实现城市基础地理信息共享有关问题的探讨

实现城市基础地理信息共享有关问题的探讨武汉大学测绘学院潘正风一．我国城市测绘业务的扩大在新中国成立后到二十世纪六十年代初，我国大部分城市成立城市测绘机构，进行城市测绘工作。直到八十年代城市测绘生产主要是：城市控制网、城市大比例尺地形图测绘和市政建设中的工程测量。八十年代末，随着国家经济体制改革，土地的有偿使用和土地使用权交易以及房屋交易等，城市地籍测绘和房地产测绘迅速发展起来。改革开放带来城市建设的快速发展，地面和地下建筑物的密度增加和地下管线的增多，引起人们对城市地下管线测绘的重视，许多城市开展城市地下管线调查和测绘。九十年代以后，城市地理信息系统有着广泛的应用领域，因此，城市测绘部门受到城市各管理部门的重视，扩大了城市测绘部门的服务范围。近十年来，城市建设日新月异，大大缩短了城市地图的更新周期，也使城市测绘任务逐年增多而不减。城市测绘业务的扩大，对于测绘事业的发展是很好的机遇，同时也是一个挑战。摆在城市测绘部门面前的迫切任务是尽早实现城市基础地理信息共享。二．城市基本数字地图的种类城市基本地图有地形图、地籍图、地下管线图和房产图，在内容上既有区别又有联系。在地图比例尺方面，有同一种图不同比例尺的区别，也有不同种图不同比例尺的区别。地形图是城市最基本的地图，它不仅表示地物的平面位置，并且还表示地面的高低起伏形状。地形图的主要内容是：测量控制点，居民地，工矿企业建筑物和公共设施，独立地物，道路及附属设施，管线，水系及附属设施，境界，地貌和土质、植被及有关注记等。地籍图的内容有地籍要素和必要的地形要素。地籍要素是：行政境界，土地权属界线，界址点及编号，土地编号，房产情况，土地利用类别，土地等级、面积等。必要的地形要素是：测量控制点，房屋道路，水系以及与地籍有关的地物、地理名称等。地下管线图分为专业管线图和综合管线图两种，区别在于专业管线图上除管线周围地形外只有单一专业管线，而综合管线图包括该地段内所有各种专业管线。各种专业管线的特征点除地面明显的窨井外，还有经探测在地面作出标志的点。地下管线的专业属性图上用“扯旗”方式引出注记说明。房产图的主要内容有：测量控制点，界址点，房屋权属界线，房屋用地界线，房屋附属设施，房屋围护物，房屋产别、结构、用途，用地分类，建筑面积，用地面积，房产编号及各种名称、数字注记等。从地形图、地籍图、地下管线图和房产图的内容来看，不同的图在其图上的注记有着较大的区别，然而地籍图、地下管线图和房产图的图形部分都是以地形图为基础。例如，地籍图是地形图去掉与地籍无关的地形要素，增加界址点、土地权属界线及土地利用界线，并添加地籍属性注记。地下管线图只表示管线周围的地物，各种专业管线的窨井应该也是地形图上的窨井，将地下管线图的探测点、管线及其属性注记去掉，地下管线图应是地形图的一部分。在地图比例尺方面，城市基本地图的比例尺为1：500～1：2000，地图符号基本相同，也有一部分地图符号是因比例尺缩小原来是依比例表示的变为不依比例表示，但其中心位置是不变的。根据不同种类和不同比例尺城市基本地图之间的联系，对各地形要素合理的分层，以及能从1：500比例尺图自动地缩小到1：1000、1：2000比例尺图，这样就能将城市基本数字地图的数据单一化，大大减少城市地图图形数据的冗余，缩短地图更新周期，这是实现基础地理信息共享的重要问题。三．城市基本地图的精度城市测量规范规定：图上地物点点位中误差为图上0.5毫米；地籍测量规范规定，界址点相对于邻近图根点的点位误差为5厘米；工厂竣工实测规程规定，建构筑物细部测量的点位中误差为±50毫米；城市地下管线探测技术规程规定，地下管线点的测量精度相对于邻近控制点的点位中误差为±5厘米，这意味着地面明显特征管线点的点位中误差为±5厘米，而隐蔽管线点的精度视管线的埋设深度决定。从这些规定可以看出，需要提高城市大比例尺地图的精度。地籍测量的土地权属界线、界址点不是孤立的，权属界线、界址点和其周围的地物密切相关，因此，位于土地权属界线、界址点周围地物的精度应该和界址点的精度相当。城市地图测绘于不同时间、不同的作业方法，地图数据可能具有不同的精度。利用全站仪数字测图采集的数据一般应高于其它测图方法测量的数据。为了解决空间位置数据不同的精度，应对明显的重要特征轮廓点（如永久性建筑物的转折点）给予精度标志。以便在更新中逐步提高一些低精度的永久性建筑物轮廓点的位置精度。在地物的相对位置出现矛盾时，应根据周围高精度的点，通过合理的方法来处理相对位置和坐标值，以消除地物相对位置出现的矛盾和保持数据的一致性。