周婷婷

（1. 福建省基礎地理信息中心，福建 福州 350003）

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電子地圖應用領域越來越廣，需求度越來越高，對電子地圖的現(xiàn)勢性要求越來越高[1]。天地圖·福建（福建省級制作發(fā)布的省級天地圖）和數(shù)字城市地理空間框架（以下簡稱數(shù)字城市）建設項目的不斷推進，省級和市縣級電子地圖制作存在較多重復性工作[2-3]。因此，提高電子地圖的更新效率和實現(xiàn)電子地圖更新成果的資源共享尤其重要[4]。天地圖·福建和數(shù)字城市項目建設中，省級和市縣級地圖服務根據(jù)測繪管理工作分工，7～17級為省級建設管理的地圖服務，18～20 級為市縣級建設管理的地圖服務。

電子地圖更新工作包括變化信息提取、地圖更新范圍確定和電子地圖瓦片更新。傳統(tǒng)的更新方式是按步驟逐步處理，其中間成果和處理流程比較繁瑣。本研究將更新步驟簡化，研究省市縣級電子地圖聯(lián)動更新方法，實現(xiàn)電子地圖快速增量更新和省市縣級電子地圖瓦片成果的協(xié)同聯(lián)動更新，以提高電子地圖的更新效率以及省市縣級電子地圖的同步性和一致性。

1 研究內(nèi)容

基于ArcGIS軟件，研究不同的地圖瓦片成果處理工具，利用ModelBuilder 模型構(gòu)建器串接不同的瓦片處理工具，驗證合適的模型參數(shù)，實現(xiàn)省市縣本級電子地圖更新步驟簡化、天地圖省級電子地圖成果到數(shù)字城市的更新、數(shù)字城市電子地圖成果到天地圖省級的同步更新。

1）電子地圖更新步驟簡化研究。按數(shù)據(jù)更新的范圍和效率，電子地圖更新包括常態(tài)更新和動態(tài)更新[5-6]。常態(tài)更新，即數(shù)據(jù)更新范圍較大，更新周期較長，一般為年度版本更新；動態(tài)更新，即數(shù)據(jù)更新范圍較小，只對重要交通和地名興趣點等個別要素數(shù)據(jù)更新，一般要求實時動態(tài)更新[7-8]。

電子地圖更新涉及配圖數(shù)據(jù)更新、電子地圖配圖、電子地圖瓦片生產(chǎn)、電子地圖質(zhì)檢、電子地圖更新和電子地圖成果對接6個環(huán)節(jié)[9]。將數(shù)據(jù)更新、地圖配圖和瓦片生產(chǎn)流程化是提高實時動態(tài)更新效率的關(guān)鍵技術(shù)，即要素更新驅(qū)動技術(shù)。

要素更新驅(qū)動技術(shù)：按更新要素創(chuàng)建緩沖區(qū)或更新要素與supertiles（瓦片格網(wǎng)數(shù)據(jù)）的疊加成果作為更新范圍，在已發(fā)布的原地圖服務上創(chuàng)建電子地圖瓦片，按照更新時間提取瓦片，作為瓦片更新增量包。

2）天地圖省級電子地圖成果到數(shù)字城市的聯(lián)動更新技術(shù)研究。天地圖省級節(jié)點電子地圖數(shù)據(jù)管理工作包括中小比例尺數(shù)據(jù)更新和7～17級電子地圖服務更新[10]。為實現(xiàn)資源共享和節(jié)約成本，數(shù)字城市電子地圖7～17級可直接調(diào)用對應城市覆蓋范圍內(nèi)的省級節(jié)點電子地圖瓦片。市縣向省級測繪主管部門申請市縣范圍的7～17級電子地圖，通過審批后，由省級在內(nèi)網(wǎng)環(huán)境按數(shù)字城市范圍從天地圖省級電子地圖成果提取瓦片，同步更新數(shù)字城市7～17 級電子地圖的關(guān)鍵技術(shù)，即導出地圖瓦片技術(shù)。

