vct空間數據交換格式數據的檢測方法研究

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

2、檢測工具軟件，結合地籍調查數據庫成果檢側，建立了通用的空間數據庫檢測標準模版文件大大提高了VCT格式成果數據的檢查、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；地球空間數據交換格式；國土資源數據；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)的數據庫標準和規(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據。國土資源部在國家標準《地球空間數據交換格式》（簡稱CNSDTF）基礎上制定了矢量數據

4、交換格式VCT1.0和VCT 2.0, VCT1.0采用未建拓撲關系（TOPO）的空間矢量數據交換格式，VCT 2.0采用拓撲1的空間矢量數據交換格式，并改進了VCT1 .0的幾處不足。VCT矢量數據交換格式廣泛應用于國土資源部門土地利用現狀調查成果匯交、土地利用規(guī)劃成果匯交和地籍調查數據庫成果交換。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)定的空間數據是以VCT格式來定義的，現實應用的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格式空間數據的很少，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數據交換格式文件分析　　2.1 VCT文件結構　　VCT數據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；第三部分為屬性數據結構；第四部分為幾何圖形數據；第五部分為注記；第六部分為屬性數據。</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、拓撲關系、坐標系、投影類型、參考橢球體、投影參數、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，其中坐標維數和拓撲關系對數據交換格式有直接影響的兩個參數。ToPo:2表示有結點關聯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。第三部分屬性數據結構、第四部分幾何圖形數據、第五部分注記、第六部分屬性數據是各種空間數據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。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)間的數據交換和查看；(2)空間矢量數據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）空間數據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據。屬性數據和圖形數據都存放在VCT交換文件中。不同的要素層擁有不同的屬性數據結構。屬性數據通過目標標識碼和幾何數據關連。</p><p>　　2.3 VCT文件結構與常用GIS平臺交換文件數據結構的區(qū)別　　我們常用的GIS空間數據交換格式有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據交換格式，但大多國內不常用。E00是ARC/INFO用于數據交換的文件格式，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)界公認的空間數據交換標準。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、二進制空間數據交換格式，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的數據交換格式，也不能表達要素間顯性拓撲關系；DXF是Auto CAD的圖形數據交換格式，它不僅不能表達要素間拓撲關系，也不能帶要素的屬性數據。</p><p>　　VCT數據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據通過要素層類型參數的組織存貯在一個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，由于與現有常用GIS系統(tǒng)在數據組織上的差異性，在用于現有GIS系統(tǒng)間數據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　　現在用于對空問地理數據質量檢測的工具軟件越來越多，但是能夠較好地對VCT數據交換格式文件進行質量檢測的并不多見，一般是對VCT格式數據先轉為其它格式再作檢查，這在轉換過程中可能已發(fā)生錯誤或數據丟失，有的同時轉出VCT和另外供檢測的其它格式（如EOO）數據，不對VCT數據檢查，因此，針對VCT數據檢查開發(fā)專門的工具軟件是十分必要的。</p><p>　　3.1檢測軟件的數據結構模型　　VC

15、T數據檢查軟件的數據結構模型應與VCT數據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的數據模型，支持圖形規(guī)則和屬性規(guī)則，能夠根據不同標準制作數據檢測模板，并能無損讀人VCT文件數據和自動分層，能進行圖形展示和編輯。檢測軟件數據結構模型見圖1。其檢測軟件的數據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的數據存貯在對應的拓撲層中，屬性數據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)則和屬性數據規(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。屬性數據規(guī)則由數值函數、字符串函數、日期函數、邏輯函數、字符串匹配規(guī)則和圖層引用、字段變量、圖形參數、空間

17、對象函數、取值范圍、編碼表和運算符等有機組成的空間表達式組成，用于檢驗屬性數據的準確性?？臻g表達式可以跨要素層引用圖形對象的參數（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，是檢驗屬性數據的有效手段。</p><p>　　圖1  檢測軟件數據結構模型</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、就可以依據數據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據檢測可以通用。制定好檢測標準模版文件后，對具體的檢測數據還要建立檢測方案，將待檢的VCT格式數據與標準模版結合，對VCT數據文件中的要素層與標準模版要素層建立對應關系，生成待檢數據方案。</p

19、><p>　　3.4 VCT數據文件檢測原理和方法　　對VCT數據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格式文件數據的邏輯一致性；3）空間數據是否滿足相應標準規(guī)范規(guī)定的圖形規(guī)則；4）屬性數據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據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文件數據的邏輯一致性檢查主要檢測VCT文件數據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定義的一致、要素的數量是否與相對應的屬性表記錄數一致等。</p><p>　　通過VCT文件格式和數據邏輯一致性檢查后，依據相關專業(yè)的數據庫標準對空間矢量數據和屬性數據是

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

22、據庫成果標準模版　　二、依據：城鎮(zhèn)地籍數據庫標準　　三、微短線最大長度：0.0500，碎面最大面積：0.2500　　四、標準圖層數：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：　　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　　地籍數據庫標準模版文件制作工具見圖3所示。　　根據用戶輸人的待檢VCT數據文件，調人地籍調查數據庫標準模版，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據庫圖形和屬性數據的分析比較，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格式空間數據檢測，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?！啊ⅰ狈栐诓荒茏R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《地球空間數據交換格式》［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《土地利用數據庫標準》[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)地籍數據庫標準》［S］.2007.　　[4]國土資源部信息中心．《國土資源數據庫數據質量檢查驗收規(guī)范》{M].2008.12.　　[5］國土資源部．《第二次全國土地調查數據庫建設技術規(guī)范》［S].2007.　　[6］浙江省國土資源廳．《浙江省地籍調查數據庫規(guī)范》[M]．杭州：浙江大學出版社