E pscan 用不同的代码分别表示不同显示的斜坡顶底线,底线也可用多种代码表示,并且在E pscan98版对绘制顶底线的先后顺序无要求。RDMS中,斜坡绘制遵循右手原则,即示坡线一律在定位线右边。坡顶线数据在前,封闭线(坡底线)数据在后,中间有代码“100”作为过渡标识。这种先后顺序是固定的,所以在斜坡数据转换前应设置坡顶线和示坡线左右关系的判断。RDMS的斜坡结构如下:

(过渡点)———

97,0

0,0

0,808

52,34

…

100,67

…

4678

坡顶点

坡底点

(下转第125页)

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・四　川　测　绘　　　2002年表1　　　　　长度单位:m 已知控制点名X Y H备注P10221750135967059109631355

P1052414618076506012162951556

P20523583159745412132261054

P1012225717706330213662951107

P1062394810526311413662331696

P20422802109994813062411368

T OWER212991597629331833010

表2　　　　方向值:°′″已知控制点名水平方向垂直方向觇标高备注

P1020　　　88060

P10511410358840110

P20514147379110200

P10120329568847400

P10616248029028150

P20414210169134240

T OWER22503358403300

表3

观测方向1234567备注

改正数(″)0.59-1.53 3.750.69-2.67-0.41-0.42统计量(″)0.39-0.76 1.650.38-1.17-0.40-0.22多余分量0.3590.6580.8390.5380.8400.1750.592粗差下界值(″)17.1412.6611.2114.0011.2024.5713.34内可控性数值 6.6 5.092 4.509 5.631 4.5069.884 5.367外可控性数值 5.523 2.979 1.811 3.827 1.8028.979 3.428

这里取σ

=m0

垂直角只作为改正仪器偏差之用。

(1)已知控制点的坐标(表1)

(2)野外方向观测值(表2)

(3)平差后的坐标及精度

X p=65209.528m　　Y p=22397.922m

单位权中误差:m0=2″.48

所求点的纵坐标中误差M X=1.03cm,横坐标中误差My=1.44cm,点位中误差M d=1.77cm。

所求点的点位误差椭圆参数E=1.66cm,F= 0.63cm,<0=122°16′36″。

(4)可靠性分析(表3)

从表3可以看出第6个观测方向对粗差的反映灵敏度最低,若在这一点上包含粗差时,只有当粗差的量超过24″时才能被发现,小于这个数值的粗差却不能使这一点的统计量大于3.3,即不能被发现。

(上接第122页)

另外,RDMS要求将房屋的楼层和结构记录在房屋图块中,与相应的房屋图块建立关联。我们采用判断注记的中心坐标是否落入房屋实体极值坐标X min、Y min、X max、Y max构成的矩形范围内来解决此问题。

结果显示,大部分的地物都能在不损失信息的前提下完成转换。但还是有一些问题存在:其一,源数据存在的问题。由于数字化员对数字化作业规程理解不深,出现了数据放错层,数字化方式错误等多种错误。

其二,不同版本的EPSC AN对同一地物的绘制方法不同,在编程过程中需考虑多种情况。

其三,对于在RDMS中无相应代码的地物,只能被分解为基本的点、线,它们的地物属性和地物的整体性被丢失。

[参考文献]

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[2]　程承旗,邬伦.发展我国GIS软件产业的基本思路

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[3]　边馥苓,傅仲良,王春风.GIS基础数据共享机制及关

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[4]　周铱鑫,程承旗,等.空间数据共享及其解决方案

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[6]　E pscan98扫描矢量化软件使用说明书[Z].北京:北京

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[7]　EPSW98电子平板测绘系统使用说明书[Z].北京:北

京清华山维技术开发公司.

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第25卷　第3期　　　　　　　杨浩,智文河,丁学政　后方交会的严密平差方法