張欽瑋

(江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心,江蘇 南京210013)

在城市測繪工作蓬勃發(fā)展的形勢下，地理信息數(shù)據(jù)庫的更新工作面臨著新的技術(shù)瓶頸。實(shí)現(xiàn)地理信息庫的快速更新并保證地理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、現(xiàn)勢性，是現(xiàn)階段地理信息管理者亟待解決的重大問題?，F(xiàn)階段地理信息服務(wù)的著重點(diǎn)依舊集中在數(shù)據(jù)產(chǎn)品以及圖紙產(chǎn)品中，處理任務(wù)量大、技術(shù)應(yīng)用門檻高、應(yīng)用造價(jià)高。在智能化時(shí)代的洪流中，地理信息服務(wù)模式應(yīng)當(dāng)向信息分析、在線服務(wù)以及個(gè)性化定制服務(wù)靠攏?，F(xiàn)階段的地理信息更新工作需要?dú)v經(jīng)下發(fā)資料、生產(chǎn)更新、驗(yàn)收檢查以及匯總數(shù)據(jù)等環(huán)節(jié)。更新環(huán)節(jié)權(quán)責(zé)清晰、相互銜接、共同制約，必須進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，進(jìn)一步縮短地理信息更新周期，跨越式提升地理要素現(xiàn)勢性并定時(shí)更新特定要素。測繪數(shù)據(jù)的及時(shí)性以及準(zhǔn)確性決定著本行業(yè)的發(fā)展質(zhì)量，地理信息動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的研究工作具有重要的研究意義。

1 當(dāng)前地理信息動態(tài)監(jiān)測的新需求

在智能化時(shí)代的洪流中，傳統(tǒng)批次化版本式監(jiān)測（更新周期為年、更新對象為數(shù)據(jù)庫）已經(jīng)逐步向應(yīng)需實(shí)時(shí)動態(tài)化監(jiān)測升級（更新周期為天，明顯縮短，更新對象為地理要素）。現(xiàn)階段的地理信息動態(tài)監(jiān)測需求可以歸納為以下五個(gè)方面：

1.1 加大對產(chǎn)品模式以及社會屬性信息的重視力度。傳統(tǒng)4D產(chǎn)品類型較為單一，著重點(diǎn)在數(shù)字地形圖產(chǎn)品上，與現(xiàn)階段信息服務(wù)需要不符合。升級后的數(shù)據(jù)要素以及數(shù)據(jù)內(nèi)容的著重點(diǎn)是地形圖要素，在專業(yè)屬性以及專業(yè)要素方面有所欠缺。在智能化時(shí)代的洪流中，應(yīng)當(dāng)推動新型地理信息成果向全信息、全空間、方向發(fā)展，并依據(jù)需求著重于開發(fā)多元化信息產(chǎn)品。

1.2 提升自動化處理地理要素的能力。在現(xiàn)階段地理信息實(shí)時(shí)更新，人機(jī)交互的任務(wù)極重，包括遙感影像解譯、制圖綜合處理、專業(yè)資料整合等。地理信息動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的自動化程度不高，人力、物力、財(cái)力等成本的損耗極大，阻礙著地理信息動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的跨越提升，與智能化時(shí)代的需求差別較大。

1.3 探索極具協(xié)同且高效的地理信息生產(chǎn)組織模式?，F(xiàn)階段地理信息分級管理模式下的資料共享、人員調(diào)度、生產(chǎn)統(tǒng)籌難以達(dá)到協(xié)同合作的局面，地理信息更新工作難以為繼。地理信息生產(chǎn)單位以統(tǒng)一劃定作業(yè)區(qū)為生產(chǎn)區(qū)域開展集中出測、跨省實(shí)施，不僅可以及時(shí)更新并快速反饋實(shí)地變化。在智能化時(shí)代的洪流中，地理信息生產(chǎn)組織模式應(yīng)當(dāng)向?qū)I(yè)部門協(xié)同、國省地聯(lián)動、商業(yè)公司參與模式靠攏。

2 地理信息動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

在研發(fā)新型設(shè)備以及新型技術(shù)的基礎(chǔ)上，將服務(wù)模式、技術(shù)模式、生產(chǎn)組織模式以及產(chǎn)品模式的升級轉(zhuǎn)型納入重點(diǎn)考慮范疇，構(gòu)建全方位、全空間的自動化模式，向協(xié)同化生產(chǎn)模式、實(shí)時(shí)化服務(wù)模式靠攏，努力實(shí)現(xiàn)地理信息動態(tài)監(jiān)測全盤統(tǒng)籌，地理信息動態(tài)智能監(jiān)測系統(tǒng)的總體建構(gòu)見圖1。

