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摘要：地理空间框架由空间基准框架和地理框架数据构成，是数字城市建设的重要基础，它为其它空间和非空间信息提供统一的空间定位基准，从而实现各种信息资源的整合和共享。本文以地理空间框架数据库为基础，将分类后的地理空间框架数据作为对象，对基础空间数据和专题数据的组织、数据的关联管理进行研究。
关键词：数字城市；地理空间框架；数据；组织方法
中图分类号：TU9文献标识码：A文章编号：
1.引言
数字城市建设的任务就是利用现代高科技手段，充分采集、整合和挖掘城市各种信息资源（特别是空间信息资源），建立面向政府、企业、社区和公众服务的信息平台、信息应用系统以及政策法规保障体系等。城市地理空间基础框架是数字城市建设的核心任务之一，它为城市发展和信息化建设提供统一的空间定位与基础地理信息公共平台，进而实现城市信息资源按照地理空间位置的整合和共享[1]。本文研究了数字城市地理空间框架数据的组织方法和管理模式，为“数字城市”建设提供理论方法和设计思路。
2.传统地理空间数据存在的问题
我国传统地理空间数据存在着标准不统一、数据存储结构各异、重复建设、多头投资等问题，主要体现在以下几个方面:
2.1 标准不统一，成果不规范
传统地理空间数据存在标准不统一，成果不规范等问题，尚未形成完整的国家城市地理信息共享标准体系[2]。由于各部门、各地区各自为政，缺乏统一的信息资源共享标准和法规，在长期的工作过程中造成不同种类的空间数据难以集成和共享。
2.2 GIS平台不统一，造成数据异构
数据异构主要体现在:模式异构，不同数据具有不同的存在形式；类型异构，描述复杂的地理实体采用不同的数据类型；语义异构，即相同的数据形式表示不同的语义或同一个语义由不同形式的数据表示。数据异构使得不同平台间的空间数据难以共享。
2.3 资源开发利用低，仅局限本部门使用
现有资源开发利用水平低，大部分信息局限于部门内应用。多年来，各行各业形成的一个行业一条线、一个部门一盘棋的信息系统建设模式，存在严重的信息封闭、信息壁垒、信息垄断和重复建设、多头投资等问题，导致不同行业信息系统间的空间数据无法共享。
为解决上述问题，需要充分利用數字化信息处理技术、网络通信技术、计算机技术、多媒体技术、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、虚拟现实等现代技术建设数字城市地理空间框架，提供空间数据高度统一、完整、精确和权威的基础数据共享平台，提供能够实时维护和更新的基础信息管理平台与服务平台，将城市的多分辨率、多尺度、多时态和多种类的空间信息资源在数字城市地理空间框架内进行充分整合和利用，实现跨行业综合基础数据的共建共享和互操作[3]。
3. 数字城市地理空间数据组织方法
数字城市地理空间框架数据应由基础空间数据和专题数据组成，其体系结构见图1。为规范地理空间数据的交换和共享，应制定《地理空间数据交换和共享管理办法》，规定地理空间数据交换和共享的主体及其内容、明确各部门的职责分工、数据的基准和标准、交换平台的建设、地理信息数据共享服务方式以及应急测绘保障机制等内容。
3.1 基础空间数据的组织
基础空间数据的表现形式有DLG数据、DOM数据、DEM数据、DRG数据、元数据等。
（1）数字线划数据（DLG数据）
矢量数据相比其它类型的数据结构更加复杂。组成数据的基本空间对象单元可以是空间任意分布的单个点或由许多点集组成，其大小、形状和维数都不同；其数据的操作涉及到对象实体中每一个点的操作，运算量大；拓扑关系复杂，要考虑到拓扑关系的存储和管理等。
基于用户对空间分析与出图显示两方面的需求，将数字线划数据分为GIS分析库与成果出图库，对于两个数据库中的矢量数据采用不同的方法进行组织。
（2）数字正射影像图（DOM数据）
