面向基础地理信息成果服务的出图系统建设与应用_张伟伟.pdf

2023 年 2 月第 1 期城市勘测Urban Geotechnical Investigation SurveyingFeb2023No1引文格式:张伟伟，朱一晗，竺豪 面向基础地理信息成果服务的出图系统建设与应用 J 城市勘测，2023(1):5962文章编号:16728262(2023)015904中图分类号:P2082文献标识码:A面向基础地理信息成果服务的出图系统建设与应用张伟伟*，朱一晗，竺豪*收稿日期:20220307作者简介:张伟伟(1985)，男，硕士，工程师，主要从事自然资源和规划数据管理与信息化应用等工作。Email:417830815 qqcom(宁波市自然资源和规划大数据中心，浙江 宁波315042)摘要:随着数字城市建设的推进，基础地理信息数据应用领域不断扩展，使用需求日益增长。为进一步提升数据服务能力和效率，开发了基础地理信息出图系统。文章介绍了系统的建设背景、架构、主要功能和应用成效。该系统基于 AutoCAD 和 ArcGIS 平台提供的应用程序接口进行二次开发，实现了 GIS 与 CAD 数据的格式转换、历史图查询、坐标转换、应急出图等功能。系统的建成与使用优化了基础地理信息数据服务方式，大幅度降低了数据服务成本，有效提升了基础地理信息数据管理信息化水平。关键词:基础地理信息数据;出图系统;成果服务;系统建设1引言基础地理信息数据作为城市建设和管理的基础性资料，已广泛应用于城市规划、水利、交通、应急管理等行业，对城市发展的基础性支撑作用日益凸显。基础地形和地下管线数据作为基础地理信息数据的重要载体，其初次生产的成果主要通过 AutoCAD 平台进行绘制和管理，GIS 应用端则主要是通过 ArcSDE 空间数据库实现空间数据和属性数据一体化存储与应用。从行业应用需求来看，既有工程测绘、规划设计使用 CAD数据的需求，也有以 GIS 空间数据为基础建设行业应用系统的需求，如地理信息公共服务平台1、应急管理平台2 建设等，这就要求对基础地理信息 CAD、GIS 格式数据进行综合管理。基础地理信息数据作为测绘成果分发的主要对象，其分发效率直接影响测绘地理信息公共服务口碑。日常基础地理信息成果服务中，需要经常提供多种格式、多种空间参考的数据，面对多样化的成果服务需求，数据管理部门在数据服务能力上还存在一些不足，主要表现在:现状基础地形及管线数据以 GIS 数据库进行存储和管理，GIS 格式批量转换为标准化的CAD 格式图形缺乏高效的技术手段;基础地形历史图提供通过申请人提供的范围线手动叠加至接图表获取标准图幅号，再根据图幅号从 CAD 文件库逐一导出，效率较低;灾害应急数据提供能力不足，数据整理、处理时间较长，影响灾害处置效率;坐标转换需要跨系统、跨服务器进行，消耗人力、物力资源。为更好满足政府部门、企事业单位及社会公众数据使用需求，进一步提升基础地理信息数据服务效能，市局组织建设了基础地理信息出图系统，解决日常数据服务过程中出现的难点、痛点问题，为数据管理人员提供便捷、高效的基础地理信息数据输出平台。2系统框架基础地理信息出图系统依托于局域网构建，由前端出图系统和后台配置系统构成，基于 Microsoft VC+平台集成 ObjectAX 和 ArcSDE 应用程序接口进行开发，满足市局以及分局窗口提供基础地理信息数据的需求。系统从架构上主要分为基础设施层、数据层、服务层及应用层，总体框架如图 1 所示。图 1系统总体框架城市勘测2023 年 2 月基础设施层是系统的运行环境支撑，为系统稳定运行提供基础的计算资源、存储资源、网络资源及安全防护。数据层为系统应用提供各类数据资源，包括基础地形、地下管线、规划控制线、出图方案配置规则、CAD 历史图数据等，GIS 空间数据及结构化数据使用Oracle+ArcSDE 模式3，4 进行存储和管理，CAD 历史图库则使用文件库进行管理。