省市級基礎(chǔ)地理信息框架數(shù)據(jù)聯(lián)動更新探究

張鵬，韋通，李慶永，王輝

(1.山東省國土測繪院，山東 濟(jì)南 250000；2.壽光市國土資源局，山東 濰坊 262700)

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技術(shù)方法

省市級基礎(chǔ)地理信息框架數(shù)據(jù)聯(lián)動更新探究

張鵬1，韋通1，李慶永1，王輝2

(1.山東省國土測繪院，山東 濟(jì)南 250000；2.壽光市國土資源局，山東 濰坊 262700)

基于濰坊市壽光基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)更新工程與省地理信息公共服務(wù)平臺框架數(shù)據(jù)更新工程，探索了省市基礎(chǔ)地理信息框架數(shù)據(jù)聯(lián)動更新的工作模式，提出了通過建立多比例尺基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)的方式，建立省市基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系，通過增量更新的模式完成省市兩級基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)庫聯(lián)動更新的方法。

多比例尺；地理數(shù)據(jù)庫；聯(lián)動更新；增量更新

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，社會各界對地理信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性要求越來越高，而地理信息數(shù)據(jù)的更新有著周期長、任務(wù)重、人工工作量大、自動化程度較低等特點(diǎn)，很難滿足各方對現(xiàn)勢性的要求。因此建立省級地理信息公共平臺數(shù)據(jù)與市縣級地理信息公共平臺數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，制定一套行之有效的聯(lián)動更新模式，并用于實(shí)際生產(chǎn)，將在一定程度上解決應(yīng)用需求對地理信息數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性要求越來越高而傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪更新速度較慢，周期較長之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)多級數(shù)據(jù)之間的快速聯(lián)動更新，避免重復(fù)工作[1]。

目前國內(nèi)學(xué)者對多個地理數(shù)據(jù)庫之間的聯(lián)動更新技術(shù)方法和方案都有著許多的研究。對于相同尺度的不同數(shù)據(jù)庫之間的同步更新[2]，已經(jīng)有了很成熟的技術(shù)方法，而對于多尺度數(shù)據(jù)庫之間的聯(lián)動更新，仍然需要大量人工的數(shù)據(jù)整理，僅僅依據(jù)技術(shù)手段進(jìn)行變化，發(fā)現(xiàn)已開展的自動轉(zhuǎn)換的工作很難完全滿足準(zhǔn)確性要求和精度要求。

山東省地理信息框架數(shù)據(jù)是山東省地理信息公共服務(wù)平臺的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，為保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，由山東省國土測繪院負(fù)責(zé)每年更新一次[3]。該文結(jié)合濰坊市壽光基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新工程與省地理信息公共服務(wù)平臺框架數(shù)據(jù)更新工程，設(shè)計(jì)了省、市聯(lián)動更新的工作模式，對山東省地理信息公共服務(wù)平臺框架數(shù)據(jù)與壽光地理信息公共服務(wù)平臺框架數(shù)據(jù)的聯(lián)動更新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探索省、市級地理信息平臺交換共享、協(xié)同更新和快速服務(wù)的機(jī)制。

1 聯(lián)動更新流程設(shè)計(jì)

省市框架數(shù)據(jù)聯(lián)動更新就是指數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)協(xié)同共享，任一框架數(shù)據(jù)庫發(fā)生數(shù)據(jù)變化，其他數(shù)據(jù)庫也能同步實(shí)現(xiàn)更新的更新模式。為了達(dá)成聯(lián)動更新的目標(biāo)，要求在基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)上具有統(tǒng)一性，可以通過變化信息的增量提取與導(dǎo)入，完成數(shù)據(jù)庫的增、刪、改等更新操作。

1.1 聯(lián)動更新設(shè)計(jì)思路

省市地理信息框架數(shù)據(jù)聯(lián)動更新的總體思路是將中小比例尺的省級框架數(shù)據(jù)與市級的大比例尺數(shù)據(jù)按照規(guī)則融合為一套完整的框架數(shù)據(jù)，充分利用市、縣級大比例尺數(shù)據(jù)更新成果、地名地址數(shù)據(jù)更新成果和各種DOM成果，對框架數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，提高框架數(shù)據(jù)的更新頻率和數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。更新后的DLG框架數(shù)據(jù)成果能夠滿足省和市縣地理信息公共服務(wù)平臺需要。

1.1.1 多尺度的框架數(shù)據(jù)

