基于自發(fā)地理信息的空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新方法研究

徐婉婷

（江西省地礦測(cè)繪院江西南昌　330000）

基于自發(fā)地理信息的空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新方法研究

徐婉婷

（江西省地礦測(cè)繪院江西南昌330000）

隨著現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)語境對(duì)信息的創(chuàng)建管理以及更新都存在著不可忽視的重要作用。自發(fā)地理信息存在更新迅速的特點(diǎn)，可以作為指導(dǎo)專業(yè)地理信息數(shù)據(jù)更新的來源。本文從自發(fā)地理信息的研究現(xiàn)狀入手，對(duì)給予VGI的自發(fā)地理信息空間數(shù)據(jù)變化與更新方法進(jìn)行了研究。

自發(fā)地理信息；空間數(shù)據(jù)變化；更新方法

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們獲取的空間數(shù)據(jù)呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，空間數(shù)據(jù)獲取周期也得到了大幅縮短。然而現(xiàn)階段常規(guī)數(shù)據(jù)庫更新技術(shù)的處理能力較為滯后，難以準(zhǔn)確的把握空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)變化，因此對(duì)空間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新具有一定的必要性。自發(fā)地理信息作為一種數(shù)據(jù)來源，可以有效地滿足地理信息的更新需求。

1　自發(fā)地理信息研究現(xiàn)狀

隨著信息時(shí)代的到來，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，越來越多的用戶可以參與到互聯(lián)網(wǎng)信息內(nèi)容創(chuàng)建中來，從而進(jìn)一步擴(kuò)大了互聯(lián)網(wǎng)信息庫。互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與地理信息技術(shù)相結(jié)合，提高了地理信息的更新與共享提供了途徑，基于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，由用戶自主創(chuàng)建的自發(fā)地理信息技術(shù)得到了迅速發(fā)展起來[1]。自發(fā)地理信息主要在Web2.0互聯(lián)網(wǎng)語境下，如圖1所示，由互聯(lián)網(wǎng)用戶通過在線協(xié)作的方式，以手持GPS重點(diǎn)、高分辨率遙感影像為基礎(chǔ)，對(duì)地理信息的創(chuàng)建、更新與共享。

圖1　遙感影像與矢量的配準(zhǔn)

在自發(fā)地理信息技術(shù)中，互聯(lián)網(wǎng)用戶可以對(duì)地理信息進(jìn)行便捷性的操作，依托快捷的互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)以及數(shù)量龐大的互聯(lián)網(wǎng)用戶，提高地理信息更新的快捷性與有效性。然而由于自發(fā)地理信息技術(shù)的信息主要來源于互聯(lián)網(wǎng)用戶的共享，地理信息的實(shí)際質(zhì)量得不到專業(yè)地理知識(shí)以及專業(yè)性設(shè)備的保證，因此自發(fā)地理信息空間數(shù)據(jù)采集工作中存在一定程度的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。如何實(shí)現(xiàn)自發(fā)地理信息數(shù)據(jù)更新及時(shí)性與真實(shí)性的平衡，是現(xiàn)階段自發(fā)地理信息技術(shù)研究的重要內(nèi)容。

2　空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新的原則

2.1實(shí)時(shí)性原則

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)以及遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)空間數(shù)據(jù)變化的實(shí)時(shí)把控成為了可能。由于我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)不斷推進(jìn)，我國(guó)地理信息以及城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)不斷進(jìn)行著更新，因此基于自發(fā)地理信息技術(shù)的空間數(shù)據(jù)變化與更新應(yīng)當(dāng)遵循實(shí)時(shí)性原則，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新的及時(shí)性與準(zhǔn)確性。空間數(shù)據(jù)是我國(guó)地理信息的直觀反映，只有保證空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新的實(shí)時(shí)性，才可以充分發(fā)揮出自發(fā)地理信息系統(tǒng)的職能。

2.2精度匹配原則

2.3同步更新原則

在對(duì)空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理的自發(fā)地理信息數(shù)據(jù)以及專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行同名要素匹配，對(duì)同名要素的匹配應(yīng)當(dāng)遵循精確性原則，在更新過程中應(yīng)尤為注意更新部分與未更新部分的精度匹配問題，避免在與專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加時(shí)出現(xiàn)問題。同名要素匹配過程中可以采用多項(xiàng)式變換的方法保證專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)與自發(fā)地理信息數(shù)據(jù)間的精確匹配，利用精度較高的空間數(shù)據(jù)對(duì)精度較低的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正。

由于自發(fā)地理信息系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)以及遙感技術(shù)，依托的數(shù)據(jù)庫較為龐大，數(shù)據(jù)庫中的屬性數(shù)據(jù)也較為復(fù)雜，因此在對(duì)空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新的過程中，不僅僅應(yīng)對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，還應(yīng)當(dāng)對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行同步更新。通過保證圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的同步更新，可以保證數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一性，保證空間數(shù)據(jù)信息檢索的精確性。

2.4一致性原則

自發(fā)地理信息系統(tǒng)中不僅擁有海量的數(shù)據(jù)信息，還存在著海量的圖種信息，因此基于自發(fā)地理信息的空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新的過程中，需要保證各個(gè)圖種數(shù)據(jù)間的一致性，這就要求數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新過程遵循一致性原則。為了保證空間數(shù)據(jù)的一致性，還應(yīng)當(dāng)保證同一圖種內(nèi)坐標(biāo)系統(tǒng)的一致性，從而保證地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[2]。遵循一致性原則，可以保證利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做出決策的一致性，因此必須采取嚴(yán)格的措施保證空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新過程中的一致性，對(duì)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量與準(zhǔn)確性進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。

