多空間數據源集成技術的研究進展

摘 要：地理信息系統的迅速發展和廣泛應用積累了大量數據資源，它們存儲的數據格式互不相同，導致了空間數據多源性的產生，給數據綜合利用和數據共享帶來不便。本文闡述了多源空間數據的來源、其多元性的表現形式，并指出現有多元數據存在的問題。最后展望了多源數據集成的發展方向。

關鍵詞：GIS 多源空間數據 集成

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0022-01

近年來，隨著科技的進步和社會經濟發展的需要，傳統、單一的地面空間位置獲取方法逐漸被日益完善起來的新型、高效、多源、經濟的方法所取代，利用各種測量手段獲取的地面坐標位置及目標地物特征，以信息優化為原則，通過有機結合集成到地理信息系統（GIS）中，能得到更多連續、綜合、全面的信息，不僅可以提高地面空間位置提取的精確性和可靠性，同時也減少了以數據源為基礎的決策分析的模糊性和不確定性。

1 GIS數據多源性來源

GIS中根據空間數據隨著不同獲取方式、不同空間尺度、不同用途的測量致使數據源的不同，根據數據獲取手段的不同分為：地圖數字化、野外全數字化測量、遙感測量及攝影測量等。地圖數字化：由于紙質地圖是以往空間數據的主要表達形式或載體，對紙質地圖進行數字化也是最快捷、最有效的來源。對于研究區域的紙質地圖通過數字化儀或屏幕矢量化即可形成矢量電子地圖。野外全數字化測量：隨著測量技術的不斷提高，野外測量方式也發生了重大改變，從原來單一、復雜、耗時測量方式轉變成多源、自動、簡便的測量技術（如激光測距儀、GPS、攝影測量、三維激光掃描儀等技術），新的測量技術的產生從根本上改變了野外手工繪圖數據獲取方式，這些簡單、自動、快捷的數字化測量方式已經成為現有GIS獲取空間數據必不可少的手段。遙感測量：航空航天技術的發展給空間數據測量帶來了一種嶄新的獲取方式，不再局限于地面人工測量，轉變成通過遙感衛星大范圍獲取地面空間數據，還可以獲取豐富海量的衛c31837f5d3f7584e7ac50e9b374488d4c556cd3910cd3d3f809a5d2b7f3f1c5f星數據。從獲取遙感數據波譜特征不同，遙感數據可以分為光學遙感、紅外遙感以及雷達遙感數據。隨著近幾年雷達遙感技術不斷的發展和完善，合成孔徑雷達干涉測量技術（InSAR）逐漸應用于空間形變場的測量和大范圍DEM的生成。

2 GIS空間數據多源性的表現形式

空間數據多源性的表現形式主要可以概括為以下幾個點。

（1）多語義性。地理信息系統研究對象的多種類特點決定了地理信息的多語義性。不同系統解決問題的側重點也有所不同，因而會存在語義分異問題。

（2）多時空性和多尺度。一個GIS系統中的數據源既有同一時間不同空間的數據系列，也有同一空間不同時間序列的數據，而且不同的觀察尺度具有不同的比例尺和不同的精度。

（3）獲取手段多樣性。獲取地理空間數據的方法有多種多樣，這些不同手段獲得的數據其存儲格式及提取和處理手段都各不相同。

（4）存儲格式多源性。GIS數據源包含有空間數據和屬性數據兩部分，不同GIS軟件的存儲格式會不一樣。

3 多源空間數據集成的關鍵技術研究

不同GIS軟件都有不同存儲組織數據的格式，往往造成不同數據格式之間轉換時數據信息的丟失，隨著網絡的發展和GIS應用的日益廣泛，多源空間數據的集成已經成為迫切需要解決的問題，其中關鍵技術也成為研究的熱點。

（1）空間尺度問題。

空間尺度是研究某一物體或事件時所采用的空間單位，在地圖學或地理信息系統中通常把尺度表述成為比例尺。伴隨著野外采集、海量遙感數據等多源數據同時融合到GIS中來，面臨著研究同一問題采用不同尺度的數據的問題，給后續分析決策帶來一定的困難，所以如何在研究過程中選定合適尺度的空間數據以及如何在多尺度、多源空間數據中挖掘中相關有價值的信息是多源空間數據集成所要解決的一個重要的問題。

（2）數據同化問題。

GIS中采用的數據既然是多源數據就意味著其數據形式、結構、分辨率以及覆蓋范圍可能是不盡相同的，如何在統一的方法框架內將不同觀測系統、不同分辨率、直接觀測和間接觀測數據以及觀測數據和推測數據集合融合起來也是多源空間數據集成尚有待研究的問題。在這種問題的背景推動下，有學者嘗試采用數據同化的思想把不同來源、不同分辨率的數據結果集成為具有時間一致性、空間一致性和物理一致性的地表空間數據數據集。

（3）數據轉換法存在的不足。

由于缺乏對空間對象統一的描述方法，從而使得不同數據格式采用的空間數據模型不盡相同，經常造成一些拓撲關系和屬性數據的丟失。另外，這種方法需要將數據統一起來，違背了數據分布和獨立性原則。

（4）數據互操作存在的不足。

數據互操作將非空間數據處理標準成功地應用到空間數據上的同時存在一定的局限性：首先，真正實現不同格式數據之間的互操作需要每種格式的宿主軟件都按照統一的規范實現數據訪問接口，這在一定時期內還不能實現。其次，不同軟件相互訪問的時候，需要用戶有多個GIS軟件同時運行，顯然，這將不可避免地增加用戶的負擔。

4 結語

通過本文多源空間數據集成技術的研究，可以得到以下結論：首先需要解決的問題就是數據庫集成管理問題。空間數據共享要求用戶在使用數據時不應受地理位置的限制，不應受所使用軟件的限制，不應有明顯的時間滯后，這就需要提出一種無論在數據的空間、時間和屬性上的無間斷連續性的多源空間數據集成數據庫。其次，隨著網絡的發展為空間信息資源共享、交換提供了可能，在解決數據動態、異構協同共享問題的同時，需要建立一個統一的資源信息服務平臺，作為信息共享的底層核心。

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