服务层是应用层与数据层之间的桥 梁，通 过 集 成 ArcSDE C API5、Object-AX68 开发技术实现数据访问、分析与统计、GIS 与CAD 格式转换9，10、CAD 图形符号化11、坐标转换等功能服务，提升系统出图效率和图形绘制效率。应用层是用户和系统交互的接口，主要包括前端出图系统和后台配置系统。3主要功能基础地理信息出图系统为用户提供丰富的功能模块，从功能上可分为前端出图、辅助工具、背景管理和辅助工具类，如图 2 所示。图 2系统功能结构3.1前端出图系统前端出图系统是用户进行具体操作的主界面，系统将具体功能以菜单、命令方式集成至 AutoCAD 平台，如图 3 所示，通过便捷的交互式界面能够极大简化用户操作的难度。(1)基础功能背景底图为用户操作提供可视化基础底图，在此基础上可以进行空间定位及空间数据叠加，包括电子地图、影像和道路红线三种类型，其中电子地图和影像底图调用 ArcGIS Server 缓存切片，道路红线调用 CAD数据，支持不同背景底图的切换。图形定位提供名称定位，图幅号定位和坐标定位三种方式。名称定位是指通过输入相关的地名、路名，自动定位到该名称所在位置。图幅号定位是输入一个或多个图幅号，自动定位到指定的图幅位置。坐标定位直接输入坐标值，将屏幕中心定位到指定坐标位置。图 3前端出图系统界面(2)前端调图按照用户输入的调图范围及需要输出的数据类型，通过 ArcSDE CAPI 调用后台配置的 GIS 空间数据，并使用 ObjectAX 进行符号化绘制，动态展示至AutoCAD 显示界面。系统能够按照数据分库、数据类型、调图范围进行筛选，支持单一数据图层、单一数据类型的输出显示，以及多数据类型的综合输出显示，图形可以按照范围或者标准分幅进行显示。在出图范围绘制提供了绘制矩形区域、绘制多边形区域、选择已有区域、输入图幅号四种方式。(3)后台导出后台导出是建立在前端调图的基础功能上，将数据产品在不导入到前台的情况下，实现数据批量输出。后台导出的优势在于将海量数据一键式地进行输出，不需要在前台符号化显示，提高了出图效率。导出数据存储格式有 dwg、gdb、mdb 三种，支持按照标准分幅导出，并可选择不同坐标参考进行导出。(4)历史图查询历史图查询主要是用于房屋违章、拆迁用图的查询。当前是通过手动查询方式进行，操作极为不便，需要投入较多的人力，且查询结果容易出错。系统内置历年不同比例尺的地形图接图表，通过查询功能检索后，可以直接加载 CAD 文件数据或者扫描图片数据，向用户展示特定区域内的数据，简化了整体的查询流程，提高了历史图查询的效率。历史图查询模式按年份可分为 2001 年前和 2001年后的历史图查询，2001 年以前历史薄膜图已经扫描电子化，通过接图表方式进行查询，2001 年后的历史06第 1 期张伟伟，朱一晗，竺豪.面向基础地理信息成果服务的出图系统建设与应用图 CAD 文件通过图幅号+年份后缀方式命名，通过前端绘制的范围，计算所需图幅号进行匹配检索。(5)应急出图应急出图的总体解决思路是根据应用场景，通过灵活的规则体系配置应急出图方案的数据源、数据内容、数据范围、数据渲染效果、数据存储路径等重要信息，实现一键式的便捷出图。当出现台风、洪水等自然灾害或气体泄漏、管道破裂之类的事故灾害时，可以快速提供数据，从而节省了大量的时间，满足应急响应的需求。(6)坐标转换通过开发坐标转换功能可以避免用户切换多个系统进行工作，提升工作效率。坐标转换功能主要是使用 ArcObjects 接口调用基于 C+开发的坐标转换动态链接库实现要素级的坐标转换，实现了 CGCS2000、WGS84、北京 54、西安 80 以及宁波独立坐标系的相互转换。系统提供 GIS 数据和 CAD 数据两种数据类型的坐标转换，包括 dwg、gdb、mdb 三种格式之间的相互转换，支持图层级及文件级的批量转换。(7)图幅管理图幅分幅主要是对数据按所需的比例尺进行标准分幅处理，对图幅边界外的要素自动裁剪处理。