城市測繪數(shù)據(jù)庫時空數(shù)據(jù)模建立研究

任華 任美伊 齊效

摘 要：在本研究中闡述了時空數(shù)據(jù)庫在城市測繪工程中的重要性，并結合地形圖時空數(shù)據(jù)庫構建過程，能夠從時空數(shù)據(jù)庫設計，數(shù)據(jù)采集，入庫，信息獲取，數(shù)據(jù)庫維護，恢復等多個方面闡述了城市測繪地形圖時態(tài)數(shù)據(jù)庫建設的技術關鍵，最后指出未來在從事城市測繪過程中對于時空數(shù)據(jù)庫建設的思考，希望能給相關工作人員提供幫助。

關鍵詞：城市測繪;數(shù)據(jù)庫;時空數(shù)據(jù)模;建立

研究學者認為目前對于GIS其重點是將數(shù)據(jù)生產(chǎn)轉為數(shù)據(jù)更新，從一定程度上來看，GIS是與數(shù)據(jù)更新具有緊密聯(lián)系的，數(shù)據(jù)的更新也會從一定程度上影響GIS的可持續(xù)性發(fā)展，針對地形圖數(shù)據(jù)在更新過程中需要進一步完善時空數(shù)據(jù)庫的構建，數(shù)據(jù)的更新也會隨著現(xiàn)勢性數(shù)據(jù)生產(chǎn)以及數(shù)據(jù)保存，目前現(xiàn)有的空間數(shù)據(jù)庫能夠儲存現(xiàn)有數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，但無法對這些數(shù)據(jù)進行查詢管理，要想對時態(tài)信息地形圖數(shù)據(jù)進行及時管理，需要構建時空數(shù)據(jù)庫，在建設時空數(shù)據(jù)庫時包括對地形圖地形更新，同時還包括數(shù)據(jù)庫的建立維護。

1 設計時空數(shù)據(jù)庫

結合目前時空數(shù)據(jù)對空間信息組織方式，目前可將時空數(shù)據(jù)庫分為拓展關系以及面向對象這兩種類型。在拓展關系模型中從一定程度上來看，將時間作為一般屬性，結合時間序列進行時空數(shù)據(jù)庫組織面向對象模型，能夠將時間作為事件屬性，拓展時間維語義，由于在傳統(tǒng)模型構建中存在多種語義和靈活的機制，可直接或者間接用于數(shù)據(jù)庫的儲存處理，在空間數(shù)據(jù)庫中可引入時間維，但目前該技術還不成熟，為便于儲存地形圖時空數(shù)據(jù)，可以使用拓展時空數(shù)據(jù)庫，該方法可以依照擴充時態(tài)性的級別將其分為關系級，元組級，屬性級這幾種方法，其分別是在關系、元組、屬性級別上進行時間處理，關系級數(shù)據(jù)是比較多的，單個目標歷史情況表達比較模糊，在技術上還存在屬性級別的問題，從地圖上來看地形圖數(shù)據(jù)信息較多，屬性信息較少，可以使用這種關系級別方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理。

對于地名，地級屬性信息是比較多的，但具備追溯性強的信息不同，地形圖可表示該區(qū)域指定時間的面貌，因此在地形圖信息儲存過程中圖形信息不能丟失，至于地形圖要素如何變化其實是不重要的。在本研究中，地形圖某個要素一旦出現(xiàn)信息或屬性變化，我們將認為該要素周期終止，經(jīng)過改變之后新要素周期開始。針對上述分析，目前地形圖時空數(shù)據(jù)庫可分為現(xiàn)狀庫，歷史庫，為便于維護兩個數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)結構是一致的，數(shù)據(jù)也是按照點線面進行組織地形圖，要素時態(tài)信息采用關系及處理。

2 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)入庫

對于城市大比例尺地形圖1：500或1：2000范圍以內(nèi)的比例尺圖，在時空數(shù)據(jù)收集過程中可以采用內(nèi)外一體化作業(yè)的方式進行數(shù)字測圖或利用數(shù)字化地形圖獲取1：2000地形圖，在數(shù)據(jù)采集過程中可以通過編繪1：2000和1：500的地形圖來獲取，對于1：1萬地形圖在數(shù)據(jù)采集過程中可以也將其所變?yōu)?：2000地形圖，采用高分辨率衛(wèi)星遙感影像技術或數(shù)字攝影技術來獲取，不同目標時態(tài)信息可以選擇數(shù)據(jù)來獲取相應的時態(tài)信息，完成數(shù)據(jù)采集之后，需要進行接邊處理邏輯關系檢查和圖片檢查，數(shù)據(jù)無誤之后將其采用商業(yè)軟件，把所采集的數(shù)據(jù)導入到現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中。

