白易

（武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430079；武漢大學(xué)地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430079）

城市地理空間數(shù)據(jù)更新機(jī)制和流程探究

白易

（武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430079；武漢大學(xué)地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430079）

從基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)的角度，分析了城市地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，研究了各類數(shù)據(jù)更新機(jī)制中的關(guān)鍵問題，制定了包括更新責(zé)任機(jī)構(gòu)、更新周期在內(nèi)的更新策略，探索了實(shí)用的更新技術(shù)，規(guī)定了數(shù)據(jù)更新的質(zhì)量檢查和安全控制方案，制定了歷史數(shù)據(jù)管理機(jī)制。探究了具備應(yīng)用價(jià)值的城市地理空間數(shù)據(jù)更新流程，并用實(shí)驗(yàn)證明了更新機(jī)制和流程的可操作性。

城市地理空間數(shù)據(jù)；基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)；專題數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)更新

隨著城市地理空間數(shù)據(jù)在各方面的深入應(yīng)用，其現(xiàn)勢(shì)性已成為管理者和用戶最為關(guān)注的熱點(diǎn)問題并對(duì)數(shù)據(jù)的使用深度和廣度產(chǎn)生重要影響。自 1999年 D. FRITSCH博士提出“當(dāng)前GIS的核心已從數(shù)據(jù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)更新，數(shù)據(jù)更新關(guān)系著GIS的可持續(xù)發(fā)展”[1]這一觀點(diǎn)以來，國內(nèi)外眾多學(xué)者紛紛在推帚和散點(diǎn)相結(jié)合的更新機(jī)制（英國，1999）、數(shù)據(jù)更新模型（美國俄亥俄州立大學(xué)測圖中心，2002）、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫更新步驟（蔣捷，1999）、動(dòng)態(tài)更新技術(shù)體系（陳軍，2004）等方面進(jìn)行了有意義的研究[2-5]，浙江（徐韜，2004）、上海（葉云，2005）[6-7]等省市有關(guān)部門也進(jìn)行了有效的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新實(shí)踐。

但是，城市地理空間數(shù)據(jù)包括基本框架（即基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)）和專題數(shù)據(jù)兩部分，而絕大多數(shù)已有研究和實(shí)踐都只是立足于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新，還缺少規(guī)范有效的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)加專題數(shù)據(jù)的更新機(jī)制與技術(shù)方法。專題數(shù)據(jù)具有專業(yè)性、統(tǒng)計(jì)性和空間性特點(diǎn)，其更新對(duì)于具備社會(huì)性的城市而言必不可少，且更新手段與基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)比起來有特殊性。因此，從城市地理空間數(shù)據(jù)更新的需要出發(fā)，探討城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)更新、專題數(shù)據(jù)更新問題，研究合理并且有效的數(shù)據(jù)更新機(jī)制和流程，給出不同情況下的更新策略，具有較為重要的實(shí)際意義。

1 城市地理空間數(shù)據(jù)更新機(jī)制中的重點(diǎn)問題

機(jī)制是有機(jī)體的構(gòu)造、功能及其相互關(guān)系；城市地理空間數(shù)據(jù)更新機(jī)制即是指基本框架、專題數(shù)據(jù)的更新內(nèi)容、更新要點(diǎn)及其內(nèi)部關(guān)系。本文認(rèn)為，研究城市地理空間數(shù)據(jù)更新機(jī)制，需要考慮的關(guān)鍵問題如下：1.1 更新策略的確定

1）更新責(zé)任機(jī)構(gòu)?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新機(jī)構(gòu)為測繪主管部門；專題數(shù)據(jù)更新機(jī)構(gòu)為各專題數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)歸口部門，如城市規(guī)劃數(shù)據(jù)更新機(jī)構(gòu)為規(guī)劃部門、土地利用數(shù)據(jù)更新機(jī)構(gòu)為國土部門、環(huán)境數(shù)據(jù)更新機(jī)構(gòu)為環(huán)保部門。

2）更新內(nèi)容和范圍。城市地理空間數(shù)據(jù)包括基本框架（基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)）、專題數(shù)據(jù)兩方面的建設(shè)內(nèi)容。本文建立城市地理空間數(shù)據(jù)更新內(nèi)容體系如表1所示。

表1 城市地理空間數(shù)據(jù)更新內(nèi)容體系

①城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。更新內(nèi)容主要是4D產(chǎn)品當(dāng)中的線劃地形圖數(shù)據(jù)、正射影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。

②城市專題數(shù)據(jù)。如表 1所示，從產(chǎn)權(quán)歸屬來劃分，包括城市規(guī)劃數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、綜合管網(wǎng)數(shù)據(jù)、房地產(chǎn)數(shù)據(jù)、地籍?dāng)?shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等?？傮w上來說則包括專題屬性信息、屬性對(duì)應(yīng)的圖形信息。