目前空間數(shù)據(jù)表達(dá)存在不同的尺度，如1∶500,1∶1000,1∶2000,1∶1萬等，依據(jù)量測的尺度不同，采用了不同的表達(dá)方法，但本質(zhì)上都是量測的同一客觀世界，僅是由于人們在某一尺度下能夠識別的信息量有限造成的[4]。而空間數(shù)據(jù)的多尺度采集造成了不同尺度數(shù)據(jù)庫建現(xiàn)勢性的不一致，重復(fù)更新造成資源浪費(fèi)，且無法實(shí)現(xiàn)共享等問題[5]。

省市地理信息框架數(shù)據(jù)主要應(yīng)用于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)和電子地圖制作，不作為固定比例尺數(shù)據(jù)制圖，實(shí)際使用時，同套數(shù)據(jù)中采用多尺度表達(dá)，只要處理得當(dāng)，對于人們的客觀認(rèn)識與信息識別就不會造成障礙，制作電子地圖切片不會顯著增加數(shù)據(jù)量。為了在省市地理信息框架數(shù)據(jù)聯(lián)動更新中解決多尺度的問題，該文依據(jù)框架數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求與特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了不同比例尺數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合方案，將1∶500，1∶1000大比例尺數(shù)據(jù)與1∶1萬中小比例尺數(shù)據(jù)按區(qū)域劃分融合，實(shí)現(xiàn)省市兩級數(shù)據(jù)庫的聯(lián)動增量更新。

1.1.2 增量更新

傳統(tǒng)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新是基于時間序列的版本數(shù)據(jù)更新，數(shù)據(jù)存在重復(fù)存儲，數(shù)據(jù)冗余，造成重復(fù)浪費(fèi)。而通過變化檢測，提取地理實(shí)體的增、刪、改等信息，以地理實(shí)體為單元，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫更新的增量更新方式可以有效避免重復(fù)浪費(fèi)[6]?；诙喑叨鹊目蚣軘?shù)據(jù)，采用增量更新的模式，依據(jù)市級數(shù)據(jù)的增量更新包，通過數(shù)據(jù)提取、編碼轉(zhuǎn)換等處理后，可以快速獲得到省級數(shù)據(jù)庫增量更新包，直接實(shí)現(xiàn)省級數(shù)據(jù)庫的更新，從而實(shí)現(xiàn)省市數(shù)據(jù)庫的聯(lián)動更新。

1.1.3 電子地圖制作

目前電子地圖制作多采用分級切片的方式進(jìn)行制作，省級地理信息平臺電子地圖一般利用1∶1萬DLG數(shù)據(jù)切到19級。市級地理信息平臺需要的信息更加豐富，一般采用大比例尺框架數(shù)據(jù)切片至20級。采用融合處理的多尺度的框架數(shù)據(jù)后，省級平臺利用更新后的多尺度框架數(shù)據(jù)和地名地址數(shù)據(jù)，繼續(xù)按19級切片。市級平臺17級及以前級別的切片數(shù)據(jù)與省平臺數(shù)據(jù)共用，18，19，20三級是在更新后的多尺度框架數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，增加大比例尺DLG數(shù)據(jù)中提取的相關(guān)要素層的數(shù)據(jù)，豐富內(nèi)容后重新配圖切片。通過這一切圖制作方案，使得省級平臺電子地圖信息更為豐富，與市級平臺電子地圖更加銜接，滿足同一性，市級電子地圖制作業(yè)更為簡單，節(jié)省了工作量。

1.2 聯(lián)動更新技術(shù)流程

聯(lián)動更新的具體技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 聯(lián)動更新技術(shù)流程圖

2 多尺度框架數(shù)據(jù)融合

多尺度框架數(shù)據(jù)融合的具體技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 多尺度框架數(shù)據(jù)融合技術(shù)路線圖

2.1 大比例尺要素提取

大比例尺數(shù)據(jù)要素提取是充分利用大比例尺數(shù)據(jù)，在滿足多尺度框架數(shù)據(jù)要求的前提下，提取所需地理實(shí)體的幾何信息和屬性信息，作為數(shù)據(jù)融合的準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。地理實(shí)體要素提取包括道路要素、河流要素、湖泊要素、水庫要素、房屋要素、政區(qū)要素、地名要素、境界要素、植被要素。各要素選取內(nèi)容如表1所示。

