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(chǔ)、管理GIS數(shù)據(jù)的格式各不相同，空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)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(shí)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(gè)迫切需要解決的現(xiàn)實(shí)問題通過對(duì)VCT格式文件結(jié)構(gòu)的分析，研發(fā)了VCT

2、檢測工具軟件，結(jié)合地籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫成果檢側(cè)，建立了通用的空間數(shù)據(jù)庫檢測標(biāo)準(zhǔn)模版文件大大提高了VCT格式成果數(shù)據(jù)的檢查、驗(yàn)收工作效率，同時(shí)對(duì)VCT格式存在的不足和改進(jìn)提出了建議。</p><p>　　關(guān)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(dá)式　　中圖分類號(hào)：P23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(shè)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(guān)行業(yè)和專業(yè)的數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)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(diào)查和全國礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查工作，新一輪土地利用規(guī)劃修編工作也在緊張進(jìn)行中，以S技術(shù)在國土資源管理中得到了廣泛應(yīng)用，結(jié)累了大量的空間地理信息數(shù)據(jù)。國土資源部在國家標(biāo)準(zhǔn)《地球空間數(shù)據(jù)交換格式》（簡稱CNSDTF）基礎(chǔ)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?fù)潢P(guān)系（TOPO）的空間矢量數(shù)據(jù)交換格式，VCT 2.0采用拓?fù)?的空間矢量數(shù)據(jù)交換格式，并改進(jìn)了VCT1 .0的幾處不足。VCT矢量數(shù)據(jù)交換格式廣泛應(yīng)用于國土資源部門土地利用現(xiàn)狀調(diào)查成果匯交、土地利用規(guī)劃成果匯交和地籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫成果交換。我們在實(shí)際工作中遇到了一個(gè)困難，即我們制定的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)應(yīng)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(huì)有許多限制，如一個(gè)VCT文件只能包含一個(gè)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(jié)構(gòu)　　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(jié)構(gòu)；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(hào)、坐標(biāo)單位、坐標(biāo)維數(shù)、拓?fù)潢P(guān)系、坐標(biāo)系、投影類型、參考橢球體、投影參數(shù)、中央子午線經(jīng)度、坐標(biāo)范圍、比例尺分母、完成的日期、屬性字段分隔符等內(nèi)容，其中坐標(biāo)維數(shù)和拓?fù)潢P(guān)系對(duì)數(shù)據(jù)交換格式有直接影響的兩個(gè)參數(shù)。ToPo:2表示有結(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)線目標(biāo)的標(biāo)識(shí)以及線目標(biāo)有起結(jié)點(diǎn)、終結(jié)點(diǎn)左多邊形、右多邊形的拓?fù)湫畔?，ToPo：1則表示沒有這些信息但有多邊形關(guān)聯(lián)的線目標(biāo)標(biāo)識(shí)碼。ToPo:0表示沒有

7、拓?fù)洌噙呅沃苯訋ё鴺?biāo)。</p><p>　　第二部分要素層類型參數(shù)以FeatureCodeBegin開始，以FeatureCodeEnd結(jié)束：　　FentureCodeBegin<CR>{＜要素代碼＞,＜要素名稱＞,＜幾何類型＞,＜缺省顏色＞,＜屬性表名＞{,＜擴(kuò)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(gè)VCT文件可以包含多個(gè)要素層的空間要素。第三部分屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、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(nèi)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(biāo)識(shí)碼與對(duì)應(yīng)的屬性值關(guān)聯(lián)。另外VCT文件還支持要素的擴(kuò)展屬性表。</p><p>　　2.2 VCT文件的主要特點(diǎn)　　VCT交換格式文件的主要特點(diǎn)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(jìn)行分類組織要素層是具有相同幾何類型（點(diǎn)、線、面、注記等），代表同一類地理對(duì)象的實(shí)體集合，如控制點(diǎn)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?fù)潢P(guān)系也可以沒有拓?fù)潢P(guān)系；(4）一個(gè)文件能包含多個(gè)要素層，并且可以是不同的幾何注記類型，如點(diǎn)狀地物、線狀地物、地類塊、地名注記等可同時(shí)存放在一個(gè)VC

