王建麗

（1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450052；2.甘肅省基礎(chǔ)地理信息中心,甘肅 蘭州 730000）

地理空間框架數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

王建麗1,2

（1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450052；2.甘肅省基礎(chǔ)地理信息中心,甘肅 蘭州 730000）

圍繞電子地圖服務(wù)對(duì)地理空間框架數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新的需求，闡述地理空間框架數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)技術(shù)的思路、流程及技術(shù)方法，最后介紹了聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)在甘南藏族自治州在線電子地圖服務(wù)建設(shè)方面的實(shí)際效果。

電子地圖服務(wù)；地理空間框架數(shù)據(jù)；聯(lián)動(dòng)更新；唯一標(biāo)識(shí)碼；時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫

天地圖、數(shù)字城市以及地理國情監(jiān)測等社會(huì)應(yīng)用在我國不斷建設(shè)推廣，使得在線電子地圖服務(wù)備受青睞。作為空間認(rèn)知工具的在線電子地圖[1]，其數(shù)據(jù)源是地理實(shí)體數(shù)據(jù)，而地理實(shí)體數(shù)據(jù)主要來源于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。地理實(shí)體數(shù)據(jù)和電子地圖數(shù)據(jù)是地理空間框架數(shù)據(jù)的重要組成部分。所有的城市空間信息和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)信息都是城市各個(gè)空間對(duì)象的目前狀態(tài)，與過去的狀態(tài)完全分割，城市的發(fā)展是沿著時(shí)間軸連續(xù)的、無限延伸的全過程[2]。隨著電子地圖服務(wù)的深入，如何實(shí)現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的同步更新，并跟蹤現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體的變化[3]，已經(jīng)是電子地圖服務(wù)深度和廣度的生命線。

在多項(xiàng)研究成果的基礎(chǔ)上，甘南藏族自治州地理空間框架項(xiàng)目基于全向?qū)降母陆换ツＪ胶蜁r(shí)態(tài)存儲(chǔ)模型等技術(shù)進(jìn)行了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、地理實(shí)體數(shù)據(jù)、電子地圖數(shù)據(jù)這三類數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新的實(shí)踐，歸納性地研究三者之間的聯(lián)動(dòng)更新方法，為解決多類型數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性一致性更新，提高地理空間框架數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)更新效率作了有益探索。

1 地理空間框架數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)更新是一個(gè)繁雜的過程[4]，項(xiàng)目研究的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新涉及基礎(chǔ)庫、地理框架數(shù)據(jù)庫等不同庫體多類型數(shù)據(jù)。項(xiàng)目將這三者的聯(lián)動(dòng)更新分2個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)到地理實(shí)體數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)更新和地理實(shí)體數(shù)據(jù)到電子地圖數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新。第1步包括變化發(fā)現(xiàn)、變化檢測、數(shù)據(jù)管理、編碼對(duì)照、圖層映射等的離線技術(shù)方法或者在線技術(shù)方法的更新；第2步主要涉及變化發(fā)現(xiàn)、變化范圍計(jì)算、配圖文檔更新、切片更新等。聯(lián)動(dòng)更新流程如圖1所示。

圖1 聯(lián)動(dòng)更新流程

2 地理空間框架數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)方法

2.1 要素唯一標(biāo)識(shí)碼GUID

要素唯一標(biāo)識(shí)碼GUID是建立基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)與地理實(shí)體數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和聯(lián)動(dòng)更新的關(guān)鍵。在數(shù)據(jù)建庫時(shí)，以地理對(duì)象的方式組織空間數(shù)據(jù)，并給每個(gè)地理要素賦以唯一的標(biāo)識(shí)碼GUID，在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地理實(shí)體數(shù)據(jù)的過程中，保留要素唯一標(biāo)識(shí)碼GUID，從而建立基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和地理實(shí)體數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和地理實(shí)體數(shù)據(jù)之間的一一對(duì)應(yīng)，建立同一地理要素在不同數(shù)據(jù)庫間的關(guān)聯(lián)。

2.2 時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫及時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型

