“天地圖·江蘇”與國家、市級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究

周宇晨，石善球

（江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心，江蘇南京210013）

0 引言

近年來，為了解決“天地圖”各級(jí)節(jié)點(diǎn)存在的數(shù)據(jù)共享不暢、協(xié)同服務(wù)不夠等問題，自然資源部重點(diǎn)推動(dòng)“天地圖”公眾版一體化建設(shè)，要求各地建立起統(tǒng)一的在線服務(wù)數(shù)據(jù)資源體系，并不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)質(zhì)量。“天地圖·江蘇”自2013年連續(xù)開展“天地圖”國省數(shù)據(jù)融合工作，通過“天地圖”國家主節(jié)點(diǎn)與省節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合，形成了一套電子地圖數(shù)據(jù)庫、一套地圖表達(dá)、一套瓦片，解決了“天地圖”的主節(jié)點(diǎn)、省節(jié)點(diǎn)電子地圖表現(xiàn)不一致的現(xiàn)象［1］。但現(xiàn)有各類數(shù)據(jù)資源的整合利用程度及市級(jí)節(jié)點(diǎn)的參與程度均不夠，數(shù)據(jù)“各自為政”的局面依然存在。

為了進(jìn)一步加大數(shù)據(jù)融合的廣度和力度，實(shí)現(xiàn)更深層次的分布式信息資源聚合與協(xié)同服務(wù)［2］，本文立足省級(jí)層面，研究通過整合江蘇區(qū)域內(nèi)“天地圖”國、省、市三級(jí)節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，建立起一套“更新、更準(zhǔn)、更細(xì)、更全”的成果。

1 融合對(duì)象

融合對(duì)象為國、省、市三級(jí)節(jié)點(diǎn)擁有的各類數(shù)據(jù)資源，主要包含“天地圖”母庫數(shù)據(jù)、導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)、江蘇省基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)、各市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)以及公路、港口、海事、發(fā)改、文化旅游等部門的業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)等。上述數(shù)據(jù)源在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)間尺度、空間尺度、比例尺精度等方面存在差異，如采集比例尺涵蓋1∶25萬、1∶1萬、1∶2 000、1∶1 000、1∶500等多個(gè)尺度。

2 融合思路

空間數(shù)據(jù)融合是立足于現(xiàn)有數(shù)據(jù)，集各種數(shù)據(jù)之所長派生得到更好的新數(shù)據(jù)以滿足具體應(yīng)用的需求［3］。因此，整合現(xiàn)有各類數(shù)據(jù)資源時(shí)，需要盡可能保留數(shù)據(jù)源的自身優(yōu)勢(shì)，并對(duì)合成的多源多尺度數(shù)據(jù)進(jìn)行沖突消解、空間關(guān)系重構(gòu)等處理，最終通過去偽存真，去粗取精，形成一套現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、精細(xì)度佳的數(shù)據(jù)庫。

本文提出了“天地圖”多源多尺度數(shù)據(jù)融合的具體思路，如圖1所示。

（1）坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換：將參與融合的多源、多尺度數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標(biāo)系，使得數(shù)據(jù)源可以在統(tǒng)一的空間基準(zhǔn)下準(zhǔn)確套合。

（2）按類擇優(yōu)選用：分析、比對(duì)不同數(shù)據(jù)源中的同類要素，以現(xiàn)勢(shì)性、準(zhǔn)確度、內(nèi)容豐富度、幾何表達(dá)精細(xì)度等優(yōu)先原則從各數(shù)據(jù)源中進(jìn)行按類/按層提取。

（3）編碼轉(zhuǎn)換：建立新的分類代碼方案，最大限度對(duì)每一要素屬性進(jìn)行合理描述，并且通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換機(jī)制對(duì)提取出的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分類代碼轉(zhuǎn)換［4］。

（4）分層合并：對(duì)提取出、經(jīng)編碼轉(zhuǎn)換的地理要素，按要求進(jìn)行分層合并。

（5）剔除重復(fù)要素：對(duì)數(shù)據(jù)合成時(shí)產(chǎn)生的重復(fù)要素進(jìn)行刪除處理。

（6）沖突檢測(cè)與消解：對(duì)多源多尺度數(shù)據(jù)在合成時(shí)產(chǎn)生的圖形、屬性、空間關(guān)系等沖突進(jìn)行檢測(cè)與消解，保證數(shù)據(jù)圖形正確、屬性規(guī)范、同類要素或不同要素間拓?fù)潢P(guān)系合理。沖突處理時(shí)，以現(xiàn)勢(shì)性、位置精度、幾何表達(dá)精細(xì)度更高的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

（7）數(shù)據(jù)質(zhì)檢：對(duì)數(shù)據(jù)的定義和組織、位置精度、屬性精度、要素關(guān)系等進(jìn)行全面檢查。

圖1 數(shù)據(jù)融合思路

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 多源多尺度道路融合技術(shù)

“天地圖·江蘇”母庫（以下簡(jiǎn)稱“母庫”）、國家節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)均包含導(dǎo)航路網(wǎng)，其優(yōu)勢(shì)為表達(dá)模型較好，道路形態(tài)包括出入口、連接路、橋梁、高架、隧道、車渡、服務(wù)區(qū)、停車區(qū)、環(huán)島、輔路、步行街、多線道路、單線道路。當(dāng)兩個(gè)通行方向間有物理隔離帶（石墩、柵欄、綠地等）或道路地面上有雙黃線標(biāo)志的道路，一般采集兩條或者多條道路線元素［5］；省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)、大比例尺地形圖數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)在于空間位置精度更高，且在農(nóng)村地區(qū)采集的圖形及屬性信息（如名稱、道路編碼等）更為完整；而公路部門的國、省干線數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的權(quán)威性。

