地理空間數(shù)據(jù)庫聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)

付榮祥，吳彬卓，葉哲璐

(1. 中國測(cè)繪科學(xué)研究院浙江分院，浙江 杭州 310012； 2. 長(zhǎng)興縣地理信息中心，浙江 長(zhǎng)興 313100)

地理空間數(shù)據(jù)庫聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)

付榮祥2，吳彬卓1，葉哲璐1

(1. 中國測(cè)繪科學(xué)研究院浙江分院，浙江 杭州 310012； 2. 長(zhǎng)興縣地理信息中心，浙江 長(zhǎng)興 313100)

以浙江省地理空間數(shù)據(jù)交換平臺(tái)多比例尺、跨行業(yè)的地理空間數(shù)據(jù)整合與更新為背景，介紹了地理空間數(shù)據(jù)庫的聯(lián)動(dòng)更新模式，描述了多比例尺數(shù)據(jù)的級(jí)聯(lián)更新和跨行業(yè)數(shù)據(jù)的協(xié)同更新兩種模式，以及支撐聯(lián)動(dòng)更新的兩大關(guān)鍵技術(shù)，即實(shí)體級(jí)增量更新和地理實(shí)體編碼。聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)在浙江省地理空間數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的運(yùn)用與相關(guān)機(jī)制的建立，對(duì)提高平臺(tái)各類空間數(shù)據(jù)的更新效率和數(shù)據(jù)一致性提供了技術(shù)保證。

地理空間框架要素；數(shù)據(jù)更新；地理實(shí)體編碼

浙江省地理空間數(shù)據(jù)交換平臺(tái)(簡(jiǎn)稱交換平臺(tái))是“數(shù)字浙江”建設(shè)的重要基礎(chǔ)，也是國家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的浙江節(jié)點(diǎn)，旨在提高全省地理信息資源的開發(fā)利用程度和信息化水平，加快全省地理空間相關(guān)業(yè)務(wù)的信息化進(jìn)程。交換平臺(tái)與數(shù)十家省級(jí)政府部門進(jìn)行了數(shù)據(jù)交換，集成整合了上千層各種專題的地理空間數(shù)據(jù)。各專題數(shù)據(jù)的空間信息需要進(jìn)行高效的聯(lián)動(dòng)更新，保證數(shù)據(jù)的一致性。本文擬對(duì)該問題進(jìn)行分析研究，介紹聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)、模式，以及實(shí)體級(jí)增量更新和地理實(shí)體編碼等關(guān)鍵技術(shù)，并建立聯(lián)動(dòng)更新工藝流程。

1 地理空間數(shù)據(jù)庫聯(lián)動(dòng)更新

交換平臺(tái)地理空間數(shù)據(jù)庫包含框架數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)。框架數(shù)據(jù)包括框架要素、地名、地表高程模型和遙感影像4種數(shù)據(jù)，是交換平臺(tái)數(shù)據(jù)層的核心。框架要素?cái)?shù)據(jù)是地理空間框架數(shù)據(jù)中的矢量數(shù)據(jù)部分，比例尺分別為1∶1萬、1∶5萬、1∶25萬和1∶100萬，包含水系、道路、居民地、行政境界、植被等要素，系在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過要素選取、地理對(duì)象構(gòu)建、數(shù)據(jù)融合等技術(shù)手段生產(chǎn)而成。專題數(shù)據(jù)則來自于各政府部門。以往，這些數(shù)據(jù)孤立地存在于各權(quán)屬單位手中，各自進(jìn)行維護(hù)更新。在數(shù)據(jù)集成整合的過程中發(fā)現(xiàn)，小比例尺框架要素?cái)?shù)據(jù)一般都能在大比例尺數(shù)據(jù)中找到對(duì)應(yīng)的地理實(shí)體，專題數(shù)據(jù)與框架要素?cái)?shù)據(jù)描述的對(duì)象也具有一定的重合度，絕大多數(shù)專題數(shù)據(jù)都能夠在框架要素?cái)?shù)據(jù)中找到對(duì)應(yīng)的地理實(shí)體。如能在跨比例尺、跨行業(yè)的地理空間數(shù)據(jù)之間建立聯(lián)系，以一種數(shù)據(jù)的更新帶動(dòng)其他相關(guān)數(shù)據(jù)的更新，是一種高效、低成本的途徑。

