CN105760536A - 一种基于地理数据库的地质图件建库装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地理数据库的地质图件建库装置，包括：栅格图件矢量化模块、属性内容自动采集与完善模块、矢量数据制图表达与图面整饰模块、质量检查工作模块。本工艺技术的核心特点包括：地理数据库管理模型、属性录入与自动采集、面向对象矢量化、地质注记及代号自动生成与更新、符号管理与制图表达、质量检查软件。本发明装置解决了地质矿产图数据库建库效率低、应用难的技术问题，提高了地质图数据质量，且成果数据所占存储空间比以往少；解决了前期地质矿产图数据采集与后期关系型数据库管理脱节的问题，使地质矿产图数据库具有很好的继承性、完整性。打破目前地质专业图数据集以传统文件型数据库低效管理的现状，实现了以关系型数据库高效管理，改变了地质专业图数据集庞大不易管理的现状。

Description

一种基于地理数据库的地质图件建库装置及方法

技术领域

本发明属于基础地质图件空间数据建库制图技术领域，特别是涉及一种基于地理数据库的地质图件建库制图装置及方法。

背景技术

本发明的宏观技术背景是国内地质行业正面临着海量数据集成和网络发布的平台性能要求的日益增加，以及该行业亟待与国际同行业接轨，逐步从MAPGIS软件逐渐过渡至ArcGIS软件平台。本技术是依托全球地质图空间数据库建设课题产生。微观背景是在该课题的工作过程中，为便于今后数据应用逐渐形成了一套新的地质专业建库方法模型。国内地质矿产图数据库，基本使用国产MAPGIS方法，建立了大量不同地区、不同比例尺的数据子集，其数据管理形式为文件夹，真正意义上的地质矿产图数据库的构建尚未实现。

与本发明最类似的建库方法是“1:25万地质图建库方法”，虽采用数据模型类似，但采集平台不同，即MAPGIS平台，前台数据采集后，数据管理仍是基于传统的文件管理，未形成关系型数据库的管理理念。

地质行业现有相近技术产品的缺陷在于：

1、依托MapGIS平台进行的工作是以文件形式组织存储管理数据，以扩展名为点文件(.WT)、线文件(.WL)、面文件(.WP)的形式存储点、注记、符号、线、面等数据。文件形式的存储管理方式存在易受文件名命名限制、文件过多、分类层次不清等缺点导致管理不便。如MapGIS平台将注记和点状符号集中放到点文件中，存放混乱，不易管理。

2、MapGIS的数据采集以制图为主要目的，即“所见即所画”，例如MapGIS中把褶皱中的背斜、向斜符号单独作为要素来采集，把一条线要素处理成由点要素和线要素的组合，显然这样处理不合理。

3、MapGIS是利用***本身的图形编辑功能将制作符号的点、线、面单元当作普通的图形块，追加符号码等描述项后存储到***库(点—子图库、线—线型库、面—图案库)中，但由于点状、线状、面状符号大小、形状不仅受制作者技术水平的影响，而且也受该库自身不完善的限制，在制作不同专题、不同比例尺的图件时，任何操作者都可根据需求自制补充子图、线型、图案等，因而造成每一数据集都有属于自已的***库，也就是说用户若只有该数据集而无***库，那么该数据集使用价值则不高。此外还不能制作过于复杂的符号图元。对于地质图件，需要使用大量不同颜色、大小、形状、填充花纹图案的各类符号，这种符号库的使用给用户带来不便。

4、所做的电子数据只是以数据集的形式在光盘、磁盘介质上存储，不利于后续的应用、再加工以及保密工作。

针对上述种种技术缺点，本发明已规避了这些缺陷，即在同一平台上实现存储点、线、面这样简单的要素类，还可以存储表格、栅格数据、注记、关系类等，以及由一组具有相同空间参考的要素类组成的要素集，并且支持一系列的行为规则对其空间信息和属性进行验证。同时利用关系型数据库进行管理及保密工作。

发明内容

本工艺一种基于地理数据库的地质图件建库装置及其方法，建立了涉及数据模型与存储管理、数据采集编辑、属性录入、符号化与制图表达、注记与制图要素整饰入手，设计整理出适合本专业、宽范的、易于应用、且适合关系型数据库管理的建库方法模型，包括：栅格图件矢量化模块、补充完善属性内容模块、矢量数据制图表达与图面整饰模块、质量检查工作模块。

