城市測繪數據庫時空數據模建立研究

任華 任美伊 齊效

摘 要：在本研究中闡述了時空數據庫在城市測繪工程中的重要性，并結合地形圖時空數據庫構建過程，能夠從時空數據庫設計，數據采集，入庫，信息獲取，數據庫維護，恢復等多個方面闡述了城市測繪地形圖時態數據庫建設的技術關鍵，最后指出未來在從事城市測繪過程中對于時空數據庫建設的思考，希望能給相關工作人員提供幫助。

關鍵詞：城市測繪;數據庫;時空數據模;建立

研究學者認為目前對于GIS其重點是將數據生產轉為數據更新，從一定程度上來看，GIS是與數據更新具有緊密聯系的，數據的更新也會從一定程度上影響GIS的可持續性發展，針對地形圖數據在更新過程中需要進一步完善時空數據庫的構建，數據的更新也會隨著現勢性數據生產以及數據保存，目前現有的空間數據庫能夠儲存現有數據和歷史數據，但無法對這些數據進行查詢管理，要想對時態信息地形圖數據進行及時管理，需要構建時空數據庫，在建設時空數據庫時包括對地形圖地形更新，同時還包括數據庫的建立維護。

1 設計時空數據庫

結合目前時空數據對空間信息組織方式，目前可將時空數據庫分為拓展關系以及面向對象這兩種類型。在拓展關系模型中從一定程度上來看，將時間作為一般屬性，結合時間序列進行時空數據庫組織面向對象模型，能夠將時間作為事件屬性，拓展時間維語義，由于在傳統模型構建中存在多種語義和靈活的機制，可直接或者間接用于數據庫的儲存處理，在空間數據庫中可引入時間維，但目前該技術還不成熟，為便于儲存地形圖時空數據，可以使用拓展時空數據庫，該方法可以依照擴充時態性的級別將其分為關系級，元組級，屬性級這幾種方法，其分別是在關系、元組、屬性級別上進行時間處理，關系級數據是比較多的，單個目標歷史情況表達比較模糊，在技術上還存在屬性級別的問題，從地圖上來看地形圖數據信息較多，屬性信息較少，可以使用這種關系級別方法來實現數據處理。

對于地名，地級屬性信息是比較多的，但具備追溯性強的信息不同，地形圖可表示該區域指定時間的面貌，因此在地形圖信息儲存過程中圖形信息不能丟失，至于地形圖要素如何變化其實是不重要的。在本研究中，地形圖某個要素一旦出現信息或屬性變化，我們將認為該要素周期終止，經過改變之后新要素周期開始。針對上述分析，目前地形圖時空數據庫可分為現狀庫，歷史庫，為便于維護兩個數據庫，數據結構是一致的，數據也是按照點線面進行組織地形圖，要素時態信息采用關系及處理。

2 數據采集和數據入庫

對于城市大比例尺地形圖1：500或1：2000范圍以內的比例尺圖，在時空數據收集過程中可以采用內外一體化作業的方式進行數字測圖或利用數字化地形圖獲取1：2000地形圖，在數據采集過程中可以通過編繪1：2000和1：500的地形圖來獲取，對于1：1萬地形圖在數據采集過程中可以也將其所變為1：2000地形圖，采用高分辨率衛星遙感影像技術或數字攝影技術來獲取，不同目標時態信息可以選擇數據來獲取相應的時態信息，完成數據采集之后，需要進行接邊處理邏輯關系檢查和圖片檢查，數據無誤之后將其采用商業軟件，把所采集的數據導入到現有的數據庫中。

3 信息獲取和采集

在獲取變化信息時，變化信息的獲取是通過目前當下采集的信息與已有數據進行比對，這種變化信息在獲取上可以通過航空航天影像和外業巡視與現有數據通過比對發現數據的變化，具體來看在使用外業巡視過程中，包括工作人員和用戶巡視這兩種類型，目前對于城市測繪部門來說，通常是由專業技術人員進行巡視的，工作人員手持地形圖定期進行區域巡視，一旦出現變化開始修測地圖。對于一些導航網站為便于調動用戶積極性，允許用戶發現信息變化，一旦發現這種變化提交到網站或相應部門，由網站或部門確認變化后進行現狀修改。比如以道路為例，在數據模型構建中邏輯表達。

