蔣陳純,瞿曉雯
(1.重慶市地理信息中心,重慶 401121)
地理空間數(shù)據(jù)增量發(fā)現(xiàn)渠道與更新方法研究
蔣陳純1,瞿曉雯1
(1.重慶市地理信息中心,重慶 401121)
針對當(dāng)前數(shù)據(jù)更新中存在的技術(shù)問題,從地理空間數(shù)據(jù)增量發(fā)現(xiàn)出發(fā),結(jié)合重慶市交通路網(wǎng)更新案例,對地理空間數(shù)據(jù)更新進(jìn)行了探討,總結(jié)了地理空間數(shù)據(jù)的主要更新渠道、更新方法以及實(shí)施過程中的質(zhì)量控制,為各省市地理空間數(shù)據(jù)庫更新提供參考。
增量更新;更新渠道;更新方法;質(zhì)量控制
隨著GIS技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用,地理空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性與準(zhǔn)確性逐漸成為用戶追逐的目標(biāo),數(shù)據(jù)更新能力成為了數(shù)據(jù)使用者與購買者考慮的重要條件[1]。國際攝影測量與遙感協(xié)會主席FRITSCH博士認(rèn)為:地理信息的更新與共享將成為GIS未來發(fā)展的重點(diǎn),因?yàn)镚IS的發(fā)展已經(jīng)由數(shù)據(jù)生產(chǎn)逐漸向數(shù)據(jù)更新轉(zhuǎn)變[2]。國家科技部基礎(chǔ)司組織完成的《國家科技基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)與發(fā)展的研究報(bào)告》也指出:持續(xù)更新和業(yè)務(wù)化運(yùn)行是一個(gè)科學(xué)數(shù)據(jù)庫存在的根本[3]。因此,對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新渠道、更新方法、質(zhì)量控制的發(fā)掘與探討已經(jīng)成為當(dāng)下研究的重點(diǎn)。
本文從地理空間數(shù)據(jù)增量發(fā)現(xiàn)出發(fā),開展了積極的探索和嘗試,尋找變化信息發(fā)現(xiàn)的渠道,探索更新的方法,并在實(shí)施過程中對質(zhì)量進(jìn)行控制,最后以重慶市交通路網(wǎng)更新為例,驗(yàn)證了這些方法的可行性,為地理空間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新提供支撐與參考。
梳理已有的地理事件的增量更新渠道有網(wǎng)絡(luò)增量更新渠道、個(gè)人增量更新渠道和機(jī)構(gòu)增量更新渠道3種。
1.1 網(wǎng)絡(luò)增量更新渠道
網(wǎng)絡(luò)增量更新使用終端可分為傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)終端和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端兩種[4]。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)有天地圖、公共服務(wù)平臺、地理要素相關(guān)部門官網(wǎng)、Google地圖等;利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備(如智能手機(jī)、平板電腦等)采集公眾信息商發(fā)布的地理要素信息的平臺有新浪、騰訊的微博等。
1.2 個(gè)人增量更新渠道
1)地圖愛好者。地圖愛好者是對地理要素有興趣的人,如地圖迷、道路迷、鐵路迷。依托地理地圖書店建立的“交流區(qū)”可及時(shí)發(fā)現(xiàn)地理事件,發(fā)掘地理信息,實(shí)現(xiàn)地理要素信息增量更新。
2)地理信息調(diào)查員。地理調(diào)查根據(jù)地理單元組建調(diào)查小組,以1~2人為宜,不易過多,然后按照劃分的地理單元分配調(diào)查任務(wù),確定調(diào)查區(qū)域并根據(jù)調(diào)查情況進(jìn)行考核,量化調(diào)查工作考核內(nèi)容。
1.3 機(jī)構(gòu)增量更新渠道
1)地理地圖書店。作為西南地區(qū)首家地理主題特色書店,地理地圖書店集經(jīng)營區(qū)與交流區(qū)于一體,有地理、地圖、旅游、攝影、交通等書籍供讀者查閱購買,還有公開出版的權(quán)威地圖,這些都可以為地理信息增量更新提供素材;交流區(qū)為地理愛好者們提供了分享地理資源、攝影、旅行等信息的場所供大家進(jìn)行相關(guān)交流,通過交流和共享可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)地理事件、發(fā)掘地理信息,實(shí)現(xiàn)地理要素信息增量更新。
