vct空間數(shù)據(jù)交換格式數(shù)據(jù)的檢測方法研究

1、<p>　　VCT空間數(shù)據(jù)交換格式數(shù)據(jù)的檢測方法研究</p><p>　　摘要：國土資源信大量的是空間地理信息，由于現(xiàn)買中各GIS系統(tǒng)存儲、管理GIS數(shù)據(jù)的格式各不相同，空間數(shù)據(jù)交換標準是實現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)共享的必要途徑，國土資源部制定了VCT矢量數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)各類國土資源空間信息的交換，因此解決大量VCT交換格式文件的數(shù)據(jù)檢測問題是一個迫切需要解決的現(xiàn)實問題通過對VCT格式文件結構的分析，研發(fā)了VCT

2、檢測工具軟件，結合地籍調查數(shù)據(jù)庫成果檢側，建立了通用的空間數(shù)據(jù)庫檢測標準模版文件大大提高了VCT格式成果數(shù)據(jù)的檢查、驗收工作效率，同時對VCT格式存在的不足和改進提出了建議。</p><p>　　關鍵詞：VCT; CNSDTF;GIS；地球空間數(shù)據(jù)交換格式；國土資源數(shù)據(jù)；檢測；地理信息系統(tǒng)；空間表達式　　中圖分類號：P23文獻標識碼：A文章編號：1674-3695-（2010)03-03-05</p>

3、;<p>　　引言　　近年來，我國國土資源信息化建設得到了迅猛發(fā)展，國土資源部和各省地方制定了大量相關行業(yè)和專業(yè)的數(shù)據(jù)庫標準和規(guī)范，各地逐步建立了各種類型的管理信息系統(tǒng)，開展了第二次全國土地利用現(xiàn)狀調查和全國礦業(yè)權實地核查工作，新一輪土地利用規(guī)劃修編工作也在緊張進行中，以S技術在國土資源管理中得到了廣泛應用，結累了大量的空間地理信息數(shù)據(jù)。國土資源部在國家標準《地球空間數(shù)據(jù)交換格式》（簡稱CNSDTF）基礎上制定了矢量數(shù)據(jù)

4、交換格式VCT1.0和VCT 2.0, VCT1.0采用未建拓撲關系（TOPO）的空間矢量數(shù)據(jù)交換格式，VCT 2.0采用拓撲1的空間矢量數(shù)據(jù)交換格式，并改進了VCT1 .0的幾處不足。VCT矢量數(shù)據(jù)交換格式廣泛應用于國土資源部門土地利用現(xiàn)狀調查成果匯交、土地利用規(guī)劃成果匯交和地籍調查數(shù)據(jù)庫成果交換。我們在實際工作中遇到了一個困難，即我們制定的標準和規(guī)范規(guī)定的空間數(shù)據(jù)是以VCT格式來定義的，現(xiàn)實應用的GIS系統(tǒng)大多不支持VCT格式，有的

5、系統(tǒng)通過二次開發(fā)來支持VCT格式文件的輸出，但能直接正確輸人VCT格式空間數(shù)據(jù)的很少，即使能夠輸人也會有許多限制，如一個VCT文件只能包含一個要素層</p><p>　　2 VCT數(shù)據(jù)交換格式文件分析　　2.1 VCT文件結構　　VCT數(shù)據(jù)交換格式文件由六部分組成：第一部分為文件頭；第二部分為要素層類型參數(shù)；第三部分為屬性數(shù)據(jù)結構；第四部分為幾何圖形數(shù)據(jù)；第五部分為注記；第六部分為屬性數(shù)據(jù)。</p>

6、;<p>　　在第一部分文件頭中規(guī)定了文件的版本號、坐標單位、坐標維數(shù)、拓撲關系、坐標系、投影類型、參考橢球體、投影參數(shù)、中央子午線經度、坐標范圍、比例尺分母、完成的日期、屬性字段分隔符等內容，其中坐標維數(shù)和拓撲關系對數(shù)據(jù)交換格式有直接影響的兩個參數(shù)。ToPo:2表示有結點關聯(lián)線目標的標識以及線目標有起結點、終結點左多邊形、右多邊形的拓撲信息，ToPo：1則表示沒有這些信息但有多邊形關聯(lián)的線目標標識碼。ToPo:0表示沒有

