省級基礎(chǔ)測繪DLG產(chǎn)品增量更新思路及技術(shù)流程探討

張寶安，萬旭東，石玉華

(1.甘肅省地圖院，甘肅 蘭州 730000；2.北京吉威時(shí)代軟件股份有限公司，北京 100043)

目前國內(nèi)省級基礎(chǔ)測繪產(chǎn)品中數(shù)字線劃圖(DLG)的更新基本都采用全量更新模式，存在更新效率低和更新不連貫等問題，歷次更新都是另起爐灶，造成數(shù)據(jù)冗余且相鄰兩次更新的數(shù)據(jù)沒有相互聯(lián)系，無法查看數(shù)據(jù)的歷史演變狀況。如何更好的解決數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)冗余及更新效率問題，以滿足測繪地理信息數(shù)據(jù)用戶對現(xiàn)勢性的需求[1]，是目前省級基礎(chǔ)測繪面臨的瓶頸。

1 數(shù)字線劃圖(DLG)主要內(nèi)容及成果形式

甘肅省現(xiàn)階段省級基礎(chǔ)測繪產(chǎn)品的主要形式仍然以1：10 0004D產(chǎn)品為主，其中，DLG產(chǎn)品是生產(chǎn)流程最復(fù)雜、需求量最大的產(chǎn)品[2]。目前甘肅省1：10 000DLG產(chǎn)品以點(diǎn)、線、面要素分層、MDB格式存儲上交，包含定位基礎(chǔ)、水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌、植被與土質(zhì)、地名及注記等九大類38個(gè)數(shù)據(jù)層，數(shù)據(jù)層內(nèi)容定義見表1[3]。

表1數(shù)據(jù)分類分層

2 研究目標(biāo)及內(nèi)容

甘肅省省級基礎(chǔ)測繪增量更新總體建設(shè)目標(biāo)是通過增量更新技術(shù)，提升省級基礎(chǔ)測繪數(shù)字線劃圖更新生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)更新狀態(tài)的實(shí)時(shí)記錄，解決歷次更新缺乏內(nèi)在連貫性以及更新數(shù)據(jù)冗余等問題。主要建設(shè)內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

(1)設(shè)計(jì)面向省級基礎(chǔ)測繪1：5 000、1：10 000數(shù)字線劃圖的增量更新模型，覆蓋所有更新類型和場景，滿足新時(shí)期增量更新業(yè)務(wù)需求；

(2)設(shè)計(jì)增量更新業(yè)務(wù)流程，充分考慮目前生產(chǎn)能力現(xiàn)狀，形成一整套面向1：5 000、1:10 000數(shù)字線劃圖增量更新技術(shù)路線；

(3)定制研發(fā)配套生產(chǎn)工具軟件，結(jié)合增量更新記錄要求，定制研發(fā)出配套的更新生產(chǎn)工具。

3 總體技術(shù)思路

通過設(shè)計(jì)增量更新模型，并將其應(yīng)用于省級基礎(chǔ)測繪數(shù)字線劃圖更新生產(chǎn)過程中，更新過程采用更新信息實(shí)時(shí)記錄與靜態(tài)比對雙管齊下機(jī)制，通過更新變化信息過程檢查，確保更新成果質(zhì)量而后導(dǎo)出增量更新包，形成先進(jìn)的增量更新技術(shù)路線，見圖1。

(1)需求調(diào)研與分析

需求調(diào)研與分析主要是了解甘肅省省級基礎(chǔ)測繪DLG產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分類現(xiàn)狀及當(dāng)前增量更新的核心需求，如DLG要素分類、數(shù)據(jù)層及屬性的設(shè)置情況、產(chǎn)品的過程檢查及最終檢查、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)等，并通過需求分析梳理更新類型并進(jìn)行業(yè)務(wù)場景識別，為增量更新模型的設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

(2)設(shè)計(jì)與研發(fā)

設(shè)計(jì)與研發(fā)主要是通過增量更新模型的設(shè)計(jì)以及增量更新業(yè)務(wù)流程的梳理，在此基礎(chǔ)之上研發(fā)與增量更新模型配套且與增量更新業(yè)務(wù)流程高度契合的生產(chǎn)工具。

(3)測試與試生產(chǎn)

測試與試生產(chǎn)主要是通過實(shí)際試生產(chǎn)測試增量更新模型、業(yè)務(wù)流程以及配套生產(chǎn)工具的實(shí)用性，在試生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)問題并不斷優(yōu)化增量更新模型、業(yè)務(wù)流程以及配套生產(chǎn)工具。試生產(chǎn)選擇2019年甘肅省慶陽市慶城縣縣域?yàn)樵嚿a(chǎn)區(qū)域，分兩種模式進(jìn)行試生產(chǎn)增量更新包的生產(chǎn)與提交：一是按鄉(xiāng)級行政區(qū)域；二是按標(biāo)準(zhǔn)圖幅。