3）更新周期和時(shí)間。城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)采取定期更新的方式：DLG數(shù)據(jù)更新周期宜為3個(gè)月；DEM數(shù)據(jù)更新周期宜為半年或1年；DOM衛(wèi)星影像更新周期宜為3個(gè)月、航空影像宜為1年；專題數(shù)據(jù)具備社會(huì)屬性，采取實(shí)時(shí)按需更新的形式。

4）更新數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查機(jī)構(gòu)。數(shù)據(jù)更新責(zé)任機(jī)構(gòu)自檢，測繪主管部門復(fù)檢。

1.2 獲取變化信息、采集變化信息

從更新數(shù)據(jù)資料中提取每類城市地理空間數(shù)據(jù)的變化信息。不同的更新方式獲取變化信息的方法不同：

1）DLG。對(duì)于需要?jiǎng)討B(tài)更新的重點(diǎn)區(qū)域或熱點(diǎn)區(qū)域，采用內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖方法對(duì)地形圖數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新；對(duì)于城市其他地區(qū)，將最新影像數(shù)據(jù)與需要更新的DLG數(shù)據(jù)進(jìn)行套合，通過人機(jī)交互的方式采集變化信息，再手工屏幕數(shù)字化；利用最新的大比例尺地形圖數(shù)據(jù)與現(xiàn)有數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)變化要素，通過內(nèi)業(yè)縮編，更新小比例尺DLG數(shù)據(jù)。

2）DOM。影像替換，以待更新影像為基準(zhǔn),對(duì)替換影像進(jìn)行配準(zhǔn)、糾正等處理后，利用相應(yīng)區(qū)域的影像替換待更新影像的云層或陰影遮擋區(qū)域；影像融合，將同一區(qū)域的多源遙感影像數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)中，通過空間配準(zhǔn)和內(nèi)容復(fù)合，生成一幅新影像。

3）DEM。實(shí)地測量更新DEM；利用航空影像、衛(wèi)星遙感影像、機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)更新DEM。

4）專題數(shù)據(jù)。根據(jù)表1所示“城市專題數(shù)據(jù)的更新內(nèi)容”，相應(yīng)地專題數(shù)據(jù)更新技術(shù)應(yīng)當(dāng)既包括傳統(tǒng)的針對(duì)圖形信息的更新技術(shù)又包括針對(duì)屬性的業(yè)務(wù)部門更新手段：

①利用便攜式移動(dòng)設(shè)備等專題數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地采集；②通過對(duì)最新影像數(shù)據(jù)（對(duì)于城市專題數(shù)據(jù)而言主要是航片）進(jìn)行識(shí)別和處理，將時(shí)相較新的航片與舊航片進(jìn)行疊置、相互比較，進(jìn)行對(duì)占地、流域面積的各類專題數(shù)據(jù)變化圖斑的勾繪及數(shù)據(jù)的初始更新；③通過對(duì)最新地形數(shù)據(jù)特別是其中的大比例尺地形圖進(jìn)行識(shí)別和處理，結(jié)合最新影像數(shù)據(jù)識(shí)別和處理的結(jié)果，對(duì)專題數(shù)據(jù)進(jìn)行精確更新；④業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)更新，提取專題數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的各業(yè)務(wù)部門數(shù)據(jù)中的屬性信息和圖形信息用于圖形屬性信息的更新。

1.3 質(zhì)量檢查

從內(nèi)容上劃分，包括拓?fù)錂z查，即檢查圖形數(shù)據(jù)與周圍地物的拓?fù)潢P(guān)系以及建筑物各部分的拓?fù)潢P(guān)系是否正確；幾何檢查，即檢查位置坐標(biāo)信息是否正確；屬性檢查，即檢查城市地理空間信息屬性數(shù)據(jù)的完整性和正確性；幾何屬性一致性檢查，包括幾何信息與屬性信息是否對(duì)應(yīng)、有幾何信息無屬性信息、有屬性信息無幾何信息等。

從機(jī)制上劃分，包括數(shù)據(jù)更新提供單位按照空間平臺(tái)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的要求，對(duì)更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行自檢；數(shù)據(jù)更新接收單位利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)或人機(jī)交互等方式，按照空間平臺(tái)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的要求，對(duì)更新數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，反饋檢查結(jié)果，出具檢查意見。

1.4 現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的集成融合

城市地理空間數(shù)據(jù)提供單位將檢查合格的變更后數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)更新歷史庫，必要時(shí)更新至公共設(shè)施數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)庫，同時(shí)進(jìn)行版本控制?，F(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的入庫融合，如圖1所示。

