城镇建设管理中的电子地图更新方法及应用探讨

唐焕丽 熊活镖 谢伟秋

摘要：电子地图为城镇信息化管理系统平台的空间底图，承载了城镇的地理、经济活动等空间信息。随着城镇建设管理的不断发展，各项空间地理数据正大量生产，为保证电子地图服务的可靠性，地图更新迫在眉睫。本文立足广东省广州市增城区生产实际，充分利用国土规划、民政、公安三大部门6类业务生产空间数据成果，重点探讨道路、水系、POI、高程信息四类数据的更新策略，有效整合多源数据，实现电子地图的数据更新；同时对电子地图的符号设计、配色方案等方面进行优化处理，实现增城政务电子地图的制图更新。

关键词：城镇建设管理；电子地图；多源数据；更新策略；增城区

doi：10.3969/j.issn.1009-1483.2019.06.003 中图分类号：P283.5

文章编号：1009-1483（2019）06-0014-07 文献标识码：A

Updating Method and Its Application of Electronic Map in Town Construction Management

TANG Huanli， XIONG Huobiao， XIE Weiqiu

[Abstract] Electronic map is the spatial bottom map of the information management system platform. It carries the spatial information such as the geography and economic activities of the town. As the development of information construction in city development and management， numbers of spatial geographic data are producing， and electronic maps urgently need to be updated to ensure the reliability of their services. This study applied the development in Zengcheng District， Guangzhou City， took full use of data produced by department of land planning， civil affairs and the police， introduced update strategy of road， waters， POI， elevation. It had combined multi-source data effectively to update the data set of electronic map. Meanwhile it had updated the cartography of electronic map through optimizing the symbolic design and color matching scheme.

[Keywords] urban construction management； electronic map； multi-source data； update strategy； Zengcheng District

引言

随着“数字化”“智慧化”等信息技术的发展，信息化成为了城镇建设和管理中不可或缺的重要技术手段，同時反映空间信息和业务属性信息的业务系统平台则成为城镇信息化建设的重要抓手和着力点，“一张图”更是各大业务信息化管理的重要目标和新模式[1-3]。在空间信息表现形式方面，作为系统底图的电子地图承载着城镇的地理空间信息、经济活动空间信息，在城镇管理、公众服务等方面具有重要意义[1，4-5]。电子地图是集成了地图、Internet、计算机三大技术优势，以数据的形式体现地图的属性和空间信息，承载信息量远大于普通地图，同时具有动态性、交互性与多媒体性，是纸质地图发展成网络地图领域在地图行业形成质的转变[6-7] 。而数据的准确性、现势性是电子地图生命力的保障之一。随着城镇建设和管理的不断发展，各项业务所涉及的空间信息在大量生产，电子地图亟需更新，方可保证其数据服务的有效性和可靠性[1，4-5]。

目前，已有不少学者开展了电子地图更新的相关研究：在专题数据更新研究方面，唐建智等[8]针对房屋专题，提出了一种基于房屋管理的以房屋测绘业务为驱动的主动式房屋电子地图快速更新模式，实现了房屋电子地图高效地自动更新；张锋等[9]针对POI采集更新，提出一体化数据处理技术路线，并成功应用于珠海市电子地图制作中。在全要素更新研究方面，邱健丽[5]分析电子地图的点、线、面三大实体特征，研究其变化探测方法，结合生产实际阐述了周期更新策略和局部更新策略两种更新方法，实现延续电子地图生命线的目的；周婷婷[10]对电子地图局部更新方法的研究指出相比较于松散小文件格式，采用紧凑大文件进行瓦片存储管理和更新，可提升电子地图瓦片数据的管理和更新效率；导航电子地图为电子地图的重要应用领域之一，应用也最为广泛，因此针对各类导航地图的增量更新研究也成为各位学者的研究重点[11-14]。随着城镇建设和管理的信息化建设，大量的空间地理数据正在生产，城镇管理相关业务成果成为了电子地图更新的重要数据来源，如何有效地利用已有工作成果数据，节约电子地图更新成本，俨然成为了电子地图更新研究另一重要趋势，例如尹向军等[1]在传统的地理信息数据基础上，提出利用新型测绘数据产品更新政务电子地图的协同技术路线，提升了南京市政务信息化服务能力。张允[15]研究了如何利用城市规划日常管理中产生的城市勘测数据更新广州市城市电子地图；唐建智等[8]同样是从城市管理业务中获取城市房屋变化信息。

然而，已有研究主要针对的是单一类业务工作成果，增城政务电子地图已深入应用到规划、民政、公安、水利等多个行业。在数据生产获取方面，各部门各有侧重、各具优势，本研究立足生产实际，探讨如何整合来自多数据生产部门的空间数据，有效利用各部门生产数据优势更新现有电子地图，增强现势性，提高空间数据在城镇建设和管理中的辅助决策能力和可靠度。

