地理空間框架數據的聯動更新技術研究與實現

王建麗

（1.信息工程大學 地理空間信息學院，河南 鄭州 450052；2.甘肅省基礎地理信息中心,甘肅 蘭州 730000）

地理空間框架數據的聯動更新技術研究與實現

王建麗1,2

（1.信息工程大學 地理空間信息學院，河南 鄭州 450052；2.甘肅省基礎地理信息中心,甘肅 蘭州 730000）

圍繞電子地圖服務對地理空間框架數據聯動更新的需求，闡述地理空間框架數據聯動技術的思路、流程及技術方法，最后介紹了聯動更新技術在甘南藏族自治州在線電子地圖服務建設方面的實際效果。

電子地圖服務；地理空間框架數據；聯動更新；唯一標識碼；時態數據庫

天地圖、數字城市以及地理國情監測等社會應用在我國不斷建設推廣，使得在線電子地圖服務備受青睞。作為空間認知工具的在線電子地圖[1]，其數據源是地理實體數據，而地理實體數據主要來源于基礎地理信息數據。地理實體數據和電子地圖數據是地理空間框架數據的重要組成部分。所有的城市空間信息和社會經濟統計信息都是城市各個空間對象的目前狀態，與過去的狀態完全分割，城市的發展是沿著時間軸連續的、無限延伸的全過程[2]。隨著電子地圖服務的深入，如何實現不同類型數據的同步更新，并跟蹤現實世界實體的變化[3]，已經是電子地圖服務深度和廣度的生命線。

在多項研究成果的基礎上，甘南藏族自治州地理空間框架項目基于全向導式的更新交互模式和時態存儲模型等技術進行了基礎地理信息數據、地理實體數據、電子地圖數據這三類數據聯動更新的實踐，歸納性地研究三者之間的聯動更新方法，為解決多類型數據現勢性一致性更新，提高地理空間框架數據的聯動更新效率作了有益探索。

1 地理空間框架數據聯動更新設計

數據更新是一個繁雜的過程[4]，項目研究的數據聯動更新涉及基礎庫、地理框架數據庫等不同庫體多類型數據。項目將這三者的聯動更新分2個步驟實現：基礎地理信息數據到地理實體數據的聯動更新和地理實體數據到電子地圖數據聯動更新。第1步包括變化發現、變化檢測、數據管理、編碼對照、圖層映射等的離線技術方法或者在線技術方法的更新；第2步主要涉及變化發現、變化范圍計算、配圖文檔更新、切片更新等。聯動更新流程如圖1所示。

圖1 聯動更新流程

2 地理空間框架數據聯動更新技術方法

2.1 要素唯一標識碼GUID

要素唯一標識碼GUID是建立基礎地理信息數據與地理實體數據關聯和聯動更新的關鍵。在數據建庫時，以地理對象的方式組織空間數據，并給每個地理要素賦以唯一的標識碼GUID，在基礎地理信息數據轉換為地理實體數據的過程中，保留要素唯一標識碼GUID，從而建立基礎地理信息數據和地理實體數據之間的對應關系，實現基礎地理信息數據和地理實體數據之間的一一對應，建立同一地理要素在不同數據庫間的關聯。

2.2 時態數據庫及時態數據存儲模型

數據庫是外部城市空間特征的直接映射[5]，而時空變化是客觀世界永恒不變的主題[6]。在傳統數據庫基礎上加上時間維度形成時態數據庫，不僅能刻畫現實世界某個時刻的數據，還能反映其歷史和揭示其未來。結合時間特性和空間特性[7]的時態數據存儲模型是其基礎和核心。通過在數據存儲中擴展記錄數據觸發事件屬性、更新時間屬性，結合時間序列數據信息，即可組合出數據變化的時間軌跡，并結合數據的更新版本管理，形成數據基于時間的版本管理。按照數據提交和歸檔的類型，分別歸為現勢數據、過程數據、歷史數據，在數據庫中分別存儲在現勢庫、工作庫和歷史庫中。

2.3 變化發現技術

1）基礎地理信息數據變化發現。基礎地理信息數據變化的發現，是對基礎地理信息數據庫中存儲的不同期同比例尺空間數據進行比對，提取發生變化的地理要素。首先，在提取變化要素之前，根據基礎數據中的地理要素編碼區分出不同期基礎數據中的同類地理要素對象，利用空間位置疊置分析、空間拓撲關系分析、屬性信息對比分析等處理方法，識別或匹配出不同期新舊數據中相同地物的變化情況。這一過程對空間地理要素對象相似性、差異性以及屬性一致性進行分析，包括數據預處理、數據匹配、變化信息提取3個部分。數據預處理是對進行匹配的不同期基礎數據坐標基準、空間參考的統一化處理，消除不同期基礎數據的疊加和投影偏差問題，為匹配工作奠定基礎。數據匹配包括對要素圖形和屬性信息的匹配。圖形的匹配是通過空間查詢、疊置分析等處理，分析不同期同類要素間的位置、形狀、重疊相似度，選取出要素間最佳的匹配對象，從而建立要素之間的匹配關系。屬性信息的匹配是在圖形匹配的基礎上，根據要素的屬性信息，通過要素屬性信息關聯，進一步排查和確認同類要素的匹配關系。在要素匹配關系的基礎上，就可以確定地理要素的變化情況。地理要素的變化包括新增、消失和變化3種。根據地理要素的變化情況，通過人機交互的方式就可以實現地理要素的變化信息提取。變化信息提取后，可由變化要素確定變化范圍，從而發現變化區域和地理要素。

2）地理實體數據變化發現。利用基礎地理信息數據與地理實體數據建立的要素唯一標識碼GUID，通過地理要素編碼匹配，查找出框架庫（地理實體數據存儲于框架庫中）里發生變化、待更新的相對應的地理要素。

3）電子地圖數據變化發現。以時態數據庫為基礎，通過地理實體到電子地圖的生產過程，建立二者的關聯關系，由地理實體數據變化要素確定電子地圖數據的變化范圍，實現變化發現。

2.4 全向導式的更新交互模式

采用全向導式的更新交互模式和時態存儲模型，實現基礎地理信息數據到地理實體數據再到電子地圖數據的聯動更新，如圖2所示。

圖2 全向導式更新交互模式

3 甘南州地理空間框架數據聯動更新實現

在甘南州地理空間框架數據體系建設基礎上，建立了基礎地理信息數據到地理實體數據再到電子地圖數據的聯動更新模式，從而為甘南州地理空間框架數據庫的電子地圖服務奠定了重要的保障。例如當基礎地理信息數據中有一條道路新增后，首先實現基礎地理信息數據庫到框架數據庫的更新，然后再由更新后的框架數據庫更新到在線電子地圖數據，如圖3所示，實現了一條高速公路從地理實體數據到在線電子地圖的聯動更新。

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1672-4623（2015）06-0167-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.06.056

2015-08-27。