省市級基礎地理信息框架數據聯動更新探究

張鵬，韋通，李慶永，王輝

(1.山東省國土測繪院，山東 濟南 250000；2.壽光市國土資源局，山東 濰坊 262700)

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技術方法

省市級基礎地理信息框架數據聯動更新探究

張鵬1，韋通1，李慶永1，王輝2

(1.山東省國土測繪院，山東 濟南 250000；2.壽光市國土資源局，山東 濰坊 262700)

基于濰坊市壽光基礎地理信息數據庫建設更新工程與省地理信息公共服務平臺框架數據更新工程，探索了省市基礎地理信息框架數據聯動更新的工作模式，提出了通過建立多比例尺基礎框架數據的方式，建立省市基礎框架數據庫的聯系，通過增量更新的模式完成省市兩級基礎框架數據庫聯動更新的方法。

多比例尺；地理數據庫；聯動更新；增量更新

0 引言

隨著經濟社會的快速發展，社會各界對地理信息數據的現勢性要求越來越高，而地理信息數據的更新有著周期長、任務重、人工工作量大、自動化程度較低等特點，很難滿足各方對現勢性的要求。因此建立省級地理信息公共平臺數據與市縣級地理信息公共平臺數據之間的關聯，制定一套行之有效的聯動更新模式，并用于實際生產，將在一定程度上解決應用需求對地理信息數據現勢性要求越來越高而傳統基礎測繪更新速度較慢，周期較長之間的矛盾，實現多級數據之間的快速聯動更新，避免重復工作[1]。

目前國內學者對多個地理數據庫之間的聯動更新技術方法和方案都有著許多的研究。對于相同尺度的不同數據庫之間的同步更新[2]，已經有了很成熟的技術方法，而對于多尺度數據庫之間的聯動更新，仍然需要大量人工的數據整理，僅僅依據技術手段進行變化，發現已開展的自動轉換的工作很難完全滿足準確性要求和精度要求。

山東省地理信息框架數據是山東省地理信息公共服務平臺的基礎地理信息數據，為保證數據的現勢性，由山東省國土測繪院負責每年更新一次[3]。該文結合濰坊市壽光基礎地理信息數據庫更新工程與省地理信息公共服務平臺框架數據更新工程，設計了省、市聯動更新的工作模式，對山東省地理信息公共服務平臺框架數據與壽光地理信息公共服務平臺框架數據的聯動更新進行實驗，探索省、市級地理信息平臺交換共享、協同更新和快速服務的機制。

1 聯動更新流程設計

省市框架數據聯動更新就是指數據實現協同共享，任一框架數據庫發生數據變化，其他數據庫也能同步實現更新的更新模式。為了達成聯動更新的目標，要求在基礎框架數據上具有統一性，可以通過變化信息的增量提取與導入，完成數據庫的增、刪、改等更新操作。

1.1 聯動更新設計思路

省市地理信息框架數據聯動更新的總體思路是將中小比例尺的省級框架數據與市級的大比例尺數據按照規則融合為一套完整的框架數據，充分利用市、縣級大比例尺數據更新成果、地名地址數據更新成果和各種DOM成果，對框架數據進行更新，提高框架數據的更新頻率和數據的現勢性。更新后的DLG框架數據成果能夠滿足省和市縣地理信息公共服務平臺需要。

1.1.1 多尺度的框架數據

目前空間數據表達存在不同的尺度，如1∶500,1∶1000,1∶2000,1∶1萬等，依據量測的尺度不同，采用了不同的表達方法，但本質上都是量測的同一客觀世界，僅是由于人們在某一尺度下能夠識別的信息量有限造成的[4]。而空間數據的多尺度采集造成了不同尺度數據庫建現勢性的不一致，重復更新造成資源浪費，且無法實現共享等問題[5]。

省市地理信息框架數據主要應用于基礎地理信息數據庫建設和電子地圖制作，不作為固定比例尺數據制圖，實際使用時，同套數據中采用多尺度表達，只要處理得當，對于人們的客觀認識與信息識別就不會造成障礙，制作電子地圖切片不會顯著增加數據量。為了在省市地理信息框架數據聯動更新中解決多尺度的問題，該文依據框架數據應用的需求與特點，設計了不同比例尺數據的數據融合方案，將1∶500，1∶1000大比例尺數據與1∶1萬中小比例尺數據按區域劃分融合，實現省市兩級數據庫的聯動增量更新。