1研究区域概况

增城位于珠江三角洲东北部、广州东部，总面积1616平方公里，下辖4个街道（荔城、永宁、增江、朱村）、7个镇（正果、石滩、新塘、中新、派潭、小楼、仙村）。在信息化建设方面，增城构建了村庄规划信息管理应用系统、政务空间一体化平台等，以“一张图”的形式多方位多平台展示城市规划与村庄规划成果、村庄重要地理信息，辅助政府部门决策，向村一级推广规划信息化成果，推动规划落地实施（见图1）。

增城在建设广州东部城市副中心过程中，经济快速发展，随着增城“一核三区”组团发展，城市副中心扩容提质，各类重大建设项目和基础设施不断落成，城乡建设日新月异。多尺度、多类型、现势性强的道路、水系、地形、重要地名等为各类项目规划、建设的重要基础地理空间数据，用于解决项目选址、规划设计、城市建设管理等问题，而作为“一张图”的重要基本底图——电子地图要求顺应村庄、城镇的发展要求，及时开展数据更新。

2数据源

电子地图的更新主要包括地理空间数据更新和制图更新。地理空间数据更新为电子地图更新的核心内容，通过对数据更新来保持数据的现势性，保证电子地图的数据质量[5]。从业务工作获取更新数据可最大限度地利用已有工作成果，节约数据采集成本，但是由于数据采集目的、采集方式、采集标准的不同，往往存在数据覆盖范围、数据精度、数据结构等的差异问题。因此，在进行数据更新处理之前，需要对各来源数据进行充分的统计分析，并设计标准的数据结构和框架，采用人机交互方式，尽可能地整合可靠性强、准确度高的成果信息。本研究数据源主要分为两类。

（1）原有电子地图：2014—2015年期间增城区根据需求制作了两版电子地图，由于应用需求和数据采集方式的差异及其他历史因素，两版电子地图虽然制作时间相近，但在数据库、数据结构及显示上均存在一定的差别。其中，在分级显示上，分别采用16级和8级进行显示，为区分两版电子地图，下文将描述为16级电子地图、8级电子地图。

（2）更新数据源：本文主要研究从日常的业务工作中获得成果数据对原电子地图进行更新，共6项，分別来自国土规划部门、民政部门及公安部门。制定更新策略之前，首先需要对更新数据源的数据时效性、数据格式、数据可用性等进行统计分析（见表1）。

3 更新策略与实现

3.1数据预处理

以原电子地图坐标投影、数据格式为标准，灵活使用ArcGIS、CAD、EPS三大空间数据处理软件对6大数据源进行信息提取、格式转换、坐标转换等预处理，形成基于1980西安坐标（以下简称西安80）的mdb预处理数据库，为后续的数据更新处理对象。当前国家已开始推行CGCS2000坐标系（2000国家大地坐标系），为了满足应用系统的数据部署环境要求，本文电子地图将在后续工作中根据应用系统坐标转换情况进行相应的坐标转换。笔者以框图展示数据预处理程序（见图2）。

3.2更新策略

3.2.1道路更新

道路数据来源较为丰富，包含了国土规划部门提供的地铁数据，民政部门的标准命名路（街巷）数据、地名普查成果，以及公安部门的“四标四实”道路成果，高分辨率影像也为道路的更新提供参考。为取各数据之所长，需要充分对比分析原电子地图数据库的数据结构、空间和属性特征，获取更新源的空间和属性的增量信息，更新原基础数据库（见表2）。

由于数据来源多样，数据属性赋值标准、空间位置精度等均有所不同，更新过程中，不可避免会出现同一段路空间或属性信息冲突的情况。此时需要对该道路开展进一步调研。

（1）咨询对研究区域道路习惯用名、道路节点较为熟悉的专家，对数据可靠性进行判断；

（2）对比2017年影像进行空间信息判别；

（3）参考高德、百度等电子地图采用的道路名称、编号等属性信息；

（4）针对2017年新开通的地铁线路，根据地铁开通实际情况，更新地铁站名。

在获取初步更新道路数据库后，需要对新数据库进行以下属性的批量处理，确保新版电子地图道路属性标准的统一，从而便于多比例尺电子地图的数据可视化设置。

（1）道路等级划分在原电子地图划分标准[7]的基础上，结合道路增量信息进行补充完善，分为五级（见表3）。

（2）各道路命名标准不统一，部分道路存在路名前面增加镇街名称或村名等信息的情况，这与用名习惯不符，同时也影响电子地图的美观，故本文增加“简称”字段属性，通过字段计算批量获取新道路名称，用于电子地图的路名展示。

