基于天地圖的地理要素變化監(jiān)測機(jī)制探討

謝小惠

（1.福建省基礎(chǔ)地理信息中心，福建 福州 350003）

天地圖·福建自2011年上線以來，對接應(yīng)用系統(tǒng)40余個，點擊量達(dá)30余萬次，地圖服務(wù)調(diào)用150余萬次，得到了專業(yè)領(lǐng)域和社會大眾的廣泛認(rèn)可，在提供公共服務(wù)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用[1-3]。在應(yīng)用中，數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性依然是瓶頸，雖然近3 a來隨著數(shù)字城市建設(shè)的快速推進(jìn)和技術(shù)的進(jìn)步，使得實現(xiàn)互聯(lián)互通的國家天地圖主節(jié)點、省級節(jié)點、市級節(jié)點的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行融合，地理信息數(shù)據(jù)在現(xiàn)勢性、準(zhǔn)確性、豐富性等方面得到了優(yōu)化[4]，但這種定期更新和數(shù)據(jù)融合更新的模式不能完全滿足人們對交通等對民生影響較大的地理要素現(xiàn)勢性的需求，大量通過各種渠道獲取的信息未被高效利用。

1 系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)方案

本文從地理信息變化發(fā)現(xiàn)與信息收集的工作機(jī)制出發(fā)，研究了工作機(jī)制內(nèi)每一環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)，設(shè)計了一套基于天地圖的地理要素變化監(jiān)測管理系統(tǒng)方案。該方案主要依托于系統(tǒng)平臺的選擇與搭建、變化信息的采集以及變化信息審核等模塊。在設(shè)計上充分考慮每一模塊間的嚴(yán)密性和一致性，以及和其他系統(tǒng)之間的相互協(xié)作關(guān)系，從而實現(xiàn)地理要素快速更新。

1.1 系統(tǒng)平臺的選擇

目前，我省天地圖公共地理框架數(shù)據(jù)更新策略主要依賴基礎(chǔ)測繪成果進(jìn)行周期性更新提取核心框架要素的模式以及定期采購遙感影像進(jìn)行補(bǔ)充更新的辦法來實現(xiàn)[5]。面對從對地觀測環(huán)境中獲取的多時相、多尺度的地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立全面的地理空間變化感知渠道，形成發(fā)現(xiàn)這些海量的空間數(shù)據(jù)變化的能力，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速更新的前提[6,7]。因此，參照測繪行政分級管理體系，建立了省市縣三級變化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化屬地變化信息的收集，使更新工作快速有效，見圖1。

圖1 工作機(jī)構(gòu)圖

更新辦公室：可設(shè)在省基礎(chǔ)地理信息中心，負(fù)責(zé)制定全年的更新計劃，或根據(jù)各級監(jiān)測員反饋的資料更改計劃。

變化監(jiān)測組長：全面負(fù)責(zé)監(jiān)測工作的開展、協(xié)調(diào)各成員間的工作、制定監(jiān)測計劃、分配并下達(dá)任務(wù)、組織制定采集標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、招募監(jiān)測員、負(fù)責(zé)信息匯總、統(tǒng)計與上報工作。

審核員：審核各類監(jiān)測員采集的地理要素變化信息，主要是對變化信息的準(zhǔn)確性、全面性、時效性進(jìn)行審核。

省級監(jiān)測員：負(fù)責(zé)對所收集和匯總的資料進(jìn)行分析和整理，提取地理核心要素變化信息，重點負(fù)責(zé)跨區(qū)域、面積較大、重大建設(shè)工程等地理要素的影像解譯判讀和提取，如高速公路、鐵路、大型水庫、大型建筑物等。每個月對本人負(fù)責(zé)的區(qū)域地理核心要素進(jìn)行采集匯交，成果以Shp格式提交，并編制統(tǒng)計報表。

市級監(jiān)測員：由屬地人員擔(dān)任，負(fù)責(zé)對所屬市縣（區(qū)）巡查員進(jìn)行日常管理、成果上報、任務(wù)下達(dá)篤。

縣市級監(jiān)測員：由屬地人員擔(dān)任，負(fù)責(zé)指定區(qū)域變化信息的實地采集、核查以及統(tǒng)計、上報。要求每月對城區(qū)全域巡查1次；每季度對鄉(xiāng)鎮(zhèn)街區(qū)巡查1次，按要求及時、準(zhǔn)確、真實采集變化要素信息；成果每日通過移動終端或PC端采集設(shè)備進(jìn)行提交。

