國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)與更新

劉建軍

(國家基礎(chǔ)地理信息中心，北京 100830)

國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)與更新

劉建軍

(國家基礎(chǔ)地理信息中心，北京 100830)

介紹了國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)背景、發(fā)展歷程、更新現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，重點(diǎn)闡述了目前國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新工作的總體部署、技術(shù)路線、組織實(shí)施和更新效果，并簡要進(jìn)行了現(xiàn)狀評述和前景展望。

基礎(chǔ)地理信息；數(shù)據(jù)庫；建設(shè)；更新

一、引 言

基礎(chǔ)地理信息是國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是國家信息化的權(quán)威、統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)和空間載體，是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展中不可或缺的基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性信息資源[1-2]，具有通用性強(qiáng)、共享需求大、行業(yè)應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國土規(guī)劃、國防軍事、氣象、環(huán)保、電力、水利、海洋、民政、科教科研等多個領(lǐng)域。

按照我國的基礎(chǔ)測繪分級管理制度，1∶100萬、1∶25萬、1∶5萬國家基本比例尺地圖、影像圖和數(shù)字化產(chǎn)品的測制和更新由國務(wù)院測繪行政主管部門即國家測繪地理信息局組織實(shí)施；1∶1萬、1∶5000國家基本比例尺地圖、影像圖和數(shù)字化產(chǎn)品的測制和更新則由省、自治區(qū)、直轄市政府測繪行政主管部門組織實(shí)施。

目前，我國已全面建立了涵蓋3個尺度(1∶5萬、1∶25萬、1∶100萬)、4種類型(正射影像數(shù)據(jù)、地形要素數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、地形圖制圖數(shù)據(jù))、多個現(xiàn)勢性版本的國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

二、建設(shè)歷程

國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)歷經(jīng)20余年，主要經(jīng)過了初始建庫、全面更新、動態(tài)更新3個歷史階段?！捌呶濉薄鞍宋濉逼陂g，開展了研究試驗(yàn)、小比例尺數(shù)據(jù)庫建設(shè)；“九五”“十五”期間，完成了國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的初始建庫[2-8]；“十一五”期間，完成了國家基礎(chǔ)地理信息的首次全面更新[9-12]；至“十二五”初期，國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)全國覆蓋，現(xiàn)勢性大幅提高至5年內(nèi)。

但隨著地理信息綜合服務(wù)需求的不斷提高，用戶對數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性與內(nèi)容豐富性也提出了更高的要求。為此，2012年國家測繪地理信息局啟動了國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新工程，對國家1∶5萬、1∶25萬、1∶100萬基礎(chǔ)地理信息進(jìn)行每年一輪的動態(tài)更新和聯(lián)動更新[1,13-14]，1∶5萬數(shù)據(jù)庫的整體現(xiàn)勢性達(dá)到1年內(nèi)，1∶25萬、1∶100萬數(shù)據(jù)庫的整體現(xiàn)勢性達(dá)到了2～3年內(nèi)。

經(jīng)過初始建庫、全面更新與動態(tài)更新3個建設(shè)階段，我國的國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了從無到有、從有到新、從新到優(yōu)的3步跨越式發(fā)展。

回顧至今，國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)歷程見表1。

表1 國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)情況一覽表

全國1∶100萬數(shù)據(jù)庫于1994年建成，主要采用紙質(zhì)地形圖數(shù)字化的方式；2002年進(jìn)行了一次更新，主要利用了衛(wèi)星影像和專業(yè)部門資料；2014年又利用最新版1∶25萬地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了一次全面縮編更新，并完成了地形圖制圖數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)的聯(lián)動更新。

全國1∶25萬數(shù)據(jù)庫于1998年建成，主要采用紙質(zhì)地形圖數(shù)字化的方式；后分別于2002年、2008年進(jìn)行了兩次更新，主要利用了衛(wèi)星影像和專業(yè)部門資料；2012年又利用最新版1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了全面縮編更新，并于2013年利用1∶5萬數(shù)據(jù)庫增量更新成果進(jìn)行了聯(lián)動更新，整體現(xiàn)勢性與1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫基本一致，并完成地形圖制圖數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)的聯(lián)動更新。

全國1∶5萬數(shù)據(jù)庫建設(shè)與更新經(jīng)歷了核心要素數(shù)據(jù)庫與全要素數(shù)據(jù)庫兩個階段。1∶5萬核心要素數(shù)據(jù)庫于2006年建成，主要采用紙質(zhì)地形圖數(shù)字化的方式，要素內(nèi)容也不夠完整，解決了從無到有的問題。在“十一五”期間，為了滿足國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展的需要，在1∶5萬核心要素數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，采用全面更新模式，以綜合判調(diào)和縮編更新為主要技術(shù)方法，于2011年完成了覆蓋全國的1∶5萬全要素數(shù)據(jù)庫的建設(shè)與更新。2012—2015年對全國1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了4輪動態(tài)更新，覆蓋全國范圍，整體現(xiàn)勢性達(dá)到1年內(nèi)。

