電子地圖更新策略與方法研究

邱健麗

(福州市勘測院，福建 福州 350008)

電子地圖更新策略與方法研究

邱健麗*

(福州市勘測院，福建 福州 350008)

基于延續電子地圖生命線的目的，以福州市域為研究對象，通過對電子地圖中的點、線、面實體的變化類型的分析，研究了各類實體的變化探測方法，包括空間特征和屬性特征的變化探測。在此基礎上，研究了電子地圖的更新策略，更新策略分為周期更新策略和局部更新策略，結合生產實際詳細闡述了兩種更新方法，總結出電子地圖從變化目標的發現到變化目標更新成圖的完整流程，使電子地圖可以沿著時間軸無限延伸。

目標變化探測；實體；空間特征；屬性特征；全面更新；局部更新

1 引 言

現勢性是衡量地理空間數據的重要指標，要保持數據的現勢性，需要對數據進行持續更新。隨著互聯網的發展和電子地圖大眾化需求提高，電子地圖的應用領域越來越廣，制約其發展的除了電子地圖的精度，現勢性也是很大的瓶頸。研究電子地圖目標變化的探測和變化信息的更新策略，對于延續電子地圖的生命周期具有較大的意義。我院承接了“天地圖·福州”電子地圖生產任務，筆者依托項目，在電子地圖更新方面做了一些研究工作。

2 地圖目標變化探測

地理空間數據的變化包含空間特征變化和屬性特征變化。對于空間數據更新，無論是空間特征未發生變化、屬性特征發生變化，還是空間特征和屬性特征都發生變化，更新工作都要進行。無論是周期性的全面更新，還是不定期的局部更新，都需要探測出變化目標，進行有針對性的地圖更新工作。

2.1 地圖目標變化類型

地圖目標按空間特征可分為點、線、面，點、線、面實體的變化都包含空間特征變化和屬性特征變化。

(1)空間特征變化描述

點狀實體空間特征變化包含消失、出現、移位。線狀實體空間特征變化包含消失、出現、縮短、延長、分裂、合并、混合分并。面狀實體的空間特征變化相對復雜，可能是單目標的消失、出現、旋轉、擴張、移動、收縮、組合變化；可能是多目標的分裂、合并、混合分并；也可能是帶孔洞面目標的孔洞變化或者外圍輪廓變化。

(2)屬性特征變化描述

屬性特征的變化大致可分為幾類，一是屬性項發生增加或減少；二是同一實體的某一屬性值處于不同的屬性項；三是同一實體的相同屬性項的屬性值不同。屬性數據更新的目的就是將這三種差異信息及時更新，消除語義不一致性，完善要素信息。

2.2 地圖目標變化探測

概括出了地圖目標的變化類型，針對這些變化類型就需要進行變化探測。變化探測的主要任務是尋找發生了變化的地圖目標，為后期的更新策略與更新方法的制定奠定基礎。

(1)點狀目標變化探測

點狀目標的空間變化探測相對簡單，因為只涉及一個二維坐標的比對。以興趣點的生產為例，在“天地圖·福州”電子地圖生產過程中，我們采用的是購買的現勢性較強的導航采集的POI數據對興趣點數據進行更新。由于兩套數據的采集標準不同，位置精度不一定能完全一致，所以變化探測的策略是空間特征和屬性特征相結合的方法。首先是采用模糊比對將兩組數據的名稱屬性進行對照，解決“有沒有”的問題，即消失或者出現，檢測出來的點再利用FME的“PointOnPointOverlayer”函數進行空間位置的檢測。通過屬性和空間位置的比對，能有效探測興趣點數據的變化。本次生產任務中點狀目標主要是信息點，其發生的主要變化是消失、出現及移位以及隨之帶來的屬性特征的變化。通過圖1及圖2的屬性模糊匹配和位置疊加匹配，對福州信息點的變化探測結果正確率是100%，探測結果再結合人工判斷，對點的變化類型進行分析，并做相應處理和整合，有效提高了工作效率。

圖2 位置匹配

(2)線狀目標變化探測

線狀目標的變化類型包含消失、出現、縮短、延長、分裂、合并、混合分并，更新方法可以采用現勢性強的較大比例尺數據更新現勢性弱的較小比例尺數據，也可以采用現勢性強的較小比例尺數據更新現勢性弱的較大比例尺數據。當采用較大比例尺數據更新較小比例尺數據時，需要考慮制圖綜合的影響，因為它和真實變化一樣都會對地圖目標的更新判別產生影響。

在“天地圖·福州”電子地圖生產中，對線目標的變化探測是利用FME的“LineOnLineOverlayer”線-線疊置運算函數，進行線狀目標的空間特征探測，設置疊置程度容差，當容差值在某一區間范圍，可以分別判定為消失、出現、縮短、延長、分裂、合并等，配合屬性信息的模糊比對，可以進一步判定線狀目標的變化狀態。當然，程序的設置不可能達到100%的正確探測，在得到探測結果后，還需要結合人工判別，對是否界定為目標變化及界定的目標變化類型進行篩查。本次生產任務中線狀目標主要是道路中心線，其發生的主要變化是由于城市建設發生的出現、消失等。線探測中，需要特別區分兩類情況，一類是如圖3所示，線目標確實發生了出現、分裂等變化，另一類則如圖4所示，由于比對的兩套數據來源不同所產生的線型的輕微差異，這類程序設計時要充分考慮，不應判定為線目標發生變化。

