一、引言
“十二五”期间，国家测绘地理信息局大力推进地理信息资源的整合利用和互联互通，在已经发布的国家测绘地理信息发展“十二五”总体规划纲要中，对全国基础地理信息数据库建设与更新提出了明确的任务和要求，全力推进全国“一张图”(国家基本比例尺地形图)建设工作，加强基本比例尺尤其是1:10000及更大比例尺地形图测绘;适度丰富和拓展基础地理信息要素类型，加快国家基础地理信息数据库的更新;逐步建立各级基础地理信息数据库多尺度联动更新机制;加快完成全国范围内基础地理信息资源整合，实现全国地理信息资源的标准统一、互联互通和协同服务等，真正实现构建数字中国地理空间框架的战略目标，并向构建智能地理空间框架的目标迈进。
为了加强对全国1:10000基础地理信息数据库建设和更新的统筹协调，国家测绘地理信息局2012年组织开展了全国1:10000基础地理信息数据库整合转换生产试验工作，研制相关软件系统，开展了生产试点，并于2013年全面启动了全国1:10000基础地理信息数据库整合升级工程，计划在2013～2014年内完成全国各省现有1:10000基础地理信息数据(包括DLG、DEM、DOM数据)的整合处理，并对整合处理后数据进行建库，优化升级数据库管理服务系统，建立规范化的1:10000数据库，逐步形成全国横向统一、纵向衔接的全国1:10000基础地理信息数据库，提高全国各省1:10000数据库管理和服务整体技术水平与性能。
本文结合该工程项目的实际情况，重点介绍了国家1:10000数据库整合升级的总体技术设计，包括内容、技术方法与流程等关键内容。
二、全国1：10000数据库现状及问题分析
2.1 全国1：10000数据库现状
近些年来，随着数字中国地理空间框架建设的加速推进，全国各省、市、自治区测绘部门的1:10000基础地理信息数据库建设发展迅速，覆盖范围不断扩大。
据2011年底的统计，有近20个省份实现了1:10000地形图或数据全部覆盖，覆盖全国46.7%面积;超过20个省份基本建立了省级基础地理信息数据库(含非全省覆盖);大部分省份实现了中高分辨率(0.5米-5米)的正射影像覆盖，一些省份不断更新覆盖0.2米-1米高分影像。全国半数以上的省份已全面开展1:10000基础地理信息数据库更新，有近10个省完成了第一轮更新，正在逐步实现持续更新和动态更新。
到2012年，全国1:10000 DLG数据(不含地形图资料)共162855幅，覆盖全国43.8%面积;1:10000 DEM数据共148600幅，覆盖全国40.1%面积;1:10000 DOM数据共149651幅，覆盖全国40.3%面积，数据的主要覆盖范围分布在我国中东部地区，且东部省份的数据现势性好于中西部省份。全国现有1:10000数据图幅数及现势性分布情况如下表所示：
表1：全国现有1:10000数据图幅数及现势性分布情况
Tab.1 The coverage and age of 1:10k data in China
2.2 主要问题分析
由于受到地区之间经济发展不平衡，以及一些技术条件的影响等，存在一些突出问题，主要表现为全国各省之间的1:10000基础地理信息数据库不统一，在要素和属性的详细程度、数据结构及分层、现势性、生产和更新进度等方面都存在不同程度的差异：
(1)数据分类编码不统一：数据分类编码分别采用旧国标、新国标、1:10000建库技术纲要、地方技术规程等，并普遍进行了扩充和修改，但各省不统一。
(2)数据内容与详细程度不同：全要素与核心要素并存，选取的属性内容也不一致。
(3)数据模型及结构各异：数据模型不统一，有制图数据、GIS数据，在分层、命名、数据格式等方面也不相同。
(4)坐标系统不统一：各省数据的坐标系统不同，同时存在54坐标、80坐标、2000坐标、地方独立坐标等。
(5)现势性存在较大差异：各省1:10000数据库建设与更新实施进度不协调、现势性不统一，导致不接边，影响使用效果。
同时，与国家1:5万基础地理信息数据库之间也存在不协调，在数据模型、结构、要素内容与表达方式等诸多方面不一致。
各省1:10000数据库之间不一致问题，导致横向难以集成应用;与国家1:5万基础地理信息数据库存在不协调，致使纵向上难以集成关联。这已经成为数字中国地理空间框架建设实现资源整合与信息共享应用的制约因素，直接影响了地理信息公共服务平台建设、国家和省级基础测绘成果的共享与应用服务，以及国家与省级基础地理信息数据库的联动更新工作的快速推进与深入开展。因此，迫切需要对全国1:10000基础地理信息数据库进行整合，实现全国范围的规范统一。
三、主要技术方法与流程设计
针对全国各省(市、自治区)1:10000基础地理信息数据的整合处理与数据库优化升级的实际需要，综合考虑当前各省(市、自治区)国家基础地理信息数据库建设现状、实施条件等因素，充分利用地理信息技术、遥感、空间定位、空间数据库等先进技术，建立全国1:10000基础地理信息数据库整合升级的总体技术路线。各省份可按照各自的实际情况，采用统一的数据模型与技术标准，对现有的数据库进行优化升级，最后建立符合各省应用的集成管理与服务系统。
总体技术路线如下图所示：
图1：全国1:10000数据库整合升级总体技术路线
Fig.1 The general technical solution of the integration and improvement of nationwide 1:10000 database
主要的工作流程包括计划制定、方案设计，技术准备、整合处理、数据建库、系统升级、质量验收等，如下图所示。
图2：1:10000数据库整合升级项目工作流程
Fig.2 The general workflow
四、数据整合处理
4.1.整合处理的主要内容
对于分幅数据，整合处理以分幅单元进行，处理完成后再进行拼接入库;对于数据库数据，整合处理可直接在数据库或数据子库内进行。