(4)規(guī)?；a(chǎn)

經(jīng)過測試與試生產(chǎn)后，確定增量更新技術(shù)路線切實(shí)可行后開展規(guī)?；隽扛律a(chǎn)。最終完成甘肅省慶陽市2.7 000 km2的增量更新。

4 增量更新模型設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)原則

(1)實(shí)用性：更新模型在甘肅省十三五基礎(chǔ)測繪標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范基礎(chǔ)上制定，在一段時(shí)間內(nèi)可保證其穩(wěn)定可用；同時(shí)，更新模型充分考慮所有更新業(yè)務(wù)場景，兼顧更新動作的前后順序，設(shè)計(jì)出合理實(shí)用的更新模型，在滿足更新業(yè)務(wù)需求的同時(shí)也可大幅度提升生產(chǎn)更新效率。

(2)開放性：增量更新模型的開放性主要體現(xiàn)在：①采用通用GIS數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)，依據(jù)此模型描述各大主流GIS軟件皆可實(shí)現(xiàn)；② 模型可依據(jù)業(yè)務(wù)擴(kuò)展銜接地理國情監(jiān)測更新模型。

(3)通用性：設(shè)計(jì)的模型可在甘肅省省級基礎(chǔ)測繪更新任務(wù)上通用，同時(shí)考慮新型基礎(chǔ)測繪的省、市、縣統(tǒng)籌的需要，在省市縣三個(gè)比例尺級別更新任務(wù)也通用。

(4)先進(jìn)性：采用數(shù)據(jù)庫為更新記錄載體，實(shí)現(xiàn)更新信息實(shí)時(shí)記錄與更新后比對相結(jié)合，同步考慮與新型基礎(chǔ)測繪的銜接，全面保證更新的先進(jìn)性；同時(shí)，具備全面的質(zhì)量控制技術(shù)，保證更新包的準(zhǔn)確性，錯(cuò)誤位置實(shí)時(shí)定位方便更新作業(yè)生產(chǎn)。

4.2 模型定義

甘肅省省級基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[4]中對表1所列各層均定義了屬性表，對屬性表中屬性項(xiàng)及順序也進(jìn)行了設(shè)置，除每層都有GB字段外，各層分別有NAME、TYPE、STATE、ANGLE、DEPTH、PINYIN等26個(gè)字段，根據(jù)實(shí)際情況，各層的屬性表的字段都不同。以“定位基礎(chǔ)”層為例，見表2。

表2各層屬性表的屬性項(xiàng)及順序

更新模型作為增量更新技術(shù)的核心直接影響增量更新技術(shù)的科學(xué)性和實(shí)用性。通過建立科學(xué)合理的增量更新模型，從而實(shí)現(xiàn)更新成果要素的生產(chǎn)過程核心要素狀態(tài)節(jié)點(diǎn)追溯，即通過追溯獲取更新成果要素的本底庫要素以及更新過程的要素處理方式。增量更新模型設(shè)計(jì)除保留各層原有的屬性項(xiàng)外，新增GUID、UPDATE_TYPE、UPDATE_INDBTYPE、UPDATE_SRCGUID、UPDATE_TIME等字段。更新模型新增結(jié)構(gòu)如表3所示。

表3更新模型

4.3 核心場景

以更新模型為基礎(chǔ)結(jié)合實(shí)際更新生產(chǎn)進(jìn)行場景化分析，更新類型主要包括：增加、刪除、圖形修改、屬性修改、圖屬均修改、圖形修改僅節(jié)點(diǎn)增減、切割、合并等，部分增量更新核心場景如表4所示。

5 增量更新技術(shù)流程探索

5.1 本底數(shù)據(jù)提取

將待更新的本底數(shù)據(jù)從基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中提取，提取的數(shù)據(jù)必須具有全球唯一標(biāo)識碼(GUID)，并保持提取和最終入庫的唯一標(biāo)識一致。

5.2 變化區(qū)域發(fā)現(xiàn)

變化發(fā)現(xiàn)主要有三種模式：

(1)舊影像和新影像進(jìn)行對比。以矢量數(shù)據(jù)同期影像和更新年度的新影像做對比來確定變化區(qū)域，主要有兩種方法：一是人工目視解譯，二是利用遙感變化監(jiān)測技術(shù)。

