地理空間數據增量發現渠道與更新方法研究

蔣陳純，瞿曉雯

（1.重慶市地理信息中心，重慶 401121）

地理空間數據增量發現渠道與更新方法研究

蔣陳純1，瞿曉雯1

（1.重慶市地理信息中心，重慶 401121）

針對當前數據更新中存在的技術問題，從地理空間數據增量發現出發，結合重慶市交通路網更新案例，對地理空間數據更新進行了探討，總結了地理空間數據的主要更新渠道、更新方法以及實施過程中的質量控制，為各省市地理空間數據庫更新提供參考。

增量更新；更新渠道；更新方法；質量控制

隨著GIS技術的快速發展與應用，地理空間數據的現勢性與準確性逐漸成為用戶追逐的目標，數據更新能力成為了數據使用者與購買者考慮的重要條件[1]。國際攝影測量與遙感協會主席FRITSCH博士認為：地理信息的更新與共享將成為GIS未來發展的重點，因為GIS的發展已經由數據生產逐漸向數據更新轉變[2]。國家科技部基礎司組織完成的《國家科技基礎數據庫建設與發展的研究報告》也指出：持續更新和業務化運行是一個科學數據庫存在的根本[3]。因此，對基礎地理信息數據更新渠道、更新方法、質量控制的發掘與探討已經成為當下研究的重點。

本文從地理空間數據增量發現出發，開展了積極的探索和嘗試，尋找變化信息發現的渠道，探索更新的方法，并在實施過程中對質量進行控制，最后以重慶市交通路網更新為例，驗證了這些方法的可行性，為地理空間數據的動態更新提供支撐與參考。

1 增量更新渠道

梳理已有的地理事件的增量更新渠道有網絡增量更新渠道、個人增量更新渠道和機構增量更新渠道3種。

1.1 網絡增量更新渠道

網絡增量更新使用終端可分為傳統互聯網終端和移動互聯網終端兩種[4]。傳統互聯網有天地圖、公共服務平臺、地理要素相關部門官網、Google地圖等；利用移動互聯網終端設備（如智能手機、平板電腦等）采集公眾信息商發布的地理要素信息的平臺有新浪、騰訊的微博等。

1.2 個人增量更新渠道

1）地圖愛好者。地圖愛好者是對地理要素有興趣的人，如地圖迷、道路迷、鐵路迷。依托地理地圖書店建立的“交流區”可及時發現地理事件，發掘地理信息，實現地理要素信息增量更新。

2）地理信息調查員。地理調查根據地理單元組建調查小組，以1～2人為宜，不易過多，然后按照劃分的地理單元分配調查任務，確定調查區域并根據調查情況進行考核，量化調查工作考核內容。

1.3 機構增量更新渠道

1）地理地圖書店。作為西南地區首家地理主題特色書店，地理地圖書店集經營區與交流區于一體，有地理、地圖、旅游、攝影、交通等書籍供讀者查閱購買，還有公開出版的權威地圖，這些都可以為地理信息增量更新提供素材；交流區為地理愛好者們提供了分享地理資源、攝影、旅行等信息的場所供大家進行相關交流，通過交流和共享可以及時發現地理事件、發掘地理信息，實現地理要素信息增量更新。

2）更新聯系機制[5]。通過區縣建筑物信息調查、主城區建筑物信息調查、鄉村規劃綜合信息數據庫和鎮街鄉規劃信息數據庫建設獲取各行政村、鎮街鄉、區縣的取系方式，通過這種項目建立起來的聯系機制對各區縣、鎮街鄉、行政村的社會、經濟信息的增量更新提供信息來源和更新渠道。

3）與各行業部門建立聯系渠道。與各區縣、各部門（如公安局、計生委、交委等）建立聯系渠道是地理要素增量更新信息的重要來源。以“每周一圖”為載體，通過與園林局、教委、文廣局、體育局、民宗委等部門合作，收集專業資料，并推出了一系列專題圖，取得了良好的效果。這種方式可將各部門的專業數據與公眾服務結合在一起作為專題信息更新的重要途徑。

2 增量更新方法

2.1 增量更新技術架構

地理信息增量更新渠道可以快速、全面提供地理事件發生時的各種信息，從而讓地理信息工作者能夠及時、全面地掌握增量更新地理事件。地理信息的增量更新需要完善的增量更新技術作為支撐，圖1為增量更新技術架構。

圖1 地理信息增量更新技術架構

2.2 增量更新技術方法

根據軟硬件設備、信息獲取手段的不同，增量更新技術可分為依靠現代空間信息的增量更新技術、互聯網增量更新技術、移動測量平臺增量更新技術和互動地理信息更新技術4類。

1）現代空間信息增量更新技術。現代空間信息增量更新技術主要是“3S”技術，即地理信息系統（GIS）、遙感技術（RS）、全球導航衛星系統（GNSS）。

GIS增量更新技術是指利用質檢站待歸檔的地形圖、規劃部門的總平圖、規劃審批與發件資料、從其他更新渠道獲得的電子圖件等矢量成果資料來實現各地理要素的增量更新。該方法充分利用了最新的測量成果，能夠對要素進行空間更新與部分屬性更新，具有精度高的特點。