1:10000地形要素数据处理内容主要包括：统一数学基础、统一数据组织与表达、统一要素分类代码、对要素进行转换和完善，逐步达到完整、逐步提高和达到现势性要求、统一生僻字处理、统一元数据处理、数据接边等。
对于1:10000DEM数据的坐标系统、格网大小等不符合要求的，需要按照统一坐标系、格网间距、数据接边等要求进行整合处理。
对于影像分辨率优于5米的DOM数据进行整合处理，统一规范空间参考系、数据组织、数据格式、文件命名、接边等内容，国家、省级共同逐步构建全国多时相、多分辨率的DOM数据库，按照统一要求进行整合处理。
4.2 整合处理的工作模式设计
全国1:10000基础地理信息数据的整合主要是对全国各省(市、自治区)现有1:10000地形要素数据(DLG)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像数据(DOM)等进行整合处理;由各省根据本省的实际需要和实施条件，决定是否对整合后的1:10000数据进行必要的补充完善，以及进行全面更新或动态更新。工作模式可以采用以下三种之一：
(1)整合更新一步到位：对于当前1:10000数据的内容比较完整、现势性较好，或具备较好的数据更新实施条件，可采用整合处理与更新同步进行，整合后的数据达到1:10000数据规范的要求;
(2)整合与补充完善相结合：如果当前1:10000数据内容和现势性比较好，可在数据整合的同时，利用收集到的现势资料和影像等对其进行必要的补充完善，使之基本达到1:10000数据规范的要求;
(3)整合更新分步实施：只对当前1:10000数据进行整合处理，待实施条件成熟时再实施数据更新，逐步达到1:10000数据规范的要求。
采用统一制定的数据与质量标准，在各省现有的1:10000数据成果的基础上，利用统一提供的生产软件系统，根据本省的实际情况，从上述三种工作模式中，选取其中一种模式，以内业整合优先，软件处理为主、人工交互为辅的技术方法，开展本省的1:10000数据整合处理生产。
五、数据库优化升级
全国1:10000数据库系统优化升级的主要工作是对整合后的数据进行优化建库，并进行数据库管理服务系统的优化升级。主要工作包括
(1)数据库优化建库：对整合处理后的1:10000数据，包括DLG、DEM、DOM进行入库前的检查、处理，采用大型商用的GIS空间数据库，对数据库优化设计，构建结构协调、性能优良、布局合理的省级1:10000数据库。整合后的数据库如图3所示。
图3：整合后1:10000基础地理信息数据库的构成
Fig.3 The contents of 1:10000 database after integration
(2)数据库管理系统优化升级：按照统一的数据库建库方案和数据库管理运行维护以及数据分发提供的需要，在现有的1:10000数据库管理系统的基础上，优化系统结构与性能，扩展完善系统功能，对数据库管理系统进行升级改造;或者根据建库方案和有关的规范要求，重新构建基于C/S架构的1:10000基础数据库管理系统，主要能够实现对多比例尺、多类型数据的管理、数据检索、数据查询的一体化和集成化。系统易于使用，更新和维护简单，用户界面友好，功能明确，执行效率高，能完成数据管理、查询检索、数据分析和数据服务发布展示等主要功能，确保实施的可操作性和系统运行的可靠性, 以更好地满足数据库管理维护、数据分发提供的需要。
(3)数据库服务系统构建：根据本省的实际需要，将整合后的1:10000数据库经过可视化和切片处理，构建基于B/S架构的1:10000基础地理信息数据库服务系统，具有数据快速浏览、地图服务发布、在线地图服务数据生产等功能，为政府和专业部门提供在线的地理信息和地图服务，也可以采用托管方式或整体提供给应用部门使用，更好的发挥基础地理信息资源的作用，为国家地理信息公共服务平台建设与运行维护奠定良好的基础。
六、总结
各省1:10000数据库之间不一致，导致横向难以集成应用，纵向上难以与国家多尺度数据库集成关联。这已经成为数字中国地理空间框架建设实现资源整合与信息共享应用的制约因素，直接影响了地理信息公共服务平台建设、国家和省级基础测绘成果的共享与应用服务，以及国家与省级基础地理信息数据库的联动更新工作的快速推进与深入开展。
全国1：10000数据库整合升级工程的实施，将形成全国统一的1:10000基础地理信息相关数据规范，实现全国范围的规范统一，对于尽早实现全国“一张图、一个网、一个平台”的战略发展目标具有十分重要的意义，将为建立国家与地方交换共享、协同更新和快速服务机制奠定坚实的基础，加速推进数字中国地理空间框架建设，对于国家与地方测绘地理信息事业的发展将产生深远的影响。
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[3] 王东华，商瑶玲，刘建军等，数据库驱动的地形图快速制图技术探讨[J].地理信息世界，2012(2):6-9
[4] 商瑶玲，王东华，刘建军等，国家基础地理信息数据库质量控制技术体系建立与应用[J].地理信息世界.2012(4)：13-17
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[6] 国家测绘地理信息局.全国1:10000数据库整合升级总体方案 [G]. 北京：国家测绘地理信息局,2013.
[7] 2012版国家1:5万数据库建成, 实现每年更新一次，每年发布新版,最新成果已用于芦山地震紧急救援,http://www.sbsm.gov.cn/article/chyw /201304/ 20130400124345.shtml
作者简介：王东华,教授级高级工程师，国家基础地理信息中心副主任， 国家测绘地理信息局科技领军人物、新世纪百千万人才工程国家级人选。长期从事国家基础地理信息系统的建设工程，是全国1:100万、1：25万和1:5万基础地理数据库建设和更新的主要负责人之一。
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