（3）增加“level”字段（赋值0～7），结合道路等级划分、原道路显示级别，通过多次试验确定各类道路在新版电子地图中的显示级别。例如，第5级电子地图显示level≥5的道路，实现“下一级别的要素内容不应少于上一级别，即随着显示比例尺的不断增大，要素内容不断增多”且“要素选取时应保证跨级数据调用的平滑过渡，即相邻两级的地图负载量变化相对平缓”[7]，其他地图要素处理类似。

3.2.2水系更新

水系在电子地图中以面、线两种形式表现，面以展示主要支流、湖泊、水库、池塘等水域要素的空间特征为主，后三者同时还肩负名称属性展示的职能；线主要用于展示细小支流的空间特征及展示所有河流的名称属性。在更新前本文对水系的数据来源进行应用分析（见表4）。

3.2.3 POI更新

POI数据为电子地图的重要组成部分，数据最为庞杂，更新也最为复杂，为本文难点之一。原数据库及更新源数据均较为丰富，需要综合分析三类数据的时效性、数据类型、已有数据量等，择优取用，同时考虑叠加2017年遥感影像辅助数据整合（见表5）。

（1）地名普查成果预处理：转换坐标至西安80；提取点数据；删除地名普查数据中的“历史地名”（602个），保留“现今地名”（6206个），例如地名普查中含“农居点”2493个，只保留现今地名2278个，其余舍弃；2个“火车站”均为历史地名，舍弃。

（2）三大数据源整合：首先，梳理三大数据POI分类体系；其次，遵循“数据最全，版本最新”原则择优取用，即同一类数据，三个版本中取用其中数据最全、版本最新的数据纳入新数据。以“交通设施”点位整合为例，8级和16级电子地图数据分别包含有“交通设施”4小类30、86个点位，地名普查成果包含有8小类141个点位，3大数据源的交通设施小类有共同点位，也有各自特有的数据（见表6）。更新过程中，既要求整合3大数据源信息，同时要求针对各小类尤其同名异位，或同位异名的点位通过影像、专家经验及官方网络资源、网络地图等对空间位置和名称属性展开进一步核实，进而纳入新数据库中。

（3）基于2017年影像的目视判读，从空间的可靠性上对数据进行分析筛选，例如部分工矿企业定位于无建筑物的空地或林地，将这类工矿企业删除。

（4）语义分析：增加“简称”字段，对较长POI名称，通过语义分析获取简称或分行显示，例如“广州增城万达广场”简称为“万达广场”；“新塘镇文化服务中心图书馆”分为两行显示“新塘镇文化”&“服务中心图书馆”。

（5）删除同位同类同名POI点。

（6）POI的“level”显示级别设定，分三种方式：① 考虑要素的类型和重要程度，设置显示级别，例如大型医院优先显示，小型卫生站在较大比例尺显示；② 对于“山峰”，将DEM高程信息赋予该类POI，根据高程进行分级显示，比例尺较小时显示高程较高的数据，随着比例尺的增大，丰富展示数据；③ 目视判断各区域显示密度，适当调整显示级别。

3.2.4 高程信息更新

为了提高地图的层次感，体现增城地形地貌，本次电子地图通过地形图获取高程点增加山体渲染。具体处理如下：

（1）高程点异常值处理：在ArcGIS中，利用属性表select by Atrributes选取并删除高程≤0的高程点。

（2）利用ArcGIS工具，依次生成TIN、DEM、Hillshade（山体阴影）数据。

（3）将色彩连贯的DEM数据放在最上层，高低起伏的山体阴影数据放在下层，设置DEM显示透明度，两图层作为电子地图的背景显示（见图3）。

3.3增城电子地图更新

对各类数据进行更新并整合到目标数据库之后，形成增城重要基础空间信息一张图，这对后续的信息查询分析、电子地图制图提供重要的数据基础。《地理信息公共服务平台电子地图数据规范》（CH/Z 9011—2011）将地图分为20级[7]，根据增城政务电子地图的需要，更新后的电子地图选用原电子地图的8级分级模式，显示比例尺分别为：1：288900、1：144500、1：72300、1：36200、1：18100、1：9100、1：4600、1：2300。

由于更新数据在数据量、数据分类等方面的差异，综合考虑电子地图的图面的美观性、符号的形象性、地图的可读性等，本文结合原电子地图设计方案，高德、百度等市场占有率较高的商业网络电子地图设计方案，以及行业规范等对地图符号设计、配色方案等进行优化处理，各比例尺地图要素信息的选择、符号设计等优化原则和方式相似，下面以1：250000比例尺地图为例进行阐述（见图4）。