RS增量更新技術是指利用高分辨率的衛星影像、航空影像和無人機影像來實現各地理要素的增量更新。利用覆蓋范圍廣且具有高時效性與高分辨率的遙感影像可以快速發掘變化信息，為地理信息的更新提供線索與途徑。

GNSS增量更新技術是指利用GPS、GLONASS、北斗等衛星導航定位系統來快速、高效、準確地獲取地理信息的三維坐標信息，從而獲取更新要素的地理信息。用戶只需一臺GNSS接收機在全球衛星定位服務系統的支持下即可完成興趣點點位的采集。在實際工作中，地理調查者只需帶上輕便的手持GPS便可以完成地理要素的坐標、照片、視頻、文本等信息的采集，實現地理信息增量更新。

2）互聯網增量更新技術。互聯網增量更新技術根據使用終端的不同可分為傳統互聯網更新技術和移動互聯網更新技術。

傳統互聯網更新技術是指在PC端上通過地圖平臺、專業部門官方網站、地理愛好者網站、即時交流工具等獲取更新地理事件的空間及其他屬性信息，從而實現地理信息增量更新。

移動互聯網更新技術是指在手機、平板電腦等移動智能終端上利用其LBS服務和移動GIS定制服務進行離線或在線地理要素采集，實現地理要素的更新。

3）移動測量平臺更新技術。移動測量平臺是指裝備激光掃描儀、GPS、GNSS、INS/DR（慣性導航系統或航位推算系統）以及視頻系統等傳感器和設備的車輛在行進過程中快速采集道路兩側的相關地理空間數據并存儲于計算機中，再通過相關軟件進行編輯處理得到專題數據成果[6]。移動測量平臺具備快速、精確、使用方便等特點，可以實現多個更新要素的同時采集。數字全景攝影系統和三維激光掃描系統是現在常用的移動測量平臺。

4）互動地理信息更新技術。互動地理信息更新技術是指地理信息用戶自己主動向地理信息制作者提供其所掌握的變化信息，地理信息制作者據此完成地理要素的增量更新，包括普通用戶地理事件響應更新技術、專業用戶共享反饋更新技術、新聞媒體信息發布更新技術。

普通用戶地理響應更新技術是指非地理信息專業用戶在使用LBS服務時發布的感興趣的信息，這些信息包含著大量的地理信息，可以參考該信息完成要素增量更新。如利用用戶帶位置信息的微博對其涉及地點的增量更新。

專業用戶共享反饋更新技術是指地理信息的專業用戶將本行業的變更信息主動發送給地理信息制作者，地理信息制作者完成要素增量更新后再提供給專業用戶使用。如公交愛好者明龍與公交系統的多家分公司建立了有效的共享機制，公交信息變更時公交公司會主動通知明龍進行更新。

新聞媒體信息發布更新技術是指當地的新聞媒體每天在報紙、網絡上發布的最新的與民生相關的信息，關注新聞便可以得到重大基礎設施的更新信息，從而完成地理要素的增量更新。如利用重慶本地的華龍網、重慶商報等新聞更新地理要素。

3 增量更新質量控制

地理要素數據的質量控制貫穿數據更新的整個過程[7]，包括資料與儀器的準備、資料的采集、編輯、處理與輸出。

1）對基礎資料的質量控制。應選擇滿足質量要求的數據源，數據源的誤差范圍應小于產品質量要求的范圍。同時，基礎資料的質量控制直接關系到數據采集的質量，對資料進行正確的處理既可以提高工作效率，又可以減少數字化誤差。

2）對數據采集手段的選擇。合理的數據采集手段應根據用戶的需求、精度的高低與數字產品的應用方式來確定，同時應考慮經濟與質量的雙重需求。

3）對軟、硬件配置的要求。應對內外業數據采集中所使用的硬件與軟件進行定期檢查更新，使其性能滿足相關數據采集的質量與技術標準，同時在作業前后應進行校驗，以確保數據采集的準確性。

4）數據采集前的準備工作。數據采集的質量是建立在良好準備工作上的，必須滿足相應的技術要求。數據采集前應對本次數據采集的相關技術文件進行學習與理解，包括技術設計書、數據分類編碼標準和技術操作流程等。

5）數據采集中的監控。在數據采集的過程中應建立相應的質量控制指標，實時檢查采集到的數據，及時預防、糾正誤差與錯誤。同時，利用相關圖表工具實時掌握質量動態，以便及時發現問題，采取有效措施，保證數據收集過程中的工藝保持穩定狀態。典型的預防性質量控制方式包括過程表與進程跟蹤。

