蔣陳純，瞿曉雯

（1.重慶市地理信息中心，重慶 401121）

地理空間數(shù)據(jù)增量發(fā)現(xiàn)渠道與更新方法研究

蔣陳純1，瞿曉雯1

（1.重慶市地理信息中心，重慶 401121）

針對當前數(shù)據(jù)更新中存在的技術問題，從地理空間數(shù)據(jù)增量發(fā)現(xiàn)出發(fā)，結合重慶市交通路網(wǎng)更新案例，對地理空間數(shù)據(jù)更新進行了探討，總結了地理空間數(shù)據(jù)的主要更新渠道、更新方法以及實施過程中的質(zhì)量控制，為各省市地理空間數(shù)據(jù)庫更新提供參考。

增量更新；更新渠道；更新方法；質(zhì)量控制

隨著GIS技術的快速發(fā)展與應用，地理空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性與準確性逐漸成為用戶追逐的目標，數(shù)據(jù)更新能力成為了數(shù)據(jù)使用者與購買者考慮的重要條件[1]。國際攝影測量與遙感協(xié)會主席FRITSCH博士認為：地理信息的更新與共享將成為GIS未來發(fā)展的重點，因為GIS的發(fā)展已經(jīng)由數(shù)據(jù)生產(chǎn)逐漸向數(shù)據(jù)更新轉(zhuǎn)變[2]。國家科技部基礎司組織完成的《國家科技基礎數(shù)據(jù)庫建設與發(fā)展的研究報告》也指出：持續(xù)更新和業(yè)務化運行是一個科學數(shù)據(jù)庫存在的根本[3]。因此，對基礎地理信息數(shù)據(jù)更新渠道、更新方法、質(zhì)量控制的發(fā)掘與探討已經(jīng)成為當下研究的重點。

本文從地理空間數(shù)據(jù)增量發(fā)現(xiàn)出發(fā)，開展了積極的探索和嘗試，尋找變化信息發(fā)現(xiàn)的渠道，探索更新的方法，并在實施過程中對質(zhì)量進行控制，最后以重慶市交通路網(wǎng)更新為例，驗證了這些方法的可行性，為地理空間數(shù)據(jù)的動態(tài)更新提供支撐與參考。

1 增量更新渠道

梳理已有的地理事件的增量更新渠道有網(wǎng)絡增量更新渠道、個人增量更新渠道和機構增量更新渠道3種。

1.1 網(wǎng)絡增量更新渠道

網(wǎng)絡增量更新使用終端可分為傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)終端和移動互聯(lián)網(wǎng)終端兩種[4]。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)有天地圖、公共服務平臺、地理要素相關部門官網(wǎng)、Google地圖等；利用移動互聯(lián)網(wǎng)終端設備（如智能手機、平板電腦等）采集公眾信息商發(fā)布的地理要素信息的平臺有新浪、騰訊的微博等。

1.2 個人增量更新渠道

1）地圖愛好者。地圖愛好者是對地理要素有興趣的人，如地圖迷、道路迷、鐵路迷。依托地理地圖書店建立的“交流區(qū)”可及時發(fā)現(xiàn)地理事件，發(fā)掘地理信息，實現(xiàn)地理要素信息增量更新。

2）地理信息調(diào)查員。地理調(diào)查根據(jù)地理單元組建調(diào)查小組，以1～2人為宜，不易過多，然后按照劃分的地理單元分配調(diào)查任務，確定調(diào)查區(qū)域并根據(jù)調(diào)查情況進行考核，量化調(diào)查工作考核內(nèi)容。

1.3 機構增量更新渠道

1）地理地圖書店。作為西南地區(qū)首家地理主題特色書店，地理地圖書店集經(jīng)營區(qū)與交流區(qū)于一體，有地理、地圖、旅游、攝影、交通等書籍供讀者查閱購買，還有公開出版的權威地圖，這些都可以為地理信息增量更新提供素材；交流區(qū)為地理愛好者們提供了分享地理資源、攝影、旅行等信息的場所供大家進行相關交流，通過交流和共享可以及時發(fā)現(xiàn)地理事件、發(fā)掘地理信息，實現(xiàn)地理要素信息增量更新。

