褚雪梅

(國家測繪局地圖技術(shù)審查中心，北京100830)

網(wǎng)上地圖監(jiān)管的技術(shù)設(shè)計(jì)與研究

褚雪梅

(國家測繪局地圖技術(shù)審查中心，北京100830)

針對監(jiān)管網(wǎng)上地圖的實(shí)際工作需求，設(shè)計(jì)并研發(fā)出圖像識別技術(shù)，解決了圖片采集、圖像識別等問題，并提出網(wǎng)上地圖監(jiān)管的技術(shù)途徑。

網(wǎng)上地圖;搜索;監(jiān)管

一、引 言

隨著社會需求的不斷擴(kuò)大，以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的網(wǎng)上地圖開發(fā)和應(yīng)用越來越廣泛。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在互聯(lián)網(wǎng)中涉及地圖內(nèi)容的網(wǎng)站有3～5萬個，并且每個網(wǎng)站中的地圖網(wǎng)頁鏈接十分復(fù)雜，但在網(wǎng)上地圖內(nèi)容的表示方面也不同程度地出現(xiàn)了一些問題，例如：錯繪我國國界線和省級行政區(qū)域界線;漏繪屬于我國領(lǐng)土的重要島嶼及歸屬范圍線;標(biāo)注涉及國家安全的涉密信息等。網(wǎng)上問題地圖不僅使國家安全、領(lǐng)土主權(quán)、民族尊嚴(yán)受到影響，而且損害地圖消費(fèi)者權(quán)益。為此，地圖監(jiān)管部門高度重視并采取相應(yīng)措施，以強(qiáng)化對網(wǎng)上地圖的監(jiān)管。

利用公共搜索引擎搜索網(wǎng)上地圖，會搜索到監(jiān)管中并不需要的海量信息，大量非地圖圖片的干擾，使得對圖片的分析和剔除工作量陡增。所以采用人工傳統(tǒng)方式搜索網(wǎng)上地圖，不僅遍歷周期長，而且網(wǎng)上圖片更新速度比判別速率高，因此無法有效地定位地圖圖片。為了實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)上地圖的監(jiān)管，首先是要把網(wǎng)上地圖適時、快速地自動識別出來，為此，組織研發(fā)了圖像識別技術(shù)，解決了圖片采集、圖像識別等關(guān)鍵問題，同時，提出網(wǎng)上地圖監(jiān)管的技術(shù)途徑。

二、設(shè)計(jì)與研究

網(wǎng)上地圖監(jiān)管的技術(shù)平臺采用J2EE規(guī)范設(shè)計(jì)和開發(fā)，其架構(gòu)圖如圖1所示。主要包括：Spring、WebWork2、Hibernate3、QuartZ等。

圖1 網(wǎng)上地圖監(jiān)管技術(shù)平臺架構(gòu)圖

實(shí)現(xiàn)的主要功能：

1.網(wǎng)上地圖搜索

(1)圖片采集

采用Heritrix實(shí)現(xiàn)圖片采集。這是基于Java技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)爬蟲組件，可對指定站點(diǎn)的圖片進(jìn)行初次定向采集。就是在基于關(guān)鍵字搜索的同時，利用百度(Baidu)和谷歌(Google)這些搜索服務(wù)商的龐大資源抓取其所獲取的網(wǎng)上圖片，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上圖片的初始獲取。在搜索獲取到海量圖片的基礎(chǔ)上，再二次過濾出網(wǎng)上地圖。

采用這種組合式的搜索模式對網(wǎng)上圖片進(jìn)行采集，不僅節(jié)省了大量的軟、硬件投入，而且大大提高了網(wǎng)上地圖的搜索效率、深度和廣度。