圖3 線目標變化探測

圖4 線目標變化探測

(3)面狀目標變化探測

面狀目標的變化類型主要包含消失、出現、移位、合并、分裂、收縮、擴張、組合變化、混合分并等多種，它同線狀目標一樣，采用不同數據探測變化信息時需要考慮到制圖綜合的影響，設定特定的合理的規則對是否真實變化進行判別，避免錯誤的判斷。

同樣的，利用FME的“AreaOnAreaOverlayer”面-面疊置運算函數進行面狀目標的空間特征探測。由于面狀目標的變化類型相對復雜，因此程序的設定上要多一些的判定規則，多組合判定規則將判定錯誤率降低。帶孔洞的復雜面目標的變化探測更加復雜，若同名目標的變化在制圖精度允許的范圍內，可以先判定為是制圖精度影響的結果，不列為變化目標。

面目標的變化探測相對復雜，如圖5探測出的結果是不僅將普通面的出現、消失、合并、分裂探測出來了，小面的消失與大面的細小折角變化也視同普通變化列于探測結果。在實際生產中，小面的消失與大面的細小折角變化一般是不處理，可視為不同比例尺數據的正常差異，這個變化可以通過設置合適的容差值過濾掉一部分，其余的需要通過人工干預的方式來進行判斷處理。

圖5 面目標變化探測

(4)屬性變化探測

前面提到的點狀、線狀、面狀目標的變化探測，其空間特征的判定和分類都需要屬性變化探測的輔助。屬性變化類型分為“屬性項增加或減少”、“屬性項名稱變化”和“屬性值變化”幾類，為了使更新準確，這幾類的變化探測就必須準確，這樣才能采取針對性的方法實現更新。

屬性項增加即在現狀地圖數據屬性表中不存在而用于更新的現勢性更高的地圖數據屬性表中存在；屬性項減少顧名思義就是屬性項增加的相反情況，即在現狀地圖數據屬性表中存在而用于更新的現勢性更高的地圖數據屬性表中不存在。例如：早期道路網少且材質少，在電子地圖數據中不分材質，隨著城市發展，道路網的密集程度越來越高，材質也越來越多，為了更好地展示數據及提供數據查詢，我們會在道路網數據屬性表中添加“材質”屬性項，即為屬性項增加；在電子地圖數據中，水系數據大多數情況用于背景展示，對于“汛期”屬性不是關注的重點，并且過多的屬性會拖慢系統的運行速度，因此我們往往會把屬性表中的“汛期”屬性項刪除，即為屬性項減少。

屬性項名稱變化即地圖目標某一屬性項的名稱前后不一致，但是屬性值是一致的；屬性值變化即地圖目標某一屬性項的名稱不變，但是屬性值發生了變化。例如：基礎地理數據的水系數據在測繪部門和土地部門采用不同的編碼規則，為了消除這種不一致，需要設計屬性編碼的對照規則，采用人機交互方式將屬性值一一對應。

3 地圖目標變化更新策略與方法

地圖目標的變化探測出后，根據結果需要進行地圖變化目標的更新。電子地圖由于其地域、比例尺、區域大小等各種實際因素，其更新工作在方法和周期上會有較大的差異。在實際生產活動中，為了保持電子地圖的現勢性，我們需要根據區域特點及實際需求制定電子地圖的周期更新方案，但是由于電子地圖通常覆蓋的是整個城市區域，范圍較廣，更新的周期通常做不到太頻繁，對于某些重要區域的變化我們需要及時在電子地圖中體現，這就需要局部更新。所以，通常我們對電子地圖數據采取的是周期更新和局部更新相結合的方式。3.1 周期更新

周期更新是電子地圖更新的常規模式，為了保持現勢性，每隔一定的時間，需要借助各方面資料對電子地圖數據做一次全面的更新。在“天地圖·福州”電子地圖生產中，根據福州區域的經濟發展特點和用戶需求，地圖更新周期定為一年，即每年的6月份對電子地圖進行全面更新，更新工作納入“數字福州”建設計劃，由建設單位提出技術方案，市數字辦會同市財政局組織專家論證后報“數字福州”建設領導小組辦公室批準后實施，相關費用納入財政年度預算。

(1)變化信息排查

由于地圖數據的復雜性，在前面變化目標探測中可能會出現一定程度的誤差，為了保證更新的完整和正確，需要在更新工作開始前對探測的變化信息結果進行人工輔助檢查，對誤判目標進行消除。例如在用現勢性較高的 1∶500比例尺數據更新現勢性較低的 1∶2 000比例尺電子地圖數據時， 1∶500比例尺中重要性較低的地物目標，在 1∶2 000比例尺數據中會因為拓撲沖突或者圖面載負等各種原因刪除，在進行變化探測時就會誤判為“出現”。這樣的誤判如果不人工篩查，在更新時就會把 1∶500比例尺中過多數據又添加到 1∶2 000比例尺電子地圖數據中，這些不僅會造成不必要的工作量，也會造成數據冗余。