根据实际情况，本基于地理数据库的地质图件建库工艺中4个模块的工作先后顺序会有调整、交叉等情况，其中，数据质量管理贯穿整个生产过程，并由软件进行数据质量自动化检查。

所述栅格图件矢量化模块，即在矢量化过程中按照面、线、点状要素对不同的专题分别进行矢量化、存储和管理，通过设置不同要素类属性模板，实现面向对象矢量化，在矢量化过程中能够自动采集相应要素类的分类属性到字段内容。而且由于采用数据驱动制图功能，可以实现即时浏览矢量数据符号化效果。地质要素的矢量化顺序为：地质类面状要素(地质体)、地质类线状要素(断层、脉岩、褶皱等)、点状要素(同位素、化石采样点等)；地理要素的矢量化顺序为：内图框、行政界线、河流、道路、等高线等。

所述补充完善属性内容模块，即在矢量化过程中，软件可自动采集部分要素属性字段内容，减少了属性信息采集录入的工作量，因此在属性填写阶段，可在已有属性表的基础上补充、完善各要素的属性内容。

所述制图表达与图面整饰模块，主要包括生成注记要素类、完善符号化、制图表达和图外内容整饬等工作。首先，通过制作脚本，利用要素类属性字段自动生成注记要素类，并通过建立注记要素类与相应要素类的关系来自动完成图面注记的更新工作；其次，通过***文本的方法对内图框以外图名、角点坐标注记、方里网注记、资料来源、区调单位等进行表达；最后，在布局视图中***比例尺、部分角图和图表对象。按照点、线、面要素类对图外整饰内容进行矢量化，矢量顺序：柱状图、剖面图、图例、角图。

所述质量检查模块，贯穿本生产工艺的全过程。研发的数据质量检查验收软件，融入了数据验收标准，对包括数据内容完整性、结构模型标准性、空间与属性数据准确性、图面表达准确性和整饰规范性等5方面内容开展技术性检查。

所述建库工艺技术具有以下特点：

1、地理数据库管理模型

数据模型与存储管理形式直接影响数据的采集编辑、后续数据汇总、分发使用等。本工艺建库技术要求采用的数据模型正是利用高效安全的数据库技术管理空间数据。地理数据库Geodatabase不仅能够存储点、线、面这样简单的要素类，还可以存储表格、栅格数据、注记、关系类以及由一组具有相同空间参考的要素类组成的要素集，并且支持一系列的行为规则对其空间信息和属性进行验证。Geodatabase可以将地质体要素类制定无空隙、无重叠的拓扑规则，进行自动检查与报错和提供修改方案，数据管理功能强大。

2、属性录入

本工艺技术提供“字段计算器”、“几何计算”等功能进行属性录入，可根据要素图形的地理空间位置计算其坐标、长度、面积等属性，省去人工录入的工作量而大幅提高工作效率。

本工艺技术可通过设置要素类不同属性的矢量化符号模板，能够自动填写该属性字段内容。如矢量化矿产图时，使用设置的铜矿产符号矢量化后的该要素属性“矿种”字段里自动填写了“铜”矿种代码“2001”。

3、面向对象的矢量化

与目前行业采用方法不同，本工艺技术采用数据驱动制图，在地质矿产图件数据生产过程中，只需矢量化相应的地质实体，与实体相关的符号和注记可以作为整饰元素自动生成，减少了矢量化工作量，大大提高了生产效率。如图2所示，矢量化图2-a中的向斜、背斜走向线即可，图2-b中向斜、背斜根据线型样式自动生成。

4、地质注记及代号自动生成和更新

本工艺技术实现地质注记自动生成和更新，通过注记要素类读取数据库中属性字段内容自动标准图框内注记；若更新库中属性信息(支持多国语言文字)，图面相应的注记信息会自动更新，实现库图一体更新。

本工艺的“地质矿产数据建设指南”规定地质代号上标采用“#+”表示、下标采用“#-”表示、还原采用“#＝”表示、斜体采用“#/”表示。在实际生产中，地层代号D₁ml₂在属性GB_SIGN中记录为D#-1#＝#/ml#-2，γ₅ ³⁽²⁾在属性GB_SIGN中记录为γ#-5#+3(2)，通过使用脚本自动生成地质代号注记(图3)，并能使用不同字体。

