新型基礎(chǔ)測繪中數(shù)據(jù)更新技術(shù)研究

閆從政

摘? 要：“十三五”基礎(chǔ)測繪為數(shù)據(jù)庫建設(shè)和基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)提出了新的要求。本文探討了新型基礎(chǔ)測繪中，將增量更新技術(shù)應用于數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)生產(chǎn)作業(yè)平臺，實現(xiàn)庫與生產(chǎn)平臺之間的動態(tài)關(guān)聯(lián)，并實現(xiàn)各數(shù)據(jù)庫之間的聯(lián)動更新，做到“一次生產(chǎn)，多庫更新”。結(jié)果表明，該方法不僅提高了生產(chǎn)更新效率，還支持數(shù)據(jù)版本的管理與回溯，在此過程中也最大限度地避免了數(shù)據(jù)冗余。

關(guān)鍵詞：新型基礎(chǔ)測繪? 增量更新? 數(shù)據(jù)庫? 實驗

中圖分類號：P208? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）07（a）-0026-03

Abstract： "13th five year plan" basic surveying and mapping puts forward new requirements for database construction and basic surveying and mapping data production. This paper discusses the application of incremental update technology to database and data production platform in new basic mapping， realizing the dynamic association between database and production platform， and realizing the linkage update between databases， so as to achieve "one-time production， multi database update". The results show that this method not only improves the efficiency of production update， but also supports the management and backtracking of data version， and avoids data redundancy to the greatest extent in this process.

Key Words： New basic mapping; Incremental updating; Database; Experiment

新型基礎(chǔ)測繪建設(shè)的具體內(nèi)容可歸納為五個方面：（1）建成全國現(xiàn)代測繪基準網(wǎng)（一張網(wǎng)）;（2）完善及動態(tài)更新國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫（一個數(shù)據(jù)庫）;（3）建設(shè)與運行全國地理信息公共服務平臺“天地圖”（一個平臺）;（4）開發(fā)一系列新型測繪地理信息產(chǎn)品（系列產(chǎn)品）;（5）向社會、政府和公眾提供靈性化的地理信息服務（靈性化服務）。其中，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)、完善與動態(tài)更新是核心任務之一。

傳統(tǒng)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)生產(chǎn)作業(yè)平臺和制圖平臺之間是脫節(jié)的，數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺中的增量更新內(nèi)容與制圖平臺中的制圖更新內(nèi)容無法回到數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)動態(tài)增量更新。此外，針對各省局已開展建設(shè)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、公共地理框架數(shù)據(jù)庫和地理國情普查數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫，如何實現(xiàn)多庫融合更新是新型基礎(chǔ)測繪中亟待解決的問題。

鑒于此，本文研究了如何在新型基礎(chǔ)測繪中應用增量更新技術(shù)實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的動態(tài)更新和多數(shù)據(jù)庫間的融合更新，以滿足新型基礎(chǔ)測繪的實際需求。

1? 數(shù)據(jù)更新現(xiàn)狀分析

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)公益性、基礎(chǔ)性作用日漸突出。隨著“三大平臺”專項工程的推進，逐步形成了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、公共地理框架數(shù)據(jù)庫和地理國情普查數(shù)據(jù)庫。但是，目前現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、公共地理框架數(shù)據(jù)庫和地理國情普查數(shù)據(jù)庫等與數(shù)據(jù)生產(chǎn)作業(yè)平臺之間是脫節(jié)的，雖然可以從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)并在生產(chǎn)作業(yè)平臺中編輯數(shù)據(jù)，但無法將編輯過程中產(chǎn)生的增量更新內(nèi)容傳回到數(shù)據(jù)庫中，也就無法完成數(shù)據(jù)庫的動態(tài)增量更新。

同樣，數(shù)據(jù)庫與制圖平臺之間也未能實現(xiàn)聯(lián)動，制圖更新過程中的增量內(nèi)容未能傳回數(shù)據(jù)庫中。

所以一直以來數(shù)據(jù)庫都未能真正實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)生產(chǎn)版本的管理和各時期歷史數(shù)據(jù)的提取等功能。隨著地理國情普查工作的基本結(jié)束，監(jiān)測更新階段已經(jīng)到來，更新過程中可能出現(xiàn)的問題也已經(jīng)擺在眼前。

2? 基于數(shù)據(jù)庫的增量更新

“十三五”基礎(chǔ)測繪為數(shù)據(jù)庫建設(shè)和基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)提出了新的要求。要實現(xiàn)高效的基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)更新作業(yè)，滿足新型基礎(chǔ)測繪的目標要求，必須整合現(xiàn)有資源，將增量更新技術(shù)應用于數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)生產(chǎn)作業(yè)平臺之中，實現(xiàn)庫與生產(chǎn)平臺之間的動態(tài)關(guān)聯(lián)，并實現(xiàn)各數(shù)據(jù)庫之間的聯(lián)動更新，做到“一次生產(chǎn)，多庫更新”。

2.1 數(shù)據(jù)庫增量更新設(shè)計

本文設(shè)計一種面向地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)更新的要素數(shù)據(jù)庫，并提出基于地理信息要素數(shù)據(jù)庫進行增量更新的模式。在此業(yè)務模式下，我們將地理信息要素數(shù)據(jù)定義為基礎(chǔ)素材，而面向不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫則為數(shù)據(jù)產(chǎn)品，如基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、地理信息國情普查數(shù)據(jù)庫、公共地理實體框架數(shù)據(jù)庫及未來有可能面向應用而產(chǎn)生的新的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