3 信息獲取和采集

在獲取變化信息時，變化信息的獲取是通過目前當下采集的信息與已有數(shù)據(jù)進行比對，這種變化信息在獲取上可以通過航空航天影像和外業(yè)巡視與現(xiàn)有數(shù)據(jù)通過比對發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的變化，具體來看在使用外業(yè)巡視過程中，包括工作人員和用戶巡視這兩種類型，目前對于城市測繪部門來說，通常是由專業(yè)技術人員進行巡視的，工作人員手持地形圖定期進行區(qū)域巡視，一旦出現(xiàn)變化開始修測地圖。對于一些導航網(wǎng)站為便于調動用戶積極性，允許用戶發(fā)現(xiàn)信息變化，一旦發(fā)現(xiàn)這種變化提交到網(wǎng)站或相應部門，由網(wǎng)站或部門確認變化后進行現(xiàn)狀修改。比如以道路為例，在數(shù)據(jù)模型構建中邏輯表達。

航空影像與現(xiàn)有數(shù)據(jù)的比較，該方法應用較多的是利用新影像和數(shù)字線畫圖進行變化分析，該方法需要利用遙感影像完成輻射矯正，圖形配準和幾何矯正，將現(xiàn)有數(shù)字線畫圖引入到不變目標信息中，利用現(xiàn)有知識引導對新影像的特征提取，能夠在二值化影像中對新舊圖形比較完成信息變化檢測。

采集變化信息可以分為三種采集方式，包括手工采集，交互式采集以及全自動采集。第一，在手工采集過程中一旦出現(xiàn)變化信息可以使用GPS或其他方式進行變化地物的修測，并進一步獲得變化后的地物信息。在交互式采集過程中，可以使用數(shù)據(jù)融合圖像技術與現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行比對，通過人工目視變化后，交互式數(shù)字化變化信息。在全自動采集過程中，該方法存在兩種方式，首先基于地圖數(shù)據(jù)庫對比地圖數(shù)據(jù)庫和經(jīng)過修繕后的線劃圖，自動提取變化信息。其次是利用遙感影像進行數(shù)據(jù)的全自動采集，該方法具有較強的實勢性，能夠在規(guī)劃發(fā)現(xiàn)采集變化信息，但這一過程也是比較難的，需要實現(xiàn)影像配準，相關特征提取，目標解釋的全自動化過程，需要挖掘地理空間數(shù)據(jù)庫的輔助信息。

4 數(shù)據(jù)庫的維護和恢復歷史數(shù)據(jù)

針對城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫，按照其內(nèi)容特征進行分層組織，因此在更新維護數(shù)據(jù)庫過程中也可以采用分層的方式開展，由于不同幾何特征層數(shù)據(jù)庫組織單位都是以點線面作為目標的，而目所有變更類型都可將其分解為新增，刪除這幾種動作，比如修改圖形屬性，可將其分為圖形刪除，修改之后變?yōu)閳D形更新，各圖層維護操作流程一致。

上述公式為新增量信息定義，該公式中，operate表示數(shù)據(jù)庫更新操作，object表示更新操作對象，content表示變長參數(shù)和更新操作的具體內(nèi)容。

上述公式表示基于事件的增量信息，其中n表示對數(shù)據(jù)庫進行了n步更新操作。

如果目標新增則需要將新增目標信息錄入到數(shù)據(jù)庫中才能操作，如果為目標刪除需要在數(shù)據(jù)庫中將目標刪除時間填入字段中，隨后刪除目標會從數(shù)據(jù)庫剪切到相應的歷史庫中完成操作。第三，如果屬于屬性變更，具體分為三種情況，第一需要在現(xiàn)狀地名庫中變更目標屬性時間填入相應的字段中，第二，將屬性更新目標能夠從現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫復制到歷史數(shù)據(jù)庫，第三，在現(xiàn)狀庫進行屬性變更修改相應的信息，除需要變更之后的信息賦值的目標之外，需要將起始時間設為屬性變更時間終止時間為空值，完成所有操作。

在恢復歷史數(shù)據(jù)時，歷史數(shù)據(jù)恢復實際上就是提取某一時間段內(nèi)的地形圖數(shù)據(jù)，具體分為以下步驟：第一找出現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫起始時間早于該時間段的數(shù)據(jù)集，第二需要找到數(shù)據(jù)庫，其實時間早于該時間段且關于該時間段的數(shù)據(jù)集，第三，能夠對兩個數(shù)據(jù)集進行編輯完成，并獲取該時間段的地形圖數(shù)據(jù)。

5 結語

對于城市測繪過程中所使用的大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫，在建設過程中還需要研究學者不斷深入分析，包括地形圖持續(xù)更新問題，需要及時發(fā)現(xiàn)地物變化，做好數(shù)據(jù)的儲存管理工作，快速發(fā)現(xiàn)地物變化也是目前急需解決的問題。數(shù)據(jù)庫設計管理是十分重要的，在本研究中給出城市測繪地形圖時空數(shù)據(jù)庫建設的步驟，希望能為之后城市測繪以及地形圖的實時更新提供幫助。

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作者簡介：任華，（出生年月：1971.04-）民族：漢學歷：本科，籍貫：吉林四平，主要從事工作：基礎測繪。