(2)變化數據更新

變化信息數據形成后，以 1∶2 000比例尺數據為基準，對發生變化的目標信息進行更新。首先新建圖層用來存儲更新后的數據，在屬性表中添加“時間”字段用來標識地物更新時間，將 1∶2 000比例尺數據作為基準數據， 1∶500比例尺數據作為更新數據，對探測出的各類變化信息進行更新，同時根據需要將更新的地物作簡化處理和維度降低處理。將變化類型標識為“出現”的目標添加到新建圖層，變化類型標識為“消失”的目標直接刪除，變化類型標識為其他類型的直接在基準數據層中進行修改，同時在屬性表中添加“時間”字段，填寫更新處理的時間。除了空間特征變化，地理信息目標還有另外一種常見的變化類型，就是屬性變化。變化探測中標識為“屬性變化”的這些目標，首先要確定屬性表中這些變化目標哪些屬性項發生了變化，然后用新的屬性值進行更新。同樣的屬性變化的更新也需要標識更新時間點。

(3)更新數據制圖處理

數據更新后，需要做的一項重要工作是更新數據的制圖處理。由于我們采用的是 1∶500比例尺的數據去更新 1∶2 000比例尺的數據，可能存在的問題是數據降維、圖形化簡和圖形合并。隨著比例尺縮小，原來在大比例尺地圖中的居民地面狀目標在較小比例尺地圖中會采用點狀目標來表達，此時我們需要根據制圖綜合規則來判別，達到降維條件的就需要以面狀目標的質心來表達。 1∶500比例尺地圖數據的圖形表達比較精確，包含信息量大，更新到 1∶2 000比例尺地圖數據中時，由于地圖載負量的限制就需要對圖形進行化簡，例如在 1∶500比例尺地圖數據中面狀河流的邊線可以保留較多的節點來表達河流的曲折，但是 1∶2 000比例尺地圖數據就需要適當的抽稀節點，保證圖面的美觀和表達的合理。圖形的合并也是相同的原理，隨著比例尺的縮小，兩塊相鄰較近屬性性質一樣的綠地間的間隔縮小，達到一定程度就可以進行數據的合并，制圖中也表達為制圖綜合。

3.2 局部更新

電子地圖更新工作一般包含電子地圖數據的更新和切片數據的更新，這兩項都是需要耗費大量人力和時間的繁瑣工作，受限于生產實際因素不可能進行頻繁的全面更新，但是城市的發展日新月異，電子地圖的更新如果不能跟上腳步，將嚴重影響其應用。針對這個問題，我們提出了電子地圖局部更新的理念，即在周期更新的基礎上，根據實際需要針對重點區域進行實時的區域更新。

在“天地圖·福州”電子地圖生產過程中，局部更新時可以利用的原始資料有現勢性較高的高分辨率影像、 1∶500比例尺城市勘測數據(DLG)、竣工測量數據、建筑放樣測量數據等。確定需要更新的區域后，綜合利用這些原始資料進行實體數據的更新，更新完成后將該區域的地圖數據進行重新切片，切片數據覆蓋原切片數據文件，完成電子地圖的整體更新。

4 結 論

目前電子地圖面臨兩大方面的問題，一是如何快速高效地生產多樣化的地圖產品，二是電子地圖產品的持續快速更新。電子地圖制作的每一環節，都關系地圖產品的生產效率和質量，需要我們持續的研究和改進；空間數據的現勢性對電子地圖的應用有較大的影響，目前電子地圖的生產現狀對更新的重視不夠，往往是地圖產品生產后，未有合理的更新保障機制。今后仍需在電子地圖更新領域持續研究，進一步深入對電子地圖變化目標的探測研究，進一步完善變化探測的影響因素中制圖綜合規則的考慮，使電子地圖擁有更長的生命周期，更廣的社會應用。

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Electronic Map Update Strategy and Method Researching

Qiu Jianli

(Fuzhou Investigation and Surveying Institute，Fuzhou 350008，China)

Based on the purpose of continuation of the lifeline of electronic map，taking FuZhou city as the research object，through the analysis of the change types of points，lines，surfaces entities in the electronic map，researching on the change detection methods of all kinds of entities，including the change detection of spatial and attribute characteristics.On this basis，researching the update strategy of electronic map，Update strategy is divided into periodic update strategy and local update strategy，combined with the production practice， this paper expounds two kinds of updating methods，summarize the complete process of electronic map from the change target found to change target update mapping， make sure the electronic map can be extended along the time axis.

targets change detection；entity；spatial characteristics；attribute characteristics；overall update；local update

1672-8262(2016)06-50-05

P208.1，P283.5

B

2016—04—27

邱健麗(1981—)，女，工程師，主要從事地理信息系統方面工作。