3　基于VGI的空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新框架

現(xiàn)階段3S技術(shù)逐漸成熟，搜索引擎以及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)得到了推廣。在Web2.0的的技術(shù)框架下，地理信息不再局限于傳統(tǒng)地圖學(xué)和地理學(xué)概念上的制度信息，而是將地理坐標(biāo)虛擬化，VGI數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)類型大致可以分為圖片信息、文本信息、矢量數(shù)據(jù)以及音視頻信息四種。基于VGI的空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新框架以互聯(lián)網(wǎng)信息資源為基礎(chǔ)，從數(shù)據(jù)采集出發(fā)與專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，從而為專業(yè)測(cè)繪部門更新數(shù)據(jù)源提供了解決途徑。如圖2所示，基于自發(fā)地理信息技術(shù)的空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新框架主要包括數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)有效性驗(yàn)證環(huán)節(jié)以及數(shù)據(jù)更新環(huán)節(jié)四部分組成。

圖2　基于自發(fā)地理信息技術(shù)的空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新框架圖

3.1數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)

基于自發(fā)地理信息技術(shù)，Web2.0框架下的VGI網(wǎng)站提供多樣化的渠道對(duì)免費(fèi)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行下載與獲取。在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，由于采集到的數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)格式存在一定差異性，因此需要對(duì)采集獲得的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，將地理信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式與坐標(biāo)系統(tǒng)等因素進(jìn)行轉(zhuǎn)化，保證地理信息的語義一致性，盡可能縮短自發(fā)地理信息與專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)間的差異性。

3.2空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)環(huán)節(jié)

基于自發(fā)地理信息技術(shù)的空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)階段，需要對(duì)經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理的自發(fā)地理信息與專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行同名要素匹配，同名要素匹配集中與語義關(guān)系、幾何關(guān)系以及空間關(guān)系等方面[3]。在匹配過程中主要以專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)作為匹配數(shù)據(jù)，以自發(fā)地理信息數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)兩者間的變化關(guān)系。在空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)環(huán)節(jié)，可以針對(duì)自發(fā)地理信息數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)分化的特點(diǎn)，依據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)語義提取語義層次，對(duì)處于最高級(jí)語義層次的同名要素進(jìn)行匹配，獲取初始蔓延匹配單元，再基于初始蔓延匹配單元與其他要素間的空間關(guān)系遞次獲得匹配單元，直至自發(fā)地理信息數(shù)據(jù)與專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)匹配結(jié)束，并對(duì)增量數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別。

3.3變化數(shù)據(jù)有效性驗(yàn)證環(huán)節(jié)

基于自發(fā)地理信息技術(shù)的變化數(shù)據(jù)有效性驗(yàn)證環(huán)節(jié)，首先對(duì)高分辨率影像及獲取到的變化地矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，并通過對(duì)VGI數(shù)據(jù)中的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖區(qū)計(jì)算，獲取變化地物所在影像，再對(duì)影像數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)中的特征知識(shí)與元數(shù)據(jù)信息進(jìn)行提取，利用模糊推理的置信度計(jì)算對(duì)地理信息變化數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。在對(duì)空間數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行確定后，為了保證空間數(shù)據(jù)的精確度，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)采集，但這種重復(fù)采集具有一定的針對(duì)性，在很大程度上節(jié)約了人力、財(cái)力、物力資源。

3.4空間數(shù)據(jù)更新環(huán)節(jié)

基于自發(fā)地理信息技術(shù)系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)更新環(huán)節(jié)，主要對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫的組織方式以及更新機(jī)制進(jìn)行兼容。在數(shù)據(jù)分布式協(xié)同的環(huán)境下，可以從多用戶更新編輯、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫更新、各個(gè)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫聯(lián)動(dòng)更新三方面進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而制定相應(yīng)的映射、對(duì)象化與聯(lián)動(dòng)更新規(guī)則，并基于這些更新規(guī)則實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)更新。

4　結(jié)論

總而言之，雖然現(xiàn)階段自發(fā)地理信息數(shù)據(jù)的信息質(zhì)量較差，可以用于專業(yè)測(cè)繪的更新數(shù)據(jù)較少，但隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，社交網(wǎng)絡(luò)與3S技術(shù)也得到了快速發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及移動(dòng)終端為媒介的自發(fā)地理信息技術(shù)具有著廣闊的發(fā)展空間。由于自發(fā)地理信息數(shù)據(jù)具有語義信息豐富、詳細(xì)程度高且數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，在導(dǎo)航、營(yíng)救行動(dòng)、軍事行動(dòng)等活動(dòng)中占有者越來越重要的地位。

[1]錢新林.面向自發(fā)地理信息的空間數(shù)據(jù)表達(dá)與管理方法研究[D].武漢大學(xué)，2011.

[2]田文文.基于自發(fā)地理信息的空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新方法研究[D].武漢大學(xué)，2013.

[3]孫波中.基于自發(fā)地理信息的空間數(shù)據(jù)管理與更新方法[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，20：29.

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A

1673-0038（2015）49-0226-02

2015-11-20