多尺度基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)

吳 思，高倩影，李 亮，何 鑫，應(yīng)國偉

(四川省第三測(cè)繪工程院，四川 成都 610500)

多尺度基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)

吳 思，高倩影，李 亮，何 鑫，應(yīng)國偉

(四川省第三測(cè)繪工程院，四川 成都 610500)

隨著國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動(dòng)態(tài)更新工程的啟動(dòng)，社會(huì)發(fā)展對(duì)于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性要求日益提高。傳統(tǒng)的多尺度基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)分別更新生產(chǎn)的方法效率低下，本文提出了一種基于要素的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)，以要素為中心對(duì)多種尺度的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新生產(chǎn)；并介紹了整合更新數(shù)據(jù)庫、要素更新規(guī)則定義、要素匹配與聯(lián)動(dòng)更新等主體技術(shù)方法；最后設(shè)計(jì)聯(lián)動(dòng)更新程序，驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性和高效性。

聯(lián)動(dòng)更新；基礎(chǔ)地理信息；要素

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性資源。而地理信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性是衡量其使用價(jià)值的重要標(biāo)志之一[1]。隨著我國城市化進(jìn)程的加快，用戶對(duì)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性和準(zhǔn)確性也提出了更高的要求[2]?！笆濉逼陂g國家測(cè)繪地理信息局啟動(dòng)了國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動(dòng)態(tài)更新工程，對(duì)1∶1萬、1∶5萬等基礎(chǔ)地理信息進(jìn)行每年一更新，每年一發(fā)布[3]。在提高數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性的同時(shí)，也對(duì)數(shù)據(jù)更新生產(chǎn)效率提出了更高要求[4]。傳統(tǒng)生產(chǎn)方式對(duì)于不同尺度地理信息數(shù)據(jù)通常進(jìn)行獨(dú)立更新，對(duì)于同一地區(qū)的地理要素存在著重復(fù)采集的問題，難以滿足快速生產(chǎn)的要求。如何統(tǒng)籌多尺度地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)工作，提高地理信息數(shù)據(jù)的更新效率，確保數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性，成為國家、部門和地方在生態(tài)文明建設(shè)、國土空間格局優(yōu)化等方面的迫切需求[5]。

本文將不同尺度的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新工作中的數(shù)據(jù)源、更新內(nèi)容、指標(biāo)路線、工藝流程進(jìn)行分析、對(duì)比，提出一種基于要素的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新方法，并開發(fā)建設(shè)基于要素的內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)多尺度地理信息數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新，以提高數(shù)據(jù)更新生產(chǎn)效率。

1 聯(lián)動(dòng)更新關(guān)鍵技術(shù)

1.1 總體技術(shù)思路

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新方法通常采用對(duì)特定尺度的數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立的生產(chǎn)工作，因而對(duì)于同一區(qū)域的地物，不同尺度要求的地理信息數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行重復(fù)的內(nèi)業(yè)采集和外業(yè)核查工作。為了實(shí)現(xiàn)多種尺度數(shù)據(jù)的快速更新工作，提高數(shù)據(jù)更新生產(chǎn)效率，需要解決跨尺度聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)問題?？绯叨仁侵溉绾卫靡环N尺度的地理信息數(shù)據(jù)對(duì)多種尺度的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行快速更新[6-7]。

本文擬針對(duì)跨尺度地理信息數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)快速更新這一技術(shù)難題，設(shè)計(jì)一種基于要素的聯(lián)動(dòng)更新方法，建立跨尺度的聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多尺度數(shù)據(jù)快速更新。針對(duì)數(shù)據(jù)更新生產(chǎn)采用內(nèi)外業(yè)一體化的生產(chǎn)方式，系統(tǒng)總體技術(shù)思路如圖1所示，更新流程為內(nèi)業(yè)預(yù)處理—外業(yè)核查—內(nèi)業(yè)編輯整理。對(duì)于待更新數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行內(nèi)業(yè)預(yù)處理，通過變化發(fā)現(xiàn)確定更新區(qū)域和要素，對(duì)于可以在影像上識(shí)別出的要素進(jìn)行預(yù)更新處理，不能識(shí)別的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)核查標(biāo)注；然后與內(nèi)業(yè)預(yù)更新相結(jié)合，對(duì)待更新要素進(jìn)行外業(yè)核查、實(shí)測(cè)，確定要素的準(zhǔn)確位置及相關(guān)屬性；最后通過要素匹配與聯(lián)動(dòng)更新對(duì)不同尺度的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新處理，對(duì)更新后的多尺度數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化處理和少量的人工編輯，形成最終的更新成果數(shù)據(jù)。