2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和要素模型轉(zhuǎn)換[7]。

省級1∶1萬DLG框架數(shù)據(jù)采用的是2000國家大地坐標(biāo)系，市級大比例尺數(shù)據(jù)一般采用任意中央經(jīng)線的高斯投影坐標(biāo)系，框架數(shù)據(jù)融合需要統(tǒng)一坐標(biāo)系，因此需要將其他坐標(biāo)系的大比例尺數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到國家大地坐標(biāo)系。

表1 矢量數(shù)據(jù)要素選取

要素模型轉(zhuǎn)換的基本要求是轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的要素分層、屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、要素分類代碼等要符合1∶1萬DLG框架數(shù)據(jù)要求，同時需對數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理。要素模型轉(zhuǎn)換基于要素編碼轉(zhuǎn)換進(jìn)行，通過建立大比例尺數(shù)據(jù)要素分類代碼與省級1∶1萬DLG框架數(shù)據(jù)要素分類代碼的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對照轉(zhuǎn)換。

2.3 數(shù)據(jù)融合

2.3.1 確定范圍

省級1∶1萬框架數(shù)據(jù)更新范圍以及壽光市1∶500，1∶1000 DLG數(shù)據(jù)覆蓋范圍如圖3所示：

圖3 1∶1萬框架數(shù)據(jù)及1∶500，1∶1000 DLG數(shù)據(jù)覆蓋范圍

多尺度框架數(shù)據(jù)融合處理時，為了保持同一要素，包括相關(guān)緊密要素之間表達(dá)尺度的統(tǒng)一性，且減少數(shù)據(jù)接邊處理的工作量，數(shù)據(jù)融合應(yīng)以不切割同數(shù)據(jù)源要素為原則選取數(shù)據(jù)范圍邊界[8]。如圖4所示，大比例尺數(shù)據(jù)未完整表示整個村莊，如果強(qiáng)行融合，無法保持村莊內(nèi)數(shù)據(jù)表達(dá)尺度的一致性。原則上，在靠近大比例尺數(shù)據(jù)邊界的區(qū)域上，首選與邊界走向一致的公路、自然水系等穩(wěn)定的線狀實(shí)體要素作為范圍邊界，其次在大面積的農(nóng)田區(qū)域中劃定邊界，避免邊界穿越村莊、小區(qū)等人工建筑區(qū)域。

圖4 大比例尺數(shù)據(jù)未完整表示村莊

2.3.2 數(shù)據(jù)融合的基本原則

多尺度框架數(shù)據(jù)融合處理時，應(yīng)保持以下原則:數(shù)據(jù)融合前后平面位置精度一致，原則上不因數(shù)據(jù)的融合降低數(shù)據(jù)的平面位置精度；保證數(shù)據(jù)表達(dá)尺度的可繼承性，采用某尺度表達(dá)時，在未來進(jìn)行增量更新時，應(yīng)保證仍然可獲取該尺度的數(shù)據(jù)；保證地理實(shí)體表達(dá)的連貫性，不因?yàn)楸磉_(dá)尺度的不同，某一地理實(shí)體突然的出現(xiàn)或消失；保證空間關(guān)系與邏輯一致性要求，融合后的成果數(shù)據(jù)要素空間關(guān)系正確，各類信息邏輯一致；保證要素屬性信息的完整性，盡量不因數(shù)據(jù)融合造成屬性信息的丟失[9]。數(shù)據(jù)接邊處理時，應(yīng)當(dāng)保證以精細(xì)度高的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)的原則，以不造成認(rèn)知障礙為原則。

3 數(shù)據(jù)增量更新

3.1 數(shù)據(jù)增量更新流程

數(shù)據(jù)增量更新具體流程見圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)增量更新技術(shù)流程圖

3.2 增量更新技術(shù)

數(shù)據(jù)庫改造即是建立每個獨(dú)立要素唯一標(biāo)記的過程。更新變化數(shù)據(jù)增量提取的基礎(chǔ)是更新前后兩個時刻的數(shù)據(jù)要素對比，識別數(shù)據(jù)變化的增、刪、改，將變化信息提取，制作增量更新數(shù)據(jù)包，用于其他相關(guān)數(shù)據(jù)庫的更新工作。因此，需要對數(shù)據(jù)庫中每一個獨(dú)立要素進(jìn)行唯一化標(biāo)記，通過標(biāo)記確立更新前后2個時刻間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，再通過對比進(jìn)行變化提取[10]。