1.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

該開發(fā)系統(tǒng)改變以往單一的、被動的、等待周期性更新的模式，采取動靜結(jié)合的方式，主動發(fā)現(xiàn)變化，通過多渠道采集信息實現(xiàn)動態(tài)更新。該系統(tǒng)依托于天地圖現(xiàn)有的公共框架要素為基礎(chǔ)的變化監(jiān)測管理系統(tǒng)，以監(jiān)測道路變化為重點，跟蹤監(jiān)測與之相關(guān)聯(lián)的水系、居民地、地名的變化以達(dá)到發(fā)現(xiàn)變化并快速更新的要求，如圖2所示。

圖2 變化監(jiān)測管理系統(tǒng)工作流程圖

具體做法：更新辦公室制定年度更新計劃，由變化監(jiān)測小組組長依據(jù)計劃制定監(jiān)測任務(wù)，并將任務(wù)下達(dá)至監(jiān)測員；監(jiān)測員負(fù)責(zé)本區(qū)域的監(jiān)測任務(wù)實施及采集的變化信息錄入；審核員監(jiān)測員對提交的變化信息進(jìn)行審核，若判合格則生成變化信息成果，若判不合格返回監(jiān)測人員修改。

1.3 數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)可進(jìn)行如下歸類：

1）各級基礎(chǔ)測繪成果采集。分析每年獲取的各級基礎(chǔ)測繪成果，提取公共框架數(shù)據(jù)用于天地圖框架數(shù)據(jù)的更新，使之保持穩(wěn)定、持續(xù)的更新頻率。采購的中、高分辨率遙感影像可以獲得水體、公路、鐵路、橋梁、機(jī)場、碼頭、居民地、城市綠地等地理信息核心要素變化信息，特別是對高速公路、鐵路、大型水庫、大型建筑物等變化要素的采集。

2）充分利用數(shù)字城市建設(shè)的成果。對國家天地圖主節(jié)點、省級節(jié)點、市級節(jié)點的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。通過對不同精度、不同模型地理數(shù)據(jù)的分析對比，從中選取表達(dá)完備、現(xiàn)勢性好、精度高、內(nèi)容全的要素進(jìn)行合并和處理，達(dá)到更優(yōu)的現(xiàn)勢性。

3）行業(yè)專題數(shù)據(jù)收集。通過數(shù)據(jù)共享交換等形式收集權(quán)威的、現(xiàn)勢性好的行業(yè)專題數(shù)據(jù)，進(jìn)行對應(yīng)的框架要素的更新，如交通部門的交通數(shù)據(jù)、水利部門水利數(shù)據(jù)、民政部門的境界數(shù)據(jù)等。

4）追蹤和收集工程項目竣工成果。工程建設(shè)項目是引起地理空間變化的主要因素，及時獲取各種項目竣工成果尤其是重大工程竣工成果，能夠保證城市動態(tài)變化的快速更新，并同時解決已建成項目發(fā)現(xiàn)滯后，以及缺乏測量成果而引發(fā)的二次采集帶來的更新頻率低下問題。

5）報紙媒體采集。通過對省級和地市級兩個級別的權(quán)威報紙進(jìn)行信息篩查，采集發(fā)布的重大工程信息，能迅速對變化信息進(jìn)行初步更新，以滿足大眾對熱點信息關(guān)注的需求。同時，追蹤和收集工程項目竣工成果進(jìn)行精確更新。

6）利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)和用戶標(biāo)注。通過各種網(wǎng)絡(luò)高科技手段，獲取網(wǎng)絡(luò)電子地圖中各種地理空間變化信息，如公交路線和站點、地名、興趣點、居民地等，以及收集用戶上傳的標(biāo)注或糾錯信息對天地圖進(jìn)行同步動態(tài)更新，提高數(shù)據(jù)更新的效率。

7）實地巡查。用人工掃街的方式發(fā)現(xiàn)和采集變化的地理要素，或?qū)τ幸蓡柕牟杉晒M(jìn)行核查。對要素中公路、居民地、興趣點等變化較為頻繁的信息需優(yōu)先安排巡查和采集。實地巡查的主要內(nèi)容包括縣道及以下道路、城市道路、興趣點、居民地、城區(qū)水體、橋梁、地名等。