道路融合的重點(diǎn)在于充分整合利用上述數(shù)據(jù)源的自身優(yōu)勢(shì)。如圖2所示，融合時(shí)采用母庫數(shù)據(jù)為本底。①首先提取導(dǎo)航路網(wǎng)增量進(jìn)行融合。對(duì)于圖形增量中的單線道路，分析其他數(shù)據(jù)源中是否采集相同路段，按照大比例尺地形圖數(shù)據(jù)＞省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)＞導(dǎo)航數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)順序從上述數(shù)據(jù)源中選用，并與增量中的多線道路、屬性增量一同融合至母庫數(shù)據(jù)中，形成融合數(shù)據(jù)集。②利用大比例尺地形圖數(shù)據(jù)、省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)的圖形以及道路名稱、編碼等屬性信息對(duì)母庫數(shù)據(jù)進(jìn)行增補(bǔ)。③以公路專題數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，核查并正確處理母庫數(shù)據(jù)中國、省干線的走向。

圖2 多源多尺度道路融合技術(shù)

3.2 基于聯(lián)動(dòng)更新機(jī)制的快速融合技術(shù)

（1）依托具有江蘇特色的輔助決策地圖聯(lián)動(dòng)更新機(jī)制，動(dòng)態(tài)開展“天地圖·江蘇”數(shù)據(jù)融合更新。省內(nèi)各設(shè)區(qū)市測(cè)繪地理信息主管部門選用最新的基礎(chǔ)測(cè)繪、地理國情監(jiān)測(cè)、規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)、竣工測(cè)量成果等資料，每月進(jìn)行地圖要素更新、整理匯總，并上報(bào)省級(jí)部門。上報(bào)資料現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高，主要包括境界、地名、政府駐地、干線公路、鐵路、大型基礎(chǔ)設(shè)施等內(nèi)容［6］?！疤斓貓D”成果與該數(shù)據(jù)共建共享、雙向聯(lián)動(dòng)，可依據(jù)上報(bào)的變化信息快速開展融合處理，保證了“天地圖”數(shù)據(jù)更新的制度化和常態(tài)化。

（2）探索建立江蘇區(qū)域內(nèi)“天地圖”各級(jí)節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)更新機(jī)制，實(shí)現(xiàn)國、省、市、縣更新信息的共享與協(xié)同。采用眾包理念，各類用戶可通過在線更新系統(tǒng)標(biāo)繪、上傳點(diǎn)、線、面要素?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)鼓勵(lì)用戶針對(duì)本地區(qū)重點(diǎn)區(qū)域、重要類別數(shù)據(jù)開展動(dòng)態(tài)更新，更新信息先后經(jīng)市、省、國家級(jí)節(jié)點(diǎn)審核后，直接用于“天地圖”數(shù)據(jù)的融合更新，有力保證了數(shù)據(jù)的時(shí)效性。

3.3 上下聯(lián)合、多方協(xié)作的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)

國家、省、市節(jié)點(diǎn)上下聯(lián)合，生產(chǎn)、質(zhì)檢等單位多方協(xié)作，全面把控?cái)?shù)據(jù)融合成果質(zhì)量。①省、市節(jié)點(diǎn)針對(duì)125個(gè)質(zhì)檢項(xiàng)，合作開發(fā)了系列數(shù)據(jù)質(zhì)檢工具，保障“天地圖”大規(guī)模數(shù)據(jù)的檢查效率。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，質(zhì)檢軟件7天內(nèi)高效完成累計(jì)2輪次共計(jì)5 000余萬條矢量數(shù)據(jù)、600 GB瓦片的檢查。②嚴(yán)格遵守上道工序成果檢查合格后方可進(jìn)入下一階段的原則，確保將質(zhì)量誤差控制在各個(gè)環(huán)節(jié)。市節(jié)點(diǎn)自查合格的數(shù)據(jù)，經(jīng)省節(jié)點(diǎn)檢查合格后方可作為融合數(shù)據(jù)源；融合成果先后經(jīng)生產(chǎn)部門、省基礎(chǔ)地理信息中心質(zhì)?？茩z查，并分別由省測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站、自然資源部開展檢驗(yàn)與評(píng)估。

4 融合效果

通過數(shù)據(jù)融合，保證了三級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的一致性，提升了數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性、準(zhǔn)確性、精細(xì)度。融合前后效果分別如圖3—4所示。

圖3 某區(qū)域融合前數(shù)據(jù)情況

5 結(jié)語

本文闡述的“天地圖·江蘇”與國家、市級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合思路以及若干關(guān)鍵技術(shù)，提升了數(shù)據(jù)融合效率，改善了數(shù)據(jù)“各自為政”的局面，統(tǒng)一了江蘇區(qū)域內(nèi)“天地圖”數(shù)據(jù)資源體系，融合后的數(shù)據(jù)“更新、更準(zhǔn)、更細(xì)、更全”，增強(qiáng)了“天地圖”的服務(wù)能力。