地理信息要素數(shù)據(jù)庫定位于要素級的生產(chǎn)、更新以及管理。要素數(shù)據(jù)庫通過地理要素時空數(shù)據(jù)模型和圖庫一體模型來管理要素數(shù)據(jù)，并對接數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺和制圖平臺，實現(xiàn)要素數(shù)據(jù)增量更新和制圖更新。

另外，通過數(shù)據(jù)整合抽取（ETL）技術(shù)，可將地理要素數(shù)據(jù)自動抽取成為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、國情數(shù)據(jù)以及框架數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多庫融合與聯(lián)動更新（見圖1）。

要素數(shù)據(jù)庫用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集標準來采集要素數(shù)據(jù)。為了滿足不同應用數(shù)據(jù)庫的采集標準，要素庫的采集標準需要兼容其所支撐的上層數(shù)據(jù)庫，采集的信息包括水系、交通、居民地和地表覆蓋等。另外，庫內(nèi)應統(tǒng)一時空基準與數(shù)學基礎(chǔ)，保證空間數(shù)據(jù)的一致性。在地理信息要素數(shù)據(jù)庫中不采用傳統(tǒng)按照比例尺建庫的方式進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計，而采用以要素為核心的建庫理念，利用時空一體化模型來管理數(shù)據(jù)。在要素庫建庫時，首先應建立時空數(shù)據(jù)模型，同時形成數(shù)據(jù)的初始版本。在下一個生產(chǎn)更新周期中，根據(jù)數(shù)據(jù)的初始版本建立子版本，且子版本中的現(xiàn)勢數(shù)據(jù)集繼承父版本中現(xiàn)勢數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)。

通過版本的遞進演化，現(xiàn)勢數(shù)據(jù)不斷更新繼承，實現(xiàn)數(shù)據(jù)版本的回溯管理和數(shù)據(jù)的生命周期管理。如初始建庫年份是2018年，初始庫中包含現(xiàn)勢數(shù)據(jù)集、增量更新數(shù)據(jù)集和歷史數(shù)據(jù)集。

2.2 數(shù)據(jù)庫增量更新流程

根據(jù)地理要素數(shù)據(jù)庫的設(shè)計思路，我們實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)更新管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持要素庫和時空一體化數(shù)據(jù)模型的創(chuàng)建，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)版本管理功能，并能與數(shù)據(jù)生產(chǎn)更新平臺和制圖平臺對接。系統(tǒng)更新流程如下：

（1）基礎(chǔ)要素數(shù)據(jù)入庫（現(xiàn)勢數(shù)據(jù)集）完成之后，在系統(tǒng)中創(chuàng)建更新工程。更新工程中需要指定更新單元和更新方案，更新單元規(guī)定了數(shù)據(jù)更新的最小作業(yè)單元，如標準圖幅、縣級行政區(qū)、自定義范圍等。更新方案中規(guī)定了被更新的圖層和圖層提取方式，包括相交、裁切和包含。

（2）然后在更新工程中下發(fā)更新任務數(shù)據(jù)并在生產(chǎn)更新平臺中疊加數(shù)字正射影像（DOM）編輯任務數(shù)據(jù)。

（3）編輯更新完成之后，將任務數(shù)據(jù)提交回數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動識別被增加、刪除和修改的要素并提取出增量更新包，然后將增量更新包提交到增量更新數(shù)據(jù)集中。

系統(tǒng)會再次自動檢查提交的更新數(shù)據(jù)的內(nèi)部沖突和更新數(shù)據(jù)與現(xiàn)勢數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)之間的沖突，沖突檢查無誤后，將更新數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)提交到現(xiàn)勢數(shù)據(jù)集中，將原現(xiàn)勢數(shù)據(jù)集中至被更新數(shù)據(jù)的歷史信息存入歷史數(shù)據(jù)集中，這樣就完成了一輪更新。

3? 數(shù)據(jù)庫增量更新實驗

3.1 實驗設(shè)計

選取貴州省某縣數(shù)據(jù)作為實驗數(shù)據(jù)，更新單元采用行政區(qū)劃、道路、河流等要素進行劃分。將數(shù)據(jù)分區(qū)下載后在編輯軟件中疊加最新的DOM進行編輯更新，并將更新結(jié)果導入庫中進行沖突檢測，檢測無誤后完成更新。

3.2 實驗結(jié)果

更新包提交回數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中后，我們可以對比查看更新后的數(shù)據(jù)和更新之前的數(shù)據(jù)，被更新的要素會在界面上高亮顯示（見圖2）。

實驗表明，基于地理要素數(shù)據(jù)庫的增量更新方式實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫與更新平臺之間的雙向銜接，不僅提高了生產(chǎn)更新效率，還支持數(shù)據(jù)版本的管理與回溯，在此過程中也最大限度地避免了數(shù)據(jù)冗余。

4? 結(jié)語

（1）在現(xiàn)有基于數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)地理要素生產(chǎn)更新模式中，數(shù)據(jù)庫與生產(chǎn)平臺之間是脫節(jié)的。全覆蓋式的更新方式也嚴重制約了生產(chǎn)效率，進而影響數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。

（2）將增量更新技術(shù)運用到基于數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)更新作業(yè)中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫與生產(chǎn)平臺的雙向?qū)樱蟠筇岣吡松a(chǎn)效率，同時實現(xiàn)了數(shù)據(jù)版本管理。

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