1　引言
1.1　问题提出及研究目标
随着城市建设的发展和城市规模的扩大,大多数城市原有的大比例尺地形图已不能满足城市发展的需用。随着大比例尺航测成图技术和精度的提高,采用航空摄影测量的方法施测、更新城市大比例尺基本图已越来普遍,并且将此做为城市基础地理信息数据采集的最主要方法。本文针对“鞍山市基于航测1:500比例尺数字化地形图,利用ARC/INFO软件平台,建立基础地理信息数据库”工程进行设计研究,重点讨论基于AUTOCAD数字化地形图如何转入GIS系统中的技术方案,并通过实践来进行验证。要充分发挥GIS工具软件--ARC/INFO软件功能,建立鞍山市1:500比例尺基础地理信息数据库,目的是为城市规划、城市建设提供现代化的信息服务；为今后城市综合地理信息系统的建立提供丰富的、准确的基础地理信息。
1.2　研究的意义
鞍山市是我国东北地区重要的工业基地,在我国国民经济中起着举足轻重的作用,具有悠久的历史和灿烂的文化,素有“钢都”之称。改革开放以来,鞍山市发生了巨大的变化,城市经济以前所未有的速度发展,城市建设日新月异,城市道路、建筑等基础设施成倍增长,城市规模扩大了几倍,所有这些翻天覆地的变化表现出了鞍山市经济发展的勃勃生机,标志我国改革开放进入到一个新的历史阶段。然而,城市的迅速发展和人口的高度密集化,给鞍山市的城市规划、建设和城市管理提出了越来越高的要求,传统的以手工作业为主的城市测绘、城市规划建设与城市管理方式已越来越不适应城市高速发展的需要,利用计算机技术、信息工程技术和系统工程等新的手段和方法,使城市规划建设和城市管理走向定量化、定位化、科学化已显得十分迫切,因此,应用新技术建立鞍山市基础地理信息系统，对有效地进行城市规划、建设和城市自动化管理,促进城市现代化进程,具有十分重要的意义。具体来说有如下几个方面:
1)可以有效地输入、储存、组织、管理和不断更新各类城市信息,并及时、快速、准确地提供给有关部门。
2)有效地进行城市规划、城市建设和土地管理工作,提高管理效率,减少失误,从而大大提高经济效益。
3)通过信息系统的分析、优化、模拟、预测和评价功能,为决策部门提供优化方案和决策信息。
4)城市地理信息系统的最终目标是建立全市综合性、多专业的城市综合信息系统；通过计算机联网,逐步把市政府各部门有机地联系起来；最终目标是把鞍山市建成一个智能化、现代化的城市。
2　标准与规范
GIS的一个最大特点，就是将各部门大量的各专业的信息按照一定的标准和规范,置于统一管理之下,使政府各部门的工作有一个标准化和规范化的数据基础。因此,在GIS建设中,标准化和规范化研究是一项十分重要的工作。
2.1　标准化和规范化的原则
在建立鞍山市基础地理信息数据库时,必须遵循如下原则:
1）规范性原则
包括系统内容、数据分类与编码、精度等。
2）完备性原则
确定数据的完备性及系统功能的完备性,以满足各级用户的需要。
3）唯一性原则
所有点的编码应有统一的格式和相同的长度,而且每个点和唯一的编码相对应。
4）科学性原则
根据研究对象的客观属性进行分析,对地形、地物要素进行客观科学分类,做到不重不漏。
5）系统性原则
将选定的事物、概念的属性或特征按一定排列顺序予以系统化,并形成一个系统的科学分类体系。
6）一致性原则
与有关部门标准(包括国际标准)协调一致。
7）可操作性原则
应采用尽可能的方法提高操作的简便性和界面的友好程度。
2.2　必须遵守的有关标准和规范
1)《1:500，1:1000，1:2000地形图要素分类与代码》(GB 14804-93)。
2)《城市地理要素-城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管线编码结构规则》(GB/T14395-93)。