經(jīng)過探索，交換平臺(tái)建立了數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新的模式：對(duì)跨比例尺數(shù)據(jù)進(jìn)行級(jí)聯(lián)更新，對(duì)跨行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同更新。跨比例尺級(jí)聯(lián)更新以1∶1萬框架要素?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在1∶1萬與1∶5萬、1∶25萬和1∶100萬之間建立層級(jí)的聯(lián)系，一旦1∶1萬數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，則級(jí)聯(lián)更新其他比例尺的相應(yīng)數(shù)據(jù)；跨行業(yè)協(xié)同更新則是以框架要素?cái)?shù)據(jù)為核心，建立各專題地理空間數(shù)據(jù)與框架要素?cái)?shù)據(jù)之間的聯(lián)系，任何專題數(shù)據(jù)發(fā)生的變化，都將反映到框架要素?cái)?shù)據(jù)中，然后再通過框架要素?cái)?shù)據(jù)將變化傳遞到其他相關(guān)專題數(shù)據(jù)中去。

在交換平臺(tái)的數(shù)據(jù)整合實(shí)踐中，各級(jí)比例尺的框架要素?cái)?shù)據(jù)初次建立均來自相同比例尺的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，各類專題數(shù)據(jù)的初次空間化大都基于1∶1萬框架要素?cái)?shù)據(jù)。為保證數(shù)據(jù)更新的高效性和一致性，平臺(tái)首創(chuàng)了實(shí)體級(jí)增量更新技術(shù)和地理實(shí)體編碼技術(shù)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

級(jí)聯(lián)更新和協(xié)同更新從理論上能夠解決地理空間數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新的難題，但是這兩種模式實(shí)施的關(guān)鍵是需保證跨比例尺、跨行業(yè)數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)和變化的信息能夠準(zhǔn)確迅速地被提取。實(shí)體級(jí)增量更新技術(shù)和地理實(shí)體編碼技術(shù)為實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)更新的高效與低成本提供了技術(shù)保障。

2.1 實(shí)體級(jí)增量更新技術(shù)

傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)更新一般采用粗放的圖幅級(jí)或測(cè)區(qū)級(jí)更新方式，以圖幅或測(cè)區(qū)為單位也能夠?qū)崿F(xiàn)增量更新，但生產(chǎn)率低，地理實(shí)體變化信息丟失的缺點(diǎn)無法避免。實(shí)體級(jí)增量更新采用面向地理實(shí)體的數(shù)據(jù)模型存儲(chǔ)空間要素，實(shí)體相互獨(dú)立且完整，對(duì)單個(gè)實(shí)體的更新不影響其他實(shí)體。每個(gè)地理實(shí)體必須包含變化日期和變化類型字段。變化類型包括增加、刪除、修改3種。實(shí)體級(jí)增量更新不允許刪除數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，在數(shù)據(jù)庫中增加記錄，填寫變化類型和變化日期字段。對(duì)于特定的實(shí)體，在數(shù)據(jù)庫中保存了多個(gè)變化記錄，變化日期最晚的為最新數(shù)據(jù)，其他均為歷史數(shù)據(jù)。這種方式能夠?qū)⒌乩砜臻g信息的變化定位到具體的地理實(shí)體，從而能夠精確更新需要更新的數(shù)據(jù)，并保存歷史信息。

2.2 地理實(shí)體編碼技術(shù)

