省級基礎空間要素數據庫聯(lián)動更新的設計與實現(xiàn)

馬飛虎,徐容樂,孟慶祥,周德軍

（1.華東交通大學土木建筑學院,江西南昌330013;2.精密工程與工業(yè)測量國家測繪局重點實驗室,湖北武漢430079;3.江西省基礎地理信息中心,江西 南昌330046;4.武漢大學遙感信息工程學院,湖北武漢 430079;5.四川省第一測繪工程院,四川 成都 610000）

隨著我國經濟的快速發(fā)展,地形地物等要素不斷變化更新,現(xiàn)狀數據具有非常強的現(xiàn)勢性[1],基礎測繪速度遠遠不能滿足實地變化帶來的地圖數據更新的需求,基礎測繪對國民經濟的保障作用面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)[2-3],因此基礎地理信息數據的更新任務是迫切和艱巨的[4]。

按照基礎測繪分級管理的原則,省級政府負責1∶10 000,1∶5 000比例尺甚至更大尺度的基礎地理信息生產、服務和更新[5]。建立省級基礎地理信息數據庫,已經成為衡量一個省信息化程度的重要指標之一,而且在滿足政府信息化工程建設和社會經濟持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用[6]。

某省省級基礎地理信息數據庫對重點空間地理對象采用了多個尺度的空間數據進行表達,而各個尺度數據之間將建立“映射”關系。數據更新時先重點更新較大比例尺數據,再根據更新后的數據和這些“映射”關系,實現(xiàn)對更小比例尺數據的快速更新[7]。例如:采用 1∶10 000數據更新1∶50 000數據,采用1∶50 000數據更新 1∶250 000數據。

數據更新不僅要求完成系統(tǒng)本身的數據更新,還必須完成其相關數據的聯(lián)動更新,從而保證數據的一致性,也保證數據庫中定義和表達地理對象的完整性,特別是象河流、道路等跨躍了廣闊空間范圍的地理對象。傳統(tǒng)的作業(yè)手段和工藝流程仍然被國內大多數測繪生產部門所沿用,很難實現(xiàn)聯(lián)動更新,從而無法直接滿足地理信息快速更新的應用需求[8]。而且目前,空間數據庫更新中存在編輯效率低等技術問題[9-10]。因此,實現(xiàn)聯(lián)動更新具有非常重要的意義。

1 系統(tǒng)平臺及總體要求

系統(tǒng)數據聯(lián)動更新的實現(xiàn)主要基于地理對象創(chuàng)建工具和地理對象更新工具的構建上。地理對象創(chuàng)建工具是為系統(tǒng)的地理對象能夠方便快捷地創(chuàng)建而設計的,在數據入庫后構建地理對象按照該工具的一般操作就可以實現(xiàn)地理對象的構建,即從數據的兩個方面入手:空間數據的屬性內容和空間關系。地理對象更新工具是為系統(tǒng)的地理對象能夠方便快捷地更新而設計的,它不僅包括地理對象的增加、刪除,而且包括原來地理對象的維護更新,后者是該工具中最重要的。這3個功能配合前期的地理對象構建工具就能夠很好的實現(xiàn)地理對象的更新,為系統(tǒng)數據的聯(lián)動更新提供必要的依據。

地理對象創(chuàng)建工具和地理對象更新工具均是基于C/S架構在Microsoft Visual Basic6.0集成開發(fā)環(huán)境中實施。數據訪問通過ADO和SDE接口來實現(xiàn)。

系統(tǒng)總體要求主要是為滿足數據總體要求和功能總體要求。其中數據總體要求包括:按數據庫設計要求對數據進行分層和命名;要求對要素類數據添加CaseTag字段和ID字段;需要對部分多比例尺實驗數據建立要素級別的映射關系。功能總體要求包括:實現(xiàn)地圖瀏覽;可以進行選擇要素打標記;能夠提供自動提取更新數據的功能;具備部分編輯功能;高亮顯示需要聯(lián)動更新的要素。

2 系統(tǒng)的數據內容

基礎地理要素空間數據庫（簡稱基礎庫）是以矢量數據結構描述的水系、等高線、境界、交通、居民地以及地形要素等構成的數據庫,包括地理要素間的空間關系及相關屬性信息?；A庫按一定規(guī)則分層組織,并按要素分類編碼標準進行要素編碼[11]。

地理數據庫更新,主要涉及到數據源的選擇、已有資料的整合與利用等[12-14]。其中,基礎空間要素數據庫的數據來源根據空間數據處理業(yè)務可以分為建庫數據來源和更新數據來源兩個部分。建庫數據來源以1∶10 000（1∶5 000）基礎比例尺DLG數據為主,同時包括1∶50 000,1∶250 000等國家基本比例尺DLG數據。更新數據來源包括 3個部分:基礎空間數據更新計劃產生的基礎比例尺DLG數據（1∶10 000,1∶50 000,1∶25 000）;共建共享單位提供的專題DLG數據;從基礎空間要素數據庫提取出來作為更新基礎的DLG數據。屬性信息的權威數據源主要來自專業(yè)部門提供的現(xiàn)勢信息[15]。

