地理信息公共服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)更新技術(shù)——以數(shù)字沈陽地理空間框架為例

張西軍，張志文，石 勇

（1．沈陽市勘察測(cè)繪研究院，遼寧 沈陽110004；2．重慶市勘測(cè)院，重慶400020）

隨著人類社會(huì)對(duì)空間信息需求的日益增長(zhǎng)和空間信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以基礎(chǔ)地理信息資源為基礎(chǔ)、以地理信息公共服務(wù)平臺(tái)為載體、以應(yīng)用示范項(xiàng)目為支撐的數(shù)字城市地理空間框架項(xiàng)目，已經(jīng)廣泛用于政府、企業(yè)及公眾服務(wù)。隨著數(shù)字城市地理空間框架項(xiàng)目的建成與運(yùn)行，如何快速有效地更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新、發(fā)布流程一體化，是當(dāng)前框架運(yùn)維單位面臨的重要問題。當(dāng)前很多城市的矢量數(shù)據(jù)主要依據(jù)制圖規(guī)范進(jìn)行生產(chǎn)，強(qiáng)調(diào)的是地形圖的視覺表達(dá)，而平臺(tái)數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)要素之間的邏輯關(guān)系及拓?fù)潢P(guān)系，如何實(shí)現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)快速更新入庫(kù)是數(shù)據(jù)更新工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)；路網(wǎng)、地名地址興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)勢(shì)性要求很高，如何及時(shí)更新也是需要重點(diǎn)考慮的問題。

本文結(jié)合沈陽市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，建立了框架數(shù)據(jù)更新發(fā)布的保障機(jī)制和處理流程 并開發(fā)了輔助程序SYGeo GIS，對(duì)DLG、地名地址、公交數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)變更要素檢查和數(shù)據(jù)增量更新，降低了數(shù)據(jù)庫(kù)更新成本，提高數(shù)據(jù)更新工作的效率。

1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)及更新內(nèi)容

1．1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括控制成果、影像、數(shù)字高程模型、線劃圖、城市三維模型、地名地址等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，地籍、管線、公交等專題數(shù)據(jù)?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

控制測(cè)量成果數(shù)據(jù)庫(kù)（COR）基于控制網(wǎng)和控制點(diǎn)進(jìn)行存放，數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)庫(kù)（DLG）經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、接邊等操作，主要以實(shí)體對(duì)象的形式進(jìn)行存放，并且在線劃圖的基礎(chǔ)上采集了路網(wǎng)數(shù)據(jù)。數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫(kù)（DOM）和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫(kù)（DEM）以文件的形式存放，其他數(shù)據(jù)庫(kù)以對(duì)象庫(kù)的形式存放。

1．2 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)更新內(nèi)容

為了確保數(shù)字沈陽地理空間框架的權(quán)威性和實(shí)效性，保證框架的生命力，我市制訂了《沈陽市規(guī)劃和國(guó)土資源數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)入庫(kù)及更新管理暫行辦法》，從組織、管理、經(jīng)費(fèi)、技術(shù)等方面保證基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)的持續(xù)更新。針對(duì)不同種類的數(shù)據(jù)，數(shù)字沈陽地理空間框架建立了“定期更新”、“應(yīng)急更新”、“實(shí)時(shí)更新”的更新機(jī)制。

控制測(cè)量成果數(shù)據(jù)庫(kù)（COR）實(shí)時(shí)更新，控制測(cè)量成果驗(yàn)收歸檔后及時(shí)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中 數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫(kù)（DEM）和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫(kù)（DEM）、城市三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)（TDM）實(shí)行定期更新，更新周期為一年。數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)庫(kù)（DLG）實(shí)行定期與應(yīng)急的更新機(jī)制，一般線劃圖數(shù)據(jù)實(shí)行定期更新，周期為一年；對(duì)于省市重點(diǎn)項(xiàng)目以及應(yīng)急管理區(qū)域數(shù)據(jù)，實(shí)行應(yīng)急更新，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)需要隨時(shí)更新、切片、發(fā)布機(jī)制。

