基于自發地理信息的空間數據變化發現與更新方法研究

徐婉婷

（江西省地礦測繪院江西南昌　330000）

基于自發地理信息的空間數據變化發現與更新方法研究

徐婉婷

（江西省地礦測繪院江西南昌330000）

隨著現代化計算機技術的進步，互聯網語境對信息的創建管理以及更新都存在著不可忽視的重要作用。自發地理信息存在更新迅速的特點，可以作為指導專業地理信息數據更新的來源。本文從自發地理信息的研究現狀入手，對給予VGI的自發地理信息空間數據變化與更新方法進行了研究。

自發地理信息；空間數據變化；更新方法

前言

隨著科學技術的不斷發展，人們獲取的空間數據呈幾何級數增長，空間數據獲取周期也得到了大幅縮短。然而現階段常規數據庫更新技術的處理能力較為滯后，難以準確的把握空間數據的實時變化，因此對空間數據庫進行更新具有一定的必要性。自發地理信息作為一種數據來源，可以有效地滿足地理信息的更新需求。

1　自發地理信息研究現狀

隨著信息時代的到來，互聯網信息技術在各個行業得到了廣泛應用，越來越多的用戶可以參與到互聯網信息內容創建中來，從而進一步擴大了互聯網信息庫。互聯網信息技術與地理信息技術相結合，提高了地理信息的更新與共享提供了途徑，基于互聯網信息技術，由用戶自主創建的自發地理信息技術得到了迅速發展起來[1]。自發地理信息主要在Web2.0互聯網語境下，如圖1所示，由互聯網用戶通過在線協作的方式，以手持GPS重點、高分辨率遙感影像為基礎，對地理信息的創建、更新與共享。

圖1　遙感影像與矢量的配準

在自發地理信息技術中，互聯網用戶可以對地理信息進行便捷性的操作，依托快捷的互聯網信息技術以及數量龐大的互聯網用戶，提高地理信息更新的快捷性與有效性。然而由于自發地理信息技術的信息主要來源于互聯網用戶的共享，地理信息的實際質量得不到專業地理知識以及專業性設備的保證，因此自發地理信息空間數據采集工作中存在一定程度的數據質量問題。如何實現自發地理信息數據更新及時性與真實性的平衡，是現階段自發地理信息技術研究的重要內容。

2　空間數據變化發現與更新的原則

2.1實時性原則

隨著互聯網信息技術以及遙感技術的不斷發展，對空間數據變化的實時把控成為了可能。由于我國社會主義現代化建設不斷推進，我國地理信息以及城市基礎空間數據不斷進行著更新，因此基于自發地理信息技術的空間數據變化與更新應當遵循實時性原則，保證基礎數據更新的及時性與準確性。空間數據是我國地理信息的直觀反映，只有保證空間數據變化發現與更新的實時性，才可以充分發揮出自發地理信息系統的職能。

2.2精度匹配原則

2.3同步更新原則

在對空間數據變化發現與更新的過程中，應當對經過數據預處理的自發地理信息數據以及專業測繪數據進行同名要素匹配，對同名要素的匹配應當遵循精確性原則，在更新過程中應尤為注意更新部分與未更新部分的精度匹配問題，避免在與專業測繪數據進行疊加時出現問題。同名要素匹配過程中可以采用多項式變換的方法保證專業測繪數據與自發地理信息數據間的精確匹配，利用精度較高的空間數據對精度較低的空間數據進行糾正。

由于自發地理信息系統基于互聯網信息技術以及遙感技術，依托的數據庫較為龐大，數據庫中的屬性數據也較為復雜，因此在對空間數據變化發現與更新的過程中，不僅僅應對圖形數據進行更新，還應當對屬性數據進行同步更新。通過保證圖形數據與屬性數據的同步更新，可以保證數據信息的統一性，保證空間數據信息檢索的精確性。

2.4一致性原則

自發地理信息系統中不僅擁有海量的數據信息，還存在著海量的圖種信息，因此基于自發地理信息的空間數據變化發現與更新的過程中，需要保證各個圖種數據間的一致性，這就要求數據變化發現與更新過程遵循一致性原則。為了保證空間數據的一致性，還應當保證同一圖種內坐標系統的一致性，從而保證地理信息基礎數據的準確性[2]。遵循一致性原則，可以保證利用基礎數據做出決策的一致性，因此必須采取嚴格的措施保證空間數據變化發現與更新過程中的一致性，對空間數據質量與準確性進行嚴格把關。