圖1 總體技術(shù)思路

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)上述總體技術(shù)思路，對(duì)不同尺度的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，建立基于要素的整合更新數(shù)據(jù)庫。以整合更新數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，制定要素的更新規(guī)則，集成不同尺度更新標(biāo)準(zhǔn)?；谡细聰?shù)據(jù)庫與不同尺度數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過聯(lián)動(dòng)處理規(guī)則及自動(dòng)匹配算法進(jìn)行自動(dòng)化更新，實(shí)現(xiàn)多尺度要素快速聯(lián)動(dòng)更新。

1.2.1 更新數(shù)據(jù)庫整合

對(duì)不同尺度的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并是整個(gè)聯(lián)動(dòng)更新流程中最重要的部分。不同尺度的數(shù)據(jù)圖層、屬性字段、數(shù)據(jù)精度、空間參考都不一致，必須采用合理的方式將其整合到一起。本文參照基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的“圖層—字段”結(jié)構(gòu)，將不同尺度的數(shù)據(jù)按照?qǐng)D層、字段進(jìn)行合并，并將分布于不同圖層、包含不同字段的相同要素進(jìn)行整合，建立要素與圖層、字段的對(duì)應(yīng)關(guān)系，形成一個(gè)包含所有尺度的基于要素的整合更新數(shù)據(jù)庫?；诓煌叨葦?shù)據(jù)的模型特征，建立整合數(shù)據(jù)庫與不同尺度基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)模型和聯(lián)動(dòng)關(guān)系，結(jié)合圖層與字段的對(duì)應(yīng)關(guān)系表構(gòu)建以要素為核心的整合更新數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)更新過程中，在整合更新數(shù)據(jù)庫中以要素為核心進(jìn)行更新，對(duì)于不同尺度的數(shù)據(jù)只進(jìn)行一次采集。

1.2.2 要素更新規(guī)則定義

對(duì)于地理信息數(shù)據(jù)的更新工作，主要是在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行要素的增加、刪除及修改操作。整合更新數(shù)據(jù)庫包含所有要素的整合圖層、字段信息，以及進(jìn)行刪改操作的3個(gè)圖層POINT、POLYLINE、POLYGON(點(diǎn)、線、面類型)，包含更新狀態(tài)標(biāo)識(shí)(OPERATE)及更新目標(biāo)圖層標(biāo)識(shí)(LAYERNAME)。更新狀態(tài)標(biāo)識(shí)是標(biāo)識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的更改類型(如刪除或修改操作)，更新目標(biāo)圖層標(biāo)識(shí)是用于標(biāo)識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)更改的圖層。最終生成要素更新數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新奠定規(guī)則基礎(chǔ)。

1.2.2.1 要素增加

對(duì)于新增要素，在整合更新數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行基于要素的數(shù)據(jù)采集。相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)更新模式，在整合更新數(shù)據(jù)庫中對(duì)于不同尺度數(shù)據(jù)，同一要素只采集一次，因此可以有效減少內(nèi)業(yè)預(yù)更新與外業(yè)核查的重復(fù)工作。