2）更新聯(lián)系機制[5]。通過區(qū)縣建筑物信息調(diào)查、主城區(qū)建筑物信息調(diào)查、鄉(xiāng)村規(guī)劃綜合信息數(shù)據(jù)庫和鎮(zhèn)街鄉(xiāng)規(guī)劃信息數(shù)據(jù)庫建設獲取各行政村、鎮(zhèn)街鄉(xiāng)、區(qū)縣的取系方式，通過這種項目建立起來的聯(lián)系機制對各區(qū)縣、鎮(zhèn)街鄉(xiāng)、行政村的社會、經(jīng)濟信息的增量更新提供信息來源和更新渠道。

3）與各行業(yè)部門建立聯(lián)系渠道。與各區(qū)縣、各部門（如公安局、計生委、交委等）建立聯(lián)系渠道是地理要素增量更新信息的重要來源。以“每周一圖”為載體，通過與園林局、教委、文廣局、體育局、民宗委等部門合作，收集專業(yè)資料，并推出了一系列專題圖，取得了良好的效果。這種方式可將各部門的專業(yè)數(shù)據(jù)與公眾服務結合在一起作為專題信息更新的重要途徑。

2 增量更新方法

2.1 增量更新技術架構

地理信息增量更新渠道可以快速、全面提供地理事件發(fā)生時的各種信息，從而讓地理信息工作者能夠及時、全面地掌握增量更新地理事件。地理信息的增量更新需要完善的增量更新技術作為支撐，圖1為增量更新技術架構。

圖1 地理信息增量更新技術架構

2.2 增量更新技術方法

根據(jù)軟硬件設備、信息獲取手段的不同，增量更新技術可分為依靠現(xiàn)代空間信息的增量更新技術、互聯(lián)網(wǎng)增量更新技術、移動測量平臺增量更新技術和互動地理信息更新技術4類。

1）現(xiàn)代空間信息增量更新技術。現(xiàn)代空間信息增量更新技術主要是“3S”技術，即地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術（RS）、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）。

GIS增量更新技術是指利用質(zhì)檢站待歸檔的地形圖、規(guī)劃部門的總平圖、規(guī)劃審批與發(fā)件資料、從其他更新渠道獲得的電子圖件等矢量成果資料來實現(xiàn)各地理要素的增量更新。該方法充分利用了最新的測量成果，能夠?qū)σ剡M行空間更新與部分屬性更新，具有精度高的特點。

RS增量更新技術是指利用高分辨率的衛(wèi)星影像、航空影像和無人機影像來實現(xiàn)各地理要素的增量更新。利用覆蓋范圍廣且具有高時效性與高分辨率的遙感影像可以快速發(fā)掘變化信息，為地理信息的更新提供線索與途徑。

GNSS增量更新技術是指利用GPS、GLONASS、北斗等衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)來快速、高效、準確地獲取地理信息的三維坐標信息，從而獲取更新要素的地理信息。用戶只需一臺GNSS接收機在全球衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)的支持下即可完成興趣點點位的采集。在實際工作中，地理調(diào)查者只需帶上輕便的手持GPS便可以完成地理要素的坐標、照片、視頻、文本等信息的采集，實現(xiàn)地理信息增量更新。

2）互聯(lián)網(wǎng)增量更新技術?；ヂ?lián)網(wǎng)增量更新技術根據(jù)使用終端的不同可分為傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)更新技術和移動互聯(lián)網(wǎng)更新技術。

傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)更新技術是指在PC端上通過地圖平臺、專業(yè)部門官方網(wǎng)站、地理愛好者網(wǎng)站、即時交流工具等獲取更新地理事件的空間及其他屬性信息，從而實現(xiàn)地理信息增量更新。

移動互聯(lián)網(wǎng)更新技術是指在手機、平板電腦等移動智能終端上利用其LBS服務和移動GIS定制服務進行離線或在線地理要素采集，實現(xiàn)地理要素的更新。

3）移動測量平臺更新技術。移動測量平臺是指裝備激光掃描儀、GPS、GNSS、INS/DR（慣性導航系統(tǒng)或航位推算系統(tǒng)）以及視頻系統(tǒng)等傳感器和設備的車輛在行進過程中快速采集道路兩側的相關地理空間數(shù)據(jù)并存儲于計算機中，再通過相關軟件進行編輯處理得到專題數(shù)據(jù)成果[6]。移動測量平臺具備快速、精確、使用方便等特點，可以實現(xiàn)多個更新要素的同時采集。數(shù)字全景攝影系統(tǒng)和三維激光掃描系統(tǒng)是現(xiàn)在常用的移動測量平臺。