10、T文件中；(5）同時(shí)可以容納2維和3維坐標(biāo)的地理要素對(duì)象；(6）空間對(duì)象同時(shí)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(jié)構(gòu)。屬性數(shù)據(jù)通過目標(biāo)標(biāo)識(shí)碼和幾何數(shù)據(jù)關(guān)連。</p><p>　　2.3 VCT文件結(jié)構(gòu)與常用GIS平臺(tái)交換文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)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(nèi)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(diǎn)是定義了點(diǎn)、線、多邊形的顯性拓?fù)潢P(guān)系，隨著ARC/INFO及ARCGIS的廣泛應(yīng)用，也成了業(yè)界公認(rèn)的空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。但是E00格式隨ARC/INFO的升級(jí)，存在多種版本，而E00文件自身又缺乏版本號(hào)標(biāo)識(shí)，往往會(huì)在各版本之間產(chǎn)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(gè)E00文件中。SHP File是一種面向?qū)ο蟮?/p>

12、二進(jìn)制空間數(shù)據(jù)交換格式，其特點(diǎn)是文件小、精度高、交換速度快，但不能表達(dá)要素間顯性拓?fù)潢P(guān)系，一組SHP File（SHP、DBF）對(duì)應(yīng)一個(gè)要素層。MID/MIF是MAPINFO的數(shù)據(jù)交換格式，也不能表達(dá)要素間顯性拓?fù)潢P(guān)系；DXF是Auto CAD的圖形數(shù)據(jù)交換格式，它不僅不能表達(dá)要素間拓?fù)潢P(guān)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(diǎn)，克服了它們的不足，能夠?qū)⒏黝?/p>

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(gè)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(shí)感覺特別復(fù)雜，有的系統(tǒng)要設(shè)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(duì)空問地理數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測的工具軟件越來越多，但是能夠較好地對(duì)VCT數(shù)據(jù)交換格式文件進(jìn)行質(zhì)量檢測的并不多見，一般是對(duì)VCT格式數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)為其它格式再作檢查，這在轉(zhuǎn)換過程中可能已發(fā)生錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)丟失，有的同時(shí)轉(zhuǎn)出VCT和另外供檢測的其它格式（如EOO）數(shù)據(jù)，不對(duì)VCT數(shù)據(jù)檢查，因此，針對(duì)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(jié)構(gòu)模型　　VC

15、T數(shù)據(jù)檢查軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型應(yīng)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?fù)銸、拓?fù)鋖、拓?fù)?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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)分層，能進(jìn)行圖形展示和編輯。檢測軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型見圖1。其檢測軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型采用層次結(jié)構(gòu)，一個(gè)地圖檢測項(xiàng)目能夠包含一個(gè)VCT文件所含的所有圖形要素層、注記層和拓?fù)鋵?，要素層?duì)應(yīng)VCT格式文件中對(duì)應(yīng)的幾何和注記要素層，對(duì)于拓?fù)?和拓?fù)?/p>

16、2的數(shù)據(jù)存貯在對(duì)應(yīng)的拓?fù)鋵又校瑢傩詳?shù)據(jù)存貯在對(duì)應(yīng)要素層的屬性表中。點(diǎn)、線、面、結(jié)點(diǎn)、弧段、多邊形和注記等圖形對(duì)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(biāo)。</p><p>　　3.2空間圖形規(guī)則和屬性數(shù)據(jù)規(guī)則設(shè)計(jì)　　空間圖形規(guī)則用于檢驗(yàn)空間幾何圖形的相互關(guān)系，這里設(shè)計(jì)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(duì)象函數(shù)、取值范圍、編碼表和運(yùn)算符等有機(jī)組成的空間表達(dá)式組成，用于檢驗(yàn)屬性數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?？臻g表達(dá)式可以跨要素層引用圖形對(duì)象的參數(shù)（如長度）、屬性字段值、空間對(duì)象計(jì)算（如求交點(diǎn)坐標(biāo)）、編碼表查詢、字符串匹配等強(qiáng)大功能，是檢驗(yàn)屬性數(shù)據(jù)的有效手段。</p><p>　　圖1  檢測軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型</p><p>　　3.3檢測標(biāo)準(zhǔn)模版和檢測方案　　有了空問圖形規(guī)則和空間表達(dá)式，我們