大部分專題和基礎(chǔ)的地理空間數(shù)據(jù)庫并不符合聯(lián)動(dòng)更新的要求，即數(shù)據(jù)本身不能體現(xiàn)變化或變化前后沒有關(guān)聯(lián)，跨比例尺數(shù)據(jù)也沒有進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)。因此，以往增量變化信息的提取和關(guān)聯(lián)關(guān)系的確立只能依靠傳統(tǒng)的圖形、屬性比較，效率很低，錯(cuò)誤率較高。地理實(shí)體編碼技術(shù)解決了這一難題。地理實(shí)體編碼是地理實(shí)體的唯一永久標(biāo)識(shí)，作為地理實(shí)體的一個(gè)字段存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中。通過地理實(shí)體編碼可以從數(shù)據(jù)庫中獲取到一個(gè)完整的地理對(duì)象[3]。通過地理實(shí)體編碼也可以找到不同數(shù)據(jù)庫中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，即新舊數(shù)據(jù)、跨庫數(shù)據(jù)、跨比例尺數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而能夠幫助發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化，提取變化增量。根據(jù)變化數(shù)據(jù)的地理實(shí)體編碼能夠找到對(duì)應(yīng)目標(biāo)庫的相應(yīng)要素，從而實(shí)現(xiàn)更新的傳遞。尤其對(duì)于級(jí)聯(lián)更新，地理實(shí)體編碼可建立起多尺度數(shù)據(jù)間的實(shí)體關(guān)聯(lián)，使大比例尺數(shù)據(jù)發(fā)生的變化能夠迅速對(duì)應(yīng)到小比例尺的相關(guān)要素，從而準(zhǔn)確定位到更新目標(biāo)。

課題組成員[3]對(duì)地理實(shí)體編碼方案進(jìn)行了初步研究，通過分析和試驗(yàn)建立了一套統(tǒng)一的編碼規(guī)則，使地理實(shí)體在數(shù)據(jù)生產(chǎn)中能夠自動(dòng)編碼，實(shí)現(xiàn)了要素的快速定位和變化要素的級(jí)聯(lián)更新。在編碼方案中，地理實(shí)體編碼由4個(gè)碼段組成：地理實(shí)體分類碼、定位碼、層級(jí)隸屬關(guān)系碼和順序碼，地理實(shí)體編碼固定且不可重復(fù)。

框架要素?cái)?shù)據(jù)庫已添加地理實(shí)體編碼(EntiID)字段，地理實(shí)體產(chǎn)生時(shí)即需為其賦上地理實(shí)體編碼。以水系為例，其屬性結(jié)構(gòu)見表1。其中的EntiID表示的是水系的地理實(shí)體編碼，它是水系的唯一標(biāo)識(shí)碼。

表1 水系屬性表

3 聯(lián)動(dòng)更新生產(chǎn)體系

聯(lián)動(dòng)更新生產(chǎn)體系包含兩種工藝流程：跨比例尺的級(jí)聯(lián)更新和跨行業(yè)的協(xié)同更新。

3.1 級(jí)聯(lián)更新工藝流程

級(jí)聯(lián)更新的對(duì)象是不同比例尺的地理空間框架要素?cái)?shù)據(jù)。級(jí)聯(lián)更新的發(fā)起一般是從大比例尺框架要素?cái)?shù)據(jù)開始，然后逐次傳遞到小比例尺數(shù)據(jù)中去。流程如圖1所示。

級(jí)聯(lián)更新的基本流程為：

(1) 大比例尺某地理實(shí)體發(fā)生變化。

(2) 根據(jù)發(fā)生變化地理實(shí)體的編碼在相鄰的小一級(jí)框架要數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫中搜索相應(yīng)實(shí)體。

(3) 找到該地理實(shí)體后，比較二者的更新日期，若該實(shí)體更新日期較早，則根據(jù)縮編規(guī)則進(jìn)行直接縮編或人工干預(yù)后進(jìn)行更新。

(4) 依次傳遞到更小比例尺，重復(fù)步驟(3)，直至找不到對(duì)應(yīng)的地理實(shí)體。此時(shí)，跨比例尺的級(jí)聯(lián)更新已經(jīng)完成。

圖1 級(jí)聯(lián)更新工藝流程

3.2 協(xié)同更新工藝流程

協(xié)同更新是以框架要素?cái)?shù)據(jù)的變化為核心，專題數(shù)據(jù)圍繞該核心進(jìn)行變化的傳遞，最終達(dá)到協(xié)同更新，如圖2所示。