圖1 城市地理空間現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的入庫融合

上傳入庫時(shí)，注意將新采集的變化信息與公共設(shè)施數(shù)據(jù)更新歷史庫中未變化的信息進(jìn)行融合。原始數(shù)據(jù)可能會(huì)有新增、消失、改變等變化類型，要進(jìn)行相應(yīng)的新增、刪除、匹配并替換等處理。

1.5 安全控制

由于城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)的更新涉及到數(shù)據(jù)的修改、刪除等操作，而且是分布在不同地點(diǎn)的用戶對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新管理，因此數(shù)據(jù)的安全性非常重要。根據(jù)用戶對(duì)不同數(shù)據(jù)的更新維護(hù)情況，按照最小權(quán)限原則設(shè)計(jì)用戶權(quán)限。部門內(nèi)部設(shè)管理員和其他人員，管理員可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、添加、刪除等操作；其他人員則只能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行允許范圍內(nèi)的采集和察看。

2 更新流程的構(gòu)建及實(shí)驗(yàn)

經(jīng)以上研究分析，確定城市地理空間數(shù)據(jù)完整的更新流程應(yīng)當(dāng)包括獲取采集變化信息、更新元數(shù)據(jù)、質(zhì)量檢查、現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)生產(chǎn)幾個(gè)部分（如圖2所示）。

圖2 城市地理空間數(shù)據(jù)更新流程

數(shù)據(jù)更新流程中獲取和采集變化信息、數(shù)據(jù)更新的質(zhì)量檢查、現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)生產(chǎn)、歷史數(shù)據(jù)的組織管理等見前文所述?，F(xiàn)就元數(shù)據(jù)更新進(jìn)行說明：在獲取到數(shù)據(jù)更新信息后，需要通過具體的軟件工具如 Access、Oracle、SQL Server、FoxPro、Db2、Sybase等，根據(jù)《GB/T 19710-2005地理信息元數(shù)據(jù)》的相關(guān)規(guī)定，將各類城市地理空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫中。

在上述研究的基礎(chǔ)上,用某市城市地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)采用該地區(qū)DLG數(shù)據(jù)，專題數(shù)據(jù)采用土地利用數(shù)據(jù)）。實(shí)驗(yàn)描述如下：通過對(duì)該地區(qū)2005年、2006年1∶5000地形圖、1∶5000土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行對(duì)比識(shí)別，提取專題數(shù)據(jù)、確定數(shù)據(jù)更新范圍；將需更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、接邊、檢查等處理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換入庫（Oracle）；使用 MapGIS等軟件對(duì)入庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，檢查拓?fù)潢P(guān)系、坐標(biāo)信息是否正確，屬性數(shù)據(jù)的完整性；檢查合格后，利用疊加現(xiàn)狀地形圖、土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行數(shù)據(jù)局部更新；同時(shí)，建立版本管理機(jī)制，加入創(chuàng)建時(shí)間、形成各個(gè)歷史時(shí)間版本數(shù)據(jù)，并將更新后的數(shù)據(jù)加入現(xiàn)勢(shì)庫。試驗(yàn)表明,本文提出的數(shù)據(jù)更新流程符合城市地理空間數(shù)據(jù)更新實(shí)際，在技術(shù)上具備可操作性。

3 結(jié)論和展望

地理空間數(shù)據(jù)是城市地理信息系統(tǒng)的“血液”，數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性是城市地理空間數(shù)據(jù)庫的“生命”。近年來，國內(nèi)外基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫更新的學(xué)術(shù)研究和交流不斷，但在總體上還處于探索階段，且研究內(nèi)容大部分為基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，鮮見專題數(shù)據(jù)更新研究。本研究從城市地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)涵出發(fā)，探究基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)的內(nèi)涵和更新過程中的關(guān)鍵問題，建立了一套包括更新技術(shù)和手段、質(zhì)量檢查、安全控制、歷史庫管理的更新機(jī)制和流程。接下來可在數(shù)據(jù)更新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定、質(zhì)量控制規(guī)范的研究和實(shí)踐中多做工作。

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Inquiry into Mechanism and Process of Urban Geo-spatialData Updating

by Baiyi

The connotation of urban geo-spatial data（basic geographic data and thematic data）were analyzed,the strategy of party liable and updating period were set,the practical updating technology was explored,the equality inspection scheme and safety control scheme were stipulated,and the historical data management mechanism was made.The process with value of application of urban geo-spatialdata updating was inquired ultimately and its maneuverability was p roved as well.

urban geo-spatialdata,basic geographic data,thematic data,data updating （Page:63）

P208

B

1672-4623(2011)01-0063-03

2010-07-20

項(xiàng)目來源：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（40801154/D0107）。

白易，博士，研究地理信息標(biāo)準(zhǔn)化、國土資源可持續(xù)利用與管理。