1.2.2.2 要素刪除

原有要素需要進(jìn)行刪除操作時(shí)，對(duì)于點(diǎn)要素，需在POLYGON圖層繪制一個(gè)包含待刪點(diǎn)要素的面要素，將其更新狀態(tài)標(biāo)識(shí)(OPERATE)填寫為“刪除”，更新目標(biāo)圖層標(biāo)識(shí)(LAYERNAME)填寫為待刪點(diǎn)要素所在圖層名稱；對(duì)于面要素，需在POINT圖層繪制一個(gè)位于待刪面要素中的點(diǎn)要素，將其更新狀態(tài)標(biāo)識(shí)(OPERATE)填寫為“刪除”，更新目標(biāo)圖層標(biāo)識(shí)(LAYERNAME)填寫為待刪面要素所在圖層名稱；對(duì)于線要素，需在POLYLINE圖層繪制一個(gè)與待刪線要素相交的線要素，將其更新狀態(tài)標(biāo)識(shí)(OPERATE)填寫為“刪除”，更新目標(biāo)圖層標(biāo)識(shí)(LAYERNAME)填寫為待刪線要素所在圖層名稱。

1.2.2.3 要素修改

對(duì)于原有要素需要進(jìn)行修改操作時(shí)，對(duì)于線、面要素，需在POLYLINE圖層繪制一個(gè)與待修改要素相交的線要素，將其更新狀態(tài)標(biāo)識(shí)(OPERATE)填寫為“修改”，更新目標(biāo)圖層標(biāo)識(shí)(LAYERNAME)填寫為待修改要素所在圖層名稱。

1.2.3 不同尺度更新標(biāo)準(zhǔn)

不同尺度數(shù)據(jù)的更新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各不相同，對(duì)于要素的采集長度、寬度、面積要求等存在差異。不同尺度聯(lián)動(dòng)更新過程中采集的要素為最高精度和最高精細(xì)程度。對(duì)于不同尺度要求而言，在聯(lián)動(dòng)更新過程中需要分別進(jìn)行處理，在數(shù)據(jù)處理算法中集成不同尺度更新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于要素在彎曲寬度、要素長度、要素寬度、要素面積及要素精度方面的不同要求，構(gòu)建更新規(guī)則，以獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的數(shù)據(jù)，減少后續(xù)人工數(shù)據(jù)處理的工作量，為后續(xù)的自動(dòng)化要素聯(lián)動(dòng)更新奠定基礎(chǔ)。

1.2.4 要素匹配與聯(lián)動(dòng)更新

建立要素更新數(shù)據(jù)庫與待更新的多尺度地理信息數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并設(shè)計(jì)要素屬性及空間關(guān)系自動(dòng)匹配算法。以整合更新數(shù)據(jù)庫為基準(zhǔn)，結(jié)合要素更新規(guī)則對(duì)待更新的多尺度數(shù)據(jù)分別進(jìn)行自動(dòng)化更新。

2 聯(lián)動(dòng)更新系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于要素的聯(lián)動(dòng)更新生產(chǎn)軟件由外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)和內(nèi)業(yè)編輯系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)是以平板電腦以移動(dòng)端，支持移動(dòng)數(shù)據(jù)庫并可接收GPS定位數(shù)據(jù)、攝像頭數(shù)據(jù)、陀螺儀數(shù)據(jù)等，利用ArcGIS API for .NET進(jìn)行開發(fā)，兼具便攜性、導(dǎo)航性、外業(yè)可操作性、數(shù)據(jù)可傳輸性和強(qiáng)大的程序開發(fā)功能[8-9]；內(nèi)業(yè)處理軟件以PC電腦為處理端，采用基于COM標(biāo)準(zhǔn)的ArcObjects進(jìn)行開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用GDB、MDB文件庫，嵌入ArcMap軟件，具有開發(fā)界面友好、開發(fā)過程簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[10]。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新系統(tǒng)分為內(nèi)業(yè)編輯預(yù)處理模塊、外業(yè)核查模塊及內(nèi)業(yè)成果整理模塊，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