7、拓撲，多邊形直接帶坐標。</p><p>　　第二部分要素層類型參數(shù)以FeatureCodeBegin開始，以FeatureCodeEnd結束：　　FentureCodeBegin<CR>{＜要素代碼＞,＜要素名稱＞,＜幾何類型＞,＜缺省顏色＞,＜屬性表名＞{,＜擴展屬性表名＞}<CR>}lFeatureCodeEnd<CR>　　這一部分定義是VCT交換格式文件最有特色的地

8、方，有了這一部分的定義，一個VCT文件可以包含多個要素層的空間要素。第三部分屬性數(shù)據(jù)結構、第四部分幾何圖形數(shù)據(jù)、第五部分注記、第六部分屬性數(shù)據(jù)是各種空間數(shù)據(jù)交換格式文件都具有的內容。但是，VCT文件中的幾何圖形通過要素代碼可以分配到各要素層中，通過標識碼與對應的屬性值關聯(lián)。另外VCT文件還支持要素的擴展屬性表。</p><p>　　2.2 VCT文件的主要特點　　VCT交換格式文件的主要特點是：(l）采用文本格

9、式的明碼文件，方便不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和查看；(2)空間矢量數(shù)據(jù)按要素層進行分類組織要素層是具有相同幾何類型（點、線、面、注記等），代表同一類地理對象的實體集合，如控制點層為Point圖形的集合、界址線層為Lin。圖形的集合、宗地層為Polygon圖形的集合等；(3）空間數(shù)據(jù)之間可以有顯性拓撲關系也可以沒有拓撲關系；(4）一個文件能包含多個要素層，并且可以是不同的幾何注記類型，如點狀地物、線狀地物、地類塊、地名注記等可同時存放在一個VC

10、T文件中；(5）同時可以容納2維和3維坐標的地理要素對象；(6）空間對象同時可帶有屬性數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)都存放在VCT交換文件中。不同的要素層擁有不同的屬性數(shù)據(jù)結構。屬性數(shù)據(jù)通過目標標識碼和幾何數(shù)據(jù)關連。</p><p>　　2.3 VCT文件結構與常用GIS平臺交換文件數(shù)據(jù)結構的區(qū)別　　我們常用的GIS空間數(shù)據(jù)交換格式有E00、SHPFile、MIF/MID、DXF，另外還有許多類GIS軟件設計的交換文

11、件格式和一些國外的空間數(shù)據(jù)交換格式，但大多國內不常用。E00是ARC/INFO用于數(shù)據(jù)交換的文件格式，它的最大特點是定義了點、線、多邊形的顯性拓撲關系，隨著ARC/INFO及ARCGIS的廣泛應用，也成了業(yè)界公認的空間數(shù)據(jù)交換標準。但是E00格式隨ARC/INFO的升級，存在多種版本，而E00文件自身又缺乏版本號標識，往往會在各版本之間產生混亂，另外具有相同圖形特征的不同要素層不能共存在一個E00文件中。SHP File是一種面向對象的

12、二進制空間數(shù)據(jù)交換格式，其特點是文件小、精度高、交換速度快，但不能表達要素間顯性拓撲關系，一組SHP File（SHP、DBF）對應一個要素層。MID/MIF是MAPINFO的數(shù)據(jù)交換格式，也不能表達要素間顯性拓撲關系；DXF是Auto CAD的圖形數(shù)據(jù)交換格式，它不僅不能表達要素間拓撲關系，也不能帶要素的屬性數(shù)據(jù)。</p><p>　　VCT數(shù)據(jù)交換格式文件吸取了上述交換文件的優(yōu)點，克服了它們的不足，能夠將各類

13、空間地理要素及其屬性數(shù)據(jù)通過要素層類型參數(shù)的組織存貯在一個VCT交換文件中，從交換文件的角度來說，這是一種較好的解決方案。但是，由于與現(xiàn)有常用GIS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)組織上的差異性，在用于現(xiàn)有GIS系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換時感覺特別復雜，有的系統(tǒng)要設置專門的交換輔助定義文件來幫助交換。        　　</p><p>　　3  VCT文件檢測工具軟

14、件的研制和檢測原理　　現(xiàn)在用于對空問地理數(shù)據(jù)質量檢測的工具軟件越來越多，但是能夠較好地對VCT數(shù)據(jù)交換格式文件進行質量檢測的并不多見，一般是對VCT格式數(shù)據(jù)先轉為其它格式再作檢查，這在轉換過程中可能已發(fā)生錯誤或數(shù)據(jù)丟失，有的同時轉出VCT和另外供檢測的其它格式（如EOO）數(shù)據(jù)，不對VCT數(shù)據(jù)檢查，因此，針對VCT數(shù)據(jù)檢查開發(fā)專門的工具軟件是十分必要的。</p><p>　　3.1檢測軟件的數(shù)據(jù)結構模型　　VC