1.4 變化信息審核

通過綜合多種渠道信息來驗證監(jiān)測員提交的采集成果在名稱、內(nèi)容、描述等方面是否準(zhǔn)確，對發(fā)現(xiàn)的問題記錄，并發(fā)回相應(yīng)的監(jiān)測員進(jìn)行核實或補(bǔ)充采集。原則上，對來源于主流媒體、權(quán)威部門的信息或數(shù)據(jù)可以認(rèn)為有較高的可信度，主要審核其完整性和時效性；對來自監(jiān)測員的信息，可認(rèn)定信息正確；而對由非權(quán)威部門提供或發(fā)布的信息，如網(wǎng)絡(luò)獲取的信息、用戶標(biāo)注的信息，審核時要綜合利用現(xiàn)有資料進(jìn)行確認(rèn)，對其真實性進(jìn)行評估。若審核結(jié)論不合格，任務(wù)終止或返回相關(guān)人員重新采集或核查。

2 技術(shù)特點

1）串行模塊化開發(fā)。本系統(tǒng)對業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了梳理，完全采用模塊化開發(fā)，結(jié)合實際工作的要求，將具體任務(wù)分解到不同的模塊，并按業(yè)務(wù)流程將業(yè)務(wù)與模塊進(jìn)行串聯(lián)，從而達(dá)到提高工作效率、增強(qiáng)過程控制的目的。

2）主動發(fā)現(xiàn)，動靜結(jié)合。通過建立變化發(fā)現(xiàn)工作機(jī)制驅(qū)動要素更新的方法，采取動靜結(jié)合的方式，主動發(fā)現(xiàn)變化，綜合多渠道采集信息實現(xiàn)動態(tài)更新。

3）采用B/S 數(shù)據(jù)庫管理方式。為確保變化監(jiān)測工作機(jī)制有效運行，建立了應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層和支撐層等多層結(jié)合的B/S體系結(jié)構(gòu)，用以實現(xiàn)不同應(yīng)用對系統(tǒng)的共享。

3 系統(tǒng)運行效果

系統(tǒng)針對如何高效利用海量地理空間信息實現(xiàn)地理要素快速更新，采用成熟的地理信息技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，通過對地圖數(shù)據(jù)和各類變化信息數(shù)據(jù)的有機(jī)集成，研發(fā)了基于天地圖的《地理信息核心要素變化監(jiān)測管理系統(tǒng)》，實現(xiàn)了便捷、直觀、高效的變化采集、查詢、管理等功能。系統(tǒng)功能主要分桌面端和移動端兩大部分。

1）要素變化監(jiān)測管理系統(tǒng)開發(fā)（桌面端）。該系統(tǒng)采用B/S三層體系結(jié)構(gòu)，包括應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層和支撐層，提供了任務(wù)下達(dá)、信息錄入、信息審核、標(biāo)準(zhǔn)要素信息生成、分析評估、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、統(tǒng)計報表、成果提交等功能，系統(tǒng)部署在Internet網(wǎng)上，由管理員向要素信息采集用戶、審核用戶、監(jiān)測組長分配用戶名和密碼，用戶通過賬戶和密碼登錄到系統(tǒng)中，可以方便地實現(xiàn)要素信息變化采集的全流程控制，如圖3所示。

2）要素變化監(jiān)測管理系統(tǒng)開發(fā)（移動端）。為方便監(jiān)測員進(jìn)行外業(yè)實地采集和核查，該系統(tǒng)不僅包含了PC端的基本功能，還開發(fā)了巡查軌跡記錄、拍照、微博采集、地圖標(biāo)注、地名查詢、快速定位等適于外業(yè)核查記錄的功能，可以實現(xiàn)對外業(yè)監(jiān)測人員的有效管理和成果的實時上傳，如圖4所示。

圖3 要素變化監(jiān)測管理系統(tǒng)桌面端

圖4 系統(tǒng)移動端功能架構(gòu)

4 結(jié) 語

通過建立一種全新的工作機(jī)制，可以有效實現(xiàn)并及時發(fā)現(xiàn)變化和有效利用信息，最大限度地體現(xiàn)社會的發(fā)展?fàn)顩r，實現(xiàn)天地圖平臺的可持續(xù)發(fā)展。隨著地理國情監(jiān)測項目的常態(tài)化實施，天地圖平臺的地理要素時效性更優(yōu)，保障能力也將進(jìn)一步加強(qiáng)。

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