過程表是對數據采集的過程制定的詳細規定，以保證所有的采集工作均遵循統一的工作流程，從而確保信息采集的一致性。進程跟蹤是在數據采集過程中，通過數據之間的關系（相聯關系、幾何關系、取值范圍等），利用計算機程序來約束數據可能出現的質量問題，如房屋的直角糾正。此外，通過建立數據質量控制與數據規范的聯動關系，如兩者之間的閉合與組合等關系，可以保障在數據規范變動時，數據質量控制也會實時發生相應的變化。

6）結果控制。數據錄入完成后，對得到的數據進行質量控制及相應的質量評價。

4 重慶市交通更新案例

4.1 案例概況

重慶市地理信息中心為滿足用戶需求，于2016年1月開始對重慶市主城區及各區縣的路網數據進行了更新。本次更新通過現有數據資料和專題數據外業普查相結合的工作模式，完成了主城區和區縣城市的道路更新以及全市公路、鐵路的更新。

4.2 路網數據更新渠道

本次更新主要依據重慶市地理信息中心已有的成果數據、遙感影像、地理國情普查成果，并通過網絡收集變化信息，通過地圖愛好者與現場地理信息調查員發掘地理信息，實現地理要素信息增量的補充。在本次路網數據更新工作中，重慶市地理信息中心與各區縣、各部門（如公安局、計生委、交委等）建立了積極的聯系渠道，為地理要素信息增量更新提供了重要的數據來源。其中，重慶市地理信息中心已有成果主要包括主城區道路與區縣城市道路的道路中心、城市橋梁隧道、立體交叉口；采用2015年中心所擁有的最新高分辨率遙感影像成果作為參考底圖使用，優先級為高分商業衛星影像、低空影像、國產衛星影像，不足部分使用地理國情的DOM成果。

4.3 路網數據更新技術流程

1）內業數據處理。根據遙感影像、地理國情成果以及網絡上收集到的資料對于新建成的道路進行補充，對于道路改線的，根據實際情況更新已有道路，刪除已廢除的道路。道路數據更新時，應先勾繪出道路中心線，并由路面寬度勾繪出道路邊線，具體流程如圖2所示。匝道、橋梁與隧道的信息更新流程與道路類似。

圖2 道路數據更新

當內業資料整理完成后，應檢查線路是否偏離，公路數據中有橋梁和隧道的必須與公路共線。對于不能確定的數據應標出并進行外業調查，數據處理過程中，應保證數據邏輯一致性，如同一名稱或編號的道路線應保持連通、等級保持一致等。

2）外業調查與處理。外業調查與采集主要采用GPS、RS、GIS結合的3S技術，如圖3所示，利用基于智能移動終端的內外業一體化采集系統，通過實地調查的方式采集各類內業無法確定的信息。

圖3 利用信息化調查設備開展外業調查

4.4 質量檢查

采用GeoWAY軟件檢查數據中的懸掛點、偽節點、線打折、上下層邏輯關系、房屋面與道路中心線壓蓋等問題。數據處理完成后，公路與城市道路需要進行接邊處理。

5 結 語

隨著各省市地理空間數據庫的建立與完善，如何保持地理空間數據的現勢性與準確性成為當下數據庫更新所面臨的主要問題。本文從地理空間數據增量發現出發，結合具體工程案例，對地理空間數據更新進行了探討，總結了地理空間數據的主要更新渠道、更新方法以及如何進行質量控制，為各省市地理空間數據的更新提供了參考。由于國家基礎設施建設與城市化建設進程不斷加快，地理空間數據的現勢性將直接影響到建設成果的應用與持續發展，未來空間數據的更新效率、準確性與自動化程度將成為研究重點。

[1] 辛宇,梁軍,張錦水．基于WebGIS的統計地理信息發布系統的設計與實現：以甘肅省社會經濟統計地理信息系統為例[C]．中國地理信息系統協會第三次代表大會暨第七屆年會論文集,2003

[2] 趙芳． 基于開源WebGIS平臺的地理信息系統應用研究[D]．鄭州：鄭州大學,2010

[3] 蔡廣超．地理信息系統空間數據庫建立的探討基于WebGIS的空間數據庫的建立[C]．經天緯地：全國測繪科技信息網中南分網第十九次學術交流會優秀論文選編,2005

[4] 鄧仕虎．網格化數字城市管理信息平臺設計與開發[D]．西安：西北大學,2007

[5] 于濤方,顧朝林,吳泓．中國城市功能格局與轉型：基于五普和第一次經濟普查數據的分析[J]．城市規劃學刊,2006,165(5)：13-21

[6] 盧毅敏,汪小欽,肖桂榮．面向電子政務的地理信息系統研究[C]．中國地理信息系統協會第九屆年會論文集,2005

[7] 房龍,張俊,黃偉佳．淺談1∶50 000地形數據庫動態更新質量控制[J]．測繪與空間地理信息,2013,36(4)：218-219

P208

B文章編號：1672-4623（2017）06-0044-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.06.013

2016-12-07。

蔣陳純，工程師，研究方向為地理信息系統應用、地理調查、數據建庫。