3　基于VGI的空間數據變化發現與更新框架

現階段3S技術逐漸成熟，搜索引擎以及云計算、大數據技術得到了推廣。在Web2.0的的技術框架下，地理信息不再局限于傳統地圖學和地理學概念上的制度信息，而是將地理坐標虛擬化，VGI數據按照數據類型大致可以分為圖片信息、文本信息、矢量數據以及音視頻信息四種。基于VGI的空間數據變化發現與更新框架以互聯網信息資源為基礎，從數據采集出發與專業測繪數據進行匹配，從而為專業測繪部門更新數據源提供了解決途徑。如圖2所示，基于自發地理信息技術的空間數據變化發現與更新框架主要包括數據采集環節、數據變化發現環節、數據有效性驗證環節以及數據更新環節四部分組成。

圖2　基于自發地理信息技術的空間數據變化發現與更新框架圖

3.1數據采集環節

基于自發地理信息技術，Web2.0框架下的VGI網站提供多樣化的渠道對免費地理信息數據進行下載與獲取。在數據采集環節，由于采集到的數據模型與數據格式存在一定差異性，因此需要對采集獲得的地理信息數據進行數據預處理，將地理信息數據的數據格式與坐標系統等因素進行轉化，保證地理信息的語義一致性，盡可能縮短自發地理信息與專業測繪數據間的差異性。

3.2空間數據變化發現環節

基于自發地理信息技術的空間數據變化發現階段，需要對經過數據預處理的自發地理信息與專業測繪數據進行同名要素匹配，同名要素匹配集中與語義關系、幾何關系以及空間關系等方面[3]。在匹配過程中主要以專業測繪數據作為匹配數據，以自發地理信息數據作為參考數據，通過數據比較發現兩者間的變化關系。在空間數據變化發現環節，可以針對自發地理信息數據具有數據分化的特點，依據相應的數據語義提取語義層次，對處于最高級語義層次的同名要素進行匹配，獲取初始蔓延匹配單元，再基于初始蔓延匹配單元與其他要素間的空間關系遞次獲得匹配單元，直至自發地理信息數據與專業測繪數據匹配結束，并對增量數據進行識別。

3.3變化數據有效性驗證環節

基于自發地理信息技術的變化數據有效性驗證環節，首先對高分辨率影像及獲取到的變化地矢量數據進行圖像配準，并通過對VGI數據中的矢量數據進行緩沖區計算，獲取變化地物所在影像，再對影像數據與矢量數據中的特征知識與元數據信息進行提取，利用模糊推理的置信度計算對地理信息變化數據的有效性進行驗證。在對空間數據的變化進行確定后，為了保證空間數據的精確度，需要對數據進行重復采集，但這種重復采集具有一定的針對性，在很大程度上節約了人力、財力、物力資源。

3.4空間數據更新環節

基于自發地理信息技術系統的空間數據更新環節，主要對現有數據庫的組織方式以及更新機制進行兼容。在數據分布式協同的環境下，可以從多用戶更新編輯、基礎數據庫更新、各個應用數據庫聯動更新三方面進行有機結合，從而制定相應的映射、對象化與聯動更新規則，并基于這些更新規則實現空間數據更新。

4　結論

總而言之，雖然現階段自發地理信息數據的信息質量較差，可以用于專業測繪的更新數據較少，但隨著互聯網信息技術的不斷發展，社交網絡與3S技術也得到了快速發展，以互聯網平臺以及移動終端為媒介的自發地理信息技術具有著廣闊的發展空間。由于自發地理信息數據具有語義信息豐富、詳細程度高且數據實時性的特點，在導航、營救行動、軍事行動等活動中占有者越來越重要的地位。

[1]錢新林.面向自發地理信息的空間數據表達與管理方法研究[D].武漢大學，2011.

[2]田文文.基于自發地理信息的空間數據變化發現與更新方法研究[D].武漢大學，2013.

[3]孫波中.基于自發地理信息的空間數據管理與更新方法[J].中國新技術新產品，2015，20：29.

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2015-11-20