宋曉紅，張立朝，祿豐年，李向陽，付治河，王 品

(1.河南省測繪地理信息局信息中心，河南鄭州 450003；2.河南省測繪地理信息局，河南鄭州 450003；3.河南省基礎(chǔ)地理信息中心，河南鄭州 450003)

地理國情普查中多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合研究

宋曉紅1，張立朝2，祿豐年2，李向陽3，付治河3，王 品3

(1.河南省測繪地理信息局信息中心，河南鄭州 450003；2.河南省測繪地理信息局，河南鄭州 450003；3.河南省基礎(chǔ)地理信息中心，河南鄭州 450003)

地理國情普查及監(jiān)測是測繪地理信息面臨的又一新的重大發(fā)展戰(zhàn)略，既是對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的整合、提取和加工，又是與其他專業(yè)部門業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合和集成。地理國情普查主要針對(duì)我國陸地范圍內(nèi)的地表自然和人文要素，將其分為12個(gè)一級(jí)類、56個(gè)二級(jí)類、127個(gè)三級(jí)類，在數(shù)據(jù)庫中共有34個(gè)層，其數(shù)據(jù)具有分類全、涉及面廣的特點(diǎn)。不同于傳統(tǒng)的基本比例尺地形圖測繪，地理國情普查需要最大限度地整合、利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)源。因此，本文提出一種面向地理國情普查的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合解決方案，從技術(shù)路線、技術(shù)實(shí)現(xiàn)等方面分析其實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

地理國情普查；多源異構(gòu)；數(shù)據(jù)整合；解決方案；技術(shù)路線

一、引 言

地理國情普查的重要數(shù)據(jù)包括地表覆蓋分類數(shù)據(jù)和地理國情要素?cái)?shù)據(jù)兩類。就其數(shù)據(jù)格式而言，地表覆蓋分類數(shù)據(jù)和地理國情要素?cái)?shù)據(jù)按任務(wù)區(qū)域集成為一個(gè)整體，并按圖層統(tǒng)一存儲(chǔ)在ArcGIS Geodatabase數(shù)據(jù)庫中。從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)看，其數(shù)據(jù)分層、屬性表結(jié)構(gòu)都與1∶5萬、1∶1萬等基本比例尺地形圖不同。地理國情普查的主要數(shù)據(jù)源包括遙感影像數(shù)據(jù)，1∶5萬DLG、1∶1萬DLG、1∶1000和1∶500矢量地形數(shù)據(jù)庫，高精度數(shù)字高程模型，第一次全國水利普查、第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)等專題數(shù)據(jù)資料，以及其他參考資料。本文旨在研究并提出整合、集成、融合上述數(shù)據(jù)源的解決方案，以形成1∶1萬基本比例尺地形圖等數(shù)據(jù)源與地理國情普查、監(jiān)測的數(shù)據(jù)快速聯(lián)動(dòng)更新機(jī)制。

二、河南省地理國情普查試點(diǎn)項(xiàng)目總體方案

河南省是全國地理國情普查第一批試點(diǎn)中的兩個(gè)重點(diǎn)試點(diǎn)省份之一，試點(diǎn)區(qū)域?yàn)猷嵵菔腥杏?，共?jì)7500 km2，其中，金水區(qū)作為地理國情普查三級(jí)類試點(diǎn)區(qū)域。目前，搜集到的主要數(shù)據(jù)源包括World-View-2多波段衛(wèi)星遙感影像，全色衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，國遙0.5 m分辨率航空遙感影像，資源三號(hào)衛(wèi)星遙感影像，1∶5萬DLG數(shù)據(jù)，人、縣、年快速更新的1∶1萬DLG數(shù)據(jù)庫，1∶1000、1∶500矢量地形數(shù)據(jù)庫，第二次全國土地調(diào)查、第一次全國水利普查等專題數(shù)據(jù)，林業(yè)資料，民政資料，城區(qū)圖，旅游圖等。

1.試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容

1)收集鄭州市域的控制資料，完成遙感影像處理、正射影像圖制作。

2)地理國情普查地圖制作，包括將提取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)套合正射影像，依據(jù)正射影像采集更新基本國情要素，地表覆蓋分類結(jié)果處理、編輯，基本國情要素、地表覆蓋數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)檢查及修改、普查底圖數(shù)據(jù)制作。

3)外業(yè)核查，包括外業(yè)路線設(shè)計(jì)、基本國情要素、地表覆蓋數(shù)據(jù)的核查，以及樣本數(shù)據(jù)、地物點(diǎn)、專業(yè)資料的檢查和修改。

4)內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)整合、本底數(shù)據(jù)庫建立，包括內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)整合、編輯、入庫，以及地表覆蓋數(shù)據(jù)庫、基本國情數(shù)據(jù)庫、路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、水系數(shù)據(jù)庫、樣本數(shù)據(jù)庫等的建設(shè)。