2)更新聯(lián)系機(jī)制[5]。通過區(qū)縣建筑物信息調(diào)查、主城區(qū)建筑物信息調(diào)查、鄉(xiāng)村規(guī)劃綜合信息數(shù)據(jù)庫和鎮(zhèn)街鄉(xiāng)規(guī)劃信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)獲取各行政村、鎮(zhèn)街鄉(xiāng)、區(qū)縣的取系方式,通過這種項(xiàng)目建立起來的聯(lián)系機(jī)制對各區(qū)縣、鎮(zhèn)街鄉(xiāng)、行政村的社會、經(jīng)濟(jì)信息的增量更新提供信息來源和更新渠道。
3)與各行業(yè)部門建立聯(lián)系渠道。與各區(qū)縣、各部門(如公安局、計(jì)生委、交委等)建立聯(lián)系渠道是地理要素增量更新信息的重要來源。以“每周一圖”為載體,通過與園林局、教委、文廣局、體育局、民宗委等部門合作,收集專業(yè)資料,并推出了一系列專題圖,取得了良好的效果。這種方式可將各部門的專業(yè)數(shù)據(jù)與公眾服務(wù)結(jié)合在一起作為專題信息更新的重要途徑。
2.1 增量更新技術(shù)架構(gòu)
地理信息增量更新渠道可以快速、全面提供地理事件發(fā)生時(shí)的各種信息,從而讓地理信息工作者能夠及時(shí)、全面地掌握增量更新地理事件。地理信息的增量更新需要完善的增量更新技術(shù)作為支撐,圖1為增量更新技術(shù)架構(gòu)。
圖1 地理信息增量更新技術(shù)架構(gòu)
2.2 增量更新技術(shù)方法
根據(jù)軟硬件設(shè)備、信息獲取手段的不同,增量更新技術(shù)可分為依靠現(xiàn)代空間信息的增量更新技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)增量更新技術(shù)、移動(dòng)測量平臺增量更新技術(shù)和互動(dòng)地理信息更新技術(shù)4類。
1)現(xiàn)代空間信息增量更新技術(shù)?,F(xiàn)代空間信息增量更新技術(shù)主要是“3S”技術(shù),即地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感技術(shù)(RS)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)。
GIS增量更新技術(shù)是指利用質(zhì)檢站待歸檔的地形圖、規(guī)劃部門的總平圖、規(guī)劃審批與發(fā)件資料、從其他更新渠道獲得的電子圖件等矢量成果資料來實(shí)現(xiàn)各地理要素的增量更新。該方法充分利用了最新的測量成果,能夠?qū)σ剡M(jìn)行空間更新與部分屬性更新,具有精度高的特點(diǎn)。
RS增量更新技術(shù)是指利用高分辨率的衛(wèi)星影像、航空影像和無人機(jī)影像來實(shí)現(xiàn)各地理要素的增量更新。利用覆蓋范圍廣且具有高時(shí)效性與高分辨率的遙感影像可以快速發(fā)掘變化信息,為地理信息的更新提供線索與途徑。
GNSS增量更新技術(shù)是指利用GPS、GLONASS、北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)來快速、高效、準(zhǔn)確地獲取地理信息的三維坐標(biāo)信息,從而獲取更新要素的地理信息。用戶只需一臺GNSS接收機(jī)在全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的支持下即可完成興趣點(diǎn)點(diǎn)位的采集。在實(shí)際工作中,地理調(diào)查者只需帶上輕便的手持GPS便可以完成地理要素的坐標(biāo)、照片、視頻、文本等信息的采集,實(shí)現(xiàn)地理信息增量更新。
2)互聯(lián)網(wǎng)增量更新技術(shù)。互聯(lián)網(wǎng)增量更新技術(shù)根據(jù)使用終端的不同可分為傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)更新技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)更新技術(shù)。
傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)更新技術(shù)是指在PC端上通過地圖平臺、專業(yè)部門官方網(wǎng)站、地理愛好者網(wǎng)站、即時(shí)交流工具等獲取更新地理事件的空間及其他屬性信息,從而實(shí)現(xiàn)地理信息增量更新。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)更新技術(shù)是指在手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)智能終端上利用其LBS服務(wù)和移動(dòng)GIS定制服務(wù)進(jìn)行離線或在線地理要素采集,實(shí)現(xiàn)地理要素的更新。