某省基礎地理信息系統(tǒng)根據不同的空間數據類型和應用需求定義了一個能全面覆蓋該省現(xiàn)有空間數據和應用數據的數據庫體系。該省基礎地理信息系統(tǒng)中與基礎空間數據相關的數據庫有:大地庫,地名庫,基礎庫和DEM庫?；A庫與這些數據庫互為補充共同描述和存儲基礎空間數據?；A空間數據庫是這個數據庫體系中重要的核心數據庫。

3 系統(tǒng)的總體設計

總體來說地理對象創(chuàng)建工具和地理對象更新工具的技術架構如圖1所示。

地理對象創(chuàng)建工具包括地理對象的挖掘工具和構建工具。也就是要實現(xiàn)在地理對象被挖掘之后的地理對象準確定義和各個要素間隸屬關系的構建、修改地理對象內容和刪除地理對象的功能。該工具提供了方便的用戶接口來進行地理對象有效創(chuàng)建。

地理對象創(chuàng)建工具根據功能的不同可以分為以下兩個功能模塊,如圖2所示。

地理對象更新工具不僅包括地理對象的增加、刪除,而且包括原來地理對象的維護更新,后者是該工具中最重要的。

地理對象的維護更新比較復雜,不僅要維護在基礎數據更新之后老的地理對象,而且有可能形成新的地理對象。針對基礎數據主要的兩種更新方式,地理對象維護更新也相應的有兩種方式。一種是部分重要的地理要素更新;另一種是整個區(qū)域更新。

地理對象更新工具根據功能的不同可以分為以下3個大的功能模塊,如圖3所示。

圖1 系統(tǒng)技術架構

圖2 地理對象創(chuàng)建工具模塊結構圖

圖3 地理對象更新工具模塊結構圖

4 系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

4.1 空間要素數據庫數據聯(lián)動更新的實現(xiàn)

本試驗是把多比例尺數據中的成片房屋提取出來構建一個圖層作為試驗數據,現(xiàn)只提取了1∶10 000和1∶50 000多比例尺的成片房屋數據。通過ArcCatalog分別給數據加上字段ID（要素的唯一標識）和Case-Tag（表示數據是否打標）,然后通過ArcMap的編輯功能給要素的ID賦值。然后把多比例尺數據導入到數據庫中。

在Oracle里面建立一張1∶10 000和1∶50 000要素聯(lián)系的關系表（RELATION）,通過觀察輸入 1∶10 000和1∶50 000有聯(lián)系的要素的ID值。

通過本實驗實現(xiàn)基礎空間要素數據庫中的1∶10 000和1∶50 000數據聯(lián)動更新,整個更新過程采用人機交互方式,對需要聯(lián)動更新的要素高亮顯示提示用戶進行更新,最終實現(xiàn)半自動數據處理更新入庫功能。

首先導入待更新的數據,把需要更新的數據選擇出來,高亮顯示,然后打標,如圖4所示。把打標數據導入到ArcMap進行編輯更新。把更新后的數據加入到程序中去,同時可以把更新的數據高亮顯示出來,如圖5所示。

圖4 數據打標

圖5 更新數據高亮

點擊聯(lián)動更新按鈕,1∶50 000房屋圖層顯示出來,同時通過RELATION關系表找出1∶50 000房屋要素類里面需要聯(lián)動更新的要素,并高亮顯示出來,提示需要更新。如圖6所示。

4.2 空間要素數據庫數據編輯中的聯(lián)動更新的實現(xiàn)

本試驗數據同上。通過ArcCatalog分別對多比例尺數據加上字段relation（表示不同比例尺之間的映射關系）,然后通過ArcMap的編輯功能給試驗要素數據的relation字段賦值。

通過本試驗對基礎空間要素數據庫中的1∶10 000數據編輯更新,更新后對需要聯(lián)動更新的1∶50 000要素高亮顯示提示用戶進行更新,同時可以實現(xiàn)待更新數據的編輯。

首先,通過對話框把多比例尺數據加載到程序里面,通過工具條的放大,縮小,漫游等功能把窗口定位到要編輯的地方。如圖7所示。

然后,點擊Start Editing按鈕開始編輯1∶10 000房屋要素。選取編輯任務欄的編輯方式,然后選取1∶10 000的要素進行編輯,編輯完成后,根據映射關系把相應的1∶50 000的要素高亮顯示出來。此時可以編輯1∶50 000要素高亮顯示出來的要素。如圖8所示。

圖6 聯(lián)動更新數據顯示

圖7 編輯選中要素

圖8 聯(lián)動更新1∶50 000房屋要素

關系映射表的建立在某一方面增加了數據入庫初期的工作量,但通過關系映射能夠很容易找出需要聯(lián)動更新的多比例尺數據,給以后多比例尺數據的更新帶來很多便利,數據的聯(lián)動更新需要人工的干預。

5 結語

基礎空間要素數據庫聯(lián)動更新系統(tǒng)是以某省各種地理對象為目標,提供了方便的用戶接口來實現(xiàn)在地理對象被挖掘之后的地理對象準確定義和各個要素間隸屬關系的構建、修改地理對象內容和刪除地理對象以及地理對象的增加、刪除和維護更新。系統(tǒng)的建立實現(xiàn)多比例尺間各個要素更新的聯(lián)動,保證數據的一致性和表達地理對象的完整性。省級基礎空間要素數據庫聯(lián)動更新的實現(xiàn),為保持與國家基礎地理信息數據庫的統(tǒng)一、數據更新維護、數據庫的集成管理、數據共享提供支持。

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