长沙供水管网信息管理系统的数据转换和初始建库

摘 要：本文以长沙市供水管网信息管理系统的初始建库为例，探讨供水管网信息管理系统数据转换和数据质量检查的各种方法。

关键词：地理信息系统；供水；管网；建库；数据转换；数据质量

1 前 言

在地理信息系统（GIS）的几个主要因素中，数据是一个极其重要的因素。GIS数据来源的多样性是GIS数据的一大特点，不同的数据源在存储介质、数据结构等方面都有不同。要把多源的数据统一到同一个GIS系统中，必然会存在数据格式转换的问题。不同的数据来源有不同的数据转换方法，为了保证最终数据成果的完整性和正确性，我们应该选择合理的数据转换方法和有效的数据质量检查方法。下面以长沙市供水管网信息管理系统的初始建库为例，探讨管网信息系统建库的数据转换与质量检查的过程和方法。

2 GIS数据的来源和数据标准

2.1 数据来源

GIS数据的来源有多种多样，比较普遍的几种数据源有地形图数据、遥感影像数据、地面测量数据、业务管理数据、文字报告和其他格式的GIS数据等。

在长沙市供水管网信息管理系统的初始建库中，数据的来源主要是其他GIS系统的数据，包括基础地形图数据和管网数据，格式是ArcGis的Shape文件。

2.2 数据标准

在GIS系统中必须有统一的数据标准。长沙市供水管网信息管理系统采用中地公司的MapGis K9平台，坐标系统采用长沙市独立坐标系，比例尺采用1：500，分类编码和属性数据结构参考《基础地理信息分类与代码》（GB13923-2006）、《基础地理信息分类与代码》（GB13923-2006）、《城市地理空间框架数据标准》（CJJ103-2004）等标准。

在进行数据转换的过程中，应采用有效合理的方法把原数据转换成长沙市供水管网信息管理系统要求的格式。

3 地形图数据转换

3.1 数据转换方法

项目组针对长沙市供水管网信息管理系统的地形图数据格式转换，开发了专门的数据转换工具，直接从Shape格式转换到Mapgis格式，减少中间环节，最大程度地避免信息丢失，还能实现自动数据分层和属性转换，使数据转换更有效率，还能更好地保证数据成果的质量。

3.2 数据格式转换的实现

Shape文件格式包含地物的空间位置和属性信息。经过分析，原始Shape文件的属性字段包含地物编码、名称、高程等地物属性，以地物编码为关键字段编制地物分层对照表、符号对照表、线型对照表、图案对照表和字形对照表。地物分层对照表中按照设计书的规定进行分层，地物的要素代码参照《基础地理信息分类与代码》，其他四个对照表根据《1：500 1：1000 1：2000地形图图式》和Mapgis系统库来编制。

地形图数据格式的转换通过检索对照表的方式实现。首先由地物编码属性确定地物类型和地物所属图层并在相应图层创建图形，然后搜索各对照表得到图形的渲染参数对图形进行符号渲染，最后转移地物的其他属性到相应的字段。数据格式转换工具使用开放源代码的ShapeLib和Mapgis，SDK二次开发包采用VC7.0编程语言开发完成。数据转换流程如图 1。

3.3 数据质量检查

数据质量是指空间数据在表达空间位置、专题特征以及时间特征这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统一性的程度。通常包括的数据质量指标有：定位精度、属性精度、逻辑一致性、数据完整性、时间性等。

由于长沙市供水管网信息管理系统初始建库使用的数据为已有的GIS数据，对地形图数据的空间精度及属性精度不作系统检查，只在图面上进行人工检查（如图形缺失、图形区域重叠、道路名称错误等）。地形图数据质量检查主要检查数据的转换精度和逻辑一致性。数据的转换精度主要检查转换前后图形实体的数量是否相等、转换过程中是否有无法解析的图形实体。通过检查，采用自主开发的数据转换工具的数据转换率达到100%。

4 管网数据建网

管网数据文件也是Shape格式，包含管点文件和管段文件，管段属性中包含了对起管点、终管点的引用，管点属性表和管段属性表就具有完整的管网连接关系；在管点属性中添加管点X坐标和Y坐标，管点和管段就具有空间位置信息。以上两点可以保证用管点属性表和管段属性表可以重构完整的管网。

长沙市供水管网信息管理系统中可以通过两种方式建网：1）通过CAD图形建网；2）通过点线表建网。第一种方式可以把Shape文件转换为Dxf文件建网，但是这种方式不便处理属性。从前面的分析可以看出本项目适合用点线表建网，把Shape格式的管点属性表和管段属性表输出为逗号分隔的CSV文件，并把字段名称改为系统规定的中文名称，即可以满足系统建网的要求。

在建网前必须保证管点管段属性表中数据的网络拓扑、点线关系的正确性，在输出管点管段属性表前对Shape文件进行必要的检查和数据补充。数据补充主要有两方面：1）在入户管段和预留管段的终点位置添加方向管点；2）在其他管段缺失管点的起终点处添加临时管点，在添加管点的同时完善管点管段的连接关系。由于数据量比较大，项目组利用ArcGis的ArcObject编制检查工具自动检查处理管点、管段Shape文件中的错误。管点、管段数据检查处理流程如图 2。

管点、管线文件经过以上检查处理流程以后，在管网信息管理系统中建网时就不会出现错误，才能保证建成的供水网络拓扑关系正确。

5 结束语

长沙市供水管网信息管理系统初始建库的数据源比较单一，没有复杂的数据获取过程，但是在数据格式转换方面来说，这是一个比较典型的应用，采取的方法也是比较先进、快捷的方法；在数据质量检查方面即包括了通用的检查方法，也具有其独创的数据检查过程，是一个值得借鉴的项目。

在系统以后的更新维护过程中会逐渐增加不同类型的数据源，如更新基础地形图的影像数据、更新管网数据的物探数据和测量数据等，这些都具有不同的数据获取和更新方法。多源数据的获取和更新是我们以后需要学习和探讨的问题，实现多源数据共享也是地理信息系统平台和数据生产软件的发展方向。

参考文献：

[1] 中华人民共和国建设部.城市基础地理信息系统技术规范（CJJ100-2004）.北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2] 中华人民共和国建设部.城市地下管线探测技术规程（CJJ61-2003）.北京：中国建筑工业出版社，2003.

[3] 余明.地理信息系统导论.北京：清华大学出版社，2009.

[4] 中地数码.MapGis供水管网信息系统操作手册.武汉：中地数码，2010.