數(shù)據(jù)庫是外部城市空間特征的直接映射[5]，而時(shí)空變化是客觀世界永恒不變的主題[6]。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上加上時(shí)間維度形成時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫，不僅能刻畫現(xiàn)實(shí)世界某個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，還能反映其歷史和揭示其未來。結(jié)合時(shí)間特性和空間特性[7]的時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型是其基礎(chǔ)和核心。通過在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中擴(kuò)展記錄數(shù)據(jù)觸發(fā)事件屬性、更新時(shí)間屬性，結(jié)合時(shí)間序列數(shù)據(jù)信息，即可組合出數(shù)據(jù)變化的時(shí)間軌跡，并結(jié)合數(shù)據(jù)的更新版本管理，形成數(shù)據(jù)基于時(shí)間的版本管理。按照數(shù)據(jù)提交和歸檔的類型，分別歸為現(xiàn)勢數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中分別存儲(chǔ)在現(xiàn)勢庫、工作庫和歷史庫中。

2.3 變化發(fā)現(xiàn)技術(shù)

1）基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)變化的發(fā)現(xiàn)，是對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的不同期同比例尺空間數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，提取發(fā)生變化的地理要素。首先，在提取變化要素之前，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的地理要素編碼區(qū)分出不同期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的同類地理要素對(duì)象，利用空間位置疊置分析、空間拓?fù)潢P(guān)系分析、屬性信息對(duì)比分析等處理方法，識(shí)別或匹配出不同期新舊數(shù)據(jù)中相同地物的變化情況。這一過程對(duì)空間地理要素對(duì)象相似性、差異性以及屬性一致性進(jìn)行分析，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)匹配、變化信息提取3個(gè)部分。數(shù)據(jù)預(yù)處理是對(duì)進(jìn)行匹配的不同期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)坐標(biāo)基準(zhǔn)、空間參考的統(tǒng)一化處理，消除不同期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的疊加和投影偏差問題，為匹配工作奠定基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)匹配包括對(duì)要素圖形和屬性信息的匹配。圖形的匹配是通過空間查詢、疊置分析等處理，分析不同期同類要素間的位置、形狀、重疊相似度，選取出要素間最佳的匹配對(duì)象，從而建立要素之間的匹配關(guān)系。屬性信息的匹配是在圖形匹配的基礎(chǔ)上，根據(jù)要素的屬性信息，通過要素屬性信息關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步排查和確認(rèn)同類要素的匹配關(guān)系。在要素匹配關(guān)系的基礎(chǔ)上，就可以確定地理要素的變化情況。地理要素的變化包括新增、消失和變化3種。根據(jù)地理要素的變化情況，通過人機(jī)交互的方式就可以實(shí)現(xiàn)地理要素的變化信息提取。變化信息提取后，可由變化要素確定變化范圍，從而發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域和地理要素。

2）地理實(shí)體數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)。利用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)與地理實(shí)體數(shù)據(jù)建立的要素唯一標(biāo)識(shí)碼GUID，通過地理要素編碼匹配，查找出框架庫（地理實(shí)體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于框架庫中）里發(fā)生變化、待更新的相對(duì)應(yīng)的地理要素。

3）電子地圖數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)。以時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，通過地理實(shí)體到電子地圖的生產(chǎn)過程，建立二者的關(guān)聯(lián)關(guān)系，由地理實(shí)體數(shù)據(jù)變化要素確定電子地圖數(shù)據(jù)的變化范圍，實(shí)現(xiàn)變化發(fā)現(xiàn)。

2.4 全向?qū)降母陆换ツＪ?/p>

采用全向?qū)降母陆换ツＪ胶蜁r(shí)態(tài)存儲(chǔ)模型，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)到地理實(shí)體數(shù)據(jù)再到電子地圖數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)更新，如圖2所示。

圖2 全向?qū)礁陆换ツＪ?/p>

3 甘南州地理空間框架數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新實(shí)現(xiàn)

在甘南州地理空間框架數(shù)據(jù)體系建設(shè)基礎(chǔ)上，建立了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)到地理實(shí)體數(shù)據(jù)再到電子地圖數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)更新模式，從而為甘南州地理空間框架數(shù)據(jù)庫的電子地圖服務(wù)奠定了重要的保障。例如當(dāng)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中有一條道路新增后，首先實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫到框架數(shù)據(jù)庫的更新，然后再由更新后的框架數(shù)據(jù)庫更新到在線電子地圖數(shù)據(jù)，如圖3所示，實(shí)現(xiàn)了一條高速公路從地理實(shí)體數(shù)據(jù)到在線電子地圖的聯(lián)動(dòng)更新。

P208

B

1672-4623（2015）06-0167-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.06.056

2015-08-27。