自發地理信息道路數據融合處理關鍵技術研究

馬 超

1.西安測繪研究所，陜西 西安 710054； 2. 信息工程大學地理空間信息學院，河南 鄭州 450001

隨著地理空間數據的應用范圍不斷擴大、應用層次不斷深入，用戶對全球范圍的高質量地理空間數據提出了迫切需求。但是目前境外區域的地理空間數據生產與更新只能依靠從網絡上收集到的公開資料進行，收集難度大，收集來的資料凌亂繁雜、現勢性差、存在諸多不一致性等問題，嚴重影響了數據生產的質量和效率。自發地理信息是近年來新興的地理空間數據，具有高覆蓋性、高現勢性和易于獲取等特點。論文以VGI道路數據為研究對象，圍繞其應用涉及的質量評價、幾何特征融合處理、屬性特征融合處理等技術展開研究，旨在為全球地理空間數據生產與更新提供全新的數據資料來源，為來源于網絡的數據資料提供科學的質量評價與融合處理方法，為提高地理空間數據資料的處理效率、改善數據生產效率與質量提供理論和技術支撐。論文完成的主要工作和取得的成果如下：

(1) 綜述了VGI數據融合處理涉及的關鍵技術，提出了論文的技術框架。分析了VGI數據質量評價、多源矢量空間數據融合等的國內外研究現狀和當前研究中存在的問題。重點分析了VGI道路數據應用于數據生產與更新時面臨的數據質量不明確、幾何特征細節繁雜、屬性信息不一致等問題，詳細探討了上述問題形成的原因和可以采取的應對措施，并提出了VGI道路數據融合處理的技術框架。

(2) 研究了VGI數據質量評價方法?？偨Y了VGI數據質量的影響因素，提出了VGI數據質量的評價因子，研究了基于矢量參考數據的質量評價方法，闡述了數據完整性、幾何位置精度的內涵與度量方法，并進行了試驗驗證；針對無參考數據的情況，提出了基于可信度的VGI數據質量評價方法，實現了依靠VGI數據自身特性完成質量評價，通過引入數據可信度的概念，擺脫了對參考數據的依賴，從而解決了部分數據因無法獲取參考數據而難以進行質量評價的問題；提出了利用高分辨率遙感影像修正VGI道路幾何位置精度的方法，以解決部分區域精度較低的問題。

(3) 研究了VGI道路數據幾何特征融合處理方法。針對VGI道路數據存在的大量微觀道路結構，提出了基于支持向量機的天橋自動識別算法和利用路段分類的復雜道路交叉口識別算法；為了提高道路網的融合處理效率，設計實現了基于加權網頁排序算法的道路網選取算法，利用改進PageRank算法的原理計算道路網中道路的重要度，并引入了垃圾網頁檢測機制，抵消道路密集引起的重要度異?，F象，從而解決了現有算法在計算節點重要度時忽略節點間的相互影響以及道路密度引起的重要度變化等問題，實現了道路網科學、合理的選取；針對VGI道路數據細節豐富、無尺度性等特點，提出了基于對偶圖的VGI道路網匹配算法，利用道路網尺度變化前后道路間連接關系不變的特征進行道路的粗匹配，避免了傳統的“結點-弧段”匹配模型中，粗匹配的閾值難以設置的問題，并利用長度、方向、距離等因素對結點進行相似性度量，完成道路的精確匹配。

(4) 研究了VGI道路數據屬性特征融合處理方法。從要素的分類分級和屬性字段兩個方面分析了VGI屬性特征與當前參考資料的差異，闡述了VGI屬性特征與參考資料屬性特征之間的分類分級和屬性字段的映射轉換方法，并說明了具體的映射轉換類型和轉換中的注意事項。在此基礎上，提出了基于產生式規則的映射轉換實現方法，為了便于轉換規則的存儲與編輯、維護，利用XML語言來表達轉換規則，并將轉換規則根據轉換要素的不同構建相應的要素轉換模板，設計了基于規則模板的映射轉換流程。