三、更新現(xiàn)狀

隨著測繪信息化的不斷發(fā)展，以及測繪地理信息服務(wù)的不斷加強(qiáng)，數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性與內(nèi)容的豐富性引起了社會用戶前所未有的重視?！痘A(chǔ)測繪條例》也規(guī)定了基礎(chǔ)測繪成果應(yīng)當(dāng)定期進(jìn)行更新，國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和社會發(fā)展急需的基礎(chǔ)測繪成果應(yīng)當(dāng)及時更新。為此，“十二五”期間，國家測繪地理信息局及時作出了國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新的部署，對國家1∶5萬、1∶25萬、1∶100萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行持續(xù)快速更新，重點(diǎn)是對1∶5萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)每年更新一次、每年發(fā)布一版的新目標(biāo)，不斷提高基礎(chǔ)地理信息的現(xiàn)勢性，持續(xù)提升地理信息應(yīng)用價值和測繪服務(wù)保障能力。

1. 總體部署

根據(jù)國家測繪地理信息局的總體部署與安排，國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新分為兩個階段分步實(shí)施。第一階段為2012—2013兩年期間，總目標(biāo)是對國家1∶5萬數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新，重點(diǎn)要素現(xiàn)勢性保持在1年內(nèi)，每年推出更新版，并利用1∶5萬數(shù)據(jù)庫成果，聯(lián)動更新1∶5萬地形圖制圖數(shù)據(jù)庫、全面更新及聯(lián)動更新1∶25萬數(shù)據(jù)庫。第二階段為2014—2015兩年期間，總目標(biāo)是在前兩年動態(tài)更新成果的基礎(chǔ)上，對全國1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫重點(diǎn)要素更新1次、全要素更新1次，并利用1∶5萬數(shù)據(jù)庫每年聯(lián)動更新1∶5萬地形圖制圖數(shù)據(jù)庫，以及1∶25萬和1∶100萬數(shù)據(jù)庫。

2. 技術(shù)路線

國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新的總體思路是以1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行動態(tài)更新，以其他尺度和類型的數(shù)據(jù)庫為派生數(shù)據(jù)庫進(jìn)行聯(lián)動更新。首先，利用收集的最新的基礎(chǔ)影像資料、基礎(chǔ)測繪資料和專業(yè)現(xiàn)勢資料，進(jìn)行變化解譯和內(nèi)業(yè)整合，同時視資料情況開展必要的外業(yè)巡查和調(diào)繪，完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫)的動態(tài)更新[14]。其次，利用更新后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，基于增量聯(lián)動更新技術(shù)，縱向跨尺度逐級聯(lián)動更新1∶25萬和1∶100萬地形數(shù)據(jù)庫，繼而橫向跨類型聯(lián)動更新同尺度的地形圖制圖數(shù)據(jù)庫[15]和DEM數(shù)據(jù)庫[16]。最后，統(tǒng)籌構(gòu)建國家基礎(chǔ)地理信息的要素級多時態(tài)數(shù)據(jù)庫模型，基于增量式入庫和版本式建庫兩種模式，對3個尺度、4種類型、多個現(xiàn)勢性版本的基礎(chǔ)地理信息集成建庫，并實(shí)現(xiàn)動態(tài)管理和在線服務(wù)。

有別于傳統(tǒng)的版本式更新，國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新采用增量式更新與要素級多時態(tài)建庫的方式。更新生產(chǎn)中，通過標(biāo)定更新變化信息，記錄更新狀態(tài)和更新時間，僅對發(fā)生變化的要素進(jìn)行更新、質(zhì)檢、匯交，大大提高了更新效率。成果建庫中，構(gòu)建要素級多時態(tài)數(shù)據(jù)庫模型，為每個要素創(chuàng)建唯一要素標(biāo)識碼、更新狀態(tài)、要素版本等信息，實(shí)現(xiàn)不同版本之間同名要素的自動關(guān)聯(lián)，建庫時只將增量數(shù)據(jù)入庫，沒變化的部分不入庫。多版本數(shù)據(jù)庫里，最新版數(shù)據(jù)庫存儲一個全集，其他版本數(shù)據(jù)庫存入歷史數(shù)據(jù)庫。歷史數(shù)據(jù)庫中只存儲變化增量，降低數(shù)據(jù)冗余。新舊版本間具有關(guān)聯(lián)性，便于變化提取和統(tǒng)計分析。

3. 組織實(shí)施

國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新由國家測繪地理信息局統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，國家基礎(chǔ)地理信息中心牽頭實(shí)施，直屬省局分區(qū)負(fù)責(zé)生產(chǎn)，衛(wèi)星中心、國檢中心和地方省局共同參與。國家基礎(chǔ)地理信息中心作為項(xiàng)目牽頭單位，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的總體設(shè)計、組織實(shí)施、技術(shù)支持與協(xié)調(diào)、質(zhì)量控制和成果建庫等。5個直屬局按照任務(wù)分工，分別承擔(dān)各生產(chǎn)責(zé)任區(qū)范圍的數(shù)據(jù)更新生產(chǎn)。其他主要參加單位分別承擔(dān)完成動態(tài)更新相應(yīng)任務(wù)。