3)移動(dòng)測量平臺更新技術(shù)。移動(dòng)測量平臺是指裝備激光掃描儀、GPS、GNSS、INS/DR(慣性導(dǎo)航系統(tǒng)或航位推算系統(tǒng))以及視頻系統(tǒng)等傳感器和設(shè)備的車輛在行進(jìn)過程中快速采集道路兩側(cè)的相關(guān)地理空間數(shù)據(jù)并存儲于計(jì)算機(jī)中,再通過相關(guān)軟件進(jìn)行編輯處理得到專題數(shù)據(jù)成果[6]。移動(dòng)測量平臺具備快速、精確、使用方便等特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)更新要素的同時(shí)采集。數(shù)字全景攝影系統(tǒng)和三維激光掃描系統(tǒng)是現(xiàn)在常用的移動(dòng)測量平臺。
4)互動(dòng)地理信息更新技術(shù)?;?dòng)地理信息更新技術(shù)是指地理信息用戶自己主動(dòng)向地理信息制作者提供其所掌握的變化信息,地理信息制作者據(jù)此完成地理要素的增量更新,包括普通用戶地理事件響應(yīng)更新技術(shù)、專業(yè)用戶共享反饋更新技術(shù)、新聞媒體信息發(fā)布更新技術(shù)。
普通用戶地理響應(yīng)更新技術(shù)是指非地理信息專業(yè)用戶在使用LBS服務(wù)時(shí)發(fā)布的感興趣的信息,這些信息包含著大量的地理信息,可以參考該信息完成要素增量更新。如利用用戶帶位置信息的微博對其涉及地點(diǎn)的增量更新。
專業(yè)用戶共享反饋更新技術(shù)是指地理信息的專業(yè)用戶將本行業(yè)的變更信息主動(dòng)發(fā)送給地理信息制作者,地理信息制作者完成要素增量更新后再提供給專業(yè)用戶使用。如公交愛好者明龍與公交系統(tǒng)的多家分公司建立了有效的共享機(jī)制,公交信息變更時(shí)公交公司會主動(dòng)通知明龍進(jìn)行更新。
新聞媒體信息發(fā)布更新技術(shù)是指當(dāng)?shù)氐男侣劽襟w每天在報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布的最新的與民生相關(guān)的信息,關(guān)注新聞便可以得到重大基礎(chǔ)設(shè)施的更新信息,從而完成地理要素的增量更新。如利用重慶本地的華龍網(wǎng)、重慶商報(bào)等新聞更新地理要素。
地理要素?cái)?shù)據(jù)的質(zhì)量控制貫穿數(shù)據(jù)更新的整個(gè)過程[7],包括資料與儀器的準(zhǔn)備、資料的采集、編輯、處理與輸出。
1)對基礎(chǔ)資料的質(zhì)量控制。應(yīng)選擇滿足質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)源,數(shù)據(jù)源的誤差范圍應(yīng)小于產(chǎn)品質(zhì)量要求的范圍。同時(shí),基礎(chǔ)資料的質(zhì)量控制直接關(guān)系到數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量,對資料進(jìn)行正確的處理既可以提高工作效率,又可以減少數(shù)字化誤差。
2)對數(shù)據(jù)采集手段的選擇。合理的數(shù)據(jù)采集手段應(yīng)根據(jù)用戶的需求、精度的高低與數(shù)字產(chǎn)品的應(yīng)用方式來確定,同時(shí)應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)與質(zhì)量的雙重需求。
3)對軟、硬件配置的要求。應(yīng)對內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)采集中所使用的硬件與軟件進(jìn)行定期檢查更新,使其性能滿足相關(guān)數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)在作業(yè)前后應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn),以確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。