3)《1:500，1:1000，1:2000地形图图式》(GB/T 7929-95)。
4)《鞍山市区1:500地形图数字化成图专业设计书》。
5)《鞍山市航测1:500地形图及地形图数字化项目设计书》(鞍山市城乡建设委员会1996年4月12日制定)。
3　数据结构
3.1　原始数据记录格式
原始数据是采用航空摄测量方法获得的,即采用航摄象片在解析测图仪测图。经过外业调绘、补测,然后内业原图数字化或矢量跟踪而成。具体做法是在AUTOCAD R12下,利用AUTO LISP语言自行开发了数字化软件包-- MAPTOOLS。该软件能够自动完成数字化全过程。其中所有独立地物以块的形式存在,线状地物以PLINE(多折线)，LINE(线段)，ARC(弧)，CIRCLE(圆)的形式存在。所有配制线状地物以PLINE(多折线)，LINE(线段)，ARC(弧)，CIRCLE(圆)或块的形式存在。所有要素共分28层,配制线状地物只有配制符号,没有原始的母线或叫骨架线。汉字注记以TEXT形式注在相应的本层。层名以4位代码(如;2111、2112等)和英文组成(如;B、BASIC层)。
3.2　目前数据的缺陷
1)个别线状配制符号PLINE化。如;电力线、通讯线、行树、陡坎、斜坡、围墙、篱笆、活树篱笆、铁丝网、棚房齿、小门、龙门吊挡、铁路车挡、铁路短齿、流向、涵洞、垅、堤、示坡线、地类界等，这些可在AUTOCAD下编程打碎到本层处理。
2)图中的ARC(弧)，CIRCLE(圆)要素PLINE化,AUTOCAD中的ARC(弧)，CIRCLE(圆)转到ARC/INFO中容易变形,在AUTOCAD中编程改写成PLINE线或多边形,再转入ARC/INFO中。植被符号转入ARC/INFO时是一个LEBEL点；大面积的必须有一个范围线,圈画大面积范围线要有标准。
3)汉字注记在AUTOCAD中注在本层,而ARC/INFO中是要放在属性表中,注在相应的子类中。所有的汉字均需要在SUN工作站或微机WINDOWS NT(或WINDOWS)版下重注。否则,可把AUTOCAD中的汉字转到ARC/INFO指定的层中,但这样做对数据更新有些不利。
4)水系中双线渠、池塘、水库、河流等够成面状问题。等高线在AUTOCAD中是二维,并且,是在一层中,在ARC/INFO中需要每条线的高程值。否则,在ARC/INFO中就是单纯的二维线。高程点值也要在ARC/INFO中重注到属性项中。
5)在ARC/INFO中需要一个1:500的地图符号库,4个不同字体汉字库(如:黑体、宋体等)。在AUTOCAD中每一个地图符号是以块的形式存在,并且有一块名,必须在AUTOCAD中编程把一类的块的地图符号,改到以该符号将来在ARC/INFO中的代码命名的层(AUTOCAD的层)中去。
AUTOCAD中的层名应以6位以内的数字组成,不应有字母存在；在AUTOCAD转到ARC/INFO时必须把AUTOCAD中的B和BASIC层改为数字式。
6)在AUTOCAD中有名道路没有中心线。而在ARC/INFO中用此线挂路名、铺面材料等信息。这在AUTOCAD中必须加画一条。
4　基础地理信息数据库要求
4.1　数据库主要特点
ARC/INFO是以点、线和多边形方式记录数据。每一个闭合的多边形(如;房屋、池塘、双线水渠、大面积植被等)内应有一个LEBEL点,此点可记载长度、面积、人为填加的属性等；每一条线或每一个点均可记录信息或人为填加的属性。AUTOCAD中的块到ARC/INFO中为一个LEBEL点,点的位置即为独立符号的定位点。AUTOCAD中的线(包括PLINE和LINE)到ARC/INFO中为ARC(弧)。我们在鞍山市1:500比例尺数字化地形图分层分类的基础上,按1994年实施的《1:500、1:1000、1:2000地形图要素分类与代码》(国标GB14804-93,以下简称为“国标”)为标准,参照《国土基础信息数据分类与代码》(GB13923-92),建立鞍山市基础地理信息数据库分类体系和编码方法；根据ARC/INFO对空间数据和属性数据存储管理方式及特点,制定出本系统的数据库组织方案。