5、符号管理与制图表达

本工艺技术采用的ArcGIS软件可提供符号设计界面，可根据添加的外部字体库或***本身提供的字体库和简单符号进行各种组合、位移、有关参数设置等得到制图输出所需要的复杂符号。另外ArcGIS软件中StyleManage功能可同时对多个符号库进行管理。符号库之间互相独立，可满足多比例尺系列符号库管理；每个符号库又细分为若干子符号库，如点符号库、线符号库、面符号库、比例尺符号库、颜色符号库等，实现对不同类型符号的分别管理。“符号***”中还可以通过使用符号库样式匹配、符号高级设置等快速、准确的进行地图数据符号化。

6、质量检查软件

在地质矿产图件建库各个工作过程和阶段，本工艺技术使用自主研发的“数据质量检查软件”开展质量检查工作，检查数据是否存在缺失、冗余，属性结构、属性值域范围、拓扑规则、数据基础、精度等内容是否符合建库指南规定。

“数据质量检查软件”基于ESRIFileGDBAPI开发，直接拷贝即可运行，应用灵巧方便，界面如图4所示。通过对目标国家整个目录或者单个专题数据的扫描进行质量检查，质量检查软件生成MicrosoftExcel质量检查报告。质量检查报告包括【成果目录文档结构评价表】、【空间数据库结构评价表】和【空间数据内容评价表】三部分(如表2、表3、表4所示)，技术人员可以据此评估数据质量，并对空间数据库进行修改完善。

本发明有益的技术效果在于：

1、提高了工作效率

1)图幅标准框采用电子表格属性直接投影变换而成，保证了精度，提高了效率；

2)全部图幅图像误差校正、坐标系选择一次完成；

3)数据采集工作量的减少：过去数据采集后需要后期整饰以及空间信息属性验证、检查等；

4)规避了在矢量过程中由于线头、节点、闭合点扑捉时的遗漏而造成图斑不闭合等错误；

5)简化了属性录入过程，符号的设置更加方便快捷；

6)对图面整饰以及注释的标注更加方便、快捷；

7)由于后期应用了ORACLE数据库的管理，对保密工作更加方便安全。

2、提高了数据质量

1)图面地质体设色、弧段参数设置更加合理、便捷；

2)提高了地质体等关键图层的属性填写率；

3)由于可以预先制定各图层的拓扑规则，使各图层间的结点、拓扑关系更易于在实践中控制，数据质量比较稳定；

3、成果数据所占存储空间比以往少

光栅文件、属性图层及整饰图层均可在一个文件夹内进行管理，比以往减少了彩喷图(MAP)、矢量图(RASTER)、属性库(DBF)等多个文件夹，文件压缩所占存储空间更小；

4、采用本发明技术方案，提高了数据综合处理、分析水平。

附图说明

图1为本发明实施例所述基于地理数据库的地质图件建库方法工作流程图。

图2为本发明实施例中所述矢量化示例。

图3为本发明实施例中所述地质注记自动生成与更新示例。

图4为本发明实施例中所述全球地质矿产数据建库数据质量检查验收软件。

具体实施方式

本工艺发明技术方案主要分为4个方面：栅格图件矢量化、补充完善属性内容、矢量数据制图表达与图面整饰和质量检查工作，基本技术方案和工艺步骤如图1所示。

根据实际情况，本基于地理数据库的地质图件建库工艺中4个流程的工作先后顺序会有调整、交叉等情况，其中，数据质量管理贯穿整个生产过程，并由软件进行数据质量自动化检查。

1、栅格图件矢量化

本工艺在矢量化过程中按照面、线、点状要素对不同的专题分别进行矢量化、存储和管理，通过设置不同要素类属性模板，在矢量化过程中能够自动采集相应要素类的分类属性到字段内容。而且由于采用数据驱动制图功能，可以实现即时浏览矢量数据符号化效果。

(1)地质要素：地质矿产类图件具有大量复杂的面要素。针对这一特性，本工艺技术采用线拓扑生成面的方法生成地质面要素，如地质图中地质体单元(面状图形)。矢量化顺序：地质类面状要素(地质体)、地质类线状要素(断层、脉岩、褶皱等)、点状要素(同位素、化石采样点等)。