(2)圖像識別算法

針對樣本庫中地圖、非地圖類目錄，使用SVM算法，按照選定的特征值，分別計(jì)算出地圖和非地圖的重心。該重心是由各特征值組合而成的多維特征向量加權(quán)得到。通過設(shè)定參數(shù)，設(shè)置地圖和非地圖之間的閾值，計(jì)算每個圖片的特征參數(shù)，與閾值比較。靠近地圖重心的，則被識別為地圖;靠近非地圖重心的，則被識別為非地圖。判斷圖片是否為地圖的主要依據(jù)：①圖像塊區(qū)域平滑程度。地圖中一般都是邊緣包裹著大片行政區(qū)域，用一種顏色表示這個區(qū)域，該區(qū)域在灰度分布上是平滑的。地圖的整個圖片區(qū)域平滑程度都很高，而在非地圖圖片上就不具有這些特征，例如風(fēng)景圖片或是人物圖片上。②圖像邊緣和區(qū)域的比例。地圖通常是長邊緣圈出一塊區(qū)域，非地圖圖片由于紋理、立體等因素就不具備這些特性。③圖像強(qiáng)邊緣和弱邊緣的比例。地圖圖片的邊緣大多是強(qiáng)邊緣，非地圖圖片的邊緣都比較短，斷斷續(xù)續(xù)，屬于弱邊緣。④ 圖像顏色種數(shù)。用不同的顏色表示不同的圖像屬性，這是地圖表示的典型特征之一。非地圖圖片則用很少的顏色表示區(qū)域?qū)傩?。?圖像顏色離散度。圖像顏色離散度跟顏色種數(shù)相結(jié)合時，種類越少，離散度越高。⑥共生矩陣(12維)。共生矩陣主要是在地圖旋轉(zhuǎn)和縮放時起作用。⑦ DCT變換(三維)。DCT變換是檢測圖像頻率變換。非常復(fù)雜的圖片(地圖一般比較簡單)，邊緣和顏色會頻繁變換，高頻占主要部分，地圖不具備這個特征。

(3)地圖識別處理

用研發(fā)的圖片識別算法，對抓取回來的網(wǎng)上圖片進(jìn)行過濾篩選。通過比對樣本庫的地圖數(shù)據(jù)，剔除不屬于地圖類的其他信息，最終將地圖圖片挑選出來，其流程如圖2所示。

圖2 地圖識別處理流程

通過實(shí)踐，圖片識別技術(shù)對地圖圖片的識別精度達(dá)到90%以上，虛警率、漏報(bào)率均低于10%，每日處理的網(wǎng)上圖片數(shù)量可達(dá)2～3萬張。對網(wǎng)上地圖的遍歷周期從以前人工模式的幾個月，縮短為3天，提高了網(wǎng)上地圖搜索及監(jiān)管工作效率和質(zhì)量。

2.網(wǎng)上地圖監(jiān)管

(1)網(wǎng)上地圖信息傳輸

選擇中國聯(lián)通線路作為網(wǎng)上地圖搜索及監(jiān)管的信息傳輸主干網(wǎng)線。為避免網(wǎng)絡(luò)帶寬影響信息傳輸，選定了10 MB獨(dú)享網(wǎng)絡(luò)專線，其網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備架構(gòu)如圖3所示。隨著網(wǎng)上地圖搜索及監(jiān)管的逐步展開和需求的不斷增大，可對網(wǎng)絡(luò)帶寬做適當(dāng)調(diào)整。

圖3 網(wǎng)上地圖信息傳輸網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備架構(gòu)示意圖

(2)網(wǎng)上地圖監(jiān)管系統(tǒng)

國家級地圖監(jiān)管部門將問題地圖搜索出來并直接定位到相關(guān)網(wǎng)站。按照屬地分類管理原則，各省級地圖監(jiān)管部門根據(jù)口令登錄該系統(tǒng)，查詢到屬于自己管轄范圍內(nèi)的問題地圖網(wǎng)站并進(jìn)行處理和反饋，構(gòu)成對網(wǎng)上地圖的搜索、檢查、處理的動態(tài)聯(lián)合監(jiān)管系統(tǒng)，其流程如圖4所示。

圖4 網(wǎng)上地圖搜索和監(jiān)管系統(tǒng)示意圖

三、結(jié)束語

采用自主研發(fā)的圖像識別算法，選擇一定的特征值進(jìn)行篩選過濾，有效地解決了圖片采集、圖像識別等問題，大幅度提高了搜索網(wǎng)上地圖的效率和質(zhì)量。通過對圖片網(wǎng)站的不斷搜索和篩選，將發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)上問題地圖，直接地定位到其所發(fā)布問題地圖的網(wǎng)站上，為各級地圖監(jiān)管部門及時檢查和處理提供了可靠的第一手資料。

網(wǎng)上地圖監(jiān)管技術(shù)的設(shè)計(jì)與研發(fā)，為網(wǎng)上地圖監(jiān)管提供了有效的技術(shù)手段，尤其是網(wǎng)上地圖自動搜索技術(shù)具有獨(dú)創(chuàng)性，在網(wǎng)上地圖監(jiān)管中發(fā)揮了重要的作用。

［1］ 郭從良.信號的數(shù)據(jù)獲取與信息處理基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2009.

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Technical Design and Research of Supervision of Online Map

CHU Xuemei

0494-0911(2010)11-0025-03

P20

B

2010-09-08

褚雪梅(1969—)，女，山東青島人，工程師，主要從事地圖市場檢查和互聯(lián)網(wǎng)地圖的搜索、檢查及監(jiān)督方面的工作。