2 數(shù)據(jù)更新技術(shù)路線

2．1 DLG數(shù)據(jù)更新

此次更新DLG數(shù)據(jù)量巨大、技術(shù)復(fù)雜，本文采用SYGeo GIS程序進(jìn)行實(shí)體化構(gòu)建、屬性匹配、更新要素提取等關(guān)鍵工作。更新工作主要包括針對(duì)變化要素進(jìn)行DLG數(shù)據(jù)入庫(kù)前預(yù)處理，構(gòu)建道路中心線、房屋、綠地、水系等實(shí)體數(shù)據(jù)，利用更新區(qū)域邊界擦除數(shù)據(jù)庫(kù)要素，然后將增量要素區(qū)域數(shù)據(jù)入庫(kù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)接邊，完成要素增量更新。對(duì)于新測(cè)的地形圖數(shù)據(jù)實(shí)行完全更新的方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理入庫(kù)接邊等處理。數(shù)據(jù)更新流程如圖2所示。

圖2 DLG數(shù)據(jù)更新入庫(kù)流程

DLG增量更新的關(guān)鍵技術(shù)為變化要素的判斷提取，本文利用更新數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)地物之間的點(diǎn)線關(guān)系判斷兩個(gè)地物之間的相似度，判斷步驟如圖3所示。

該方法的優(yōu)點(diǎn)為便于編程處理，準(zhǔn)確性非常高，沈陽市1 000 k m2的1∶500DLG數(shù)據(jù)相似度判斷工作僅需30 h。此次更新SYGeo GIS軟件，完成從更新要素檢測(cè)、提取、代碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)裁切及導(dǎo)入、屬性匹配、數(shù)據(jù)接邊、冗余數(shù)據(jù)刪除等工作，使更新工作的70%以上由程序完成，極大地減少了工期。更新要素檢測(cè)提取效果如圖4所示。

2．2 地名地址數(shù)據(jù)更新

沈陽市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)地址更新源主要包括近期測(cè)量的地形圖以及地籍測(cè)量、民政、旅游等專題數(shù)據(jù)的地名地址信息，此次更新主要利用SYGeo GIS軟件對(duì)平臺(tái)地名地址數(shù)據(jù)庫(kù)中消失、變化、增加的地名進(jìn)行整理，最后整合到平臺(tái)地名地址數(shù)據(jù)庫(kù)中，整理工作主要有兩個(gè)：利用更新源地名的位置信息對(duì)平臺(tái)地址數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，利用平臺(tái)地名數(shù)據(jù)的屬性信息對(duì)更新源的地名數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

圖3 DLG更新要素檢測(cè)提取流程

圖4 DLG更新要素檢測(cè)提取結(jié)果

地名更新技術(shù)利用分詞匹配原理，判斷平臺(tái)地名數(shù)據(jù)與周圍更新源地名數(shù)據(jù)的匹配度，匹配度達(dá)到規(guī)定的閾值后，即認(rèn)為兩個(gè)地名相同，將平臺(tái)地名位置點(diǎn)移動(dòng)到數(shù)據(jù)源地名處，同時(shí)將地名改為更新源對(duì)應(yīng)的地名數(shù)據(jù)。地名地址更新的主要步驟如圖5所示。

其中：1）地名匹配度檢測(cè)步驟搜索半徑根據(jù)實(shí)際選擇，沈陽地區(qū)28 m效果最佳；

圖5 地名更新流程

地名數(shù)據(jù)更新工作實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)更新，智能化程度較高，用戶在使用SYGeo GIS軟件判斷地名匹配度方面具有較高的自主性 可以自由的選擇分詞詞庫(kù)，并且可以自主的選擇搜索半徑和匹配度閾值，提高地名更新的準(zhǔn)確性。

2．3 公交數(shù)據(jù)更新

公交更新的難點(diǎn)在于公交線路采集處理需要極高的準(zhǔn)確性，線路的采集處理工藝非常復(fù)雜，此次更新利用增量更新的方法進(jìn)行，首先依據(jù)沈陽市公交網(wǎng)上的公交信息檢測(cè)出變化的公交線路與公交站點(diǎn)，然后利用公交線路采集處理流程進(jìn)行更新，最后利用SYGeo GIS軟件進(jìn)行優(yōu)化和查詢關(guān)系自動(dòng)化生成，完成公交數(shù)據(jù)的更新工作。

公交數(shù)據(jù)更新的方法主要有線路刪除更新、變化更新和新增更新，沈陽市公交數(shù)據(jù)更新的主要步驟分為公交線路更新檢查，公交線路更新處理，公交線路整理等步驟。公交線路更新流程如圖6所示。