数字正射影像是由航空摄影或其他遥感数据经纠正和消除地形影响后形成的数字图像，是地表信息的真实反映。数字正射影像数据可以作为基础地理信息系统和各个专业信息系统建设的重要的背景，可供规划、设计和广大用户直接查询、量算使用。
在海量影像数据库中，每次调度和使用的图像数据只是数据库里的一小部分，因此采用数据分块来组织DOM数据。通过数据分块可以减少数据的网络传输数据量，方便数据压缩和有利于在计算机的内存中对图像数据进行运算处理。
（3）数字高程模型数据（DEM数据）
多比例尺的数字高程模型数据库相当于覆盖全市范围的精细程度不同的巨大的“电子沙盘”，是地表地形的真实再现。由于数字高程模型数据属于栅格数据，因此在组织中先将每一幅的DEM数据拼接起来，然后分成几个区域存储到数据库中，采用金字塔结构显示。
3.2 专题数据的组织
专题数据库是数字城市地理空间数据中的重要部分，只有建设完善专题数据，并通过对地理空间数据和专题数据等数据库的整合，形成完整的平台共享服务数据库，数字城市公共平台才能更好为政府职能部门在城市发展规划、科学决策中提供地理信息服务。专题数据主要包括交通运输、住房和城乡建设、国土资源、水利、发展和改革、环境保护、农业、林业电力、邮政、商务、民政、教育、旅游、卫生、公安、气象、地震、通信等三十余类数据。
由于各专题数据具有不同类型和不同格式，需要通过专题数据整合转换成数字城市地理信息公共服务平台中支持的空间化的专题数据。
（1）文本表格数据
将原始专题数据中Word，Excel，Txt 等格式的数据根据其内容整理为规范化的关系数据库数据。在整理好规范化的关系数据库数据后，对于无空间坐标的数据，通过地名地址匹配等手段进行空间定位。
（2）图片数据
对于原始数据为jpg 等格式的图片数据，需要进行几何纠正。选择较多的控制点，利用纠正方法达到基本纠正的效果。纠正后图片保存为IMG 文件。纠正时无值的点设置为0 值。对于其中存在的重要的专题信息，根据具体情况提取信息，形成专题图层。
（3）空间化数据
通过坐标格式转换、坐标系统转换、数据建库等方法将已有空间数据转换为符合地理空间数据交换格式的数据，最终建立专题数据库。
3.3 地理空间数据间的关联一体化管理
空间数据库与专题数据库的关联实际上是以数据为中心的，把应用模型和数据库管理系统协调，建立图文一体化系统，即把图形信息与非图形信息紧密地结合。它是多种数据集的融合和集中管理。
（1）空间位置关联
由于地理空间框架数据存在多种格式，同时从管理和应用的角度考虑需要将不同大类的数据进行叠加，采用地理空间框架数据库技术来存储基础空间数据后，只需要将各种基础空间数据转换到同一个坐标系上，不同形式的数据就可以叠加起来应用。
（2）属性关联
除了在空间位置上实现两种数据的相互关联外，同时还要将它们各自的属性信息也关联起来才能实现双方的信息交流和传递，因此需要有一个桥梁来挂接不同的数据子库，建立相互之间的逻辑联系。可采用以字段作为连接的载体，只要能确保二者都具有一个表示公共信息的属性字段，就可以达到逻辑上的关联。
4. 结论
地理空间基础框架是数字城市建设的核心任务之一，只有建设完善专题库数据内容，并通过对地理空间框架库和专题库等数据库的整合，形成完整的平台共享服务数据库，我们的数字城市公共平台才能更好为政府职能部门在城市发展规划、科学决策中提供地理信息服务，并为公众提供全面的地图服务。
【参考文献】
[1] 方驰宇.数字城市地理空间框架数据的组织方法研究[D]；武汉大学；2005年
[2] 徐开明.地理空间框架数据的含义和作用[J]. 测绘与空间地理信息，2005，28(5):63-66.
[3] 李景文，赵福君，董星星，等．数字城市地理空间框架模式设计［J］．桂林理工大学学报，2008，28(2): 240－243．
[4] 李志林，朱庆.数字高程模型[M].武汉:武汉大学出版社，2000
[5] 许大璐. 市县数字城市专题数据库建设与实施[J]. 测绘与空间地理信息，2012，35(2):90-91.
