天津市陸海地理信息要素分類映射與編碼方法

周麗珠，周奎，雷雨

(天津市測(cè)繪院，天津 300381)

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天津市陸海地理信息要素分類映射與編碼方法

周麗珠*，周奎，雷雨

(天津市測(cè)繪院，天津 300381)

介紹了陸海地理信息數(shù)據(jù)融合的重要性，分析了天津市陸海地理信息要素分類分級(jí)體系的差異、編碼方式的差異以及產(chǎn)生這些語(yǔ)義差異的原因，通過(guò)要素分類映射的方法建立地形圖和電子海圖要素類別之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，形成天津市陸海地理信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一的分類分級(jí)體系，并統(tǒng)一要素編碼，實(shí)現(xiàn)天津市陸海地理信息數(shù)據(jù)的語(yǔ)義融合。

地理信息數(shù)據(jù)；語(yǔ)義融合；分類映射；編碼

1 引 言

21世紀(jì)是我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)進(jìn)入到高速發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，沿海與內(nèi)陸經(jīng)濟(jì)聯(lián)系日益密切，我國(guó)沿海省市紛紛選擇了陸海一體化的發(fā)展道路。陸海地理信息數(shù)據(jù)一體化管理可以為陸海一體化的實(shí)現(xiàn)提供必需的空間定位基礎(chǔ)和地理信息，而陸海地理信息數(shù)據(jù)一體化管理中最為關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題就是實(shí)現(xiàn)陸海地理信息數(shù)據(jù)的融合。

天津市陸海一體化地理信息融合與管理技術(shù)的研究是通過(guò)對(duì)不同數(shù)據(jù)來(lái)源、不同數(shù)據(jù)精度和不同數(shù)據(jù)模型的陸、海地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，在最大限度上實(shí)現(xiàn)不同陸、海數(shù)據(jù)源的完全轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步擴(kuò)大現(xiàn)有數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，提高數(shù)據(jù)重復(fù)使用率，增進(jìn)陸海各部門之間的合作。

數(shù)據(jù)融合主要包括數(shù)據(jù)基準(zhǔn)的統(tǒng)一、語(yǔ)義融合和空間特征融合。本文主要是介紹語(yǔ)義融合，構(gòu)建陸海要素類別映射及統(tǒng)一分類，形成統(tǒng)一的陸海地理信息要素編碼。

2 語(yǔ)義融合

2.1 概念

語(yǔ)義是指地理要素的本質(zhì)，是對(duì)地理要素的定性描述，主要是指陸、海地理要素的分類分級(jí)體系、編碼及其屬性。陸海地理信息數(shù)據(jù)語(yǔ)義融合是指根據(jù)地理要素本身的定義及屬性，通過(guò)制定統(tǒng)一的要素分類規(guī)范、編碼規(guī)范、屬性融合方案等，解決語(yǔ)義沖突、得到統(tǒng)一分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以及統(tǒng)一屬性結(jié)構(gòu)下的陸海一體化的地理信息數(shù)據(jù)。

2.2 策略

天津市陸地測(cè)繪和海洋測(cè)繪由不同的部門分管，因滿足用戶需求不同以及采用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不同，使得天津市陸海數(shù)據(jù)在表達(dá)內(nèi)容、要素的定義、分類分級(jí)體系、編碼方式、屬性表結(jié)構(gòu)等多個(gè)方面存在區(qū)別，又因?yàn)榈乩硪乇旧泶嬖诓淮_定性和模糊性，而人類認(rèn)知事物的能力是有限，因此即使是同類地理要素的同一個(gè)屬性的屬性值也可能存在差異，因此需要進(jìn)行語(yǔ)義融合。陸海語(yǔ)義融合實(shí)施策略如圖1所示。

圖1 陸海地理信息數(shù)據(jù)語(yǔ)義融合實(shí)施策略

2.3 步驟

(1)整理并分析比對(duì)天津市陸海地理信息數(shù)據(jù)現(xiàn)有規(guī)范。對(duì)陸海地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行語(yǔ)義融合，必須充分掌握陸海地理信息數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，歸納整理出地形圖和電子海圖各自采用的分類分級(jí)規(guī)范、編碼方式以及屬性特點(diǎn)，比較陸海二者的差異，明確語(yǔ)義沖突。

(2)確定語(yǔ)義融合方案。對(duì)現(xiàn)有的語(yǔ)義融合方法進(jìn)行研究和比較，根據(jù)天津市地形圖和電子海圖的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，選擇合適的語(yǔ)義融合方案。

(3)天津市陸海地理信息要素類別映射與統(tǒng)一分類編碼。在掌握天津市陸海地理信息數(shù)據(jù)資源的基礎(chǔ)上，進(jìn)行陸海地理要素的統(tǒng)一分類與編碼，通過(guò)對(duì)陸海要素進(jìn)行類別映射，構(gòu)建陸海統(tǒng)一的要素分類分級(jí)體系和編碼規(guī)則。將陸海多源地理要素統(tǒng)一在同一個(gè)語(yǔ)義框下。