導出地圖瓦片：根據(jù)導出范圍的外包矩形或?qū)С龅姆秶?，在?nèi)網(wǎng)環(huán)境從天地圖省級電子地圖導出數(shù)字城市市縣級電子地圖瓦片，作為數(shù)字城市地圖服務發(fā)布[11-12]。

3）數(shù)字城市電子地圖成果到天地圖省級的聯(lián)動更新技術(shù)研究。數(shù)字城市電子地圖建設管理工作包括大比例尺數(shù)據(jù)更新和18～20級電子地圖服務更新[13-14]。為實現(xiàn)資源共享和服務聚合，將各個城市18～20 級電子地圖瓦片成果匯聚到一起，是實現(xiàn)數(shù)字城市縣級電子地圖到省級聯(lián)動更新的關(guān)鍵技術(shù)，即瓦片服務融合技術(shù)。瓦片服務的融合，即將“服務a”的部分比例尺瓦片導出，并導入到對應的“服務b”的相應比例尺中，替換已有的瓦片。該功能適用于將大比例尺的局部瓦片更新，導入或融合到某個大區(qū)域范圍的地圖服務上[15]。

瓦片服務融合是在天地圖省級和數(shù)字城市地圖瓦片具有相同的TilingSchema 和存儲格式的前提下，根據(jù)數(shù)字城市電子地圖范圍，在內(nèi)網(wǎng)環(huán)境將數(shù)字城市電子地圖瓦片導入到省級，將數(shù)字城市的地圖瓦片成果匯聚到省級平臺，聯(lián)動更新省級地圖服務。

2 實現(xiàn)方法

2.1 電子地圖更新步驟簡化

電子地圖更新步驟包括提取變化要素、確定地圖更新范圍和更新電子地圖瓦片3 個步驟，將3 個步驟簡化為1個處理步驟，具體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 電子地圖更新步驟簡化流程

2.1.1 提取變化要素

根據(jù)數(shù)據(jù)的更新范圍和更新效率，天地圖·福建和數(shù)字城市項目的更新模式包括年度更新和動態(tài)更新2 種，2 種更新模式的變化要素提取方法不同，具體如下：

1）按年度更新的年度版數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)更新變化內(nèi)容和范圍較大，利用Detect Feature Changes工具，驗證合適的緩沖搜索距離和對比字段，將更新要素與基本要素在空間上和屬性上進行對比， 對比結(jié)果CHANGE_TYPE 字段S 代表空間變化；A 代表屬性變化；SA 代表空間和屬性變化；NC 代表無變化；N代表新增要素；D代表刪除要素。利用Select工具，按屬性選擇條件，將無變化（即CHANGE_TYPE為NC）之外的要素保存為變化要素數(shù)據(jù)。

2）按月度或季度更新的月度或季度版動態(tài)更新數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)更新變化內(nèi)容和范圍較小，利用ArcGIS數(shù)據(jù)庫中的編輯者追蹤工具，將編輯者和編輯時間作為選擇條件，提取月度或季度變化數(shù)據(jù)。

2.1.2 確定更新范圍

利用Buffer 工具，測試合適的緩沖區(qū)距離，在輸入要素周圍指定距離創(chuàng)建緩沖區(qū)多邊形，將其作為電子地圖的更新范圍。

為提高大比例尺電子地圖更新效率，可將更新要素創(chuàng)建緩沖區(qū)或更新要素與supertiles的疊加成果作為更新范圍。supertiles 是利用Map Server Cache Tiling Scheme To Polygons工具生成的以supertiles為邊界的格網(wǎng)數(shù)據(jù)，開啟抗鋸齒時supertile 大小為2 048 像素×2 048 像素，反之為4 096 像素×4 096 像素，每個tile（切片）的大小是256 像素×256 像素。其中，抗鋸齒時supertile 相當于8×8 tile，反之為16×16 tile，一個bundle 可以保存128×128 個切片文件，所以抗鋸齒時第N級supertile 的范圍就是第N+4 級Bundle 的范圍，反之為第N+3 級Bundle的范圍，如圖2所示。采用抗鋸齒切片生成18 級的bundle，需要用Map Server Cache Tiling Scheme To Polygons工具生成第14級的supertile 網(wǎng)格；采用非抗鋸齒切片生成18 級的bundle，需要用Map Server Cache Tiling Scheme To Polygons工具生成第15級的supertile網(wǎng)格。