5)按鄉(xiāng)(鎮(zhèn))行政單元(或街道單元)收集人口資料，形成人口分布等數(shù)據(jù)集。

6)元數(shù)據(jù)制作，包括地理國情基本要素、地表覆蓋、DOM、遙感解譯樣本數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)制作。

7)地理國情普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、制圖及報(bào)告編寫。

2.試點(diǎn)項(xiàng)目總體方案

試點(diǎn)項(xiàng)目以遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，收集1∶5萬、1∶1萬、1∶1000、1∶500等基本比例尺地形圖數(shù)據(jù)，以及第二次全國土地調(diào)查、第一次全國水利普查、林業(yè)、民政等專題信息數(shù)據(jù)，通過多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合，并與遙感影像數(shù)據(jù)疊加，數(shù)據(jù)庫形成地理國情內(nèi)業(yè)框架數(shù)據(jù)，按照地理國情普查的內(nèi)容要求，使用ArcGIS或Geoway軟件進(jìn)行地理國情普查內(nèi)業(yè)編輯處理，制作普查外業(yè)工作地圖，經(jīng)過外業(yè)核查、調(diào)繪與屬性調(diào)查、內(nèi)業(yè)處理形成地理國情信息數(shù)據(jù)庫；基于地理國情信息數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、制圖及報(bào)告編寫。其總體方案如圖1所示。

三、現(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源分析

現(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源分析是地理國情普查的重要環(huán)節(jié)，是多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合的前提和基礎(chǔ)?，F(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源主要包括遙感影像數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及專題數(shù)據(jù)。

1.遙感影像資料分析

河南省地理國情普查試點(diǎn)項(xiàng)目主要利用World-View-2多波段衛(wèi)星遙感影像、WorldView-2全色衛(wèi)星遙感影像、國遙新天地航空影像、資源三號(hào)衛(wèi)星影像實(shí)現(xiàn)對(duì)鄭州全市域的覆蓋。

1)WorldView-2多波段衛(wèi)星遙感影像，時(shí)相不早于2011年，地面分辨率為1 m。

2)WorldView-2全色衛(wèi)星遙感影像，時(shí)相不早于2011年，地面分辨率為1 m。

3)國遙新天地航空遙感影像，時(shí)相不早于2011年，地面分辨率為0.5 m。

4)資源三號(hào)衛(wèi)星遙感影像，時(shí)相不早于2011年，地面分辨率為2.1 m。

2.基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)

(1)1∶1萬DLG數(shù)據(jù)庫

試點(diǎn)項(xiàng)目使用1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)作為主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。該數(shù)據(jù)庫是以按2011年8月我省修測方案成圖的1∶1萬地形更新圖數(shù)據(jù)為基本數(shù)據(jù)源(金水區(qū)除外)，包含2012年11月依據(jù)所搜集的最新公路、水系、地名等資料建立起來的全要素地形數(shù)據(jù)庫，其現(xiàn)勢性基本滿足此次地理國情普查試點(diǎn)項(xiàng)目的要求。

(2)1∶500和1∶1000 DLG數(shù)據(jù)庫

金水區(qū)1∶500和1∶1000大比例尺地形圖數(shù)據(jù)資料是金水區(qū)基本數(shù)據(jù)源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1∶500、1∶1000矢量地形數(shù)據(jù)庫為2009年按照數(shù)字鄭州總體方案成圖的大比例尺地形圖數(shù)據(jù)建成的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫為全要素地形數(shù)據(jù)庫，覆蓋金水區(qū)范圍。

(3)1∶5萬DLG數(shù)據(jù)

1∶5萬DLG成果可與1∶1萬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料結(jié)合，作為相關(guān)要素屬性采集的重要參考數(shù)據(jù)源，如河流。國家測繪地理信息局1∶5萬更新工程的有關(guān)資料中，道路也可作為相關(guān)要素屬性采集資料，如鐵路。

(4)高德地名數(shù)據(jù)

覆蓋鄭州市域的高德地名是城鎮(zhèn)功能單元采集的數(shù)據(jù)資料源。

3.專題數(shù)據(jù)

(1)第二次全國土地調(diào)查資料

覆蓋整個(gè)鄭州市的第二次全國土地調(diào)查資料，一是作為行政境界的基本數(shù)據(jù)源，二是作為地表覆蓋(LCA)屬性獲取的依據(jù)。

(2)第一次全國水利普查資料

覆蓋整個(gè)鄭州市的第一次全國水利普查等專題數(shù)據(jù)是普查水系及附屬設(shè)施的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，但該數(shù)據(jù)與地理國情信息普查中水系的分類體系、標(biāo)準(zhǔn)不完全相同，普查時(shí)需對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與補(bǔ)充。

(3)其他專題數(shù)據(jù)

覆蓋整個(gè)鄭州市的林業(yè)資料是森林覆蓋的數(shù)據(jù)源。民政資料是人口統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。鄭州市城區(qū)圖、旅游圖等專題地圖用于獲取相關(guān)要素信息。此外還有與鐵路、公路、水運(yùn)附屬設(shè)施、空運(yùn)設(shè)施等相關(guān)的專業(yè)資料。