(2)地理要素：按点、线、面要素类对图面地理内容进行矢量化，矢量顺序：内图框、行政界线、河流、道路、等高线等。

可利用ArcGIS平台数据驱动制图功能生成图面相关要素属性注记，此阶段可以不需要矢量化注记。矢量化成果是建库的基础，该阶段需要应用拓扑规则对矢量化的点、线、面要素进行全面的几何检查。此外，本工艺技术可实现对建立拓扑关系后的矢量数据(如相邻地质体边界)联动修改的功能。

2、补充、完善属性内容

在矢量化过程中，软件自动采集了部分要素属性字段(模板分类属性字段)内容。因此，减少了属性信息采集录入的工作量。所以在属性填写阶段，可在已有属性表的基础上补充或完善各要素的属性内容。

3、制图表达与图面整饰

本阶段工作包括生成注记要素类、完善符号化、制图表达和图外内容整饰等工作。首先，通过制作脚本，利用要素类属性字段自动生成注记要素类，并通过建立注记要素类与相应要素类的关系来自动完成图面注记的更新工作；其次，通过***文本的方法对内图框以外图名、角点坐标注记、方里网注记、资料来源、区调单位等进行表达。最后，在布局视图中***比例尺、部分角图和图表对象。

按照点、线、面要素类对图外整饰内容进行矢量化，矢量顺序：柱状图、剖面图、图例、角图。

4、质量检查

数据质量是评价空间数据库建设的重要工作依据。质量技术控制管理贯穿本生产工艺全过程。研发的数据质量检查验收软件，融入了数据验收标准，对包括数据内容完整性、结构模型标准性、空间与属性数据准确性、图面表达准确性和整饰规范性等5方面内容开展技术性检查。

本地质图件建库工艺技术方案最为核心的部分主要有以下6方面：

1、地理数据库管理模型的建立

本工艺技术采用的地理数据库数据管理模型正是利用高效安全的数据库技术管理空间数据。地理数据库Geodatabase不仅能够存储点、线、面这样简单的要素类，还可以存储表格、栅格数据、注记、关系类以及由一组具有相同空间参考的要素类组成的要素集，并且支持一系列的行为规则对其空间信息和属性进行验证。Geodatabase可以将地质体要素类制定无空隙、无重叠的拓扑规则，进行自动检查与报错和提供修改方案，数据管理功能强大。

2、属性录入与自动采集

本工艺技术提供“字段计算器”、“几何计算”等功能进行属性录入，可根据要素图形的地理空间位置计算其坐标、长度、面积等属性，省去人工录入的工作量而大幅提高工作效率。

本工艺技术可通过设置要素类不同属性的矢量化符号模板，能够自动填写该属性字段内容。如矢量化矿产图时，使用设置的铜矿产符号矢量化后的该要素属性“矿种”字段里自动填写了“铜”矿种代码“2001”。

3、面向对象的矢量化

与传统方法不同，本工艺技术采用数据驱动制图，在全球地质矿产数据生产过程中，只需矢量化相应的地质实体，与实体相关的符号和注记可以作为整饰元素自动生成，减少了矢量化工作量，大大提高了生产效率。如图2所示，矢量化图2-a中的向斜、背斜走向线即可，图2-b中向斜、背斜根据线型样式自动生成。

4、地质注记及代号自动生成和更新

本工艺技术实现地质注记自动生成和更新，通过注记要素类读取数据库中属性字段内容自动标准图框内注记；若更新库中属性信息(支持多国语言文字)，图面相应的注记信息会自动更新，实现库图一体更新。

本工艺地质矿产数据建设指南，规定地质代号上标采用“#+”表示、下标采用“#-”表示、还原采用“#＝”表示、斜体采用“#/”表示。在实际生产中，地层代号D₁ml₂在属性GB_SIGN中记录为D#-1#＝#/ml#-2，γ₅ ³⁽²⁾在属性GB_SIGN中记录为γ#-5#+3(2)，通过使用脚本自动生成地质代号注记(如图3所示)，并能使用不同字体。

标注上下标脚本代码如表1。

表1上下标生成程序代码

5、符号生成与制图

本工艺技术采用的ArcGIS软件可提供符号设计界面，可根据添加的外部字体库或***本身提供的字体库和简单符号进行各种组合、位移、有关参数设置等得到制图输出所需要的复杂符号。另外ArcGIS软件中StyleManage功能可同时对多个符号库进行管理。符号库之间互相独立，可满足多比例尺系列符号库管理；每个符号库又细分为若干子符号库，如点符号库、线符号库、面符号库、比例尺符号库、颜色符号库等，实现对不同类型符号的分别管理。“符号***”中还可以通过使用符号库样式匹配、符号高级设置等快速、准确的进行地图数据符号化。

