一種基于EPS2008和ArcGIS的地理實體數(shù)據(jù)更新技術

邵飛，于忠海 ，楊娜

(濟南市勘察測繪研究院，山東 濟南 250101)

1 引 言

地理信息公共服務平臺是以海量公共地理空間框架數(shù)據(jù)資源為核心，利用GIS系統(tǒng)和現(xiàn)代信息服務技術而建立的開放式信息服務平臺，旨在大力提高測繪公共服務能力和水平，滿足政府、專業(yè)部門和企業(yè)對地理信息資源綜合利用、高效服務的需求[1]。平臺的建設是一個長期的過程，如何快速有效地對平臺中的基礎地理數(shù)據(jù)進行更新，是保證平臺正常運維的重要問題[2]。數(shù)據(jù)更新一般分為版本式更新和增量更新[3]，增量更新只基于變化的要素對客戶數(shù)據(jù)庫進行增加、刪除、修改等操作，工作量少，效率高，可有效縮短工期，質(zhì)量容易控制。

濟南市地理信息公共服務平臺(后簡稱平臺)于2012年完成建設，2014年正式接入國家主節(jié)點，是國家地理信息公共服務平臺的市級節(jié)點。經(jīng)過5年的發(fā)展，平臺已為50余個業(yè)務系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)共享和服務支撐，極大地推動了濟南市地理信息資源的開放、共享與應用。地理實體、地名地址和電子地圖數(shù)據(jù)是平臺地理空間框架數(shù)據(jù)的三大類基礎數(shù)據(jù)，其中地理實體數(shù)據(jù)既是地名地址數(shù)據(jù)的定位基礎，也是電子地圖制作的主要數(shù)據(jù)源，因此地理實體數(shù)據(jù)的更新在平臺數(shù)據(jù)更新中具有基礎性作用。目前平臺地理實體數(shù)據(jù)更新的數(shù)據(jù)源主要來源于每年動態(tài)更新的大比例尺基礎地形圖數(shù)據(jù)。為保證地理實體數(shù)據(jù)能夠快速、有效更新，作者與團隊利用標準統(tǒng)一的地形圖數(shù)據(jù)對地理實體數(shù)據(jù)進行增量更新的技術方法與流程進行了研究，形成了一套高效、靈活的數(shù)據(jù)更新機制，滿足了平臺對地理實體數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性的要求。

2 EPS2008地理信息工作站的變化檢測與數(shù)據(jù)轉換技術

EPS2008地理信息工作站(簡稱工作站)是以數(shù)據(jù)庫為核心的一體化解決數(shù)據(jù)各項處理的綜合信息系統(tǒng)[4]，是CAD技術與GIS技術高度整合的產(chǎn)品，它較好地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)轉換、數(shù)據(jù)處理、GIS建庫、動態(tài)更新與成果輸出一體化[5]。它基于模板控制技術、腳本二次開發(fā)技術和圖庫一體化技術，在數(shù)據(jù)標準化、格式轉換、變化檢測等方面具有獨特優(yōu)勢。

2.1 變化檢測技術

工作站以對象唯一性機制對數(shù)據(jù)庫中的要素進行管理，即以每一個地物要素的“GUID”字段信息作為要素的唯一標識。同時工作站對每個地物的編輯狀態(tài)以時間戳[6]的方式進行記錄，地物的修改、新增、刪除時間皆會被記錄。工作站的變化檢測技術即是基于地物要素的唯一性身份標識和時間戳信息，結合地物的空間位置，對具有時序性特征的數(shù)據(jù)進行變化捕捉，通過數(shù)據(jù)庫表記錄、字段內(nèi)容的變化[7]而檢測出變化的地物要素。

2.2 數(shù)據(jù)轉換技術

工作站以基于Access數(shù)據(jù)庫為核心[8]的模板對數(shù)據(jù)進行標準封裝，數(shù)據(jù)的編碼體系、數(shù)據(jù)分層、數(shù)據(jù)結構均通過Access數(shù)據(jù)庫進行設置。不同標準的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫設置對照轉換規(guī)則，結合工作站簡單易學的VBScript語言開發(fā)的轉換腳本，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的標準和格式轉換。

3 平臺數(shù)據(jù)更新技術方案

基于新舊兩個時期的基礎測繪數(shù)據(jù)成果，利用工作站的變化檢測技術提取出變化數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)標準與數(shù)據(jù)格式的轉換與信息規(guī)整，成為滿足平臺地理實體數(shù)據(jù)標準與格式的變化數(shù)據(jù)；基于ArcGIS軟件的空間處理與功能封裝，快速將變化數(shù)據(jù)更新集成[7]到舊版地理實體數(shù)據(jù)中，從而完成數(shù)據(jù)的更新。地理實體數(shù)據(jù)更新流程如圖1所示：