15、T數(shù)據(jù)檢查軟件的數(shù)據(jù)結構模型應與VCT數(shù)據(jù)交換格式模型相同或相近，支持多要素層和拓撲O、拓撲l、拓撲2的數(shù)據(jù)模型，支持圖形規(guī)則和屬性規(guī)則，能夠根據(jù)不同標準制作數(shù)據(jù)檢測模板，并能無損讀人VCT文件數(shù)據(jù)和自動分層，能進行圖形展示和編輯。檢測軟件數(shù)據(jù)結構模型見圖1。其檢測軟件的數(shù)據(jù)結構模型采用層次結構，一個地圖檢測項目能夠包含一個VCT文件所含的所有圖形要素層、注記層和拓撲層，要素層對應VCT格式文件中對應的幾何和注記要素層，對于拓撲1和拓撲

16、2的數(shù)據(jù)存貯在對應的拓撲層中，屬性數(shù)據(jù)存貯在對應要素層的屬性表中。點、線、面、結點、弧段、多邊形和注記等圖形對象的定義與VCT格式中描述的類似，而且支持二維和三維坐標。</p><p>　　3.2空間圖形規(guī)則和屬性數(shù)據(jù)規(guī)則設計　　空間圖形規(guī)則用于檢驗空間幾何圖形的相互關系，這里設計了30條圖形規(guī)則，見圖2。屬性數(shù)據(jù)規(guī)則由數(shù)值函數(shù)、字符串函數(shù)、日期函數(shù)、邏輯函數(shù)、字符串匹配規(guī)則和圖層引用、字段變量、圖形參數(shù)、空間

17、對象函數(shù)、取值范圍、編碼表和運算符等有機組成的空間表達式組成，用于檢驗屬性數(shù)據(jù)的準確性?？臻g表達式可以跨要素層引用圖形對象的參數(shù)（如長度）、屬性字段值、空間對象計算（如求交點坐標）、編碼表查詢、字符串匹配等強大功能，是檢驗屬性數(shù)據(jù)的有效手段。</p><p>　　圖1  檢測軟件數(shù)據(jù)結構模型</p><p>　　3.3檢測標準模版和檢測方案　　有了空問圖形規(guī)則和空間表達式，我們

18、就可以依據(jù)數(shù)據(jù)庫標準建立檢測標準模版，并保存在檢測標準模版文件中。模版文件的內容包括要素的分層、對應層屬性表結構、字段的定義和約束條件、要素層的圖形規(guī)則和要素層間的圖形規(guī)則，以及定制要素編碼表、符號庫、系統(tǒng)容差設置等內容，模版文件對于同類數(shù)據(jù)檢測可以通用。制定好檢測標準模版文件后，對具體的檢測數(shù)據(jù)還要建立檢測方案，將待檢的VCT格式數(shù)據(jù)與標準模版結合，對VCT數(shù)據(jù)文件中的要素層與標準模版要素層建立對應關系，生成待檢數(shù)據(jù)方案。</p

19、><p>　　3.4 VCT數(shù)據(jù)文件檢測原理和方法　　對VCT數(shù)據(jù)文件進行檢測需要經過以下步驟：l）檢測VCT文件格式是否正確；2）檢測VCT格式文件數(shù)據(jù)的邏輯一致性；3）空間數(shù)據(jù)是否滿足相應標準規(guī)范規(guī)定的圖形規(guī)則；4）屬性數(shù)據(jù)是否滿足相應標準規(guī)范的規(guī)定。</p><p>　　圖2   空間圖形規(guī)則</p><p>　　檢測VCT文件格式是否正確主

20、要檢測VCT文件格式是否與國土資源部矢量數(shù)據(jù)交換格式描述的一致，如果存在不一致的地方，就給出錯誤的行號。VCT文件數(shù)據(jù)的邏輯一致性檢查主要檢測VCT文件數(shù)據(jù)之間的邏輯關系是否與標準定義的一致，如標識碼是否唯一、要素的分層和屬性是否與要素層類型參數(shù)定義的一致、要素的數(shù)量是否與相對應的屬性表記錄數(shù)一致等。</p><p>　　通過VCT文件格式和數(shù)據(jù)邏輯一致性檢查后，依據(jù)相關專業(yè)的數(shù)據(jù)庫標準對空間矢量數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)是

