面向新型基礎(chǔ)測繪的數(shù)據(jù)庫增量式聯(lián)動更新技術(shù)初探

鄒月權(quán)

（遼寧省基礎(chǔ)測繪院，遼寧錦州 121003）

基礎(chǔ)測繪是為國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展等提供基礎(chǔ)地理信息及應(yīng)用服務(wù)的基礎(chǔ)。新型基礎(chǔ)測繪是對基礎(chǔ)測繪的繼承和發(fā)展，其基礎(chǔ)性和公益性的本質(zhì)不變。受技術(shù)水平限制，我國基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)主要是針對不同比例尺的地理實體建立不同的數(shù)據(jù)庫，并分別存儲。不同比例尺的數(shù)據(jù)采集和處理也是獨立的[1]。

與傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪相比，新型基礎(chǔ)測繪從工作范圍、工作重點、技術(shù)手段、組織模式、成果形式、服務(wù)方式等方面賦予了新的內(nèi)容和特點。其中基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的升級與動態(tài)更新是新型基礎(chǔ)測繪的主要建設(shè)內(nèi)容，逐步完善和優(yōu)化基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的更新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系，形成多級協(xié)同動態(tài)更新的機制，是新型基礎(chǔ)測繪的重要目標(biāo)。

《全國基礎(chǔ)測繪中長期規(guī)劃綱要（2015-2030年）》提出：“2020年前要構(gòu)建全球覆蓋、海陸兼顧、聯(lián)動更新、按需服務(wù)、開放共享的新型基礎(chǔ)測繪體系”“聯(lián)動更新是構(gòu)建新型基礎(chǔ)測繪體系的重要支撐”。這些充分體現(xiàn)了聯(lián)動增量式更新是新型基礎(chǔ)測繪中的重要新和必要性。同時增量式聯(lián)動更新的技術(shù)發(fā)展，還是基于各行業(yè)對高現(xiàn)實性基礎(chǔ)地理信息要素的迫切需求。

一、針對增量式聯(lián)動更新的理解

廣義地講，數(shù)據(jù)庫聯(lián)動更新包含不同種類的數(shù)據(jù)橫向聯(lián)動更新以及不同比例尺數(shù)據(jù)的縱向聯(lián)動更新，即不同比例尺的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新后，各行業(yè)專題、地形數(shù)據(jù)以及基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的衍生數(shù)據(jù)也隨之同步更新。但實現(xiàn)起來需要多行業(yè)多部門的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和技術(shù)發(fā)展，所以主要簡析一下測繪行業(yè)的多比例尺數(shù)據(jù)庫聯(lián)動更新技術(shù)。

我國經(jīng)濟(jì)社會目前已進(jìn)入新的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型時期，國家全面深化改革、“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略等重大國家戰(zhàn)略的實施，對基礎(chǔ)測繪提出了新的要求[2]。《新型基礎(chǔ)測繪體系建設(shè)試點技術(shù)大綱》指出，新型基礎(chǔ)測繪將以“基礎(chǔ)地理實體”為核心的成果模式創(chuàng)新為切入點，帶動技術(shù)體系、生產(chǎn)組織體系和政策標(biāo)準(zhǔn)體系的全面創(chuàng)新，從而實現(xiàn)基礎(chǔ)測繪高質(zhì)量發(fā)展。而基于要素級的增量式更新，是實現(xiàn)聯(lián)動更新的技術(shù)前提和基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)新型基礎(chǔ)測繪中基于地理實地更新的技術(shù)保障。同時增量式聯(lián)動更新技術(shù)的發(fā)展還可以有效推動生產(chǎn)組織模式轉(zhuǎn)型發(fā)展，實現(xiàn)多尺度地理信息協(xié)調(diào)一致和協(xié)同服務(wù)。

二、國家、先進(jìn)省份的增量式聯(lián)動更新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