1.1.2 增量更新

傳統的基礎地理數據更新是基于時間序列的版本數據更新，數據存在重復存儲，數據冗余，造成重復浪費。而通過變化檢測，提取地理實體的增、刪、改等信息，以地理實體為單元，進行數據庫更新的增量更新方式可以有效避免重復浪費[6]。基于多尺度的框架數據，采用增量更新的模式，依據市級數據的增量更新包，通過數據提取、編碼轉換等處理后，可以快速獲得到省級數據庫增量更新包，直接實現省級數據庫的更新，從而實現省市數據庫的聯動更新。

1.1.3 電子地圖制作

目前電子地圖制作多采用分級切片的方式進行制作，省級地理信息平臺電子地圖一般利用1∶1萬DLG數據切到19級。市級地理信息平臺需要的信息更加豐富，一般采用大比例尺框架數據切片至20級。采用融合處理的多尺度的框架數據后，省級平臺利用更新后的多尺度框架數據和地名地址數據，繼續按19級切片。市級平臺17級及以前級別的切片數據與省平臺數據共用，18，19，20三級是在更新后的多尺度框架數據基礎上，增加大比例尺DLG數據中提取的相關要素層的數據，豐富內容后重新配圖切片。通過這一切圖制作方案，使得省級平臺電子地圖信息更為豐富，與市級平臺電子地圖更加銜接，滿足同一性，市級電子地圖制作業更為簡單，節省了工作量。

1.2 聯動更新技術流程

聯動更新的具體技術流程如圖1所示。

圖1 聯動更新技術流程圖

2 多尺度框架數據融合

多尺度框架數據融合的具體技術路線如圖2所示。

圖2 多尺度框架數據融合技術路線圖

2.1 大比例尺要素提取

大比例尺數據要素提取是充分利用大比例尺數據，在滿足多尺度框架數據要求的前提下，提取所需地理實體的幾何信息和屬性信息，作為數據融合的準備數據。地理實體要素提取包括道路要素、河流要素、湖泊要素、水庫要素、房屋要素、政區要素、地名要素、境界要素、植被要素。各要素選取內容如表1所示。

2.2 數據轉換

數據轉換包括數據格式轉換、坐標系統轉換和要素模型轉換[7]。

省級1∶1萬DLG框架數據采用的是2000國家大地坐標系，市級大比例尺數據一般采用任意中央經線的高斯投影坐標系，框架數據融合需要統一坐標系，因此需要將其他坐標系的大比例尺數據轉換到國家大地坐標系。

表1 矢量數據要素選取

要素模型轉換的基本要求是轉換后數據的要素分層、屬性數據結構、要素分類代碼等要符合1∶1萬DLG框架數據要求，同時需對數據進行規范化處理。要素模型轉換基于要素編碼轉換進行，通過建立大比例尺數據要素分類代碼與省級1∶1萬DLG框架數據要素分類代碼的映射關系，實現對照轉換。

2.3 數據融合

2.3.1 確定范圍

省級1∶1萬框架數據更新范圍以及壽光市1∶500，1∶1000 DLG數據覆蓋范圍如圖3所示：

圖3 1∶1萬框架數據及1∶500，1∶1000 DLG數據覆蓋范圍

多尺度框架數據融合處理時，為了保持同一要素，包括相關緊密要素之間表達尺度的統一性，且減少數據接邊處理的工作量，數據融合應以不切割同數據源要素為原則選取數據范圍邊界[8]。如圖4所示，大比例尺數據未完整表示整個村莊，如果強行融合，無法保持村莊內數據表達尺度的一致性。原則上，在靠近大比例尺數據邊界的區域上，首選與邊界走向一致的公路、自然水系等穩定的線狀實體要素作為范圍邊界，其次在大面積的農田區域中劃定邊界，避免邊界穿越村莊、小區等人工建筑區域。

圖4 大比例尺數據未完整表示村莊

2.3.2 數據融合的基本原則

多尺度框架數據融合處理時，應保持以下原則:數據融合前后平面位置精度一致，原則上不因數據的融合降低數據的平面位置精度；保證數據表達尺度的可繼承性，采用某尺度表達時，在未來進行增量更新時，應保證仍然可獲取該尺度的數據；保證地理實體表達的連貫性，不因為表達尺度的不同，某一地理實體突然的出現或消失；保證空間關系與邏輯一致性要求，融合后的成果數據要素空間關系正確，各類信息邏輯一致；保證要素屬性信息的完整性，盡量不因數據融合造成屬性信息的丟失[9]。數據接邊處理時，應當保證以精細度高的數據為準的原則，以不造成認知障礙為原則。