4)數(shù)據(jù)采集前的準(zhǔn)備工作。數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量是建立在良好準(zhǔn)備工作上的,必須滿足相應(yīng)的技術(shù)要求。數(shù)據(jù)采集前應(yīng)對本次數(shù)據(jù)采集的相關(guān)技術(shù)文件進(jìn)行學(xué)習(xí)與理解,包括技術(shù)設(shè)計(jì)書、數(shù)據(jù)分類編碼標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)操作流程等。
5)數(shù)據(jù)采集中的監(jiān)控。在數(shù)據(jù)采集的過程中應(yīng)建立相應(yīng)的質(zhì)量控制指標(biāo),實(shí)時(shí)檢查采集到的數(shù)據(jù),及時(shí)預(yù)防、糾正誤差與錯(cuò)誤。同時(shí),利用相關(guān)圖表工具實(shí)時(shí)掌握質(zhì)量動(dòng)態(tài),以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,采取有效措施,保證數(shù)據(jù)收集過程中的工藝保持穩(wěn)定狀態(tài)。典型的預(yù)防性質(zhì)量控制方式包括過程表與進(jìn)程跟蹤。
過程表是對數(shù)據(jù)采集的過程制定的詳細(xì)規(guī)定,以保證所有的采集工作均遵循統(tǒng)一的工作流程,從而確保信息采集的一致性。進(jìn)程跟蹤是在數(shù)據(jù)采集過程中,通過數(shù)據(jù)之間的關(guān)系(相聯(lián)關(guān)系、幾何關(guān)系、取值范圍等),利用計(jì)算機(jī)程序來約束數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題,如房屋的直角糾正。此外,通過建立數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與數(shù)據(jù)規(guī)范的聯(lián)動(dòng)關(guān)系,如兩者之間的閉合與組合等關(guān)系,可以保障在數(shù)據(jù)規(guī)范變動(dòng)時(shí),數(shù)據(jù)質(zhì)量控制也會實(shí)時(shí)發(fā)生相應(yīng)的變化。
6)結(jié)果控制。數(shù)據(jù)錄入完成后,對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制及相應(yīng)的質(zhì)量評價(jià)。
4.1 案例概況
重慶市地理信息中心為滿足用戶需求,于2016年1月開始對重慶市主城區(qū)及各區(qū)縣的路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了更新。本次更新通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料和專題數(shù)據(jù)外業(yè)普查相結(jié)合的工作模式,完成了主城區(qū)和區(qū)縣城市的道路更新以及全市公路、鐵路的更新。
4.2 路網(wǎng)數(shù)據(jù)更新渠道
本次更新主要依據(jù)重慶市地理信息中心已有的成果數(shù)據(jù)、遙感影像、地理國情普查成果,并通過網(wǎng)絡(luò)收集變化信息,通過地圖愛好者與現(xiàn)場地理信息調(diào)查員發(fā)掘地理信息,實(shí)現(xiàn)地理要素信息增量的補(bǔ)充。在本次路網(wǎng)數(shù)據(jù)更新工作中,重慶市地理信息中心與各區(qū)縣、各部門(如公安局、計(jì)生委、交委等)建立了積極的聯(lián)系渠道,為地理要素信息增量更新提供了重要的數(shù)據(jù)來源。其中,重慶市地理信息中心已有成果主要包括主城區(qū)道路與區(qū)縣城市道路的道路中心、城市橋梁隧道、立體交叉口;采用2015年中心所擁有的最新高分辨率遙感影像成果作為參考底圖使用,優(yōu)先級為高分商業(yè)衛(wèi)星影像、低空影像、國產(chǎn)衛(wèi)星影像,不足部分使用地理國情的DOM成果。
4.3 路網(wǎng)數(shù)據(jù)更新技術(shù)流程
1)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。根據(jù)遙感影像、地理國情成果以及網(wǎng)絡(luò)上收集到的資料對于新建成的道路進(jìn)行補(bǔ)充,對于道路改線的,根據(jù)實(shí)際情況更新已有道路,刪除已廢除的道路。道路數(shù)據(jù)更新時(shí),應(yīng)先勾繪出道路中心線,并由路面寬度勾繪出道路邊線,具體流程如圖2所示。匝道、橋梁與隧道的信息更新流程與道路類似。
圖2 道路數(shù)據(jù)更新