6、质量检查

在全球地质矿产建库各个工作过程和阶段，本工艺技术使用“数据质量检查软件”开展质量检查工作，检查数据是否存在缺失、冗余，属性结构、属性值域范围、拓扑规则、数据基础、精度等内容是否符合建库指南规定。

“数据质量检查软件”基于ESRIFileGDBAPI开发，直接拷贝即可运行，应用灵巧方便，界面如图4所示。通过对目标国家整个目录或者单个专题数据的扫描进行质量检查，质量检查软件生成MicrosoftExcel质量检查报告。质量检查报告包括【成果目录文档结构评价表】、【空间数据库结构评价表】和【空间数据内容评价表】三部分(如表2、表3、表4所示)，技术人员可以据此评估数据质量，并对空间数据库进行修改完善。

表2质量检查报告——目录结构检查

表3质量检查报告——空间数据结构检查

表4质量检查报告——空间数据内容检查

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

Claims (10)

1.一种基于地理数据库的地质图件建库装置，其特征在于，包括：栅格图件矢量化模块、补充完善属性内容模块、矢量数据制图表达与图面整饰模块、质量检查工作模块。

2.根据权利要求1所述基于地理数据库的地质图件建库装置，其特征在于，所述栅格图件矢量化模块，用于在矢量化过程中按照面、线、点状要素对不同的专题分别进行矢量化、存储和管理，通过设置不同要素类属性模板，实现面向对象矢量化，在矢量化过程中能够自动采集相应要素类的分类属性到字段内容。

3.根据权利要求1所述基于地理数据库的地质图件建库装置，其特征在于，所述栅格图件矢量化模块，采用数据驱动制图功能实现即时浏览矢量数据符号化效果。

4.根据权利要求2所述基于地理数据库的地质图件建库装置，其特征在于，所述不同要素类属性模板进一步包括：地址要素模板和地理要素模板；其中，地质要素的矢量化顺序为：地质类面状要素、地质类线状要素、点状要素；地理要素的矢量化顺序为：内图框、行政界线、河流、道路和等高线。

5.根据权利要求1所述基于地理数据库的地质图件建库装置，其特征在于，所述补充完善属性内容模块，用于在矢量化过程中，自动采集部分要素属性字段内容，减少属性信息采集录入的工作量。

6.根据权利要求1所述基于地理数据库的地质图件建库装置，其特征在于，所述制图表达与图面整饰模块，包括生成注记要素类子模块、完善符号化子模块、制图表达和图外内容整饬子模块；

所述制图表达与图面整饰模块，首先，通过制作脚本，利用要素类属性字段自动生成注记要素类，并通过建立注记要素类与相应要素类的关系来自动完成图面注记的更新工作；其次，通过***文本的方法对内图框以外图名、角点坐标注记、方里网注记、资料来源、区调单位进行表达；最后，在布局视图中***比例尺、部分角图和图表对象，按照点、线、面要素类对图外整饰内容进行矢量化，矢量顺序：柱状图、剖面图、图例、角图。

7.根据权利要求1所述基于地理数据库的地质图件建库装置，其特征在于，所述质量检查模块，融入了数据验收标准，用于对包括数据内容完整性、结构模型标准性、空间与属性数据准确性、图面表达准确性和整饰规范性5方面内容开展技术性检查。

8.根据权利要求1或2所述的基于地理数据库的地质图件建库工艺，其特征在于，所述栅格图件矢量化模块、补充完善属性内容模块，分别用于按照工艺建库指南要求和地质图件内容，建立带有属性结构的标准空间数据库模版；矢量化模块地质体要素类制定无空隙、无重叠的拓扑规则，保障生产过程中进行自动检查与报错，辅助矢量化人员进行数据修改。

9.根据权利要求1或2所述的基于地理数据库的地质图件建库工艺，其特征在于，所述制图表达与图面整饰模块，用于建立独一的地质图符号管理库——style文件；符号库中符号样式能够随需求任意组合，具有通用性。

10.根据权利要求1或2所述的基于地理数据库的地质图件建库工艺，其特征在于，所述质量检查模块，用于基于数据质量进行检查，融入建库指南要求和验收标准，辅助实现生产数据的标准化。