一種基于EPS2008和ArcGIS的地理實體數(shù)據(jù)更新技術(shù)

邵飛，于忠海 ，楊娜

(濟(jì)南市勘察測繪研究院，山東 濟(jì)南 250101)

1 引 言

地理信息公共服務(wù)平臺是以海量公共地理空間框架數(shù)據(jù)資源為核心，利用GIS系統(tǒng)和現(xiàn)代信息服務(wù)技術(shù)而建立的開放式信息服務(wù)平臺，旨在大力提高測繪公共服務(wù)能力和水平，滿足政府、專業(yè)部門和企業(yè)對地理信息資源綜合利用、高效服務(wù)的需求[1]。平臺的建設(shè)是一個長期的過程，如何快速有效地對平臺中的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，是保證平臺正常運維的重要問題[2]。數(shù)據(jù)更新一般分為版本式更新和增量更新[3]，增量更新只基于變化的要素對客戶數(shù)據(jù)庫進(jìn)行增加、刪除、修改等操作，工作量少，效率高，可有效縮短工期，質(zhì)量容易控制。

濟(jì)南市地理信息公共服務(wù)平臺(后簡稱平臺)于2012年完成建設(shè)，2014年正式接入國家主節(jié)點，是國家地理信息公共服務(wù)平臺的市級節(jié)點。經(jīng)過5年的發(fā)展，平臺已為50余個業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)共享和服務(wù)支撐，極大地推動了濟(jì)南市地理信息資源的開放、共享與應(yīng)用。地理實體、地名地址和電子地圖數(shù)據(jù)是平臺地理空間框架數(shù)據(jù)的三大類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其中地理實體數(shù)據(jù)既是地名地址數(shù)據(jù)的定位基礎(chǔ)，也是電子地圖制作的主要數(shù)據(jù)源，因此地理實體數(shù)據(jù)的更新在平臺數(shù)據(jù)更新中具有基礎(chǔ)性作用。目前平臺地理實體數(shù)據(jù)更新的數(shù)據(jù)源主要來源于每年動態(tài)更新的大比例尺基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)。為保證地理實體數(shù)據(jù)能夠快速、有效更新，作者與團(tuán)隊利用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的地形圖數(shù)據(jù)對地理實體數(shù)據(jù)進(jìn)行增量更新的技術(shù)方法與流程進(jìn)行了研究，形成了一套高效、靈活的數(shù)據(jù)更新機(jī)制，滿足了平臺對地理實體數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性的要求。

2 EPS2008地理信息工作站的變化檢測與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)

EPS2008地理信息工作站(簡稱工作站)是以數(shù)據(jù)庫為核心的一體化解決數(shù)據(jù)各項處理的綜合信息系統(tǒng)[4]，是CAD技術(shù)與GIS技術(shù)高度整合的產(chǎn)品，它較好地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、GIS建庫、動態(tài)更新與成果輸出一體化[5]。它基于模板控制技術(shù)、腳本二次開發(fā)技術(shù)和圖庫一體化技術(shù)，在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、格式轉(zhuǎn)換、變化檢測等方面具有獨特優(yōu)勢。

2.1 變化檢測技術(shù)

工作站以對象唯一性機(jī)制對數(shù)據(jù)庫中的要素進(jìn)行管理，即以每一個地物要素的“GUID”字段信息作為要素的唯一標(biāo)識。同時工作站對每個地物的編輯狀態(tài)以時間戳[6]的方式進(jìn)行記錄，地物的修改、新增、刪除時間皆會被記錄。工作站的變化檢測技術(shù)即是基于地物要素的唯一性身份標(biāo)識和時間戳信息，結(jié)合地物的空間位置，對具有時序性特征的數(shù)據(jù)進(jìn)行變化捕捉，通過數(shù)據(jù)庫表記錄、字段內(nèi)容的變化[7]而檢測出變化的地物要素。

2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)

工作站以基于Access數(shù)據(jù)庫為核心[8]的模板對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)封裝，數(shù)據(jù)的編碼體系、數(shù)據(jù)分層、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)均通過Access數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)置。不同標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫設(shè)置對照轉(zhuǎn)換規(guī)則，結(jié)合工作站簡單易學(xué)的VBScript語言開發(fā)的轉(zhuǎn)換腳本，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和格式轉(zhuǎn)換。

3 平臺數(shù)據(jù)更新技術(shù)方案

基于新舊兩個時期的基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)成果，利用工作站的變化檢測技術(shù)提取出變化數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換與信息規(guī)整，成為滿足平臺地理實體數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與格式的變化數(shù)據(jù)；基于ArcGIS軟件的空間處理與功能封裝，快速將變化數(shù)據(jù)更新集成[7]到舊版地理實體數(shù)據(jù)中，從而完成數(shù)據(jù)的更新。地理實體數(shù)據(jù)更新流程如圖1所示：

圖1 平臺地理實體數(shù)據(jù)更新流程圖

3.1 變化檢測

工作站基于數(shù)據(jù)的“GUID”唯一標(biāo)識、時間戳信息和空間位置信息，對兩時期數(shù)據(jù)進(jìn)行變化捕捉，輸出“新增”“刪除”和“修改”的變化數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