4）互動地理信息更新技術。互動地理信息更新技術是指地理信息用戶自己主動向地理信息制作者提供其所掌握的變化信息，地理信息制作者據(jù)此完成地理要素的增量更新，包括普通用戶地理事件響應更新技術、專業(yè)用戶共享反饋更新技術、新聞媒體信息發(fā)布更新技術。

普通用戶地理響應更新技術是指非地理信息專業(yè)用戶在使用LBS服務時發(fā)布的感興趣的信息，這些信息包含著大量的地理信息，可以參考該信息完成要素增量更新。如利用用戶帶位置信息的微博對其涉及地點的增量更新。

專業(yè)用戶共享反饋更新技術是指地理信息的專業(yè)用戶將本行業(yè)的變更信息主動發(fā)送給地理信息制作者，地理信息制作者完成要素增量更新后再提供給專業(yè)用戶使用。如公交愛好者明龍與公交系統(tǒng)的多家分公司建立了有效的共享機制，公交信息變更時公交公司會主動通知明龍進行更新。

新聞媒體信息發(fā)布更新技術是指當?shù)氐男侣劽襟w每天在報紙、網(wǎng)絡上發(fā)布的最新的與民生相關的信息，關注新聞便可以得到重大基礎設施的更新信息，從而完成地理要素的增量更新。如利用重慶本地的華龍網(wǎng)、重慶商報等新聞更新地理要素。

3 增量更新質(zhì)量控制

地理要素數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制貫穿數(shù)據(jù)更新的整個過程[7]，包括資料與儀器的準備、資料的采集、編輯、處理與輸出。

1）對基礎資料的質(zhì)量控制。應選擇滿足質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)源的誤差范圍應小于產(chǎn)品質(zhì)量要求的范圍。同時，基礎資料的質(zhì)量控制直接關系到數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，對資料進行正確的處理既可以提高工作效率，又可以減少數(shù)字化誤差。

2）對數(shù)據(jù)采集手段的選擇。合理的數(shù)據(jù)采集手段應根據(jù)用戶的需求、精度的高低與數(shù)字產(chǎn)品的應用方式來確定，同時應考慮經(jīng)濟與質(zhì)量的雙重需求。

3）對軟、硬件配置的要求。應對內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)采集中所使用的硬件與軟件進行定期檢查更新，使其性能滿足相關數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量與技術標準，同時在作業(yè)前后應進行校驗，以確保數(shù)據(jù)采集的準確性。

4）數(shù)據(jù)采集前的準備工作。數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量是建立在良好準備工作上的，必須滿足相應的技術要求。數(shù)據(jù)采集前應對本次數(shù)據(jù)采集的相關技術文件進行學習與理解，包括技術設計書、數(shù)據(jù)分類編碼標準和技術操作流程等。

5）數(shù)據(jù)采集中的監(jiān)控。在數(shù)據(jù)采集的過程中應建立相應的質(zhì)量控制指標，實時檢查采集到的數(shù)據(jù)，及時預防、糾正誤差與錯誤。同時，利用相關圖表工具實時掌握質(zhì)量動態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，采取有效措施，保證數(shù)據(jù)收集過程中的工藝保持穩(wěn)定狀態(tài)。典型的預防性質(zhì)量控制方式包括過程表與進程跟蹤。

過程表是對數(shù)據(jù)采集的過程制定的詳細規(guī)定，以保證所有的采集工作均遵循統(tǒng)一的工作流程，從而確保信息采集的一致性。進程跟蹤是在數(shù)據(jù)采集過程中，通過數(shù)據(jù)之間的關系（相聯(lián)關系、幾何關系、取值范圍等），利用計算機程序來約束數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，如房屋的直角糾正。此外，通過建立數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與數(shù)據(jù)規(guī)范的聯(lián)動關系，如兩者之間的閉合與組合等關系，可以保障在數(shù)據(jù)規(guī)范變動時，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制也會實時發(fā)生相應的變化。

6）結果控制。數(shù)據(jù)錄入完成后，對得到的數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制及相應的質(zhì)量評價。