(2)舊矢量和新影像對比。一是人工目視判讀，這要依賴于判讀人員的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，判讀速度較慢，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；二是基于軟件自動對比發(fā)現(xiàn)，如GEOWAY Updater地理信息數(shù)據(jù)更新軟件，根據(jù)用戶需求開發(fā)了該模塊，但有一定的排錯(cuò)工作量。

表4增量更新核心場景(部分)

(3)打造動態(tài)更新平臺APP。通過大眾參與，實(shí)時(shí)上傳變化信息的位置和屬性，根據(jù)上傳的信息，測繪專業(yè)人員再通過衛(wèi)星影像進(jìn)行人工識別，實(shí)時(shí)更新變化要素。

上述三種模式可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況交互穿插使用，以提高更新效率。

圖2 基礎(chǔ)測繪增量更新業(yè)務(wù)流程

5.3 確定增量更新作業(yè)區(qū)域

更新作業(yè)區(qū)域可按以下三種方式進(jìn)行劃分：(1)按常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)圖幅劃分[5]；(2)按縣、鄉(xiāng)行政區(qū)域劃分；(3)按道路、水系等線狀要素或自然地貌的山脊、溝壑進(jìn)行劃分。三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)：(1)從數(shù)據(jù)庫提取的數(shù)據(jù)是按標(biāo)準(zhǔn)圖幅分塊，不用做數(shù)據(jù)的連接、合并等整合處理，缺點(diǎn)是接邊量大；(2)可發(fā)動縣、鄉(xiāng)、村級負(fù)責(zé)人員，基于動態(tài)更新平臺APP對變化位置上傳，缺點(diǎn)是需要做數(shù)據(jù)的整合處理，需要按行政界線拼接裁切數(shù)據(jù)，如果從數(shù)據(jù)庫可以提取任意范圍的數(shù)據(jù)，而且不存在偽節(jié)點(diǎn)等情況，這種方式的缺點(diǎn)也不存在了。(3)減少接邊工作量，進(jìn)而減少接邊的錯(cuò)誤率，缺點(diǎn)是劃分作業(yè)單元需要一定的時(shí)間。

5.4 數(shù)據(jù)增量更新生產(chǎn)

將待更新本底庫數(shù)據(jù)，疊加最新時(shí)相正射影像，綜合應(yīng)用其它專題資料，依據(jù)變化情況進(jìn)行要素的增量更新，數(shù)據(jù)更新過程中的所有操作須實(shí)時(shí)自動記錄要素的更新狀態(tài)。

5.5 靜態(tài)比對

通過新舊數(shù)據(jù)版本自動比對以及交互確認(rèn)，排除因更新誤操作導(dǎo)致的更新信息記錄不正確，增加更新成果可信度，與更新信息實(shí)時(shí)自動記錄形成雙保險(xiǎn)，保證更新成果準(zhǔn)確率。

5.6 質(zhì)量檢查

針對更新成果(更新包)的圖形、屬性、邏輯、拓?fù)?、完整性進(jìn)行質(zhì)量檢查，同時(shí)檢查更新包與本底數(shù)據(jù)之間的協(xié)調(diào)一致性，保證更新成果的質(zhì)量，質(zhì)檢結(jié)果以列表形式輸出并圖形化展示，快速定位錯(cuò)誤及修改。

5.7 增量包成果入庫

數(shù)據(jù)更新并質(zhì)檢完成后，自動輸出增量更新包，直接將增量更新包成果入庫，其中更新成果類型為新增的要素按新增要素入庫，更新成果類型為替換的要素替換庫中相應(yīng)要素，更新成果類型為刪除的刪除庫中相應(yīng)要素。

6 結(jié) 語

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)、完善與動態(tài)更新是新型基礎(chǔ)測繪建設(shè)內(nèi)容的核心任務(wù)之一[6]。采用增量更新方式進(jìn)行基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)是能很好的適應(yīng)當(dāng)下生產(chǎn)的重要途徑與手段。增量更新技術(shù)是一種解決地理信息數(shù)據(jù)歷次更新演變?nèi)狈討B(tài)追蹤的技術(shù)，利用增量更新技術(shù)對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行更新不僅能夠大大提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)更新效率，還解決了數(shù)據(jù)生產(chǎn)更新的連貫性問題，是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息的常態(tài)化更新的一種重要手段[7-10]。增量更新技術(shù)目前還只是在試生產(chǎn)階段，對全省大面積推廣還需要持續(xù)研究，尤其是直接基于數(shù)據(jù)庫的更新還需繼續(xù)探討及試驗(yàn)。