标准分幅的图幅级元数据存储在 Oracle 数据库，通过建立图框模板的属性与元数据字段的对应关系实现属性自动填充。图幅统计是按指定的范围和比例尺计算出图范围统计图幅数量。(8)辅助工具为方便图形处理和输出，开发了图面保存、数据裁剪、坐标标注、清屏等实用性辅助工具。图面保存工具是在 AutoCAD 界面绘制范围或选择特定的多个图形对象保存为 dwg 文件;裁剪工具根据范围进行数据裁剪，包括外部裁剪和内部裁剪两种方式;坐标标注工具通过设置字体、字高在图面任意点进行坐标标注;清屏工具是清除图面上绘制的所有数据，只保留背景底图。3.2后台配置系统系统具有灵活的后台配置，数据标准、数据源、用户发生变更时需要快速地通过后台配置系统进行配置修改，如图 4 所示。(1)数据源及符号化配置数据源配置主要是对不同服务器上的 GIS 数据库以及 CAD 文件库进行路径配置。GIS 空间数据库主要是存储在 ArcSDE 数据库中的基础地形、地下管线等，以及用于背景底图的切片数据。通过文件库管理图 4后台配置系统界面的数据主要是历史地形、管线、接图表的 CAD 文件及影像数据。符号化配置是设置 GIS 空间数据图层与CAD 图层之间的对应关系，以及根据地物编码设置CAD 图形的符号化表达规则。(2)用户、角色、权限配置系统基于 BAC 权限模型建立了用户、角色、权限的配置功能，提供增删查改功能。权限管理根据用户角色，可配置不同功能权限，如 AutoCAD 自带的打开、新建、保存、另存为等功能权限，以及通过二次开发集成至 AutoCAD 功能，如历史图调用、应急出图等。为满足分级管理的需求，通过增加分局管理员角色，实现二级权限管理，由超级管理员对其权限进行配置，分局管理员可以对其数据源、用户、出图方案等进行自定义配置。4应用成效为保证基础地理信息出图系统功能的正确性、运行效率及运行稳定性，在正式推广应用前对其进行了全面的测试工作，经市局及分局充分试用反馈系统功能有效，运行较为稳定，出图效率高，能够满足日常数据服务需求，目前该系统已在全市全面推广应用。通过系统建设改变了传统的基础地理信息数据服务模式和工作流程，大幅度降低了测绘地理信息数据管理成本，节约了大量人力、物力和财力，取得了良好成效。提升了基础地理信息成果服务效率，系统建成后大幅提升了数据出图效率，以基础地形数据为例，每百幅地形图输出效率由原先的 1 小时提升至 2 分钟以内，同时为历史图查询提供快速、有效的技术解决手段。提升了灾害应急保障能力，当出现台风、洪水等16城市勘测2023 年 2 月自然灾害时，通过应急出图配置方案可以快速提供所需基础地理信息数据，且模板可以自定义配置。提升了测绘地理信息管理信息化水平，系统通过集成ArcSDE CAPI 与 ObjectAX 开发技术，通过编程化方式解决了 GIS 空间数据到 CAD 文件的格式转换难题，为 GIS 空间数据与 CAD 文件库的协同应用奠定了良好的技术基础。5结语基础地理信息出图系统为数据管理部门提供了高效的数据输出平台，实现了 GIS 与 CAD 数据的快速格式转换、历史图查询、坐标转换、应急出图等功能，解决了当前面临的现实问题，有效提升了数据服务能力。随着新型基础测绘体系的建设，尤其是实景三维数据库建设的全面铺开，后续将着重对海量实景三维数据的管理开展技术研究。此外，自然资源和规划部门成立后，数据管理部门掌握的数据资源愈加丰富，肩负着自然资源数据管理与应用的职责，统筹考虑测绘地理信息数据与国土、规划、林业、海洋的协同管理也将是今后的工作重点，谋划自然资源与规划数据管理体系建设，提高自然资源和规划数据管理的现代化治理能力。参考文献 1景清锟，徐启恒，黄滢冰等 地理信息公共服务平台更新运维体系升级策略研究J 地理信息世界，2017，24(2):7882+93 2袁超，罗灵军 省级应急管理地理信息平台及实现技术研究 以重庆市为例 J 地理信息世界，2011，9(1):5864 3杜红悦，刘先林，宫辉力等 基于 ArcSDE