(1) 數(shù)據(jù)編輯預(yù)處理模塊。以待更新地理信息數(shù)據(jù)、遙感影像為數(shù)據(jù)源，采用變化檢測(cè)系統(tǒng)和人工目視相結(jié)合的方式進(jìn)行變化區(qū)域的識(shí)別，其主要任務(wù)是對(duì)要素進(jìn)行預(yù)更新處理，對(duì)可識(shí)別的已變化區(qū)域進(jìn)行修測(cè)更新，不能識(shí)別的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)核查標(biāo)注，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和預(yù)判。該模塊為后續(xù)外業(yè)核查提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，如圖3所示。

圖3 內(nèi)業(yè)處理系統(tǒng)模塊

(2) 外業(yè)調(diào)繪模塊。外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)以平板電腦為移動(dòng)端獨(dú)立運(yùn)行，涵蓋了整個(gè)更新作業(yè)中的核心功能。在該模塊中，首先利用GPS定位加載當(dāng)前位置的地圖切片緩存，導(dǎo)入經(jīng)過內(nèi)業(yè)編輯預(yù)處理的成果數(shù)據(jù)，作為更新作業(yè)的電子調(diào)繪底圖，與已有的地圖切片進(jìn)行疊置顯示，對(duì)更新要素進(jìn)行實(shí)地核查、修改、補(bǔ)調(diào)、補(bǔ)測(cè)。如圖4所示。

圖4 外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)界面

(3) 內(nèi)業(yè)編輯處理模塊。內(nèi)業(yè)編輯處理模塊主要是基于外業(yè)調(diào)繪成果，首先分解出符合項(xiàng)目要求的數(shù)據(jù)，然后通過人工干預(yù)的方式對(duì)要素進(jìn)行編輯處理，建立基礎(chǔ)地理信息的更新數(shù)據(jù)庫。此外，該模塊還提供了拓?fù)錂z查、處理，以及多種批量數(shù)據(jù)處理工具。

3 試驗(yàn)分析

為驗(yàn)證本文方法的可行性和實(shí)用性，選取了新都區(qū)主城區(qū)所在的4幅地形數(shù)據(jù)區(qū)(約110 km2)作為試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新生產(chǎn)試驗(yàn)，作業(yè)內(nèi)容為新都區(qū)1∶1萬、1∶5萬地形圖的更新生產(chǎn)，并建立更新后的1∶1萬、1∶5萬基礎(chǔ)地理信息更新數(shù)據(jù)庫。與傳統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)方式的對(duì)比見表1。相比于傳統(tǒng)更新生產(chǎn)方式，利用基于要素的聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)，生產(chǎn)效率提高了約20%。

表1 兩種更新方式對(duì)比

4 結(jié) 語

本文提出了一種基于要素的多尺度基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新方法，初步實(shí)現(xiàn)了跨尺度數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)；同時(shí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于要素的數(shù)據(jù)同步更新內(nèi)外業(yè)系統(tǒng)。實(shí)踐證明，該方法能夠有效提高數(shù)據(jù)更新生產(chǎn)作業(yè)效率和成果質(zhì)量，為今后其他聯(lián)動(dòng)更新方案提供了參考。

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Linkage Updating Technology of Multi-scale Basic Geographic Data

WU Si,GAO Qianying,LI Liang,HE Xin,YING Guowei

(The Third Surveying and Mapping Engineering Institute of Sichuan Province, Chengdu 610500, China)

With the start of dynamic updating of national basic geographic information database, the social development demands for the basic geo-information data are increasing day by day. The traditional multi-scale basic geographic information data update production method is less efficient. This paper proposes a technology based on data linkage updating, update database, feature update rule definition, feature matching and linkage updating. Simultaneously, through the program is developed to form the corresponding system, to apply to the basic geographic information data update production and to achieve good application effect.

linkage updating; basic geographic information; feature data

吳思，高倩影，李亮,等.多尺度基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)[J].測(cè)繪通報(bào)，2017(5)：139-142.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0174.

2016-10-14

吳 思(1989—)，男，碩士，主要從事地理信息系統(tǒng)的開發(fā)工作。E-mail：331293996@qq.com

P208

A

0494-0911(2017)05-0139-04