关键词：数字城市；地理空间框架；数据；组织方法
中图分类号：TU9文献标识码：A文章编号：
1.引言
数字城市建设的任务就是利用现代高科技手段，充分采集、整合和挖掘城市各种信息资源（特别是空间信息资源），建立面向政府、企业、社区和公众服务的信息平台、信息应用系统以及政策法规保障体系等。城市地理空间基础框架是数字城市建设的核心任务之一，它为城市发展和信息化建设提供统一的空间定位与基础地理信息公共平台，进而实现城市信息资源按照地理空间位置的整合和共享[1]。本文研究了数字城市地理空间框架数据的组织方法和管理模式，为“数字城市”建设提供理论方法和设计思路。
2.传统地理空间数据存在的问题
我国传统地理空间数据存在着标准不统一、数据存储结构各异、重复建设、多头投资等问题，主要体现在以下几个方面:
2.1 标准不统一，成果不规范
传统地理空间数据存在标准不统一，成果不规范等问题，尚未形成完整的国家城市地理信息共享标准体系[2]。由于各部门、各地区各自为政，缺乏统一的信息资源共享标准和法规，在长期的工作过程中造成不同种类的空间数据难以集成和共享。
2.2 GIS平台不统一，造成数据异构
数据异构主要体现在:模式异构，不同数据具有不同的存在形式；类型异构，描述复杂的地理实体采用不同的数据类型；语义异构，即相同的数据形式表示不同的语义或同一个语义由不同形式的数据表示。数据异构使得不同平台间的空间数据难以共享。
2.3 资源开发利用低，仅局限本部门使用
现有资源开发利用水平低，大部分信息局限于部门内应用。多年来，各行各业形成的一个行业一条线、一个部门一盘棋的信息系统建设模式，存在严重的信息封闭、信息壁垒、信息垄断和重复建设、多头投资等问题，导致不同行业信息系统间的空间数据无法共享。
为解决上述问题，需要充分利用數字化信息处理技术、网络通信技术、计算机技术、多媒体技术、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、虚拟现实等现代技术建设数字城市地理空间框架，提供空间数据高度统一、完整、精确和权威的基础数据共享平台，提供能够实时维护和更新的基础信息管理平台与服务平台，将城市的多分辨率、多尺度、多时态和多种类的空间信息资源在数字城市地理空间框架内进行充分整合和利用，实现跨行业综合基础数据的共建共享和互操作[3]。
3. 数字城市地理空间数据组织方法
数字城市地理空间框架数据应由基础空间数据和专题数据组成，其体系结构见图1。为规范地理空间数据的交换和共享，应制定《地理空间数据交换和共享管理办法》，规定地理空间数据交换和共享的主体及其内容、明确各部门的职责分工、数据的基准和标准、交换平台的建设、地理信息数据共享服务方式以及应急测绘保障机制等内容。
3.1 基础空间数据的组织
基础空间数据的表现形式有DLG数据、DOM数据、DEM数据、DRG数据、元数据等。
（1）数字线划数据（DLG数据）
矢量数据相比其它类型的数据结构更加复杂。组成数据的基本空间对象单元可以是空间任意分布的单个点或由许多点集组成，其大小、形状和维数都不同；其数据的操作涉及到对象实体中每一个点的操作，运算量大；拓扑关系复杂，要考虑到拓扑关系的存储和管理等。
基于用户对空间分析与出图显示两方面的需求，将数字线划数据分为GIS分析库与成果出图库，对于两个数据库中的矢量数据采用不同的方法进行组织。
（2）数字正射影像图（DOM数据）
数字正射影像是由航空摄影或其他遥感数据经纠正和消除地形影响后形成的数字图像，是地表信息的真实反映。数字正射影像数据可以作为基础地理信息系统和各个专业信息系统建设的重要的背景，可供规划、设计和广大用户直接查询、量算使用。
