地理空間數據庫聯動更新技術

付榮祥，吳彬卓，葉哲璐

(1. 中國測繪科學研究院浙江分院，浙江 杭州 310012； 2. 長興縣地理信息中心，浙江 長興 313100)

地理空間數據庫聯動更新技術

付榮祥2，吳彬卓1，葉哲璐1

(1. 中國測繪科學研究院浙江分院，浙江 杭州 310012； 2. 長興縣地理信息中心，浙江 長興 313100)

以浙江省地理空間數據交換平臺多比例尺、跨行業的地理空間數據整合與更新為背景，介紹了地理空間數據庫的聯動更新模式，描述了多比例尺數據的級聯更新和跨行業數據的協同更新兩種模式，以及支撐聯動更新的兩大關鍵技術，即實體級增量更新和地理實體編碼。聯動更新技術在浙江省地理空間數據交換平臺的運用與相關機制的建立，對提高平臺各類空間數據的更新效率和數據一致性提供了技術保證。

地理空間框架要素；數據更新；地理實體編碼

浙江省地理空間數據交換平臺(簡稱交換平臺)是“數字浙江”建設的重要基礎，也是國家地理信息公共服務平臺的浙江節點，旨在提高全省地理信息資源的開發利用程度和信息化水平，加快全省地理空間相關業務的信息化進程。交換平臺與數十家省級政府部門進行了數據交換，集成整合了上千層各種專題的地理空間數據。各專題數據的空間信息需要進行高效的聯動更新，保證數據的一致性。本文擬對該問題進行分析研究，介紹聯動更新技術、模式，以及實體級增量更新和地理實體編碼等關鍵技術，并建立聯動更新工藝流程。

1 地理空間數據庫聯動更新

交換平臺地理空間數據庫包含框架數據和專題數據。框架數據包括框架要素、地名、地表高程模型和遙感影像4種數據，是交換平臺數據層的核心。框架要素數據是地理空間框架數據中的矢量數據部分，比例尺分別為1∶1萬、1∶5萬、1∶25萬和1∶100萬，包含水系、道路、居民地、行政境界、植被等要素，系在基礎地理信息數據庫的基礎上，通過要素選取、地理對象構建、數據融合等技術手段生產而成。專題數據則來自于各政府部門。以往，這些數據孤立地存在于各權屬單位手中，各自進行維護更新。在數據集成整合的過程中發現，小比例尺框架要素數據一般都能在大比例尺數據中找到對應的地理實體，專題數據與框架要素數據描述的對象也具有一定的重合度，絕大多數專題數據都能夠在框架要素數據中找到對應的地理實體。如能在跨比例尺、跨行業的地理空間數據之間建立聯系，以一種數據的更新帶動其他相關數據的更新，是一種高效、低成本的途徑。

經過探索，交換平臺建立了數據聯動更新的模式：對跨比例尺數據進行級聯更新，對跨行業數據進行協同更新。跨比例尺級聯更新以1∶1萬框架要素數據為基礎，在1∶1萬與1∶5萬、1∶25萬和1∶100萬之間建立層級的聯系，一旦1∶1萬數據發生了變化，則級聯更新其他比例尺的相應數據；跨行業協同更新則是以框架要素數據為核心，建立各專題地理空間數據與框架要素數據之間的聯系，任何專題數據發生的變化，都將反映到框架要素數據中，然后再通過框架要素數據將變化傳遞到其他相關專題數據中去。

在交換平臺的數據整合實踐中，各級比例尺的框架要素數據初次建立均來自相同比例尺的基礎地理信息數據，各類專題數據的初次空間化大都基于1∶1萬框架要素數據。為保證數據更新的高效性和一致性，平臺首創了實體級增量更新技術和地理實體編碼技術。

2 關鍵技術

級聯更新和協同更新從理論上能夠解決地理空間數據聯動更新的難題，但是這兩種模式實施的關鍵是需保證跨比例尺、跨行業數據之間建立關聯和變化的信息能夠準確迅速地被提取。實體級增量更新技術和地理實體編碼技術為實現聯動更新的高效與低成本提供了技術保障。