航空影像與現有數據的比較，該方法應用較多的是利用新影像和數字線畫圖進行變化分析，該方法需要利用遙感影像完成輻射矯正，圖形配準和幾何矯正，將現有數字線畫圖引入到不變目標信息中，利用現有知識引導對新影像的特征提取，能夠在二值化影像中對新舊圖形比較完成信息變化檢測。

采集變化信息可以分為三種采集方式，包括手工采集，交互式采集以及全自動采集。第一，在手工采集過程中一旦出現變化信息可以使用GPS或其他方式進行變化地物的修測，并進一步獲得變化后的地物信息。在交互式采集過程中，可以使用數據融合圖像技術與現有數據進行比對，通過人工目視變化后，交互式數字化變化信息。在全自動采集過程中，該方法存在兩種方式，首先基于地圖數據庫對比地圖數據庫和經過修繕后的線劃圖，自動提取變化信息。其次是利用遙感影像進行數據的全自動采集，該方法具有較強的實勢性，能夠在規劃發現采集變化信息，但這一過程也是比較難的，需要實現影像配準，相關特征提取，目標解釋的全自動化過程，需要挖掘地理空間數據庫的輔助信息。

4 數據庫的維護和恢復歷史數據

針對城市大比例尺地形圖數據庫，按照其內容特征進行分層組織，因此在更新維護數據庫過程中也可以采用分層的方式開展，由于不同幾何特征層數據庫組織單位都是以點線面作為目標的，而目所有變更類型都可將其分解為新增，刪除這幾種動作，比如修改圖形屬性，可將其分為圖形刪除，修改之后變為圖形更新，各圖層維護操作流程一致。

上述公式為新增量信息定義，該公式中，operate表示數據庫更新操作，object表示更新操作對象，content表示變長參數和更新操作的具體內容。

上述公式表示基于事件的增量信息，其中n表示對數據庫進行了n步更新操作。

如果目標新增則需要將新增目標信息錄入到數據庫中才能操作，如果為目標刪除需要在數據庫中將目標刪除時間填入字段中，隨后刪除目標會從數據庫剪切到相應的歷史庫中完成操作。第三，如果屬于屬性變更，具體分為三種情況，第一需要在現狀地名庫中變更目標屬性時間填入相應的字段中，第二，將屬性更新目標能夠從現有數據庫復制到歷史數據庫，第三，在現狀庫進行屬性變更修改相應的信息，除需要變更之后的信息賦值的目標之外，需要將起始時間設為屬性變更時間終止時間為空值，完成所有操作。

在恢復歷史數據時，歷史數據恢復實際上就是提取某一時間段內的地形圖數據，具體分為以下步驟：第一找出現有數據庫起始時間早于該時間段的數據集，第二需要找到數據庫，其實時間早于該時間段且關于該時間段的數據集，第三，能夠對兩個數據集進行編輯完成，并獲取該時間段的地形圖數據。

5 結語

對于城市測繪過程中所使用的大比例尺地形圖數據庫，在建設過程中還需要研究學者不斷深入分析，包括地形圖持續更新問題，需要及時發現地物變化，做好數據的儲存管理工作，快速發現地物變化也是目前急需解決的問題。數據庫設計管理是十分重要的，在本研究中給出城市測繪地形圖時空數據庫建設的步驟，希望能為之后城市測繪以及地形圖的實時更新提供幫助。

參考文獻：

[1]馬照亭， 劉勇， 沈建明， et al. 智慧城市時空大數據平臺建設的問題思考[J]. 測繪科學， 2019（6）.

[2]朱廣堂， 管雯君. 時空大數據支持的新型城市治理信息平臺研究與實現——以廣東省佛山市禪城區為例[J]. 中國名城， 2019（8）.

作者簡介：任華，（出生年月：1971.04-）民族：漢學歷：本科，籍貫：吉林四平，主要從事工作：基礎測繪。