房产测量规范规定，房产界址点的精度分三级，一级界址点相对于邻近控制点的点位中误差不超过±0.02米，二级界址点的点位中误差不超过±0.05米，三级界址点的点位中误差不超过±0.10米。在开展地籍测量的地区，房屋用地应和地籍测量中的土地权属界线测量一致，而房屋测量涉及到面积计算，可以用精确的边长测量方法进行，而作为一种相对测量，没有必要以房屋面积计算的精度来提高地图测绘的精度，以免造成地图测绘成本过高。使高精度的点大面积的覆盖城市区域，保持地图图形数据的相对稳定性，这也是实现基础地理信息共享的重要问题。四．城市测绘的实施和管理城市测绘工作有城市控制网、地形图测绘、地籍测绘、地下管线测绘、房产测绘和市政建设中的工程测量等，各项测绘工作之间有着密切联系。为实现城市基础地理信息共享，在城市测绘的实施和管理中应充分考虑各项测绘工作之间的密切联系，否则会给城市基础地理信息共享带来障碍，甚至于不可实现。为此提出以下十分重要的几点：1．城市测绘的城市控制网测量、地形图测绘、地籍图测绘、地下管线图测绘、房产图测绘必须在城市统一的平面坐标系统和高程系统框架下进行。2．城市基础地理信息就地图数据而言，主要是空间位置数据以及少量的属性数据。空间位置数据来源于城市大比例尺数字地形图、数字地藉图和数字地下管线图。城市数字地藉图提供土地权属边界位置，城市数字地下管线图提供各类地下管线位置，这些空间位置数据的汇集是为了协调地藉边界位置、地下管线位置和周围地物位置的相对关系。同时不要忽视城市规划红线对土地权属边界位置的影响。在大比例尺数字地形图、数字地藉图和数字地下管线图的更新中，这种相对关系的协调都是不可缺少的。因此，城市大比例尺数字地形图、数字地藉图和数字地下管线图必须共享，这种共享可以称为城市基础地理信息的内部共享。只有实现了内部共享，才能给城市各部门提供统一的城市基础地理信息，这称之为城市基础地理信息的外部共享。3．城市地籍测绘和房产测绘，在开展地籍测量的地区土地权属界线测量应统一实施。由于权属界线测量是土地产权的依据，涉及到法律行为，因此，在权属界线测量上应避免混乱。土地权属界线测量有一个测绘部门负责实施，在发产权证时土地权属采用一证制。对于房屋产权，只需明确房屋位置在哪个土地权属界线内。4．必须建立城市基础地理信息数据库，进行基础地理信息的分层存储、处理，基础地理信息空间位置之间相对关系的协调，采用分层迭加、自动缩编（1：500～1：2000范围）等软件技术输出不同种类、不同比例尺的城市地图，进行数据格式转换和分发。五．城市基础地理信息数据库的建立城市基础地理信息数据库的数据主要来源于城市大比例尺数字地形图，因此，不管哪一种数字成图方法，所生成的数字地图最终都应该满足基础地理信息数据库的数据要求。也就是说，从数据采集到生成数字地图数据，应能直接进入城市基础地理信息数据库。因此，大比例尺数字地图图形数据应满足以下要求。1．地图上地物轮廓点必须是实际测量或通过几何计算得到的坐标点。图形数据有完善的编码系统，由地物轮廓点经正确编码所显示的图形一般不应进行图形修改。图形修改的随意性会影响坐标数据的可靠性。2．图形数据能按控制点、平面图、房屋、道路、等高线及地貌、地籍界址点及界址线、各类地下管线、行政边界、注记等进行独立分层。数据分层的目的是为了提取各种地图数据，以及通过独立分层迭加生成地藉图和地下管线图等不同的地图，使城市地图的图形数据单一化。3．房屋、土地利用类别等轮廓线应闭合，满足于绘制面状符号、计算面积和必要时建立拓朴关系。4．1:500、1:1000、1:2000三种大比例尺数字地形图，它们的符号编码和图形体系应在自动缩编的原则下进行设计。城市基础地理信息数据库的功能和数据结构与大比例尺数字测图（包括地图数字化、数字摄影测量）生成的数字地图的数据结构密切相关。目前，各种大比例尺数字测图系统还不能满足实现城市基础地理信息共享要求。因此，大比例尺数字测图系统需进一步完善，使大比例尺数字地图的数据结构满足城市基础地理信息数据库的要求。基于现有的城市大比例尺数字地图多数为AutoCAD数据格式，在大比例尺数字测图系统进一步完善时应考虑充分利用这些数据。城市基础地理信息数据库主要应该考虑测绘生产和提供共享数据。因此，数字地图数据直接进入GIS平台并不是一个好的模式，建议城市基础地理信息数据库采用如下模式：图2城市基础地理信息数据库的模式六．结束语实现城市基础地理信息共享，才能使城市地理信系统充分发挥作用。城市基础地理信息共享是建立城市地理信系统成功的重要标志。另一方面地图数据共享，可充分利用地图数据，减少地图数据的在测绘生产中的转换。同时，地图数据单一化，可缩短地图更新过程，简化地图数据管理，从而提高城市测绘部门的生产效益。