張寶安，萬(wàn)旭東，石玉華

(1.甘肅省地圖院，甘肅 蘭州 730000；2.北京吉威時(shí)代軟件股份有限公司，北京 100043)

目前國(guó)內(nèi)省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品中數(shù)字線劃圖(DLG)的更新基本都采用全量更新模式，存在更新效率低和更新不連貫等問(wèn)題，歷次更新都是另起爐灶，造成數(shù)據(jù)冗余且相鄰兩次更新的數(shù)據(jù)沒(méi)有相互聯(lián)系，無(wú)法查看數(shù)據(jù)的歷史演變狀況。如何更好的解決數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)冗余及更新效率問(wèn)題，以滿足測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)用戶對(duì)現(xiàn)勢(shì)性的需求[1]，是目前省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪面臨的瓶頸。

1 數(shù)字線劃圖(DLG)主要內(nèi)容及成果形式

甘肅省現(xiàn)階段省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品的主要形式仍然以1：10 0004D產(chǎn)品為主，其中，DLG產(chǎn)品是生產(chǎn)流程最復(fù)雜、需求量最大的產(chǎn)品[2]。目前甘肅省1：10 000DLG產(chǎn)品以點(diǎn)、線、面要素分層、MDB格式存儲(chǔ)上交，包含定位基礎(chǔ)、水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌、植被與土質(zhì)、地名及注記等九大類(lèi)38個(gè)數(shù)據(jù)層，數(shù)據(jù)層內(nèi)容定義見(jiàn)表1[3]。

表1數(shù)據(jù)分類(lèi)分層

2 研究目標(biāo)及內(nèi)容

甘肅省省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪增量更新總體建設(shè)目標(biāo)是通過(guò)增量更新技術(shù)，提升省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)字線劃圖更新生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)更新?tīng)顟B(tài)的實(shí)時(shí)記錄，解決歷次更新缺乏內(nèi)在連貫性以及更新數(shù)據(jù)冗余等問(wèn)題。主要建設(shè)內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

(1)設(shè)計(jì)面向省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪1：5 000、1：10 000數(shù)字線劃圖的增量更新模型，覆蓋所有更新類(lèi)型和場(chǎng)景，滿足新時(shí)期增量更新業(yè)務(wù)需求；

(2)設(shè)計(jì)增量更新業(yè)務(wù)流程，充分考慮目前生產(chǎn)能力現(xiàn)狀，形成一整套面向1：5 000、1:10 000數(shù)字線劃圖增量更新技術(shù)路線；

(3)定制研發(fā)配套生產(chǎn)工具軟件，結(jié)合增量更新記錄要求，定制研發(fā)出配套的更新生產(chǎn)工具。

3 總體技術(shù)思路

通過(guò)設(shè)計(jì)增量更新模型，并將其應(yīng)用于省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)字線劃圖更新生產(chǎn)過(guò)程中，更新過(guò)程采用更新信息實(shí)時(shí)記錄與靜態(tài)比對(duì)雙管齊下機(jī)制，通過(guò)更新變化信息過(guò)程檢查，確保更新成果質(zhì)量而后導(dǎo)出增量更新包，形成先進(jìn)的增量更新技術(shù)路線，見(jiàn)圖1。

(1)需求調(diào)研與分析

需求調(diào)研與分析主要是了解甘肅省省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪DLG產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分類(lèi)現(xiàn)狀及當(dāng)前增量更新的核心需求，如DLG要素分類(lèi)、數(shù)據(jù)層及屬性的設(shè)置情況、產(chǎn)品的過(guò)程檢查及最終檢查、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)等，并通過(guò)需求分析梳理更新類(lèi)型并進(jìn)行業(yè)務(wù)場(chǎng)景識(shí)別，為增量更新模型的設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

(2)設(shè)計(jì)與研發(fā)

設(shè)計(jì)與研發(fā)主要是通過(guò)增量更新模型的設(shè)計(jì)以及增量更新業(yè)務(wù)流程的梳理，在此基礎(chǔ)之上研發(fā)與增量更新模型配套且與增量更新業(yè)務(wù)流程高度契合的生產(chǎn)工具。

(3)測(cè)試與試生產(chǎn)

測(cè)試與試生產(chǎn)主要是通過(guò)實(shí)際試生產(chǎn)測(cè)試增量更新模型、業(yè)務(wù)流程以及配套生產(chǎn)工具的實(shí)用性，在試生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并不斷優(yōu)化增量更新模型、業(yè)務(wù)流程以及配套生產(chǎn)工具。試生產(chǎn)選擇2019年甘肅省慶陽(yáng)市慶城縣縣域?yàn)樵嚿a(chǎn)區(qū)域，分兩種模式進(jìn)行試生產(chǎn)增量更新包的生產(chǎn)與提交：一是按鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)域；二是按標(biāo)準(zhǔn)圖幅。

