地理信息公共服務平臺數據更新技術——以數字沈陽地理空間框架為例

張西軍，張志文，石 勇

（1．沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽110004；2．重慶市勘測院，重慶400020）

隨著人類社會對空間信息需求的日益增長和空間信息技術的不斷發展，以基礎地理信息資源為基礎、以地理信息公共服務平臺為載體、以應用示范項目為支撐的數字城市地理空間框架項目，已經廣泛用于政府、企業及公眾服務。隨著數字城市地理空間框架項目的建成與運行，如何快速有效地更新數據庫中的基礎地理數據，并實現數據的更新、發布流程一體化，是當前框架運維單位面臨的重要問題。當前很多城市的矢量數據主要依據制圖規范進行生產，強調的是地形圖的視覺表達，而平臺數據強調要素之間的邏輯關系及拓撲關系，如何實現矢量數據快速更新入庫是數據更新工作的重點和難點；路網、地名地址興趣點數據對現勢性要求很高，如何及時更新也是需要重點考慮的問題。

本文結合沈陽市基礎數據的實際情況，建立了框架數據更新發布的保障機制和處理流程 并開發了輔助程序SYGeo GIS，對DLG、地名地址、公交數據實現變更要素檢查和數據增量更新，降低了數據庫更新成本，提高數據更新工作的效率。

1 基礎地理數據庫結構及更新內容

1．1 基礎地理數據庫結構

沈陽市基礎地理數據庫主要包括控制成果、影像、數字高程模型、線劃圖、城市三維模型、地名地址等基礎數據，地籍、管線、公交等專題數據。基礎地理數據庫的結構如圖1所示。

圖1 沈陽市基礎地理數據庫構成

控制測量成果數據庫（COR）基于控制網和控制點進行存放，數字線劃圖數據庫（DLG）經過數據轉換、接邊等操作，主要以實體對象的形式進行存放，并且在線劃圖的基礎上采集了路網數據。數字正射影像數據庫（DOM）和數字高程模型數據庫（DEM）以文件的形式存放，其他數據庫以對象庫的形式存放。

1．2 基礎地理數據庫更新內容

為了確保數字沈陽地理空間框架的權威性和實效性，保證框架的生命力，我市制訂了《沈陽市規劃和國土資源數據中心數據庫入庫及更新管理暫行辦法》，從組織、管理、經費、技術等方面保證基礎地理數據庫的持續更新。針對不同種類的數據，數字沈陽地理空間框架建立了“定期更新”、“應急更新”、“實時更新”的更新機制。

控制測量成果數據庫（COR）實時更新，控制測量成果驗收歸檔后及時存儲到數據庫中 數字正射影像數據庫（DEM）和數字高程模型數據庫（DEM）、城市三維模型數據庫（TDM）實行定期更新，更新周期為一年。數字線劃圖數據庫（DLG）實行定期與應急的更新機制，一般線劃圖數據實行定期更新，周期為一年；對于省市重點項目以及應急管理區域數據，實行應急更新，實現隨時需要隨時更新、切片、發布機制。

2 數據更新技術路線

2．1 DLG數據更新

此次更新DLG數據量巨大、技術復雜，本文采用SYGeo GIS程序進行實體化構建、屬性匹配、更新要素提取等關鍵工作。更新工作主要包括針對變化要素進行DLG數據入庫前預處理，構建道路中心線、房屋、綠地、水系等實體數據，利用更新區域邊界擦除數據庫要素，然后將增量要素區域數據入庫，進行數據接邊，完成要素增量更新。對于新測的地形圖數據實行完全更新的方法，進行數據整理入庫接邊等處理。數據更新流程如圖2所示。

圖2 DLG數據更新入庫流程

DLG增量更新的關鍵技術為變化要素的判斷提取，本文利用更新數據與歷史數據地物之間的點線關系判斷兩個地物之間的相似度，判斷步驟如圖3所示。

該方法的優點為便于編程處理，準確性非常高，沈陽市1 000 k m2的1∶500DLG數據相似度判斷工作僅需30 h。此次更新SYGeo GIS軟件，完成從更新要素檢測、提取、代碼轉換、數據裁切及導入、屬性匹配、數據接邊、冗余數據刪除等工作，使更新工作的70%以上由程序完成，極大地減少了工期。更新要素檢測提取效果如圖4所示。

2．2 地名地址數據更新

沈陽市地理信息公共服務平臺地址更新源主要包括近期測量的地形圖以及地籍測量、民政、旅游等專題數據的地名地址信息，此次更新主要利用SYGeo GIS軟件對平臺地名地址數據庫中消失、變化、增加的地名進行整理，最后整合到平臺地名地址數據庫中，整理工作主要有兩個：利用更新源地名的位置信息對平臺地址數據進行更新，利用平臺地名數據的屬性信息對更新源的地名數據進行更新。

