浅谈GIS 技术在数字城市建设中的应用

曹 军

（湖南省煤田地质局物探测量队，湖南 株洲 412003）

实施数字城市建设，是新时代信息化城市建设的必然要求，是构建“数字中国”地理空间基础框架的基石，是实现政府各部门资料共建共享的基础，是服务公众和经济社会发展的重要平台，可以提升城市规划发展的科学性和促进城市发展的可持续性。近些年，随着全国各地数字城市的建设，不仅提高了测绘地位和基础测绘的作用，而且消除了信息孤岛，促进了资源整合，极大地丰富了地理信息资源，也提高了资源利用率，减少了重复建设。

GIS 技术的发展为数字城市地理信息空间框架建设提供了重要的技术支持，并推动从数字城市向智慧城市发展。

1 数字城市建设简介

数字城市建设是推动县区测绘地理信息事业发展，实现测绘成果和信息资源共享的重要途径。建设内容可简要概括为“一库一平台多应用”，“一库”即基础地理信息数据库，“一平台”就是建设地理信息公共服务平台，“多应用”是指基于地理信息公共服务平台，面向政府和公众服务的典型应用示范系统。

数字城市建设包括总体构架设计、支撑环境建设、数据层、服务层、应用系统几个方面，通过整合地理信息资源，实现多源数据的统一，从而形成全域范围内统一、规范、权威的地理信息数据库。

2 GIS 技术的应用

2.1 GIS 技术简介

GIS 技术是在计算机技术上发展起来的一种多学科交叉的地理信息处理技术，包括采集、存储、管理、处理、分析等技术，被广泛应用于国土、农林、水利、交通等多个部门。

2.2 地形数据入库

地形数据包括1∶500DLG、1∶1 000DLG、1∶2 000DLG等不同比例尺和不同时间段的数据。地形数据的入库整合是通过对现有的和采集获取的各种地形数据进行检查、处理和入库，建立多形式的、多尺度的、现势性强的基础地理信息数据库。

地形数据一般是通过南方CASS 软件绘制，以CAD 图形文件形式存储的。因此地形数据入库需要将CAD 格式转为GIS 数据格式，利用ArcGIS 提供的功能可以进行CAD 到GIS 的数据格式转换。

利用ArcGIS 进行地形数据入库流程如图1 所示，首先需要根据数据整合标准和要求，创建文件地理数据库或数据要素集，再对每个图层进行字段设计，然后将CAD 图形导入ArcGIS 中，并将南方CASS 要素编码和属性值一并转入要素属性中，再根据要素编码将点线和注记要素分类分层，对照加入新的图层中，并赋新的要素代码值。因为CAD 中以点线形式表示地形地物，所以水域、房屋、道路、植被面等面状要素需要重新构面。构面完成后需要进行冗余数据、微短线、微小面删除等数据处理。数据处理完后需要构建拓扑规则，对图形进行拓扑检查，包括面叠盖、线重叠、点重叠、线相交与自相交、线面重叠、面状要素不闭合等，对拓扑错误的图形进行修改。拓扑检查完后，再对整个图形进行质量检查，包括地物编码是否正确、分层是否规范、必填属性是否完整、空间参考是否正确等，确定所有步骤均已修改完善后，完成数据最终入库。

图1 ArcGIS 地形数据入库基本流程

2.3 电子地图制作

电子地图是在数字线划图、地名地址、其他专题数据等要素的基础上，通过制图综合和符号化后，形成的生动的、可逐级缩放的地图。电子地图的制作包括符号库设计、布局配置、数据处理、地图配图、发布服务、地图切片等几个步骤，见图2。

图2 电子地图制作流程图

1）符号库设计。符号库设计是在GIS 软件中按照标准要求，设计符号的样式、大小、颜色等，形成配图符号库。

2）布局配置。布局配置是设计地图的整体布局、显示内容和显示级别，以及每一级别对应的比例尺。

3）数据处理。数据处理是在入库数据成果中提取水系、交通、居民地、植被地貌、地名地址、行政区域界线等要素，通过数据规整，统一于数据库标准，实现数据的有效管理与应用。利用制图综合的技术方法处理不同级别的图形和显示；还需要对道路进行编辑，检查是否逐级连通；地名地址需要进行分级，便于不同级别显示。

4）地图配图。遵循电子地图相关标准，按照一定原则，根据地图审美惯例对电子地图进行配置，使各级配图表示得当、清晰美观。

5）服务发布。将配图后的地图文档，通过GIS 基础平台的服务发布功能，将地图数据发布成符合地理信息公共平台服务类型要求的地图数据服务。

6）地图切片。切片将每个级别的矢量专题地图切成很小的栅格地图，然后以静态方式通过web 显示出来，用户访问的时候不用调用动态地图，直接访问切片即可，减轻服务器压力，提高效率和执行速度。

2.4 影像挂图编制

影像挂图具有直观可视性，通过叠加影像底图和铁路、公路、河流、境界、地名等要素，可以真实地反映制图区域的地理位置、地形地貌等情况。正射影像挂图编制根据具体的编制要求，是利用DOM 数据，通过设计地图符号和成图尺寸，统一比例尺和坐标系统，将要素按顺序叠加，形成合理、美观、实用的成果。

挂图编制主要内容包括数据资料分析、版式版面设计、地理要素处理、正射影像处理、地名地址处理及地图综合处理。制作流程如图3 所示。

图3 影像挂图制作流程图

1）数据资料分析。分析需要使用的数据，主要有地名地址数据库、道路数据、区域界线数据、正射影像图等。

2）版式版面设计。设计内容主要是图面内容、地图标题、图框样式、图示图例、成图比例尺、指北针、制图单位、审图号、制图日期等。

3）地理要素处理。通过制图综合方法对道路、河流等要素进行处理，去小留大、去短留长、变弯为直，使图面清楚美观。

4）正射影像处理。正射影像处理主要包括检查影像是否存在白斑或者拉花，进行影像拼接，调整到合适的分辨率，进行匀光匀色，按照行政区裁剪影像等步骤。

5）地名地址处理。由于设计和印刷尺寸的限制，地图上不能表示所有地名，故需要选取重要的、具有指示意义的地名进行标注，主要包括行政区域名、重要单位、道路、河流、其他重要地名等。

6）地图综合处理。主要是把各个要素叠加到一起，通过调整点线面要素的图层显示顺序和要素颜色，调整文字注记的大小和位置，添加版面设计内容，形成一幅完整的影像挂图，最后输出印刷。

7）质量检查。对影像挂图的要素使用情况、排版、开本、比例尺、保密性等进行检查，不符合要求的要重新设计排版和编辑，直至满足要求再输出印刷。

3 总结与展望

GIS 技术的发展改变了传统的测绘模式，引领新的测绘地理信息时代，为数字城市的建设打下了坚实的技术基础，为智慧城市的建设奠定了基础，尤其是WebGIS 和云计算的发展，实现了数据的采集、存储、编辑、发布一体化流程，云端共享、权限控制，既提高了更新效率，又方便了公众服务。

基于GIS 的时空信息云平台一旦建立，可用于一切需要地图服务的政府部门和公众服务，开发者只需要申请接口调用，即可使用地图服务，获得地图的同步更新。