2.1 實體級增量更新技術

傳統的地理空間數據更新一般采用粗放的圖幅級或測區級更新方式，以圖幅或測區為單位也能夠實現增量更新，但生產率低，地理實體變化信息丟失的缺點無法避免。實體級增量更新采用面向地理實體的數據模型存儲空間要素，實體相互獨立且完整，對單個實體的更新不影響其他實體。每個地理實體必須包含變化日期和變化類型字段。變化類型包括增加、刪除、修改3種。實體級增量更新不允許刪除數據，當數據發生變化時，在數據庫中增加記錄，填寫變化類型和變化日期字段。對于特定的實體，在數據庫中保存了多個變化記錄，變化日期最晚的為最新數據，其他均為歷史數據。這種方式能夠將地理空間信息的變化定位到具體的地理實體，從而能夠精確更新需要更新的數據，并保存歷史信息。

2.2 地理實體編碼技術

大部分專題和基礎的地理空間數據庫并不符合聯動更新的要求，即數據本身不能體現變化或變化前后沒有關聯，跨比例尺數據也沒有進行有效關聯。因此，以往增量變化信息的提取和關聯關系的確立只能依靠傳統的圖形、屬性比較，效率很低，錯誤率較高。地理實體編碼技術解決了這一難題。地理實體編碼是地理實體的唯一永久標識，作為地理實體的一個字段存儲于數據庫中。通過地理實體編碼可以從數據庫中獲取到一個完整的地理對象[3]。通過地理實體編碼也可以找到不同數據庫中的對應數據，即新舊數據、跨庫數據、跨比例尺數據的關聯關系，從而能夠幫助發現數據變化，提取變化增量。根據變化數據的地理實體編碼能夠找到對應目標庫的相應要素，從而實現更新的傳遞。尤其對于級聯更新，地理實體編碼可建立起多尺度數據間的實體關聯，使大比例尺數據發生的變化能夠迅速對應到小比例尺的相關要素，從而準確定位到更新目標。

課題組成員[3]對地理實體編碼方案進行了初步研究，通過分析和試驗建立了一套統一的編碼規則，使地理實體在數據生產中能夠自動編碼，實現了要素的快速定位和變化要素的級聯更新。在編碼方案中，地理實體編碼由4個碼段組成：地理實體分類碼、定位碼、層級隸屬關系碼和順序碼，地理實體編碼固定且不可重復。

框架要素數據庫已添加地理實體編碼(EntiID)字段，地理實體產生時即需為其賦上地理實體編碼。以水系為例，其屬性結構見表1。其中的EntiID表示的是水系的地理實體編碼，它是水系的唯一標識碼。