(4)天津市陸海地理信息要素屬性融合。屬性是對(duì)地理要素本身的具體描述，地形圖和電子海圖由于運(yùn)用目的、行業(yè)規(guī)范的差異等原因，屬性表存在較大區(qū)別，總結(jié)分析已有的屬性融合方法，針對(duì)天津市地形圖和電子海圖的屬性結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行要素屬性融合，得到統(tǒng)一且信息量更為豐富的屬性表。

3 地形圖與電子海圖類別映射構(gòu)建方法

3.1 構(gòu)建規(guī)則

天津市地形圖數(shù)據(jù)主要依據(jù)天津市地方標(biāo)準(zhǔn)《天津市基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典》的要素分類與代碼。要素分類主要采用線分類法，分為大類、中類、小類、子類和細(xì)分類；在細(xì)分類的基礎(chǔ)上按照符號(hào)、信息細(xì)分成符號(hào)信息類。電子海圖數(shù)據(jù)主要依據(jù)《IHO S-57數(shù)字化海道測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》，將電子海圖所表現(xiàn)的內(nèi)容分為160個(gè)地理物標(biāo)。要形成二者統(tǒng)一的分類分級(jí)體系，就需要構(gòu)建地形圖與電子海圖要素的類別映射。由于地形圖要素分類分級(jí)體系包含的要素類別更多、分類更細(xì)、更易擴(kuò)展，所以主要采用以地形圖為準(zhǔn)，電子海圖類別向地形圖映射的方法。構(gòu)建規(guī)則如圖2所示。

圖2 陸海地理信息數(shù)據(jù)要素分類映射關(guān)系構(gòu)建規(guī)則

3.2 具體描述

(1)地形要素分為大類、中類、小類、子類、細(xì)分類和符號(hào)信息類。由于細(xì)分類類別粒度太小、符號(hào)信息類包含的是符號(hào)信息，所以映射關(guān)系不考慮這兩個(gè)類別。將電子海圖地理物標(biāo)與地形圖類別建立映射關(guān)系時(shí)先從要素子類開(kāi)始比對(duì)，若地形圖要素分類表中存在要素定義相同或相似的地理物標(biāo)，則建立映射關(guān)系，否則繼續(xù)比對(duì)小類、中類、大類以此類推。例如S57中地理物標(biāo)鐵路(RAILWY)經(jīng)過(guò)逐級(jí)比對(duì)后最終與地形要素分類表中的中類鐵路建立映射關(guān)系。

(2)當(dāng)電子海圖具有的地理物標(biāo)無(wú)法直接對(duì)應(yīng)到地形圖要素分類表中時(shí)，根據(jù)S57海洋地理物標(biāo)的定義在大類、中類、小類、子類中選擇一個(gè)合適位置，添加新的要素類，要求能與同級(jí)別的類有并列關(guān)系，并能夠歸并到上一級(jí)別的類中，比如S57中地理物標(biāo)救助站(RSCSTA)是地形圖要素分類表中所不具備的類別，因此建立新的要素子類救助站，并且歸并到要素小類文教衛(wèi)生中。

(3)當(dāng)同一地理物標(biāo)配合不同的屬性值才能映射到不同的類時(shí)，將物標(biāo)與屬性統(tǒng)一起來(lái)，使用“地理物標(biāo)+屬性”進(jìn)行映射和分類。S57中部分海洋地理物標(biāo)屬性表存在CATEGORY(種類)或FUNCTION(功能)等屬性，能用于確定物標(biāo)所屬的類別，當(dāng)“地理物標(biāo)+屬性”根據(jù)定義仍能歸納到同一類中時(shí)，不使用屬性，直接用地理物標(biāo)本身進(jìn)行語(yǔ)義融合，如海洋地理物標(biāo)海岸線(COALNE)具有屬性海岸線類(CATCOA)，但其屬性值都可歸納到海岸線這一類中，所以仍以海岸線本身為對(duì)象進(jìn)行語(yǔ)義融合；當(dāng)同一地理物標(biāo)配合不同的屬性值根據(jù)定義能映射到不同的類時(shí)，將地理物標(biāo)與屬性統(tǒng)一起來(lái)，使用“地理物標(biāo)+屬性”進(jìn)行映射和分類，方法和(1)～(2)中相同，如海洋地理物標(biāo)陸標(biāo)(LNDMRK)具有屬性陸標(biāo)類(CATLMK)，陸標(biāo)類中的屬性值可映射到地形圖要素分類表中的不同類中去，因此采用形如“陸標(biāo)+CATLMK9紀(jì)念碑”的形式進(jìn)行映射。

(4)電子海圖地理物標(biāo)添加到地形圖要素分類表中時(shí)不得破壞其原有的類別和順序，即新增的類別都要從對(duì)應(yīng)級(jí)別原有類別的最后開(kāi)始增加。

根據(jù)以上規(guī)則，即可完成電子海圖地理物標(biāo)到地形圖要素類別的映射工作，形成天津市陸海地理信息要素統(tǒng)一分類標(biāo)準(zhǔn)，為天津市陸海地理信息要素統(tǒng)一的編碼提供技術(shù)支持，為陸海一體化數(shù)據(jù)的融合打下基礎(chǔ)。