原國家測繪地理信息局自上世紀(jì)80年代起采用數(shù)字化已有地形圖方式，至2006年，建立了國家1:100萬、1:25萬、1:5萬初始數(shù)據(jù)庫。其中初始建庫是按照比例尺由小到大的次序建立，經(jīng)歷全面更新階段后，2015-2016年建立了以1:5萬數(shù)據(jù)庫為核心的基礎(chǔ)地理要素的增量更新與聯(lián)動更新、動態(tài)更新基礎(chǔ)，1:5萬實現(xiàn)了年度更新，2016年起實現(xiàn)了基于1:5萬的增量更新信息的1:25萬、1:100萬比例尺數(shù)據(jù)庫的聯(lián)動更新。

2000年，上海市測繪院開始研發(fā)上海市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，2003年建成1:500，1:1000，1:2000，1:1萬等比例尺的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，并在全國率先建立了面向數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)管理更新機制。2009年解決了城市大比例尺數(shù)據(jù)綜合與制圖的難題，實現(xiàn)了三庫合一，升級為多尺度基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，并打通了自動化的制圖綜合工具實時動態(tài)生產(chǎn)1:1萬的地形數(shù)據(jù)的技術(shù)路線。

三、增量式聯(lián)動更新核心技術(shù)內(nèi)容思考

1.技術(shù)難點分析

聯(lián)動更新的總體技術(shù)路線為：利用已有1:1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，結(jié)合地理國情監(jiān)測等多源數(shù)據(jù)，基于遙感影像處理后的正射影像，最終對更新及無法確定的要素采用專題資料對比和外業(yè)實地核查等技術(shù)手段形成符合1:5萬、1:10萬等不同比例尺要求的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以要素為單位，在數(shù)據(jù)庫中聯(lián)動更新，并提取變更的要素，采用自動縮編等技術(shù)聯(lián)動更新相應(yīng)比例尺的圖式數(shù)據(jù)。基于這個數(shù)據(jù)庫，還需集成建庫管理和數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)等。

這個過程中的技術(shù)難點主要在：一是原有數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)要實現(xiàn)增量式更新，需要升級為要素級數(shù)據(jù)庫，對于原有的圖幅管理模式的數(shù)據(jù)庫，其結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行完善和補充，要針對所有要素的唯一性、連續(xù)性進(jìn)行人工的檢查和編輯，然后賦予其在數(shù)據(jù)庫中的唯一標(biāo)識碼，這是實現(xiàn)增量式聯(lián)動更新的基礎(chǔ)，但需要投入一定的工作量，原有數(shù)據(jù)規(guī)范性越差，工作量越大；二是同一要素在不同比例尺地形圖中的表達(dá)尺度、更新指標(biāo)、對應(yīng)關(guān)系等方面都存在很大的差異，如何找到核心的技術(shù)解決方案，是實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)動更新的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.建立要素級多時態(tài)數(shù)據(jù)庫模型

針對分析的技術(shù)難點，首先需要建立要素級多時態(tài)數(shù)據(jù)庫的模型。模型中需要至少包含要素唯一標(biāo)識碼、要素更新狀態(tài)、要素的更新時間、版本信息等等內(nèi)容。這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)將基于圖幅的拼接式多版本數(shù)據(jù)庫升級為基于要素的增量式數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)歷史庫增量式存儲，對同一要素不同時期的變化進(jìn)行有針對性的分析。要素數(shù)據(jù)庫用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)來采集要素數(shù)據(jù)。為了滿足不同應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的采集標(biāo)準(zhǔn)，要素庫的采集標(biāo)準(zhǔn)需要兼容其所支撐的上層數(shù)據(jù)庫[3]。

3.基于增量式聯(lián)動更新的采編

要實現(xiàn)基于增量更新的采編，首先要探索要素幾何變化發(fā)現(xiàn)的技術(shù)方法，主要包括基于影像發(fā)現(xiàn)變化和基于矢量發(fā)現(xiàn)變化兩種方法，均可通過自動化、人機交互、人工方式實現(xiàn)。

隨著技術(shù)不斷發(fā)展、信息共享機制的不斷完善，工作的重點一定是現(xiàn)勢資料的收集、分析及利用，包括資料廣度和深度的擴(kuò)充、資料應(yīng)用自動化程度等。外業(yè)巡查僅對疑問和重點進(jìn)行核實，僅在必要時進(jìn)行。