3 數據增量更新

3.1 數據增量更新流程

數據增量更新具體流程見圖5所示。

圖5 數據增量更新技術流程圖

3.2 增量更新技術

數據庫改造即是建立每個獨立要素唯一標記的過程。更新變化數據增量提取的基礎是更新前后兩個時刻的數據要素對比，識別數據變化的增、刪、改，將變化信息提取，制作增量更新數據包，用于其他相關數據庫的更新工作。因此，需要對數據庫中每一個獨立要素進行唯一化標記，通過標記確立更新前后2個時刻間數據的關聯關系，再通過對比進行變化提取[10]。

數據更新時，首先依據更新范圍從數據庫中下載數據，編輯完成后，再依據數據對比進行增量提取，通過增量更新包完成對數據庫的更新工作。然后依據規范要求，在增量更新包中提取所需要素，通過模型轉換獲得滿足多比例尺框架數據庫更新要求的增量更新包，完成框架數據庫的聯動更新。

4 結語

聯動更新前，壽光市每年至少更新一輪1∶500，1∶1000大比例尺數據以及城區范圍內地名地址數據，大比例尺數據范圍外的DLG框架數據無法得到更新；全省DLG框架數據每年更新一輪，城區范圍內的道路名稱、地名地址等要素的更新因外業工作量大，更新難度較大。

聯動更新后，壽光市1∶500，1∶1000 DLG數據更新后的增量數據定期提供給省地理公共信息服務平臺，利用該數據對融合后的壽光市城區及鄉鎮駐地范圍內的DLG框架數據實現數據更新，外圍部分通過影像結合專業資料每年更新一次，兩部分形成一個有機的結合。更新后的DLG框架數據與電子地圖切片數據實現數據共享，同時用于省、市兩級地理信息公共服務平臺數據的更新。通過省市級聯動更新，更好地保證了城區內框架數據的現勢性，相比原來的更新方法，提高了更新效率。

由此可見，通過構建多尺度框架數據和增量更新的模式，改變了傳統上省市兩級地理信息公共平臺框架數據更新毫無關聯，重復建設的局面，形成了地方提供增量數據、省平臺統一更新、雙方共同應用的工作模式；同時與單純采用DLG數據縮編等模式的聯動更新相比，省市聯動更新弱化了比例尺的概念，兩級地理信息數據庫聯系更加緊密，探索了省市級基礎地理信息平臺、框架數據的交互利用，節省了大量的工作量，提高了數據更新的頻率。

該文結合壽光基礎地理信息數據庫建設更新工程與省地理信息公共平臺框架數據更新工程，探索了省市聯動更新的工作模式，取得了較好的效果。但是實際生產中發現依然存在諸多的不足，比如不同軟件平臺之間的增量數據無法實現有效的自動轉換，人工干預工作量較大等問題依然存在，在后續工作中，需要針對上述問題，做更深入的研究，為多尺度框架數據在數據應用上做更多的實踐總結，進一步為實現山東省地理信息框架數據與全省市縣級地理信息公共服務平臺框架數據的聯動更新提供思路。

[1] 梁均軍,張治清,程宇翔.地理信息公共服務平臺框架數據更新體系研究[J].測繪通報,2012，(12):79-83.

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[10] 張保鋼,楊伯鋼,張紅.城市地形圖數據一體化建庫與聯動更新的數學原理[J].測繪通報,2011，(3):56-59.

Research on the Data Linkage Updating of Provincial and Municipal Basic Geographic Information Framework

ZHANG Peng1, WEI Tong1, LI Qingyong1, WANG Hui2

(1. Shandong Surveying and Mapping Institute of Land and Resources, Shandong Jinan 250000, China; 2. Shouguang Bureau of Land and Resources, Shandong Shouguang 262700, China)

In this paper, based on the construction of geographic information database in Weifang and Shouguang city, and update framework data engineering and geographic information public service platform, provincial and city geographic information framework data updating mode has been studied. Based on multi-scale framework data, basic framework of database connection has been set up. Linkage update between provincial and city basic framework can be realized through incremental update mode.

Multi scales; geographic database; linkage update; incremental update

2016-05-16；

2016-08-29；編輯：曹麗麗

張鵬(1982—)，男，山東海陽人，工程師，主要從事基礎地理信息數據處理工作；E-mail：116589166@qq.com

P208

B

張鵬，韋通，李慶永，等.省市級基礎地理信息框架數據聯動更新探究[J].山東國土資源，2016,32(11)：65-69.ZHANG Peng, WEI Tong, LI Qingyong，etc.Research on the Data Linkage Updating of Provincial and Municipal Basic Geographic Information Framework[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(11)：65-69.