圖6 公交數(shù)據(jù)更新流程

首先利用Arc GIS緩沖功能，生成以道路中心線對(duì)稱的沿道路方向左右擴(kuò)充2 m的道路緩沖線，作為公交線路的走向參考線。將站點(diǎn)從實(shí)際位置作垂線到道路中心線緩沖面上，如圖7所示，為今后的站點(diǎn)與線路，線路與站點(diǎn)之間的查詢，路徑分析等功能做好前期準(zhǔn)備。

根據(jù)沈陽市公交網(wǎng)的公交變化信息，檢查需要更新的公交線路，公交線路的走向參考道路中心線緩沖線，線路只通過改公交線路駐停的公交站點(diǎn)，線路與站點(diǎn)處理如圖8所示。

圖7 公交站點(diǎn)垂直落到緩沖線上

圖8 公交路線與公交站點(diǎn)相交處理

更新公交線路繪制完成后，生成公交線路ID與公交站點(diǎn)ID關(guān)系表，便于公交查詢分析；同時(shí)為查詢效果美觀，需要對(duì)公交線路過小的折點(diǎn)進(jìn)行截彎取直，因此最后利用線平滑算法，對(duì)公交線路進(jìn)行優(yōu)化處理，處理結(jié)果如圖9所示。

圖9 公交線路優(yōu)化效果

將優(yōu)化后的公交數(shù)據(jù)和生成的點(diǎn)線ID關(guān)系表，導(dǎo)入平臺(tái)數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)，即可生成路徑公交數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)更新與發(fā)布一體化流程

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)面向不同用戶提供地理服務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性提出了很高要求，數(shù)據(jù)的更新速度快慢決定平臺(tái)生命力、競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，正常的數(shù)據(jù)采集、更新、發(fā)布流程非常繁瑣，涉及了不同的軟件平臺(tái)。我院開發(fā)了一系列軟件，建立地理信息更新與發(fā)布一體化流程，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)到公共服務(wù)平臺(tái)的無縫對(duì)接：通過SYGeo GIS軟件和人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)到平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新步驟，通過武漢大學(xué)吉奧開發(fā)的Geo Database Manager軟件，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)到地圖服務(wù)的步驟，通過Geo Globe Ser ver實(shí)現(xiàn)地圖服務(wù)發(fā)布管理功能，三軟件前后銜接，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)更新發(fā)布的操作，極大縮短平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的更新周期。平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)更新發(fā)布以替換流程體系如圖10所示

圖10 更新預(yù)發(fā)布一體化流程

此次更新工作建立一套基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新、發(fā)布的工藝流程，形成基于變化要素進(jìn)行檢測(cè)、提取、更新、切片、發(fā)布的技術(shù)路線，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、大范圍的地理數(shù)據(jù)增量更新，刪除冗余記錄。該一體化流程支持更新數(shù)據(jù)的服務(wù)化、發(fā)布無縫連接，更新、發(fā)布過程中不需要中斷平臺(tái)服務(wù)，服務(wù)接口兼容OGC系列接口規(guī)范，實(shí)現(xiàn)時(shí)間軸瀏覽、版本回溯功能。

4 結(jié)束語

在技術(shù)方面，我單位開發(fā)了矢量數(shù)據(jù)變化要素檢測(cè)提取程序，為失量數(shù)據(jù)增量更新工作節(jié)省了大量的時(shí)間，系統(tǒng)簡(jiǎn)潔有效，有推廣價(jià)值；地名地址更新程序基于分詞匹配算法，實(shí)現(xiàn)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)到平臺(tái)數(shù)據(jù)的一鍵式更新操作，節(jié)省大量的人力物力；公交數(shù)據(jù)更新工作提出公交數(shù)據(jù)檢測(cè)、采集、優(yōu)化等完整的更新流程，有一定的參考價(jià)值。

數(shù)字城市地理空間框架項(xiàng)目很多城市已經(jīng)進(jìn)入更新維護(hù)階段，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的更新工作是面臨的一個(gè)難題。本文通過開發(fā)的SYGeo GIS軟件，基本實(shí)現(xiàn)了矢量數(shù)據(jù)的要素級(jí)增量更新，摸索出了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新與發(fā)布一體化流程 為數(shù)字沈陽地理空間框架項(xiàng)目的維護(hù)更新提供保障，能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)年新增數(shù)據(jù)當(dāng)年更新，為數(shù)字地理空間框架的推廣奠定基礎(chǔ)。

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