圖3 DLG更新要素檢測提取流程

圖4 DLG更新要素檢測提取結果

地名更新技術利用分詞匹配原理，判斷平臺地名數據與周圍更新源地名數據的匹配度，匹配度達到規定的閾值后，即認為兩個地名相同，將平臺地名位置點移動到數據源地名處，同時將地名改為更新源對應的地名數據。地名地址更新的主要步驟如圖5所示。

其中：1）地名匹配度檢測步驟搜索半徑根據實際選擇，沈陽地區28 m效果最佳；

圖5 地名更新流程

地名數據更新工作實現程序自動更新，智能化程度較高，用戶在使用SYGeo GIS軟件判斷地名匹配度方面具有較高的自主性 可以自由的選擇分詞詞庫，并且可以自主的選擇搜索半徑和匹配度閾值，提高地名更新的準確性。

2．3 公交數據更新

公交更新的難點在于公交線路采集處理需要極高的準確性，線路的采集處理工藝非常復雜，此次更新利用增量更新的方法進行，首先依據沈陽市公交網上的公交信息檢測出變化的公交線路與公交站點，然后利用公交線路采集處理流程進行更新，最后利用SYGeo GIS軟件進行優化和查詢關系自動化生成，完成公交數據的更新工作。

公交數據更新的方法主要有線路刪除更新、變化更新和新增更新，沈陽市公交數據更新的主要步驟分為公交線路更新檢查，公交線路更新處理，公交線路整理等步驟。公交線路更新流程如圖6所示。

圖6 公交數據更新流程

首先利用Arc GIS緩沖功能，生成以道路中心線對稱的沿道路方向左右擴充2 m的道路緩沖線，作為公交線路的走向參考線。將站點從實際位置作垂線到道路中心線緩沖面上，如圖7所示，為今后的站點與線路，線路與站點之間的查詢，路徑分析等功能做好前期準備。

根據沈陽市公交網的公交變化信息，檢查需要更新的公交線路，公交線路的走向參考道路中心線緩沖線，線路只通過改公交線路駐停的公交站點，線路與站點處理如圖8所示。

圖7 公交站點垂直落到緩沖線上

圖8 公交路線與公交站點相交處理

更新公交線路繪制完成后，生成公交線路ID與公交站點ID關系表，便于公交查詢分析；同時為查詢效果美觀，需要對公交線路過小的折點進行截彎取直，因此最后利用線平滑算法，對公交線路進行優化處理，處理結果如圖9所示。

圖9 公交線路優化效果

將優化后的公交數據和生成的點線ID關系表，導入平臺數據發布系統，即可生成路徑公交數據。

3 數據更新與發布一體化流程

地理信息公共服務平臺面向不同用戶提供地理服務，對數據的現勢性提出了很高要求，數據的更新速度快慢決定平臺生命力、競爭力的重要因素，正常的數據采集、更新、發布流程非常繁瑣，涉及了不同的軟件平臺。我院開發了一系列軟件，建立地理信息更新與發布一體化流程，實現基礎地理數據到公共服務平臺的無縫對接：通過SYGeo GIS軟件和人工干預，實現基礎數據到平臺數據庫的更新步驟，通過武漢大學吉奧開發的Geo Database Manager軟件，實現了平臺數據庫數據到地圖服務的步驟，通過Geo Globe Ser ver實現地圖服務發布管理功能，三軟件前后銜接，簡化數據更新發布的操作，極大縮短平臺基礎數據的更新周期。平臺數據庫更新發布以替換流程體系如圖10所示

圖10 更新預發布一體化流程

此次更新工作建立一套基礎地理數據更新、發布的工藝流程，形成基于變化要素進行檢測、提取、更新、切片、發布的技術路線，能夠實現自動化、大范圍的地理數據增量更新，刪除冗余記錄。該一體化流程支持更新數據的服務化、發布無縫連接，更新、發布過程中不需要中斷平臺服務，服務接口兼容OGC系列接口規范，實現時間軸瀏覽、版本回溯功能。

4 結束語

在技術方面，我單位開發了矢量數據變化要素檢測提取程序，為失量數據增量更新工作節省了大量的時間，系統簡潔有效，有推廣價值；地名地址更新程序基于分詞匹配算法，實現由基礎數據到平臺數據的一鍵式更新操作，節省大量的人力物力；公交數據更新工作提出公交數據檢測、采集、優化等完整的更新流程，有一定的參考價值。

數字城市地理空間框架項目很多城市已經進入更新維護階段，基礎地理數據的更新工作是面臨的一個難題。本文通過開發的SYGeo GIS軟件，基本實現了矢量數據的要素級增量更新，摸索出了基礎數據更新與發布一體化流程 為數字沈陽地理空間框架項目的維護更新提供保障，能夠實現當年新增數據當年更新，為數字地理空間框架的推廣奠定基礎。

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