(4)規(guī)?；a(chǎn)

經(jīng)過(guò)測(cè)試與試生產(chǎn)后，確定增量更新技術(shù)路線切實(shí)可行后開(kāi)展規(guī)?；隽扛律a(chǎn)。最終完成甘肅省慶陽(yáng)市2.7 000 km2的增量更新。

4 增量更新模型設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)原則

(1)實(shí)用性：更新模型在甘肅省十三五基礎(chǔ)測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范基礎(chǔ)上制定，在一段時(shí)間內(nèi)可保證其穩(wěn)定可用；同時(shí)，更新模型充分考慮所有更新業(yè)務(wù)場(chǎng)景，兼顧更新動(dòng)作的前后順序，設(shè)計(jì)出合理實(shí)用的更新模型，在滿足更新業(yè)務(wù)需求的同時(shí)也可大幅度提升生產(chǎn)更新效率。

(2)開(kāi)放性：增量更新模型的開(kāi)放性主要體現(xiàn)在：①采用通用GIS數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)，依據(jù)此模型描述各大主流GIS軟件皆可實(shí)現(xiàn)；② 模型可依據(jù)業(yè)務(wù)擴(kuò)展銜接地理國(guó)情監(jiān)測(cè)更新模型。

(3)通用性：設(shè)計(jì)的模型可在甘肅省省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪更新任務(wù)上通用，同時(shí)考慮新型基礎(chǔ)測(cè)繪的省、市、縣統(tǒng)籌的需要，在省市縣三個(gè)比例尺級(jí)別更新任務(wù)也通用。

(4)先進(jìn)性：采用數(shù)據(jù)庫(kù)為更新記錄載體，實(shí)現(xiàn)更新信息實(shí)時(shí)記錄與更新后比對(duì)相結(jié)合，同步考慮與新型基礎(chǔ)測(cè)繪的銜接，全面保證更新的先進(jìn)性；同時(shí)，具備全面的質(zhì)量控制技術(shù)，保證更新包的準(zhǔn)確性，錯(cuò)誤位置實(shí)時(shí)定位方便更新作業(yè)生產(chǎn)。

4.2 模型定義

甘肅省省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[4]中對(duì)表1所列各層均定義了屬性表，對(duì)屬性表中屬性項(xiàng)及順序也進(jìn)行了設(shè)置，除每層都有GB字段外，各層分別有NAME、TYPE、STATE、ANGLE、DEPTH、PINYIN等26個(gè)字段，根據(jù)實(shí)際情況，各層的屬性表的字段都不同。以“定位基礎(chǔ)”層為例，見(jiàn)表2。

表2各層屬性表的屬性項(xiàng)及順序

更新模型作為增量更新技術(shù)的核心直接影響增量更新技術(shù)的科學(xué)性和實(shí)用性。通過(guò)建立科學(xué)合理的增量更新模型，從而實(shí)現(xiàn)更新成果要素的生產(chǎn)過(guò)程核心要素狀態(tài)節(jié)點(diǎn)追溯，即通過(guò)追溯獲取更新成果要素的本底庫(kù)要素以及更新過(guò)程的要素處理方式。增量更新模型設(shè)計(jì)除保留各層原有的屬性項(xiàng)外，新增GUID、UPDATE_TYPE、UPDATE_INDBTYPE、UPDATE_SRCGUID、UPDATE_TIME等字段。更新模型新增結(jié)構(gòu)如表3所示。

表3更新模型

4.3 核心場(chǎng)景

以更新模型為基礎(chǔ)結(jié)合實(shí)際更新生產(chǎn)進(jìn)行場(chǎng)景化分析，更新類(lèi)型主要包括：增加、刪除、圖形修改、屬性修改、圖屬均修改、圖形修改僅節(jié)點(diǎn)增減、切割、合并等，部分增量更新核心場(chǎng)景如表4所示。

5 增量更新技術(shù)流程探索

5.1 本底數(shù)據(jù)提取

將待更新的本底數(shù)據(jù)從基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中提取，提取的數(shù)據(jù)必須具有全球唯一標(biāo)識(shí)碼(GUID)，并保持提取和最終入庫(kù)的唯一標(biāo)識(shí)一致。

5.2 變化區(qū)域發(fā)現(xiàn)

變化發(fā)現(xiàn)主要有三種模式：

(1)舊影像和新影像進(jìn)行對(duì)比。以矢量數(shù)據(jù)同期影像和更新年度的新影像做對(duì)比來(lái)確定變化區(qū)域，主要有兩種方法：一是人工目視解譯，二是利用遙感變化監(jiān)測(cè)技術(shù)。

(2)舊矢量和新影像對(duì)比。一是人工目視判讀，這要依賴(lài)于判讀人員的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，判讀速度較慢，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；二是基于軟件自動(dòng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，如GEOWAY Updater地理信息數(shù)據(jù)更新軟件，根據(jù)用戶需求開(kāi)發(fā)了該模塊，但有一定的排錯(cuò)工作量。