當(dāng)內(nèi)業(yè)資料整理完成后,應(yīng)檢查線路是否偏離,公路數(shù)據(jù)中有橋梁和隧道的必須與公路共線。對于不能確定的數(shù)據(jù)應(yīng)標(biāo)出并進(jìn)行外業(yè)調(diào)查,數(shù)據(jù)處理過程中,應(yīng)保證數(shù)據(jù)邏輯一致性,如同一名稱或編號的道路線應(yīng)保持連通、等級保持一致等。
2)外業(yè)調(diào)查與處理。外業(yè)調(diào)查與采集主要采用GPS、RS、GIS結(jié)合的3S技術(shù),如圖3所示,利用基于智能移動(dòng)終端的內(nèi)外業(yè)一體化采集系統(tǒng),通過實(shí)地調(diào)查的方式采集各類內(nèi)業(yè)無法確定的信息。
圖3 利用信息化調(diào)查設(shè)備開展外業(yè)調(diào)查
4.4 質(zhì)量檢查
采用GeoWAY軟件檢查數(shù)據(jù)中的懸掛點(diǎn)、偽節(jié)點(diǎn)、線打折、上下層邏輯關(guān)系、房屋面與道路中心線壓蓋等問題。數(shù)據(jù)處理完成后,公路與城市道路需要進(jìn)行接邊處理。
隨著各省市地理空間數(shù)據(jù)庫的建立與完善,如何保持地理空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性與準(zhǔn)確性成為當(dāng)下數(shù)據(jù)庫更新所面臨的主要問題。本文從地理空間數(shù)據(jù)增量發(fā)現(xiàn)出發(fā),結(jié)合具體工程案例,對地理空間數(shù)據(jù)更新進(jìn)行了探討,總結(jié)了地理空間數(shù)據(jù)的主要更新渠道、更新方法以及如何進(jìn)行質(zhì)量控制,為各省市地理空間數(shù)據(jù)的更新提供了參考。由于國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加快,地理空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性將直接影響到建設(shè)成果的應(yīng)用與持續(xù)發(fā)展,未來空間數(shù)據(jù)的更新效率、準(zhǔn)確性與自動(dòng)化程度將成為研究重點(diǎn)。
[1] 辛宇,梁軍,張錦水.基于WebGIS的統(tǒng)計(jì)地理信息發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):以甘肅省社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)地理信息系統(tǒng)為例[C].中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會第三次代表大會暨第七屆年會論文集,2003
[2] 趙芳. 基于開源WebGIS平臺的地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].鄭州:鄭州大學(xué),2010
[3] 蔡廣超.地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫建立的探討基于WebGIS的空間數(shù)據(jù)庫的建立[C].經(jīng)天緯地:全國測繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第十九次學(xué)術(shù)交流會優(yōu)秀論文選編,2005
[4] 鄧仕虎.網(wǎng)格化數(shù)字城市管理信息平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].西安:西北大學(xué),2007
[5] 于濤方,顧朝林,吳泓.中國城市功能格局與轉(zhuǎn)型:基于五普和第一次經(jīng)濟(jì)普查數(shù)據(jù)的分析[J].城市規(guī)劃學(xué)刊,2006,165(5):13-21
[6] 盧毅敏,汪小欽,肖桂榮.面向電子政務(wù)的地理信息系統(tǒng)研究[C].中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會第九屆年會論文集,2005
[7] 房龍,張俊,黃偉佳.淺談1∶50 000地形數(shù)據(jù)庫動(dòng)態(tài)更新質(zhì)量控制[J].測繪與空間地理信息,2013,36(4):218-219
P208
B文章編號:1672-4623(2017)06-0044-03
10.3969/j.issn.1672-4623.2017.06.013
2016-12-07。
蔣陳純,工程師,研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)應(yīng)用、地理調(diào)查、數(shù)據(jù)建庫。