4 重慶市交通更新案例

4.1 案例概況

重慶市地理信息中心為滿足用戶需求，于2016年1月開始對重慶市主城區(qū)及各區(qū)縣的路網(wǎng)數(shù)據(jù)進行了更新。本次更新通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料和專題數(shù)據(jù)外業(yè)普查相結合的工作模式，完成了主城區(qū)和區(qū)縣城市的道路更新以及全市公路、鐵路的更新。

4.2 路網(wǎng)數(shù)據(jù)更新渠道

本次更新主要依據(jù)重慶市地理信息中心已有的成果數(shù)據(jù)、遙感影像、地理國情普查成果，并通過網(wǎng)絡收集變化信息，通過地圖愛好者與現(xiàn)場地理信息調(diào)查員發(fā)掘地理信息，實現(xiàn)地理要素信息增量的補充。在本次路網(wǎng)數(shù)據(jù)更新工作中，重慶市地理信息中心與各區(qū)縣、各部門（如公安局、計生委、交委等）建立了積極的聯(lián)系渠道，為地理要素信息增量更新提供了重要的數(shù)據(jù)來源。其中，重慶市地理信息中心已有成果主要包括主城區(qū)道路與區(qū)縣城市道路的道路中心、城市橋梁隧道、立體交叉口；采用2015年中心所擁有的最新高分辨率遙感影像成果作為參考底圖使用，優(yōu)先級為高分商業(yè)衛(wèi)星影像、低空影像、國產(chǎn)衛(wèi)星影像，不足部分使用地理國情的DOM成果。

4.3 路網(wǎng)數(shù)據(jù)更新技術流程

1）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。根據(jù)遙感影像、地理國情成果以及網(wǎng)絡上收集到的資料對于新建成的道路進行補充，對于道路改線的，根據(jù)實際情況更新已有道路，刪除已廢除的道路。道路數(shù)據(jù)更新時，應先勾繪出道路中心線，并由路面寬度勾繪出道路邊線，具體流程如圖2所示。匝道、橋梁與隧道的信息更新流程與道路類似。

圖2 道路數(shù)據(jù)更新

當內(nèi)業(yè)資料整理完成后，應檢查線路是否偏離，公路數(shù)據(jù)中有橋梁和隧道的必須與公路共線。對于不能確定的數(shù)據(jù)應標出并進行外業(yè)調(diào)查，數(shù)據(jù)處理過程中，應保證數(shù)據(jù)邏輯一致性，如同一名稱或編號的道路線應保持連通、等級保持一致等。

2）外業(yè)調(diào)查與處理。外業(yè)調(diào)查與采集主要采用GPS、RS、GIS結合的3S技術，如圖3所示，利用基于智能移動終端的內(nèi)外業(yè)一體化采集系統(tǒng)，通過實地調(diào)查的方式采集各類內(nèi)業(yè)無法確定的信息。

圖3 利用信息化調(diào)查設備開展外業(yè)調(diào)查

4.4 質(zhì)量檢查

采用GeoWAY軟件檢查數(shù)據(jù)中的懸掛點、偽節(jié)點、線打折、上下層邏輯關系、房屋面與道路中心線壓蓋等問題。數(shù)據(jù)處理完成后，公路與城市道路需要進行接邊處理。

5 結 語

隨著各省市地理空間數(shù)據(jù)庫的建立與完善，如何保持地理空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性與準確性成為當下數(shù)據(jù)庫更新所面臨的主要問題。本文從地理空間數(shù)據(jù)增量發(fā)現(xiàn)出發(fā)，結合具體工程案例，對地理空間數(shù)據(jù)更新進行了探討，總結了地理空間數(shù)據(jù)的主要更新渠道、更新方法以及如何進行質(zhì)量控制，為各省市地理空間數(shù)據(jù)的更新提供了參考。由于國家基礎設施建設與城市化建設進程不斷加快，地理空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性將直接影響到建設成果的應用與持續(xù)發(fā)展，未來空間數(shù)據(jù)的更新效率、準確性與自動化程度將成為研究重點。

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B文章編號：1672-4623（2017）06-0044-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.06.013

2016-12-07。

蔣陳純，工程師，研究方向為地理信息系統(tǒng)應用、地理調(diào)查、數(shù)據(jù)建庫。