王東華,劉建軍
國家基礎地理信息中心,北京 100830
基礎地理信息是國家空間數據基礎設施的重要組成部分,是國家信息化的權威、統(tǒng)一的定位基準和空間載體,是國家經濟建設、社會發(fā)展、國防建設中不可或缺的基礎性和戰(zhàn)略性信息資源[1-2]。
我國基礎地理信息數據庫建設歷經20余年。“九五”、“十五”期間,完成了國家基礎地理信息數據庫的初始建庫[2-11];“十一五”期間,開展了國家基礎地理信息的首次全面更新[12-17]。至“十二五”初,國家基礎地理信息數據庫實現(xiàn)全國覆蓋,完整性及現(xiàn)勢性得到了大幅提高,形成了涵蓋3個尺度(1∶5萬、1∶25萬、1∶100萬)、4種類型(正射影像數據、地形要素數據、數字高程模型數據、地形圖制圖數據)的國家基礎地理信息數據庫產品體系。
當前,地理信息綜合服務正在成為現(xiàn)代測繪工作的主要內容,用戶對數據的現(xiàn)勢性與內容豐富性提出了更高的要求。為此,國家測繪地理信息局于2012年啟動了國家基礎地理信息數據庫動態(tài)更新工程,對國家1∶5萬、1∶25萬、1∶100萬基礎地理信息進行持續(xù)快速更新,每年更新一次、發(fā)布一版,不斷提升數據的現(xiàn)勢性,更好地為國民經濟建設與社會發(fā)展提供可靠的測繪保障[18-19]。
國家基礎地理信息數據庫動態(tài)更新的總體思路是以1∶5萬地形數據庫為基礎數據庫,其他尺度和類型的數據庫為派生數據庫,首先開展基礎數據庫的快速更新工作,在其基礎上再通過跨尺度、跨類型聯(lián)動更新技術快速更新其他派生數據庫。總體思路示意圖如圖1所示。
圖1 國家基礎地理信息數據庫動態(tài)更新總體技術思路圖Fig.1 The flow chart of key techniques for dynamic updating of national fundamental geographic information database
首先,收集利用最新的基礎影像資料、基礎測繪資料和專業(yè)現(xiàn)勢資料,進行變化解譯和內業(yè)整合,同時視資料情況開展必要的外業(yè)巡查和調繪,完成基礎數據庫(1∶5萬地形數據庫)的動態(tài)更新。
其次,利用更新后的基礎數據庫,基于增量聯(lián)動更新技術快速更新派生數據庫。縱向跨尺度逐級聯(lián)動更新1∶25萬和1∶100萬地形數據庫,繼而橫向跨類型聯(lián)動更新同尺度的地形圖制圖數據庫和DEM數據庫。
最后,統(tǒng)籌構建國家基礎地理信息的要素級多時態(tài)數據庫模型?;谠隽渴饺霂旌桶姹臼浇◣靸煞N模式,對3個尺度、4種類型、多個現(xiàn)勢性版本的基礎地理信息集成建庫,實現(xiàn)國家基礎地理信息數據庫的動態(tài)管理和在線服務。
根據上述總體技術思路,研究提出了基礎數據庫動態(tài)更新、派生數據庫聯(lián)動更新和基于增量要素的多時態(tài)數據庫建庫和管理等主體技術方法。
1∶5 萬地形數據庫是國家級多尺度多類型數據庫中的基礎數據庫,資料收集要求高,更新技術難度高。針對動態(tài)更新,一年更新一次、發(fā)布一版的目標,重點攻克了多元現(xiàn)勢資料與網絡相結合的變化發(fā)現(xiàn)、基于內業(yè)整合的增量信息采編、基于外業(yè)重點巡查的增量信息判調等基礎數據庫技術方法,具體內容可參見文獻[20]。
在基礎數據庫更新后,利用基礎數據庫可以快速聯(lián)動更新其他派生數據庫,以保證更新的時效性。主要技術方法分為跨尺度數據庫聯(lián)動更新和跨類型數據庫聯(lián)動更新兩大類。
3.2.1 跨尺度數據庫聯(lián)動更新
跨尺度數據庫聯(lián)動更新主要針對小比例尺地形數據庫的更新需求,利用相鄰大比例尺地形數據庫增量更新成果,采用基于增量的聯(lián)動更新技術方法,通過多尺度地形數據庫整合統(tǒng)一、跨尺度地形要素自動匹配、基于增量的跨尺度聯(lián)動整合等,對小比例尺地形數據庫進行快速更新。
3.2.2 跨類型數據庫聯(lián)動更新
跨類型數據庫聯(lián)動更新主要針對地形圖制圖數據庫和數字高程模型數據庫的更新需求,利用同尺度地形數據庫的增量更新成果,基于不同類型數據庫之間的關聯(lián)關系,通過聯(lián)動處理規(guī)則和算法進行自動化更新,再結合少量人工檢核和交互編輯,實現(xiàn)派生數據庫的快速更新。