由于基礎(chǔ)測繪成果的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、格式與地理實體數(shù)據(jù)均不相同，因此需要對檢測的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通過EPS2008地理信息工作站的模板和腳本開發(fā)技術(shù)進(jìn)行。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換關(guān)系定制基于模板的信息映射機(jī)制來實現(xiàn)數(shù)據(jù)分層重組及編碼賦值。標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換通過編碼對照、圖層對照、幾何類型對照、過濾控制等，來對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。

對照表示例如圖2所示：

圖2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換對照表

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和格式轉(zhuǎn)換通過腳本轉(zhuǎn)換程序來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)換腳本采用VBScript語言，對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制，腳本主要內(nèi)容如下：

(1)轉(zhuǎn)換路徑設(shè)置：對轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的路徑進(jìn)行設(shè)置；

(2)轉(zhuǎn)換格式設(shè)置：對轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式進(jìn)行設(shè)置，不同的數(shù)字代表不同的數(shù)據(jù)格式；

(3)轉(zhuǎn)換對照表調(diào)用：對模板中控制轉(zhuǎn)換對照關(guān)系的對照表進(jìn)行調(diào)用；

(4)轉(zhuǎn)換范圍設(shè)置：對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行設(shè)置；

(5)轉(zhuǎn)換圖層設(shè)置：對轉(zhuǎn)換圖層對照進(jìn)行設(shè)置；

(6)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)置：對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，主要包括字段對照關(guān)系、轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)字段類型、字段名稱、字段長度、字段內(nèi)容等。

3.3 變化數(shù)據(jù)處理

基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)動態(tài)更新的數(shù)據(jù)成果，有些地物位置沒有變化，但相關(guān)屬性信息發(fā)生了變化，或圖形節(jié)點變化，在變化數(shù)據(jù)的分析與輸出時，這類數(shù)據(jù)會被作為變化的數(shù)據(jù)提取至“新增”或“刪除”數(shù)據(jù)中。為提取出真正變化的數(shù)據(jù)，需要對以上變化數(shù)據(jù)通過疊加分析、剔除重疊等操作，提取出真正的“新增”和“刪除”數(shù)據(jù)。

實際工作中設(shè)計了一體化流程處理工具，基于ArcGIS軟件的Modelmaker功能模塊將數(shù)據(jù)一致性核查、提取、刪除等功能進(jìn)行封裝，如圖3所示，一鍵提取真正“新增”和“刪除”數(shù)據(jù)，減少人工分流程處理過程中因誤操作而產(chǎn)生的錯誤，提高數(shù)據(jù)處理效率和正確性。

圖3 Model maker一體化處理工具

3.4 更新集成

更新集成即通過將變化數(shù)據(jù)與舊版地理實體數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，完成舊版數(shù)據(jù)更新。集成更新采用完全模式[4]，即基于從工作站中導(dǎo)出的變化數(shù)據(jù)，根據(jù)變化類型(“新增”“刪除”和“修改”)，利用ArcGIS軟件的空間分析、計算和處理功能，實現(xiàn)對地理實體數(shù)據(jù)的增量更新。更新過程中，需要處理變化數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)的空間關(guān)系與屬性關(guān)系，保證變化數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)一致性。點地理實體數(shù)據(jù)利用從工作站轉(zhuǎn)換后的點地理實體數(shù)據(jù)，進(jìn)行版本式更新。

(1)“刪除”“修改”變化數(shù)據(jù)增量更新

利用ArcGIS軟件“Selection-Select By Location”功能，將“刪除”和“修改”的線變化數(shù)據(jù)與舊版本線數(shù)據(jù)進(jìn)行完全重疊分析，如圖2。篩選出兩數(shù)據(jù)完全重疊的部分并刪除，然后將“修改”變化數(shù)據(jù)拷貝至前一期數(shù)據(jù)中，對線地理實體數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。篩選完全重疊地物要素的界面如圖4所示：

圖4 兩數(shù)據(jù)完全重疊篩選

將“刪除”和“修改”的面變化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為點數(shù)據(jù)，利用ArcGIS軟件中的“Selection-Select By Location”功能，將“刪除”和“修改”的點變化數(shù)據(jù)與舊版面實體數(shù)據(jù)進(jìn)行相交分析，篩選出相交的面地物要素并刪除，然后將“修改”面變化數(shù)據(jù)拷貝至舊版數(shù)據(jù)中，對面實體數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

(2)“新增”變化數(shù)據(jù)增量更新

將“新增”線和面變化數(shù)據(jù)拷貝至前一期數(shù)據(jù)中，完成地理實體數(shù)據(jù)更新。

4 結(jié) 語

增量更新較版本式更新更加高效、靈活，可縮短工期，加快數(shù)據(jù)共享，提升數(shù)據(jù)應(yīng)用價值。基于EPS2008地理信息工作站的自動變化檢測技術(shù)提取變化數(shù)據(jù)，大大減少了人工變化發(fā)現(xiàn)工作量；利用ArcGIS軟件Model maker模塊封裝的一體化流程處理工具對偽變化數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，保證了變化數(shù)據(jù)的真實性；基于ArcGIS軟件的空間分析與處理技術(shù)，利用變化數(shù)據(jù)對舊版數(shù)據(jù)進(jìn)行了快速集成更新。下一步將對時空數(shù)據(jù)快速更新模式進(jìn)行探索，研究時空數(shù)據(jù)庫的實時交互和更新發(fā)布，以滿足多維、動態(tài)的時空過程模擬，進(jìn)一步為社會提供便捷的時空信息服務(wù)。