表1 水系屬性表

3 聯動更新生產體系

聯動更新生產體系包含兩種工藝流程：跨比例尺的級聯更新和跨行業的協同更新。

3.1 級聯更新工藝流程

級聯更新的對象是不同比例尺的地理空間框架要素數據。級聯更新的發起一般是從大比例尺框架要素數據開始，然后逐次傳遞到小比例尺數據中去。流程如圖1所示。

級聯更新的基本流程為：

(1) 大比例尺某地理實體發生變化。

(2) 根據發生變化地理實體的編碼在相鄰的小一級框架要數據數據庫中搜索相應實體。

(3) 找到該地理實體后，比較二者的更新日期，若該實體更新日期較早，則根據縮編規則進行直接縮編或人工干預后進行更新。

(4) 依次傳遞到更小比例尺，重復步驟(3)，直至找不到對應的地理實體。此時，跨比例尺的級聯更新已經完成。

圖1 級聯更新工藝流程

3.2 協同更新工藝流程

協同更新是以框架要素數據的變化為核心，專題數據圍繞該核心進行變化的傳遞，最終達到協同更新，如圖2所示。

圖2 框架要素數據協同更新

行業專題數據首先發生變化的協同更新基本流程為：

(1)A行業專題數據發生變化。

(2) 根據發生變化地理實體的編碼，找到地理空間框架要素數據中的同名實體。

(3) 對比二者的更新日期，若該實體的更新日期早于前者，則根據比例尺對數據精度等方面的要求對地理空間框架要素數據進行更新。

(4) 地理空間框架要素數據更新后，將觸發相關B行業專題數據的同步更新。

(5) 通過地理實體編碼在B行業專題數據中搜索同名實體。

(6) 對比二者的更新日期，若該實體的更新日期早于前者，則對該實體進行同步更新。

框架要素數據首先發生變化的協同更新基本流程為：

(1) 地理空間框架要素數據更新后，將觸發相關行業專題數據的同步更新。

(2) 通過地理實體編碼在相關行業專題數據中搜索同名實體。

(3) 對比二者的更新日期，如果該實體的更新日期早于前者，則對該實體進行同步更新。

如上所述，協同更新以地理空間框架要素數據為核心，通過地理實體編碼將變化在不同行業的專題數據中進行傳遞，最終提高了各專題數據的一致性。

4 結 語

地理空間數據庫的聯動更新生產體系集成了級聯更新和協同更新兩種模式，是一個更加綜合的數據更新體系。地理實體編碼很好地建立了不同尺度、不同專題數據庫同名地理對象間的關聯關系。實體級增量更新技術則應用地理實體編碼將變化在不同的數據庫中傳遞并同步更新。聯動更新生產體系能夠協同各個部門，共同為平臺框架要素數據更新提供數據支撐；同時，平臺提供的具有良好一致性的專題和基礎空間數據也能更好地為各個部門提供數據服務。在具體實踐中，進一步研究和應用地理實體編碼，促進專題與基礎數據的聯動更新將是一個重要的發展方向。

[1] 劉東琴.地理實體數據庫構建研究[D]. 青島：山東科技大學,2010.

[2] 傅仲良,吳建華.多比例尺空間數據庫更新技術研究[J].武漢大學學報(信息科學版),2007，32(12): 1115-1118.

[3] 彭瑞,江瑞.關于地理實體編碼設計和應用的研究[J].現代測繪,2012，35(3): 23-26.

[4] 應荷香.基于地理實體編碼的多尺度表達空間數據聯動更新技術[J].測繪與空間地理信息，2012，35(7):53-55.

[5] 何榕健,戴韞卓,杜震洪，等.一種多源矢量空間數據的聯動增量更新模型[J].浙江大學學報(理學版),2013，40(5):580-586.

[6] 陳軍,周曉光.基于拓撲聯動的增量更新方法研究——以地籍數據庫為例[J].測繪學報,2008，37(3):322-329.

[7] 傅仲良,吳建華.多比例尺空間數據庫更新技術研究[J].武漢大學學報(信息科學版),2007，32(12):1115-1118.

[8] 王鵬波.多比例尺道路數據的聯動更新研究[D].鄭州：信息工程大學,2009.

[9] 張保鋼,楊伯鋼,張紅，等.城市地形圖數據一體化建庫與聯動更新的數學原理[J].測繪通報,2011(3):56-59.

[10] 王艷軍,李朝奎.多尺度城市地理數據在線聯動更新研究[J].測繪科學,2014，39(10):48-52.

Geospatial Database Linkage Updating Technique

FU Rongxiang2,WU Binzhuo1,YE Zhelu1

(1. Zhejiang Branch, Chinese Academy of Surveying and Mapping, Hangzhou 310012, China; 2. Geomatics Center of Changxing, Changxing 313100, China)

This paper described geospatial database linkage updating pattern, used in multi-scale， multi-industry geospatial data exchange in Zhejiang. This pattern includes multi-scale cascade updating and multi-industry collaboration updating, and is strongly supported by two key techniques entity level increment updating and geographic entity encoding. Linkage updating guaranteed updating efficiency and consistency of geospatial data in Zhejiang Geospatial Data Exchange.

geospatial framework features; data updating; geospatial entity encoding

付榮祥，吳彬卓，葉哲璐.地理空間數據庫聯動更新技術[J].測繪通報，2017(5)：136-138.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0173.

2016-09-28

測繪地理信息公益性行業科研專項(201512024)；測繪地理信息公益性行業科研專項(201512012)

付榮祥(1977—)，男，高級工程師，主要研究方向為測繪與地理信息。E-mail：168518908@qq.com

P208

A

0494-0911(2017)05-0136-03