國家多尺度多類型基礎地理信息數據庫的動態(tài)更新,形成一年一版的多時態(tài)數據庫成果,對集成建庫與管理服務帶來新的技術挑戰(zhàn),有效的解決途徑就是基于增量要素的多時態(tài)數據庫建庫與管理。
統(tǒng)籌構建國家基礎地理信息的要素級多時態(tài)數據庫模型,并為每個要素創(chuàng)建唯一要素標識碼、更新狀態(tài)、要素版本等信息,實現(xiàn)不同版本之間同名要素的自動關聯(lián)。建庫時只將增量數據入庫,沒變化的部分不入庫。多版本數據庫里,最新版數據庫存儲一個全集,其他版本數據庫存入歷史數據庫。歷史數據庫中只存儲變化增量,降低數據冗余。新舊版本間具有關聯(lián),便于變化提取和統(tǒng)計分析。
深入優(yōu)化國家基礎地理信息的動態(tài)管理與服務系統(tǒng),通過數據庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)對C/S架構下的多時態(tài)數據庫集成管理,提供數據成果的增量入庫、查詢、分析、分發(fā)提供等功能;通過數據庫服務系統(tǒng),實現(xiàn)對更新成果的在線式地圖的快速發(fā)布服務,提供基于B/S架構下的海量數據的快速瀏覽、查詢等服務功能。
我國國家基礎地理信息數據庫動態(tài)更新總體設計與實踐中,主要呈現(xiàn)以下技術特點:
(1)重點要素更新與全要素更新相結合:根據與經濟建設和人民生活的關系密切程度、使用頻率、變化頻率、用戶現(xiàn)勢性需求等確定重點要素,對重點要素實現(xiàn)逐年動態(tài)更新,一般要素進行定期全面更新,既能優(yōu)先提供社會急需的重點信息,又能兼顧一般信息的需要。
(2)要素級增量式更新:有別與傳統(tǒng)版本式更新,動態(tài)更新采用增量式更新方式,在更新過程中標定更新變化信息,記錄更新狀態(tài)和更新時間,僅對發(fā)生變化的要素進行更新、質檢、匯交、建庫,大大提高了更新效率,也便于要素級多時態(tài)數據建庫與管理。
(3)不同數據庫間的聯(lián)動更新:建立不同數據庫之間的關聯(lián)關系進行快速聯(lián)動更新,通過多元聯(lián)動實現(xiàn)了多尺度、多類型數據庫的協(xié)調統(tǒng)一和相互關聯(lián),繼而基于基礎數據庫快速聯(lián)動更新派生數據庫,顯著提高更新自動化程度和更新效率。
(4)基于數據庫和網格化分區(qū)的更新:摒棄以圖幅為單位的數據組織方式,采用數據庫方式進行更新生產、質檢、匯交,大幅減少數據接邊工作量。更新生產中可按照行政區(qū)劃進一步邏輯劃分網格化生產單元,以實現(xiàn)大規(guī)模分布式更新,進一步提高更新效率。
國家測繪地理信息局于2012年啟動了國家基礎地理信息數據庫動態(tài)更新工程。2012年、2013年、2014年已分別完成了1∶5萬地形數據庫的三輪動態(tài)更新,每年更新一次、發(fā)布一版;此外,聯(lián)動更新了1∶25萬和1∶100萬地形數據庫,以及相應的制圖數據庫、數字高程模型數據庫;建立了要素級多時態(tài)數據庫系統(tǒng),實現(xiàn)了多尺度、多類型、多版本數據庫的動態(tài)管理與快速服務。
國家基礎地理信息數據庫動態(tài)更新的規(guī)?;こ虘贸煽冹橙唬瑖壹墧祿煺w現(xiàn)勢性提高到一年之內,居于國際先進之列,大幅提升了地理信息數據成果應用價值和測繪服務保障能力。
國家基礎地理信息數據庫動態(tài)更新較好地滿足了國民經濟建設與社會發(fā)展對基礎地理信息的迫切需求,更新成果已廣泛應用于國家經濟建設和國防建設各領域,為國家建設提供了重要的基礎性和戰(zhàn)略性信息資源,并在全國水利普查、國土調查、經濟普查、地理國情普查、全國山洪災害防治等重大工程中發(fā)揮重要作用。
今后還要進一步優(yōu)化完善智能化變化檢測、自動化增量采編、跨尺度聯(lián)動更新、跨類型聯(lián)動更新等主體技術方法,同時不斷提升成果共享與服務技術,切實推動更新自動化和服務動態(tài)化的穩(wěn)步實現(xiàn),早日達到數據覆蓋廣、更新快、內容豐富、資源共享的目標。
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