4 陸海地理信息要素編碼方法

天津市地形圖要素編碼依據(jù)地方標(biāo)準(zhǔn)《天津市基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典》，采用“主編碼”加“附編碼”的編碼方案，統(tǒng)一采用10位進(jìn)制數(shù)字碼描述，結(jié)構(gòu)如圖3所示：

圖3 天津市地形圖要素編碼

電子海圖數(shù)據(jù)依據(jù)《IHO S-57數(shù)字化海道測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》，160個(gè)海洋地理物標(biāo)是根據(jù)其首寫字母的順序加以排列，并按順序賦予每個(gè)物標(biāo)的代碼，從1～160。

天津市陸海融合數(shù)據(jù)編碼方式要能夠同時(shí)包含陸、海原有的代碼信息，并能反映出新的陸海地理信息統(tǒng)一分類的結(jié)構(gòu)。天津市陸海地理信息要素統(tǒng)一的編碼由13位組成，如圖4所示。

圖4 天津市陸海地理信息要素統(tǒng)一編碼

地形圖要素分類中包含的，且未與海圖地理物標(biāo)建立映射關(guān)系的要素，前10位碼與地形圖要素編碼保持一致，后3位碼皆用“0”補(bǔ)足；地形圖要素分類中包含的，且與海圖地理物標(biāo)建立映射關(guān)系的要素，前10位碼與地形圖要素編碼保持一致，后3位記錄與之建立映射關(guān)系的海圖地理物標(biāo)的順序碼；地形圖要素分類中未包含的，新增海圖地理要素，前10位碼參照地形圖要素分類方法進(jìn)行擴(kuò)充編制，后3位記錄海圖地理物標(biāo)順序碼。海圖地理物標(biāo)的順序碼不足3位的，用0補(bǔ)齊。

根據(jù)以上原則建立的天津市陸海地理信息要素編碼反映了陸海統(tǒng)一的分類分級(jí)體系，通過(guò)后3位代碼信息，用戶可以獲悉融合后的數(shù)據(jù)原始來(lái)源。

5 結(jié) 論

天津市陸海地理信息數(shù)據(jù)的語(yǔ)義融合關(guān)鍵在于通過(guò)語(yǔ)義映射尋找定義相同或相近的陸海地理要素類別，將其歸為一類要素。將海圖地理物標(biāo)類別根據(jù)屬性進(jìn)行拆分、重組等，映射到地形圖分類分級(jí)體系中去，形成統(tǒng)一的天津陸海地理信息要素分類分級(jí)體系。在統(tǒng)一的分類分級(jí)體系上，建立了統(tǒng)一的13位編碼，通過(guò)后3位代碼信息，用戶可以獲悉融合后的數(shù)據(jù)原始來(lái)源。

天津市陸海地理信息數(shù)據(jù)要素分類與代碼是針對(duì)天津市陸海一體化項(xiàng)目制定的，可以為其他沿海城市的陸海數(shù)據(jù)融合提供一定的借鑒作用，但由于地區(qū)的不同，地理要素的類別不同，在個(gè)別類別對(duì)應(yīng)關(guān)系的處理中可能存在偏差，還需在具體的實(shí)踐應(yīng)用中得以完善。

[1] GB/T 13923-2006. 基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼[S].

[2] IH0 S-57. 數(shù)字海道測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB 12319-1998. 中國(guó)海圖圖式[S].

[4] DB12/T 473-2012. 天津市基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典第1部分：1：500 1：2000基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典[S].

[5] DB12/T 538-2014. 天津市基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典第2部分：1：10000基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典[S].

[6] 郭黎. 空間矢量數(shù)據(jù)融合問(wèn)題的研究[D]. 鄭州：信息工程大學(xué)，2003.

[7] 朱蕊. 多源空間矢量數(shù)據(jù)一致性處理技術(shù)研究[D]. 鄭州：信息工程大學(xué)，2012.

[8] 唐文靜. 海陸地理空間矢量數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2009.

[9] 白亭穎. 陸海地理信息數(shù)據(jù)融合關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 測(cè)繪通報(bào)，2015，7(4)：99～102.

Tianjin Land-Sea Geographic Information Elements Classification Mapping and Encoding Method

Zhou Lizhu，Zhou Kui，Lei Yu

(Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China)

Land-Sea geographic information data fusion is important. Analysis the differences in Tianjin land and sea elements of geographic information classification and grading system，coding and causes of these semantic differences，through the mapping element classification method establish topographic maps and electronic chart elements between the categories of the relationship，the formation of Tianjin Land-Sea geographic information data unification of classification and grading system，and unifying element code，the realization of semantic fusion of Land-Sea geographic information data of Tianjin city.

geographic information data；semantic fusion；classification and mapping；coding

1672-8262(2016)05-40-03

P208.1

B

2016—06—06

周麗珠(1971—)，女，碩士，正高職高級(jí)工程師，主要從事地理信息數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編寫等工作。

國(guó)家測(cè)繪地理信息局2014年度測(cè)繪地理信息公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目(201412012)