兩種不同比例尺的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，通過對比分析、提取已更新數(shù)據(jù)庫的變化要素、編輯過濾變化要素、標(biāo)注增量信息等工序，最終形成待更新數(shù)據(jù)庫的增量更新包。這是實現(xiàn)多尺度數(shù)據(jù)聯(lián)動更新的基礎(chǔ)，也是工作量最集中的部分，該項技術(shù)的自動化程度，決定這聯(lián)動更新工作的效率和質(zhì)量。首先想要對比不同比例尺的數(shù)據(jù)，首先要建立對照表，包含標(biāo)準(zhǔn)對照關(guān)系和實際對照關(guān)系，依據(jù)對照表建立關(guān)聯(lián)，才能發(fā)現(xiàn)變化要素，并進(jìn)行提取。建立關(guān)聯(lián)的過程需要進(jìn)行幾何相關(guān)和屬性相關(guān)的分析，幾何分析是通過面要素或者線要素的緩沖區(qū)疊加進(jìn)行分析。屬性相關(guān)分析要注意分析真正語義，避免由于大小寫、空格等原因造成誤判。

不同比例尺數(shù)據(jù)庫的聯(lián)動更新過程中過濾是非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，過濾就是不同比例尺地形圖的縮編工作，目前有很多軟件能夠?qū)崿F(xiàn)自動化和半自動化的縮編，最高的自動化程度能夠達(dá)到80%以上。

4.基于增量更新的質(zhì)檢及入庫

基于增量更新的質(zhì)檢是僅對更新增量包本身及增量要素與周圍要素關(guān)系的合理性進(jìn)行質(zhì)檢，質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)與全要素更新的標(biāo)準(zhǔn)相同。主要包含空間參考系、位置精度、屬性精度、完整性、邏輯一致性、時間精度、表征質(zhì)量、附件質(zhì)量等[4]。

基于增量式更新的入庫工作要根據(jù)更新狀態(tài)標(biāo)識字段內(nèi)容，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的處理，刪除和修改的要素，進(jìn)入歷史庫。

四、遼寧省相關(guān)技術(shù)應(yīng)用展望

目前，遼寧省仍然處于基于圖幅的版本式數(shù)據(jù)庫建庫階段。正在開展對增量式更新的數(shù)據(jù)庫建庫技術(shù)探索和數(shù)據(jù)庫的升級研究工作。聯(lián)動更新技術(shù)的實現(xiàn)需要省、市在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新的技術(shù)方案、工作統(tǒng)籌等方面不斷協(xié)調(diào)。

深入研究增量式聯(lián)動更新技術(shù)及相應(yīng)的生產(chǎn)組織模式，是新型基礎(chǔ)測繪發(fā)展的重要技術(shù)保障，增量更新技術(shù)運用到基于數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)更新中將有效的提升基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的更新效率。遼寧省應(yīng)結(jié)合其他省份的先進(jìn)經(jīng)驗，在國家相關(guān)規(guī)范的框架內(nèi)制定符合遼寧省省情的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)提升遼寧省新型基礎(chǔ)測繪的技術(shù)儲備。

五、結(jié)束語

近年來，上海市、武漢市、重慶市、西安市、貴陽市等多地陸續(xù)成為新型基礎(chǔ)測繪建設(shè)試點城市，深入探索了新型基礎(chǔ)測繪產(chǎn)品、技術(shù)、組織、標(biāo)準(zhǔn)體系的轉(zhuǎn)型升級，全面推進(jìn)了“全息采集、智能處理、變化發(fā)現(xiàn)、實體建庫、定制服務(wù)”技術(shù)的研究與突破，最終形成基于新型基礎(chǔ)測繪產(chǎn)品的實體數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)工具軟件、定制化服務(wù)接口、試點政策機制、試點區(qū)片示范應(yīng)用和系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等項目成果。本文從技術(shù)的必要性、核心技術(shù)內(nèi)容、技術(shù)應(yīng)用的展望等方面就增量式聯(lián)動更新進(jìn)行了初步的思考，期望在今后的工作中進(jìn)行更加深入的研究。