圖1 地理信息動態(tài)智能監(jiān)測系統(tǒng)總體建構(gòu)示意圖

地理信息動態(tài)智能監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)主要分為以下幾個(gè)方向：

2.1 產(chǎn)品模式向全信息化以及全空間化靠攏。在面向應(yīng)用、需求驅(qū)動的設(shè)計(jì)原則下，加快傳統(tǒng)產(chǎn)品分類模式的轉(zhuǎn)型進(jìn)度，統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)，進(jìn)行多尺度融合，豐富專題信息，銜接專業(yè)要素，搭建新型地理空間數(shù)據(jù)框架結(jié)構(gòu)。全面理解應(yīng)用需求，擴(kuò)大地理信息數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)面積，摒棄傳統(tǒng)制圖方式，全面表達(dá)專業(yè)要素，豐富專題信息，實(shí)現(xiàn)地理信息的無縫銜接。

2.2 提取并挖掘創(chuàng)新自動化信息。在影像信息提取技術(shù)的支持下，依據(jù)實(shí)際需求自動提取地理信息。通過互聯(lián)網(wǎng)泛在資源以及信息挖掘技術(shù)的優(yōu)勢，進(jìn)行影像信息提取技術(shù)的彌補(bǔ)工作，全自動化提取地理要素。在遙感影像數(shù)據(jù)以及地理信息的成果支撐下，在海量數(shù)據(jù)中自動提取預(yù)測性特征，建立深度學(xué)習(xí)模型，實(shí)現(xiàn)信息分類、信息翻譯。在互聯(lián)網(wǎng)泛在資源以及地理信息反饋?zhàn)兓夹g(shù)的支持下，推動信息變化檢測以及信息挖掘技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，進(jìn)而豐富地理信息要素。

2.3 積極開展新型遠(yuǎn)程化調(diào)繪工作。積極促進(jìn)協(xié)同化遠(yuǎn)程調(diào)繪的發(fā)展，在無人機(jī)的幫助下將實(shí)景影像實(shí)時(shí)傳輸?shù)秸{(diào)繪終端，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下增強(qiáng)顯示調(diào)繪影像，開展遠(yuǎn)程調(diào)查、遠(yuǎn)程核實(shí)以及遠(yuǎn)程采集工作。利用無人機(jī)的靈活性特征，遠(yuǎn)程獲取并繪制實(shí)景立體影像。在無人機(jī)實(shí)景影像實(shí)時(shí)傳輸以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下，在多維空間中顯示增強(qiáng)調(diào)繪對象，輔助調(diào)繪工作者完成調(diào)繪任務(wù)。

2.4 動態(tài)發(fā)布地理信息并自動化審核地理信息。自動脫密保密信息，處理并公開地理信息成果，建立地理信息動態(tài)發(fā)布框架，檢核并上報(bào)發(fā)布后的地理信息。自動審核涉密信息、自動篩選并剔除地理信息涉密部分，實(shí)時(shí)動態(tài)發(fā)布地理信息。在地理信息動態(tài)發(fā)布平臺中，建設(shè)地理信息反饋入口，加強(qiáng)數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的便捷標(biāo)記并拓寬便捷反饋途徑，改造智能化制圖以及深度學(xué)習(xí)技術(shù)，自動制作多級多類地理信息產(chǎn)品。在深度學(xué)習(xí)的技術(shù)基礎(chǔ)上，在海量數(shù)據(jù)中提取預(yù)測特征，建立深度學(xué)習(xí)縮編模型以及深度學(xué)習(xí)制圖配置模型，開展高效自動化縮編工作以及高效自動化制圖工作。

3 地理信息動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研制

數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)支持空間數(shù)據(jù)庫格式，在地理信息動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中比較普及。嵌入式控件編程在地圖管理中的應(yīng)用使得數(shù)據(jù)更新迭代速率以及數(shù)據(jù)管理水準(zhǔn)大為提高，主要涵蓋兩個(gè)步驟：數(shù)據(jù)錄入、更新、查詢以及監(jiān)測信息實(shí)時(shí)顯示。

3.1 數(shù)據(jù)錄入、更新、查詢

地理信息動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入涵蓋了分層沉降、應(yīng)力計(jì)以及孔隙水壓力等。