在海量影像数据库中，每次调度和使用的图像数据只是数据库里的一小部分，因此采用数据分块来组织DOM数据。通过数据分块可以减少数据的网络传输数据量，方便数据压缩和有利于在计算机的内存中对图像数据进行运算处理。
（3）数字高程模型数据（DEM数据）
多比例尺的数字高程模型数据库相当于覆盖全市范围的精细程度不同的巨大的“电子沙盘”，是地表地形的真实再现。由于数字高程模型数据属于栅格数据，因此在组织中先将每一幅的DEM数据拼接起来，然后分成几个区域存储到数据库中，采用金字塔结构显示。
3.2 专题数据的组织
专题数据库是数字城市地理空间数据中的重要部分，只有建设完善专题数据，并通过对地理空间数据和专题数据等数据库的整合，形成完整的平台共享服务数据库，数字城市公共平台才能更好为政府职能部门在城市发展规划、科学决策中提供地理信息服务。专题数据主要包括交通运输、住房和城乡建设、国土资源、水利、发展和改革、环境保护、农业、林业电力、邮政、商务、民政、教育、旅游、卫生、公安、气象、地震、通信等三十余类数据。
由于各专题数据具有不同类型和不同格式，需要通过专题数据整合转换成数字城市地理信息公共服务平台中支持的空间化的专题数据。
（1）文本表格数据
将原始专题数据中Word，Excel，Txt 等格式的数据根据其内容整理为规范化的关系数据库数据。在整理好规范化的关系数据库数据后，对于无空间坐标的数据，通过地名地址匹配等手段进行空间定位。
（2）图片数据
对于原始数据为jpg 等格式的图片数据，需要进行几何纠正。选择较多的控制点，利用纠正方法达到基本纠正的效果。纠正后图片保存为IMG 文件。纠正时无值的点设置为0 值。对于其中存在的重要的专题信息，根据具体情况提取信息，形成专题图层。
（3）空间化数据
通过坐标格式转换、坐标系统转换、数据建库等方法将已有空间数据转换为符合地理空间数据交换格式的数据，最终建立专题数据库。
3.3 地理空间数据间的关联一体化管理
空间数据库与专题数据库的关联实际上是以数据为中心的，把应用模型和数据库管理系统协调，建立图文一体化系统，即把图形信息与非图形信息紧密地结合。它是多种数据集的融合和集中管理。
（1）空间位置关联
由于地理空间框架数据存在多种格式，同时从管理和应用的角度考虑需要将不同大类的数据进行叠加，采用地理空间框架数据库技术来存储基础空间数据后，只需要将各种基础空间数据转换到同一个坐标系上，不同形式的数据就可以叠加起来应用。
（2）属性关联
除了在空间位置上实现两种数据的相互关联外，同时还要将它们各自的属性信息也关联起来才能实现双方的信息交流和传递，因此需要有一个桥梁来挂接不同的数据子库，建立相互之间的逻辑联系。可采用以字段作为连接的载体，只要能确保二者都具有一个表示公共信息的属性字段，就可以达到逻辑上的关联。
4. 结论
地理空间基础框架是数字城市建设的核心任务之一，只有建设完善专题库数据内容，并通过对地理空间框架库和专题库等数据库的整合，形成完整的平台共享服务数据库，我们的数字城市公共平台才能更好为政府职能部门在城市发展规划、科学决策中提供地理信息服务，并为公众提供全面的地图服务。
【参考文献】
[1] 方驰宇.数字城市地理空间框架数据的组织方法研究[D]；武汉大学；2005年
[2] 徐开明.地理空间框架数据的含义和作用[J]. 测绘与空间地理信息，2005，28(5):63-66.
[3] 李景文，赵福君，董星星，等．数字城市地理空间框架模式设计［J］．桂林理工大学学报，2008，28(2): 240－243．
[4] 李志林，朱庆.数字高程模型[M].武汉:武汉大学出版社，2000
[5] 许大璐. 市县数字城市专题数据库建设与实施[J]. 测绘与空间地理信息，2012，35(2):90-91.