圖2 框架要素?cái)?shù)據(jù)協(xié)同更新

行業(yè)專題數(shù)據(jù)首先發(fā)生變化的協(xié)同更新基本流程為：

(1)A行業(yè)專題數(shù)據(jù)發(fā)生變化。

(2) 根據(jù)發(fā)生變化地理實(shí)體的編碼，找到地理空間框架要素?cái)?shù)據(jù)中的同名實(shí)體。

(3) 對(duì)比二者的更新日期，若該實(shí)體的更新日期早于前者，則根據(jù)比例尺對(duì)數(shù)據(jù)精度等方面的要求對(duì)地理空間框架要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行更新。

(4) 地理空間框架要素?cái)?shù)據(jù)更新后，將觸發(fā)相關(guān)B行業(yè)專題數(shù)據(jù)的同步更新。

(5) 通過地理實(shí)體編碼在B行業(yè)專題數(shù)據(jù)中搜索同名實(shí)體。

(6) 對(duì)比二者的更新日期，若該實(shí)體的更新日期早于前者，則對(duì)該實(shí)體進(jìn)行同步更新。

框架要素?cái)?shù)據(jù)首先發(fā)生變化的協(xié)同更新基本流程為：

(1) 地理空間框架要素?cái)?shù)據(jù)更新后，將觸發(fā)相關(guān)行業(yè)專題數(shù)據(jù)的同步更新。

(2) 通過地理實(shí)體編碼在相關(guān)行業(yè)專題數(shù)據(jù)中搜索同名實(shí)體。

(3) 對(duì)比二者的更新日期，如果該實(shí)體的更新日期早于前者，則對(duì)該實(shí)體進(jìn)行同步更新。

如上所述，協(xié)同更新以地理空間框架要素?cái)?shù)據(jù)為核心，通過地理實(shí)體編碼將變化在不同行業(yè)的專題數(shù)據(jù)中進(jìn)行傳遞，最終提高了各專題數(shù)據(jù)的一致性。

4 結(jié) 語

地理空間數(shù)據(jù)庫的聯(lián)動(dòng)更新生產(chǎn)體系集成了級(jí)聯(lián)更新和協(xié)同更新兩種模式，是一個(gè)更加綜合的數(shù)據(jù)更新體系。地理實(shí)體編碼很好地建立了不同尺度、不同專題數(shù)據(jù)庫同名地理對(duì)象間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。實(shí)體級(jí)增量更新技術(shù)則應(yīng)用地理實(shí)體編碼將變化在不同的數(shù)據(jù)庫中傳遞并同步更新。聯(lián)動(dòng)更新生產(chǎn)體系能夠協(xié)同各個(gè)部門，共同為平臺(tái)框架要素?cái)?shù)據(jù)更新提供數(shù)據(jù)支撐；同時(shí)，平臺(tái)提供的具有良好一致性的專題和基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)也能更好地為各個(gè)部門提供數(shù)據(jù)服務(wù)。在具體實(shí)踐中，進(jìn)一步研究和應(yīng)用地理實(shí)體編碼，促進(jìn)專題與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)更新將是一個(gè)重要的發(fā)展方向。

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Geospatial Database Linkage Updating Technique

FU Rongxiang2,WU Binzhuo1,YE Zhelu1

(1. Zhejiang Branch, Chinese Academy of Surveying and Mapping, Hangzhou 310012, China; 2. Geomatics Center of Changxing, Changxing 313100, China)

This paper described geospatial database linkage updating pattern, used in multi-scale， multi-industry geospatial data exchange in Zhejiang. This pattern includes multi-scale cascade updating and multi-industry collaboration updating, and is strongly supported by two key techniques entity level increment updating and geographic entity encoding. Linkage updating guaranteed updating efficiency and consistency of geospatial data in Zhejiang Geospatial Data Exchange.

geospatial framework features; data updating; geospatial entity encoding

付榮祥，吳彬卓，葉哲璐.地理空間數(shù)據(jù)庫聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)[J].測(cè)繪通報(bào)，2017(5)：136-138.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0173.

2016-09-28

測(cè)繪地理信息公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201512024)；測(cè)繪地理信息公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201512012)

付榮祥(1977—)，男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)闇y(cè)繪與地理信息。E-mail：168518908@qq.com

P208

A

0494-0911(2017)05-0136-03