圖2 監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入,更新、查詢

3.2 監(jiān)測信息實(shí)時(shí)顯示

監(jiān)測信息實(shí)時(shí)顯示界面可實(shí)現(xiàn)對場地地圖窗口的大小調(diào)節(jié)以及移動更新，隨時(shí)獲取監(jiān)測點(diǎn)信息，繼而自動繪制該監(jiān)測點(diǎn)以時(shí)間以及深度為維度的變化曲線。

圖3 空間監(jiān)測信息顯示

4 更新方法與關(guān)鍵技術(shù)

4.1 更新方法

4.1.1 地理信息更新機(jī)制。在城市規(guī)模日益擴(kuò)張的形勢下，對城市地理信息更新機(jī)制的建立就顯得尤為重要。城市地理信息更新機(jī)制應(yīng)當(dāng)向辦事高效、職責(zé)明晰、運(yùn)轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)、行為規(guī)范方向發(fā)展，全面研究信息發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)替換等環(huán)節(jié)，盡可能地保持?jǐn)?shù)據(jù)現(xiàn)勢性。

4.1.2 發(fā)展數(shù)據(jù)更新途徑以及數(shù)據(jù)更新手段。傳統(tǒng)地理更新數(shù)據(jù)主要通過工程測量數(shù)據(jù)以及大比例尺地形圖實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)更新技術(shù)已經(jīng)逐步向航攝數(shù)據(jù)以及遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移，此舉在加快數(shù)據(jù)更新周期、保證數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性上表現(xiàn)十分突出。除此之外，差分GPS連續(xù)運(yùn)行參考站以及手持GIS接收機(jī)的應(yīng)用在加快數(shù)據(jù)動態(tài)更新上大有可為。

4.2 更新技術(shù)

就目前來看，建立地理信息動態(tài)更新體系需要依靠的關(guān)鍵技術(shù)包括：

4.2.1 正射影像庫更新技術(shù)。作為地理信息變化監(jiān)測以及把數(shù)據(jù)測定的前提，快速生成的正射影像地圖越來越被大眾所需求。數(shù)據(jù)庫的建設(shè)重點(diǎn)已經(jīng)逐步向快速生成正射影像并替換更改影像庫變化部分轉(zhuǎn)移。

4.2.2 地形圖自動縮編技術(shù)。地形圖自動縮編技術(shù)在減少人工縮編工作量、提高變化信息提取率以及圖形綜合形成率、提取發(fā)展道路、居民地等地理要素方面卓有建樹。

4.2.3 增量更新技術(shù)。系統(tǒng)性研究地理信息數(shù)據(jù)庫增量信息以及發(fā)布技術(shù)對于地理信息發(fā)展有著巨大幫助。

4.2.4 協(xié)同更新技術(shù)。所謂網(wǎng)格協(xié)同更新技術(shù)，指的是架構(gòu)在更新網(wǎng)格基礎(chǔ)上的變化監(jiān)測技術(shù)。對信息變化標(biāo)報(bào)模型（時(shí)空發(fā)布訂閱模型、采集建模、互動標(biāo)報(bào)空間模型、變化輪廓線分類以及目標(biāo)重構(gòu)等）的研究就顯得尤為重要。

4.2.5 影像信息自動化提取。在專業(yè)資料以及多源遙感影像技術(shù)的指導(dǎo)下，對多譜征、多區(qū)域、多時(shí)相的地理要素進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，在海量數(shù)據(jù)中探究圖像關(guān)系以及圖像結(jié)構(gòu)，搭建特征知識庫，自動化識別并提取地理要素。

4.2.6 地理信息自動化挖掘。在眾源地理數(shù)據(jù)以及開源地圖信息的支持下，發(fā)展屬性信息挖掘以及自動化關(guān)聯(lián)技術(shù)挖掘，探究多源地理信息要素，尋求地理要素的語義特征、空間關(guān)系以及影像特征。

4.2.7 地理產(chǎn)品自動化制作。在現(xiàn)有制圖成果以及地理信息成果的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，搭建縮編規(guī)則學(xué)習(xí)模型，開展自動化制圖以及自動化縮編，制作地理信息產(chǎn)品。

5 結(jié)論

傳統(tǒng)信息監(jiān)測模型的解決點(diǎn)主要側(cè)重于數(shù)據(jù)傳入以及數(shù)據(jù)輸送，數(shù)據(jù)在工程中的引導(dǎo)地位優(yōu)勢體現(xiàn)十分模糊，而現(xiàn)階段地理信息監(jiān)測的空間處理能力、數(shù)據(jù)資源整合能力都有了大幅度的提升。本文探討了地理信息庫的更新實(shí)況以及數(shù)據(jù)更新方式，為地理信息庫的搭建提供了有力參考。