18、就可以依據(jù)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)建立檢測標(biāo)準(zhǔn)模版，并保存在檢測標(biāo)準(zhǔn)模版文件中。模版文件的內(nèi)容包括要素的分層、對(duì)應(yīng)層屬性表結(jié)構(gòu)、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(hào)庫、系統(tǒng)容差設(shè)置等內(nèi)容，模版文件對(duì)于同類數(shù)據(jù)檢測可以通用。制定好檢測標(biāo)準(zhǔn)模版文件后，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)模版結(jié)合，對(duì)VCT數(shù)據(jù)文件中的要素層與標(biāo)準(zhǔn)模版要素層建立對(duì)應(yīng)關(guān)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(duì)VCT數(shù)據(jù)文件進(jìn)行檢測需要經(jīng)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(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(cuò)誤的行號(hào)。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(guān)系是否與標(biāo)準(zhǔn)定義的一致，如標(biāo)識(shí)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(duì)應(yīng)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(guān)專業(yè)的數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空間矢量數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)是

21、否滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行檢測。檢測的原理是先根據(jù)相關(guān)專業(yè)的數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)制定檢測標(biāo)準(zhǔn)模版文件，對(duì)具體的VCT檢測數(shù)據(jù)建立檢測方案，對(duì)于完全按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的VCT數(shù)據(jù)文件能夠自動(dòng)建立數(shù)據(jù)檢測方案，然后運(yùn)行待檢數(shù)據(jù)方案即可完成對(duì)VCT格式文件的檢測，報(bào)告檢測結(jié)果。</p><p>　　4  VCT文件數(shù)據(jù)檢測應(yīng)用示例　　我們以城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫成果數(shù)據(jù)檢測為例，建立地籍?dāng)?shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)模版文件如下：　　一、名稱：城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)

22、據(jù)庫成果標(biāo)準(zhǔn)模版　　二、依據(jù)：城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)　　三、微短線最大長度：0.0500，碎面最大面積：0.2500　　四、標(biāo)準(zhǔn)圖層數(shù)：43　　1、圖層：點(diǎn)狀地形要素　　屬性表名：DDXYS，要素類型名：點(diǎn)狀地形要素，層代碼：1000001000，要素圖形類型：Point，屬性項(xiàng)數(shù)：　　五、圖形規(guī)則表　　序號(hào) 規(guī)則名　　1 界址點(diǎn)層點(diǎn)要素全部落在界址線層線要素結(jié)點(diǎn)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?dāng)?shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)模版文件制作工具見圖3所示。　　根據(jù)用戶輸人的待檢VCT數(shù)據(jù)文件，調(diào)人地籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)模版，將標(biāo)準(zhǔn)模版的圖層與VCT文件的要素層自</p&

24、gt;<p>　　圖4  檢測結(jié)果報(bào)告（局部）</p><p>　　5 結(jié)論和建議 　　通過對(duì)檢測結(jié)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(jié)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(yàn)收工作效率。對(duì)于不同類型的VCT格式空間數(shù)據(jù)檢測，只要制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模版文件，就可用本文介紹的方法進(jìn)行檢查，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。</p><p&g

25、t;　　對(duì)VCT格式本身存在的問題，如注記或?qū)傩宰侄巫址指舴?”和換行符時(shí)無法識(shí)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(jié)束標(biāo)識(shí)符，如加不常用的“、”（鍵盤上與“一”在同一鍵上）字符，同時(shí)VCT文件版本號(hào)也要改為2.01以示區(qū)別和識(shí)別。“、”符號(hào)在不能識(shí)別的轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)中會(huì)作為字符串的一部分讀人，打印時(shí)是一個(gè)不起眼的小點(diǎn)，不會(huì)影響結(jié)果，但又是一個(gè)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(biāo)串的面要素共存，同時(shí)規(guī)定要素標(biāo)識(shí)碼從小到大排列，有利于加快轉(zhuǎn)換速度。</p><p>　　參考文獻(xiàn)：　　[1]GB/T 17798—2007．中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《地球空間數(shù)據(jù)交換格式》［S}．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.　　[2]TD/T1016—2007．中華

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