表4增量更新核心場(chǎng)景(部分)

(3)打造動(dòng)態(tài)更新平臺(tái)APP。通過(guò)大眾參與，實(shí)時(shí)上傳變化信息的位置和屬性，根據(jù)上傳的信息，測(cè)繪專(zhuān)業(yè)人員再通過(guò)衛(wèi)星影像進(jìn)行人工識(shí)別，實(shí)時(shí)更新變化要素。

上述三種模式可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況交互穿插使用，以提高更新效率。

圖2 基礎(chǔ)測(cè)繪增量更新業(yè)務(wù)流程

5.3 確定增量更新作業(yè)區(qū)域

更新作業(yè)區(qū)域可按以下三種方式進(jìn)行劃分：(1)按常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)圖幅劃分[5]；(2)按縣、鄉(xiāng)行政區(qū)域劃分；(3)按道路、水系等線狀要素或自然地貌的山脊、溝壑進(jìn)行劃分。三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)：(1)從數(shù)據(jù)庫(kù)提取的數(shù)據(jù)是按標(biāo)準(zhǔn)圖幅分塊，不用做數(shù)據(jù)的連接、合并等整合處理，缺點(diǎn)是接邊量大；(2)可發(fā)動(dòng)縣、鄉(xiāng)、村級(jí)負(fù)責(zé)人員，基于動(dòng)態(tài)更新平臺(tái)APP對(duì)變化位置上傳，缺點(diǎn)是需要做數(shù)據(jù)的整合處理，需要按行政界線拼接裁切數(shù)據(jù)，如果從數(shù)據(jù)庫(kù)可以提取任意范圍的數(shù)據(jù)，而且不存在偽節(jié)點(diǎn)等情況，這種方式的缺點(diǎn)也不存在了。(3)減少接邊工作量，進(jìn)而減少接邊的錯(cuò)誤率，缺點(diǎn)是劃分作業(yè)單元需要一定的時(shí)間。

5.4 數(shù)據(jù)增量更新生產(chǎn)

將待更新本底庫(kù)數(shù)據(jù)，疊加最新時(shí)相正射影像，綜合應(yīng)用其它專(zhuān)題資料，依據(jù)變化情況進(jìn)行要素的增量更新，數(shù)據(jù)更新過(guò)程中的所有操作須實(shí)時(shí)自動(dòng)記錄要素的更新?tīng)顟B(tài)。

5.5 靜態(tài)比對(duì)

通過(guò)新舊數(shù)據(jù)版本自動(dòng)比對(duì)以及交互確認(rèn)，排除因更新誤操作導(dǎo)致的更新信息記錄不正確，增加更新成果可信度，與更新信息實(shí)時(shí)自動(dòng)記錄形成雙保險(xiǎn)，保證更新成果準(zhǔn)確率。

5.6 質(zhì)量檢查

針對(duì)更新成果(更新包)的圖形、屬性、邏輯、拓?fù)洹⑼暾赃M(jìn)行質(zhì)量檢查，同時(shí)檢查更新包與本底數(shù)據(jù)之間的協(xié)調(diào)一致性，保證更新成果的質(zhì)量，質(zhì)檢結(jié)果以列表形式輸出并圖形化展示，快速定位錯(cuò)誤及修改。

5.7 增量包成果入庫(kù)

數(shù)據(jù)更新并質(zhì)檢完成后，自動(dòng)輸出增量更新包，直接將增量更新包成果入庫(kù)，其中更新成果類(lèi)型為新增的要素按新增要素入庫(kù)，更新成果類(lèi)型為替換的要素替換庫(kù)中相應(yīng)要素，更新成果類(lèi)型為刪除的刪除庫(kù)中相應(yīng)要素。

6 結(jié) 語(yǔ)

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)、完善與動(dòng)態(tài)更新是新型基礎(chǔ)測(cè)繪建設(shè)內(nèi)容的核心任務(wù)之一[6]。采用增量更新方式進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)是能很好的適應(yīng)當(dāng)下生產(chǎn)的重要途徑與手段。增量更新技術(shù)是一種解決地理信息數(shù)據(jù)歷次更新演變?nèi)狈?dòng)態(tài)追蹤的技術(shù)，利用增量更新技術(shù)對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行更新不僅能夠大大提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)更新效率，還解決了數(shù)據(jù)生產(chǎn)更新的連貫性問(wèn)題，是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息的常態(tài)化更新的一種重要手段[7-10]。增量更新技術(shù)目前還只是在試生產(chǎn)階段，對(duì)全省大面積推廣還需要持續(xù)研究，尤其是直接基于數(shù)據(jù)庫(kù)的更新還需繼續(xù)探討及試驗(yàn)。