4.2　数据库主要功能及应用部门
鞍山市城市基础地理信息数据库是实现基础信息(包括1:500比例尺地形图、地籍图、地下管线图等)为主的信息输入、编辑、储存、查询检索、统计、制图输出和信息更新的信息系统,其在此基础上逐步实现城市规划与管理自动化。它是一个公共软件系统,市规划局、规划院、市土地局、市城乡建设委员会等许多政府部门都要应用这个软件系统。该系统以工作站和ARC/INFO(工作站版)作为服务器支撑平台,高档微机和PC ARC/VIEW作为客户端支撑平台。主要功能有以下几项:
1)地图输入、编辑与管理
完成各类图纸资料的矢量化输入、编辑、储存、管理以及数据更新等工作。
2)空间信息查询与统计
完成各类地形数据的查询检索和统计；满足用户灵活多样的查询检索和统计要求。主要有属性查图形、图形查属性、属性和空间条件复合查询以及根据属性和空间条件进行统计。
3)空间信息分析
完成各类城市空间信息的分析操作,产生各类分析数据和专题图。主要有:地图拓扑迭加、空间信息提取、网络分析和缓冲区分析等。
4)地图输出
完成绘图输出,满足不同出图要求。主要有:多要素地形图输出、多种专题地形图输出等。
5)地形分析
完成以地形为主要对象的分析和计算工作。主要有:三维地形模拟,产生坡度、坡向图等。
6)规划管理
完成规划设计成果的输入、检验、管理和方案修改等工作。主要有:规划设计图纸(包括总体规划、分区规划、详细规划等)的输入、编辑和管理。用地红线图的输入、查询及输出。
5　具体作业方案实施
5.1　AUTOCAD数据整理。
5.2　ARC/INFO数据编辑。
5.3　数据库管理
　　在数据转换和录入完成以后,进入数据库管理阶段。首先要利用ARC/INFO的BUILD和CLEAN命令生成和修改要素的拓扑结构,以验证数据转换结果；然后利用ARC/INFO的开发语言，将ARC/INFO的编辑、分析、检索、统计等命令集成；最后根据所要完成的功能进行界面设计,以便更好的进行管理。主要工作有:
1)系统界面设计。
2)常用功能的组合及编程。
3)图形、属性查询。
4)数据库的维护及二次开发。
5)图形输出。
5.4　需要编程的主要项目
1)AUTOCAD数据处理,包括块改层、块线化、弧线化、圆线化等。
2)AUTOCAD向ARC/INFO转换程序。使用SML语言编程来实现AUTOCAD图形(DXF形式)向具有多种拓扑关系的ARC/INFO图形的转换。
3)ARC/INFO自动生成图廓坐标及图外整饰程序。
4)ARCPLOT输出程序。
5)ARCVIEW界面及各种要素调用程序。
6)数据分库提取程序。
6　结束语
　　建立城市地理信息系统是一项长期的、艰巨的系统工程。它需要社会多方面的配合。除了要解决技术上一系列的问题以外,在管理上面临的困难也会很大；它涉及部门多、战线长,部门之间需大量协调；甚至会对现在的某些管理体制引起挑战,因此更需要上级领导能及时进行组织领导,给予财力、人力上的投入,避免各部门各自为战,重复建设而造成的浪费。鞍山市城市基础地理信息数据库的建立将是鞍山市信息产业发展的一个重要的里程碑；它的建立将为鞍山市的城市规划和城市建设提供丰富的、准确的、科学的基础信息服务,为市领导的决策提供重要的理论和实际依据,为今后鞍山市建立城市综合地理信息系统打下了良好基础。该系统的建立必将为鞍山市的现代化建设作出重要的贡献。