4.其他參考資料

1)收集的統(tǒng)計(jì)、民政等相關(guān)部門資料。

2)網(wǎng)絡(luò)公開發(fā)布的相關(guān)信息。

四、河南省地理國情普查多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合技術(shù)路線

目前關(guān)于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成、整合技術(shù)的研究主要集中在：一是面向多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的映射模式，這種模式要求數(shù)據(jù)源映射到每一個(gè)數(shù)據(jù)模式，各數(shù)據(jù)源之間提供相互訪問的接口，且擴(kuò)展增加數(shù)據(jù)源比較困難；二是基于全局?jǐn)?shù)據(jù)模型的中間件模式，這種模式一般需要使用關(guān)系數(shù)據(jù)模型作為全局?jǐn)?shù)據(jù)模型，而關(guān)系數(shù)據(jù)模型在描述半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及地理空間信息數(shù)據(jù)方面力不從心。地理國情普查中的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)來源廣、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且可能存在坐標(biāo)系統(tǒng)、投影等方面的差異，因此本文提出一種適合我省地理國情普查的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合技術(shù)路線。

1.地理國情普查多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合技術(shù)路線

設(shè)計(jì)

由于地理國情普查數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)明確，因此，地理國情普查數(shù)據(jù)整合的主要工作在于將搜集到的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及部門業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一一映射到地理國情普查數(shù)據(jù)模型中，有效地利用現(xiàn)有資源。本文在科學(xué)分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)源的基礎(chǔ)上，將地理國情普查數(shù)據(jù)模型作為目標(biāo)數(shù)據(jù)模型，通過明確現(xiàn)有數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)模型與目標(biāo)數(shù)據(jù)模型之間的映射關(guān)系(主要是數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)、字段之間的映射關(guān)系)，采用數(shù)據(jù)聚合架構(gòu)模式，以計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理的方式實(shí)現(xiàn)地理國情普查中多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合。其中，確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)模型與目標(biāo)數(shù)據(jù)模型之間的映射關(guān)系是實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)，采用數(shù)據(jù)聚合機(jī)構(gòu)模式實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)整合是技術(shù)路線的關(guān)鍵。多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合技術(shù)路線如圖2所示。

2.地理國情普查多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合實(shí)現(xiàn)

由于地理國情普查多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合映射存儲(chǔ)的僅僅是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)模型與目標(biāo)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)模型之間的表結(jié)構(gòu)及字段的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源的增加或減少只需相應(yīng)地增加或刪除映射關(guān)系即可。同時(shí)，目前許多主流的地理信息數(shù)據(jù)處理軟件(如Geoway或ArcGIS等)都可以方便地讀取該配置文件，因此，地理國情普查多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合不僅具有計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理的特點(diǎn)，還具有擴(kuò)展性強(qiáng)、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。地理國情普查多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合實(shí)現(xiàn)如圖3、圖4所示。

圖2 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合技術(shù)路線

圖3 地理國情普查多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合生成的地理國情普查框架數(shù)據(jù)效果

圖4 地理國情普查最終成果

五、結(jié)束語

河南省地理國情普查試點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施為河南省全面開展地理國情普查提供了經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)和人才積累。由于試點(diǎn)項(xiàng)目時(shí)間緊、任務(wù)重，再加之針對(duì)地理國情普查自動(dòng)解譯的軟件尚不成熟，因此河南省地理國情普查試點(diǎn)項(xiàng)目沒有使用衛(wèi)星影像的自動(dòng)解譯。隨著全省地理國情普查的全面實(shí)施，應(yīng)把衛(wèi)星遙感影像的自動(dòng)解譯作為地理國情普查信息獲取的重要途徑，開展相關(guān)試驗(yàn)和研究，總結(jié)出適合河南省實(shí)際的地理國情普查、監(jiān)測技術(shù)路線。另一方面，在基于衛(wèi)星遙感影像的自動(dòng)解譯方面，可以將整合、提取后的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)作為自動(dòng)解譯的輔助數(shù)據(jù)，以提高自動(dòng)解譯的準(zhǔn)確度和效率；同時(shí)，可以考慮通過引入語義信息，實(shí)現(xiàn)智能化的映射方案規(guī)劃及數(shù)據(jù)整合。

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Research on Multi-Source Heterogeneous Spatial Data Integrating Oriented Geographic Conditions Survey

SONG Xiaohong，ZHANG Lichao，LU Fengnian，LI Xiangyang，F(xiàn)U Zhihe，WANG Pin

P208

B

0494-0911(2014)09-0104-04

2013-08-09

礦山空間信息技術(shù)國家測繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(KLM201204)

宋曉紅(1960—)，女，河南鄭州人，工程師，研究方向?yàn)闇y繪地理信息技術(shù)與應(yīng)用、地理國情普查與監(jiān)測。

張立朝引文格式:宋曉紅，張立朝，祿豐年，等.地理國情普查中多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合研究[J].測繪通報(bào)，2014(9)：104-107.

10.13474/j.cnki.11-2246. 2014.0307