圖2 地圖瓦片組織結(jié)構(gòu)

2.1.3 更新電子地圖

利用Manage Map Server Cache Tiles 工具，將電子地圖更新范圍作為感興趣區(qū)，在現(xiàn)有瓦片服務中更新切片。利用文件同步小工具，按電子地圖更新時間提取瓦片更新的增量包。

2.1.4 電子地圖快速更新工具

基于ModelBuilder 串接以上處理工具，將變化要素提取、更新范圍確定和電子地圖瓦片更新串接為一個簡單易用的工具界面，實現(xiàn)電子地圖快速增量更新方法的界面化。

2.2 天地圖省級電子地圖到數(shù)字城市的聯(lián)動更新

為實現(xiàn)資源共享和應用，合理利用天地圖省級電子地圖資源，省級更新維護天地圖7～17級直接提取作為數(shù)字城市（市縣級）地圖資源。

在數(shù)字城市建設中，經(jīng)審批后，由省級地圖制作管理單位利用Export Map Server Cache工具，在內(nèi)網(wǎng)環(huán)境從省級電子地圖服務中提取市縣范圍的7～17級電子地圖作為數(shù)字城市（市縣級）7～17 級電子地圖。其中，提取的市縣級電子地圖成果格式可選擇緊湊型和松散型2種存儲格式。

2.3 數(shù)字城市到天地圖省級電子地圖的聯(lián)動更新

為實現(xiàn)資源共享和服務聚合，綜合管理數(shù)字城市地理空間框架（市縣級）電子地圖資源，經(jīng)審批后，由省級地圖制作管理單位利用Import Map Server Cache工具，在內(nèi)網(wǎng)環(huán)境將各市縣匯交的數(shù)字城市18～20 級電子地圖瓦片以文件形式導入到省級地圖瓦片服務中，作為全省18～20 級地圖服務進行統(tǒng)一更新管理維護。其中，數(shù)字城市電子地圖和天地圖省級電子地圖必須具有相同的Tiling Schema和存儲格式。

3 應用效果

目前，電子地圖更新流程簡化技術(shù)已成熟應用在天地圖·福建7～17 級電子地圖動態(tài)更新中，節(jié)省了一半中間成果存儲空間，大大縮短了作業(yè)時間，提高了電子地圖生產(chǎn)更新效率。省市縣地圖瓦片協(xié)作聯(lián)動更新技術(shù)已應用在部分數(shù)字城市7～17級電子地圖更新中，大大節(jié)約了人力成本和時間成本，提高了數(shù)字城市7～17級電子地圖的現(xiàn)勢性，具體見表1。

表1 應用效果比較

4 結(jié) 語

本文對電子地圖更新流程簡化和天地圖省市縣級電子地圖聯(lián)動更新技術(shù)方法進行了研究，設計了電子地圖快速更新的處理技術(shù)路線和方法。首先基于Modelbuilder 模型構(gòu)建器將各種地圖瓦片處理工具串接到一起，將數(shù)據(jù)更新、地圖配圖和瓦片生產(chǎn)等電子地圖更新步驟流程化為一個簡單易用的應用程序，在工具箱中以Model 界面形式直接調(diào)用，將整個處理流程簡單界面化。結(jié)果減少了中間成果，節(jié)省了存儲空間和作業(yè)時間，大幅度提升了工作效率。其次整合天地圖·福建和數(shù)字城市電子地圖資源，設計省、市縣級地圖瓦片協(xié)作聯(lián)動更新技術(shù)方法，在資源共享和節(jié)約成本的前提下，實現(xiàn)了省、市縣級電子地圖的生產(chǎn)、管理和更新的同步聯(lián)動。