數(shù)據(jù)更新時，首先依據(jù)更新范圍從數(shù)據(jù)庫中下載數(shù)據(jù)，編輯完成后，再依據(jù)數(shù)據(jù)對比進(jìn)行增量提取，通過增量更新包完成對數(shù)據(jù)庫的更新工作。然后依據(jù)規(guī)范要求，在增量更新包中提取所需要素，通過模型轉(zhuǎn)換獲得滿足多比例尺框架數(shù)據(jù)庫更新要求的增量更新包，完成框架數(shù)據(jù)庫的聯(lián)動更新。

4 結(jié)語

聯(lián)動更新前，壽光市每年至少更新一輪1∶500，1∶1000大比例尺數(shù)據(jù)以及城區(qū)范圍內(nèi)地名地址數(shù)據(jù)，大比例尺數(shù)據(jù)范圍外的DLG框架數(shù)據(jù)無法得到更新；全省DLG框架數(shù)據(jù)每年更新一輪，城區(qū)范圍內(nèi)的道路名稱、地名地址等要素的更新因外業(yè)工作量大，更新難度較大。

聯(lián)動更新后，壽光市1∶500，1∶1000 DLG數(shù)據(jù)更新后的增量數(shù)據(jù)定期提供給省地理公共信息服務(wù)平臺，利用該數(shù)據(jù)對融合后的壽光市城區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地范圍內(nèi)的DLG框架數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新，外圍部分通過影像結(jié)合專業(yè)資料每年更新一次，兩部分形成一個有機(jī)的結(jié)合。更新后的DLG框架數(shù)據(jù)與電子地圖切片數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，同時用于省、市兩級地理信息公共服務(wù)平臺數(shù)據(jù)的更新。通過省市級聯(lián)動更新，更好地保證了城區(qū)內(nèi)框架數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，相比原來的更新方法，提高了更新效率。

由此可見，通過構(gòu)建多尺度框架數(shù)據(jù)和增量更新的模式，改變了傳統(tǒng)上省市兩級地理信息公共平臺框架數(shù)據(jù)更新毫無關(guān)聯(lián)，重復(fù)建設(shè)的局面，形成了地方提供增量數(shù)據(jù)、省平臺統(tǒng)一更新、雙方共同應(yīng)用的工作模式；同時與單純采用DLG數(shù)據(jù)縮編等模式的聯(lián)動更新相比，省市聯(lián)動更新弱化了比例尺的概念，兩級地理信息數(shù)據(jù)庫聯(lián)系更加緊密，探索了省市級基礎(chǔ)地理信息平臺、框架數(shù)據(jù)的交互利用，節(jié)省了大量的工作量，提高了數(shù)據(jù)更新的頻率。

該文結(jié)合壽光基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)更新工程與省地理信息公共平臺框架數(shù)據(jù)更新工程，探索了省市聯(lián)動更新的工作模式，取得了較好的效果。但是實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)依然存在諸多的不足，比如不同軟件平臺之間的增量數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)有效的自動轉(zhuǎn)換，人工干預(yù)工作量較大等問題依然存在，在后續(xù)工作中，需要針對上述問題，做更深入的研究，為多尺度框架數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)應(yīng)用上做更多的實(shí)踐總結(jié)，進(jìn)一步為實(shí)現(xiàn)山東省地理信息框架數(shù)據(jù)與全省市縣級地理信息公共服務(wù)平臺框架數(shù)據(jù)的聯(lián)動更新提供思路。

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Research on the Data Linkage Updating of Provincial and Municipal Basic Geographic Information Framework

ZHANG Peng1, WEI Tong1, LI Qingyong1, WANG Hui2

(1. Shandong Surveying and Mapping Institute of Land and Resources, Shandong Jinan 250000, China; 2. Shouguang Bureau of Land and Resources, Shandong Shouguang 262700, China)

In this paper, based on the construction of geographic information database in Weifang and Shouguang city, and update framework data engineering and geographic information public service platform, provincial and city geographic information framework data updating mode has been studied. Based on multi-scale framework data, basic framework of database connection has been set up. Linkage update between provincial and city basic framework can be realized through incremental update mode.

Multi scales; geographic database; linkage update; incremental update

2016-05-16；

2016-08-29；編輯：曹麗麗

張鵬(1982—)，男，山東海陽人，工程師，主要從事基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)處理工作；E-mail：116589166@qq.com

P208

B

張鵬，韋通，李慶永，等.省市級基礎(chǔ)地理信息框架數(shù)據(jù)聯(lián)動更新探究[J].山東國土資源，2016,32(11)：65-69.ZHANG Peng, WEI Tong, LI Qingyong，etc.Research on the Data Linkage Updating of Provincial and Municipal Basic Geographic Information Framework[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(11)：65-69.