（1）行政区划显示优化：原8级电子地图在该比例尺下展示了区级、镇级、村级的行政区划信息。在此比例尺下，村级行政区划只能显示线划信息，意义不大，因此新版电子地图与原16级电子地图一致只保留区级、镇级区划信息，减少地图界面信息冗余。行政区划的符号及配色以显示更为清晰美观的原8级电子地图为重要参考。

（2）道路优化：一是等级道路选择，新版电子地图取消省级道路、规划道路，保留国道、快速路、铁路，补充地铁线路，体现增城区主要交通框架；二是符号设计，原8级电子地图不同等级地图道路符号设计在宽度、配色等的设计方面较原16级电子地图道路区分度高、显示大方清晰，为新版电子地图主要参考；三是道路名称标注，新版电子地图参考原16级电子地图对道路的编号、名称均进行标注，丰富道路信息，标注样式参考商业网络电子地图的设计方案进行优化，使其更为清晰明了，可读性强。

（3）POI优化：该级地图POI点为区级行政中心，符号样式参照原16级电子地图。POI符号优化主要体现在较大比例尺地图上，其设计以当前商业网络电子地图设计方案為主要参考，从而提高符号的形象性，地图的可读性。

4结语

国土规划、民政、公安等为城镇建设信息化的主要数据生成部门，为了有效整合各部门空间数据成果，保障增城政务电子地图数据的准确性和现势性，提高城镇建设信息化管理建设过程中必要基础数据的可靠性，本文首先从数据获取方式、数据结构、数据空间信息、属性信息等方面对三大部门6类业务空间数据成果的时效性、可用性等进行全面分析，明确更新数据源；其次重点探讨道路、水系、POI、高程信息四类数据的更新策略。该策略涉及更新数据源应用分析、数据预处理、空间和属性信息更新处理等关键步骤，综合了多源数据的优势，弥补单一数据源的不足，实现多源数据的有效融合，强化了电子地图对城镇建设管理的信息化服务能力，为其他部门的业务生产数据成果的整合提供借鉴。与此同时，本文参考电子地图制作有关标准，充分利用市场认可度较高的商业网络电子地图设计方案，对原电子地图的信息分级、符号、标注显示等进行优化处理，提高了电子地图的规范性和美观度，使系统数据得到更好地表达，促进增城重要基础空间信息一张图的推广，对今后电子地图的持续更新提供重要思路。

注：

①2017年，广州市委市政府部署开展“深化平安有序规范城市管理专项行动”，核心内容为“四标四实”。“四标”即一张“标准作业图”、一套“标准建筑物编码”、一个“标准地址库”、一张“标准基础网格”；“四实”即通过入户走访，外业调查的方式，核准“实有人口”“实有房屋”“实有单位”“实有设施”。

参考文献：

[1]尹向军，余斌，王芙蓉，等.政務电子地图协同更新方法研究——以南京市为例[J].测绘通报，2016（11）：110-113.

[2]刘志鹏，刘晨.新型城镇信息化建设：现状、问题与对策[J].西南石油大学学报（社会科学版），2017，19（5）：55-62.

[3]曹为政，肖辉.信息化条件下我国小城镇建设的发展模式、问题及对策[J].中国商论，2018（11）：171-172.

[4]付荣祥，吴彬卓，叶哲璐.地理空间数据库联动更新技术[J].测绘通报，2017（5）：136-138.

[5]邱健丽.电子地图更新策略与方法研究[J].城市勘测，2016（6）：50-53.

[6]郝少峰.基于ArcGIS的“天地图·昆明”电子地图制图数据研究[D].昆明：昆明理工大学，2014.

[7]郑海玲.基于ArcGIS的增城市政务电子地图快速制作技术研究[J].测绘与空间地理信息，2015（12）：178-180.

[8]唐建智，裴莲莲，任海英，等.一种房屋电子地图快速更新的方法及其实现[J].测绘通报，2017（1）：79-82.

[9]张锋，李承纲，雷昕，等. 一体化POI（兴趣点）采集更新入库技术研究——以珠海市为例[J].信息系统工程，2013（7）：96-97.

[10]周婷婷.电子地图局部更新方法研究[J].地理空间信息，2014（4）：162-163.

[11]王钊.车辆导航电子地图的自增量更新[D].北京：清华大学，2012.

[12]盛秀杰，李宏利.初探导航电子地图的增量更新[J].地理信息世界，2009（5）：51-55.

[13]李连营，许小兰，吴中恒，等.多源导航电子地图数据融合更新方法研究[J].武汉大学学报（信息科学版），2008（4）：409-412.

[14]张晶，江南，周海，等.导航电子地图自适应用户模型构建与匹配研究[J]. 测绘与空间地理信息，2015（2）：55-57.

[15]张允.利用城市勘测数据更新城市电子地图[J].地理空间信息，2005（6）：39-40.