21、否滿足相應標準規(guī)范進行檢測。檢測的原理是先根據(jù)相關專業(yè)的數(shù)據(jù)庫標準制定檢測標準模版文件，對具體的VCT檢測數(shù)據(jù)建立檢測方案，對于完全按標準轉換的VCT數(shù)據(jù)文件能夠自動建立數(shù)據(jù)檢測方案，然后運行待檢數(shù)據(jù)方案即可完成對VCT格式文件的檢測，報告檢測結果。</p><p>　　4  VCT文件數(shù)據(jù)檢測應用示例　　我們以城鎮(zhèn)地籍數(shù)據(jù)庫成果數(shù)據(jù)檢測為例，建立地籍數(shù)據(jù)庫標準模版文件如下：　　一、名稱：城鎮(zhèn)地籍數(shù)

22、據(jù)庫成果標準模版　　二、依據(jù)：城鎮(zhèn)地籍數(shù)據(jù)庫標準　　三、微短線最大長度：0.0500，碎面最大面積：0.2500　　四、標準圖層數(shù)：43　　1、圖層：點狀地形要素　　屬性表名：DDXYS，要素類型名：點狀地形要素，層代碼：1000001000，要素圖形類型：Point，屬性項數(shù)：　　五、圖形規(guī)則表　　序號 規(guī)則名　　1 界址點層點要素全部落在界址線層線要素結點上　　2 界址線層中線要素類中的要素不能自重疊　　3 界址

23、線層中每一條線都與本身或本類中其它要素相連　　4 界址線層線要素不被同一要素類中的其它要素相交和重疊　　5 界址線層線要素類中的要素不能自相交　　.　　.　　.　　49 街道層的多邊形面積是街坊層中被覆蓋多邊形面積之和　　50 地類界線層中的線要素不能自相交　　地籍數(shù)據(jù)庫標準模版文件制作工具見圖3所示?！　「鶕?jù)用戶輸人的待檢VCT數(shù)據(jù)文件，調人地籍調查數(shù)據(jù)庫標準模版，將標準模版的圖層與VCT文件的要素層自</p&

24、gt;<p>　　圖4  檢測結果報告（局部）</p><p>　　5 結論和建議 　　通過對檢測結果與原始空間數(shù)據(jù)庫圖形和屬性數(shù)據(jù)的分析比較，本方法檢測的結果正確，檢測方便、快速，能夠較大地提高VCT格式成果的檢查、驗收工作效率。對于不同類型的VCT格式空間數(shù)據(jù)檢測，只要制定相應的標準模版文件，就可用本文介紹的方法進行檢查，具有較高的推廣應用價值。</p><p&g

25、t;　　對VCT格式本身存在的問題，如注記或屬性字段字符串包含分隔符“,”和換行符時無法識別的問題，除用中文全角“,”替換半角分隔符“,”外，還有一種辦法加文本字符串結束標識符，如加不常用的“、”（鍵盤上與“一”在同一鍵上）字符，同時VCT文件版本號也要改為2.01以示區(qū)別和識別?！?、”符號在不能識別的轉換的系統(tǒng)中會作為字符串的一部分讀人，打印時是一個不起眼的小點，不會影響結果，但又是一個可編輯的字符，方便VCT文件的編輯修改。<

26、/p><p>　　另外建議在polygon定義中增加“面的特征類型”,這樣在Topo1和Topo2格式下也能與自帶邊界坐標串的面要素共存，同時規(guī)定要素標識碼從小到大排列，有利于加快轉換速度。</p><p>　　參考文獻：　　[1]GB/T 17798—2007．中華人民共和國國家標準《地球空間數(shù)據(jù)交換格式》［S}．北京：中國標準出版社，2007.　　[2]TD/T1016—2007．中華

27、人民共和國土地管理行業(yè)標準《土地利用數(shù)據(jù)庫標準》[S].2007.　　[3]TD/T1015—2007．中華人民共和國上地管理行業(yè)標準．《城鎮(zhèn)地籍數(shù)據(jù)庫標準》［S］.2007.　　[4]國土資源部信息中心．《國土資源數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)質量檢查驗收規(guī)范》{M].2008.12.　　[5］國土資源部．《第二次全國土地調查數(shù)據(jù)庫建設技術規(guī)范》［S].2007.　　[6］浙江省國土資源廳．《浙江省地籍調查數(shù)據(jù)庫規(guī)范》[M]．杭州：浙江大學出版社