具體實(shí)施時，摒棄以圖幅為單位的數(shù)據(jù)組織方式，采用數(shù)據(jù)庫方式進(jìn)行更新生產(chǎn)、質(zhì)檢、匯交，大幅減少數(shù)據(jù)接邊工作量。更新生產(chǎn)中還按照行政區(qū)劃進(jìn)一步邏輯劃分網(wǎng)格化生產(chǎn)單元，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模分布式更新，進(jìn)一步提高更新效率。

4. 更新效果

自2012年啟動國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新工程以來，已先后完成了1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫的3輪動態(tài)更新，實(shí)現(xiàn)了每年更新一次、發(fā)布一版；此外，聯(lián)動更新了1∶25萬和1∶100萬地形數(shù)據(jù)庫，以及相應(yīng)的地形圖制圖數(shù)據(jù)庫、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫；建立了要素級多時態(tài)數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多尺度、多類型、多版本數(shù)據(jù)庫的動態(tài)管理與快速服務(wù)。

國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新的成果斐然，國家級數(shù)據(jù)庫整體現(xiàn)勢性達(dá)到1年之內(nèi)，居于國際先進(jìn)之列。表2列出了2012—2014年3輪1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新的要素更新率情況。

表2 1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫要素更新率列表 (%)

四、成果應(yīng)用

國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新成果已向社會發(fā)布，廣泛應(yīng)用于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)各領(lǐng)域，為國家建設(shè)提供了重要的基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性信息資源，并在全國水利普查、國土調(diào)查、經(jīng)濟(jì)普查、地理國情普查、全國山洪災(zāi)害防治等重大工程，公安部、交通部等部委的信息化平臺建設(shè)，以及一系列抗震救災(zāi)、災(zāi)后重建中發(fā)揮了重要作用。主要應(yīng)用方向如下:

1) 支撐政府決策：根據(jù)綜合管理和宏觀決策部門的需要，在多尺度基礎(chǔ)地理信息的基礎(chǔ)上，集成規(guī)劃、管理、決策所需的各類空間型和非空間型數(shù)據(jù)資料，發(fā)展空間查詢分析與模擬優(yōu)化功能，形成業(yè)務(wù)化的空間型決策支持系統(tǒng)，用于國土調(diào)查、城市規(guī)劃、圖文辦公、災(zāi)情監(jiān)測、調(diào)度指揮、水利水電、環(huán)境保護(hù)、邊界管理等方面。

2) 公眾地理服務(wù)：通過對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行深加工，開發(fā)面向公眾的增值產(chǎn)品與應(yīng)用系統(tǒng)，提高基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的信息附加值，如發(fā)展系列地形產(chǎn)品、城市框架地圖、導(dǎo)航電子地圖等地理信息產(chǎn)品，發(fā)展旅游引導(dǎo)、手持位置服務(wù)、網(wǎng)上動態(tài)地圖等應(yīng)用系統(tǒng)。

五、結(jié)束語

經(jīng)過20多年的努力發(fā)展，我國在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面已取得了顯著成績，形成了國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建庫與更新技術(shù)體系，完成了全國1∶5萬、1∶25萬、1∶100萬數(shù)據(jù)庫的持續(xù)快速更新，實(shí)現(xiàn)了多尺度、多類型、多版本數(shù)據(jù)庫的動態(tài)管理與快速服務(wù)，較好地支撐和保障了我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展對國家基礎(chǔ)地理信息的迫切需求。

但隨著國際國內(nèi)信息化的快速發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各行業(yè)對基礎(chǔ)地理信息提出了更高的要求，現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)資源與應(yīng)用需求還存在較大差距，主要體現(xiàn)為產(chǎn)品類型和要素內(nèi)容不夠豐富、海洋和熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋不足、更新技術(shù)模式和組織模式有待優(yōu)化、成果應(yīng)用服務(wù)形式單一等，這需要今后進(jìn)一步創(chuàng)新技術(shù)方法、優(yōu)化組織模式、加強(qiáng)成果共享服務(wù)，努力構(gòu)建“全球覆蓋、海陸兼顧、聯(lián)動更新、按需服務(wù)、開放共享”的新型基礎(chǔ)測繪體系，切實(shí)推動基礎(chǔ)地理信息獲取立體化實(shí)時化、處理自動化智能化、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化社會化的穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)。

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LIU Jianjun

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10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0300

2015-09-01 作者簡介： 劉建軍(1974—)，男，高級工程師，主要從事國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的技術(shù)研究和工程建設(shè)。E-mail:ngcc.liujj@163.com

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0494-0911(2015)10-0001-03