圖1 平臺地理實體數(shù)據(jù)更新流程圖

3.1 變化檢測

工作站基于數(shù)據(jù)的“GUID”唯一標識、時間戳信息和空間位置信息，對兩時期數(shù)據(jù)進行變化捕捉，輸出“新增”“刪除”和“修改”的變化數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)轉換

由于基礎測繪成果的數(shù)據(jù)標準、格式與地理實體數(shù)據(jù)均不相同，因此需要對檢測的變化數(shù)據(jù)進行轉換，數(shù)據(jù)轉換通過EPS2008地理信息工作站的模板和腳本開發(fā)技術進行。數(shù)據(jù)標準的轉換關系定制基于模板的信息映射機制來實現(xiàn)數(shù)據(jù)分層重組及編碼賦值。標準轉換通過編碼對照、圖層對照、幾何類型對照、過濾控制等，來對轉換后的數(shù)據(jù)進行控制。

對照表示例如圖2所示：

圖2 數(shù)據(jù)標準轉換對照表

數(shù)據(jù)標準和格式轉換通過腳本轉換程序來實現(xiàn)。轉換腳本采用VBScript語言，對數(shù)據(jù)轉換進行控制，腳本主要內(nèi)容如下：

(1)轉換路徑設置：對轉換后數(shù)據(jù)的路徑進行設置；

(2)轉換格式設置：對轉換數(shù)據(jù)格式進行設置，不同的數(shù)字代表不同的數(shù)據(jù)格式；

(3)轉換對照表調(diào)用：對模板中控制轉換對照關系的對照表進行調(diào)用；

(4)轉換范圍設置：對轉換后的數(shù)據(jù)范圍進行設置；

(5)轉換圖層設置：對轉換圖層對照進行設置；

(6)轉換數(shù)據(jù)結構設置：對轉換后的數(shù)據(jù)屬性結構進行設置，主要包括字段對照關系、轉換后的數(shù)據(jù)字段類型、字段名稱、字段長度、字段內(nèi)容等。

3.3 變化數(shù)據(jù)處理

基礎測繪數(shù)據(jù)動態(tài)更新的數(shù)據(jù)成果，有些地物位置沒有變化，但相關屬性信息發(fā)生了變化，或圖形節(jié)點變化，在變化數(shù)據(jù)的分析與輸出時，這類數(shù)據(jù)會被作為變化的數(shù)據(jù)提取至“新增”或“刪除”數(shù)據(jù)中。為提取出真正變化的數(shù)據(jù)，需要對以上變化數(shù)據(jù)通過疊加分析、剔除重疊等操作，提取出真正的“新增”和“刪除”數(shù)據(jù)。

實際工作中設計了一體化流程處理工具，基于ArcGIS軟件的Modelmaker功能模塊將數(shù)據(jù)一致性核查、提取、刪除等功能進行封裝，如圖3所示，一鍵提取真正“新增”和“刪除”數(shù)據(jù)，減少人工分流程處理過程中因誤操作而產(chǎn)生的錯誤，提高數(shù)據(jù)處理效率和正確性。

圖3 Model maker一體化處理工具

3.4 更新集成

更新集成即通過將變化數(shù)據(jù)與舊版地理實體數(shù)據(jù)進行融合處理，完成舊版數(shù)據(jù)更新。集成更新采用完全模式[4]，即基于從工作站中導出的變化數(shù)據(jù)，根據(jù)變化類型(“新增”“刪除”和“修改”)，利用ArcGIS軟件的空間分析、計算和處理功能，實現(xiàn)對地理實體數(shù)據(jù)的增量更新。更新過程中，需要處理變化數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)的空間關系與屬性關系，保證變化數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)一致性。點地理實體數(shù)據(jù)利用從工作站轉換后的點地理實體數(shù)據(jù)，進行版本式更新。

(1)“刪除”“修改”變化數(shù)據(jù)增量更新

利用ArcGIS軟件“Selection-Select By Location”功能，將“刪除”和“修改”的線變化數(shù)據(jù)與舊版本線數(shù)據(jù)進行完全重疊分析，如圖2。篩選出兩數(shù)據(jù)完全重疊的部分并刪除，然后將“修改”變化數(shù)據(jù)拷貝至前一期數(shù)據(jù)中，對線地理實體數(shù)據(jù)進行更新。篩選完全重疊地物要素的界面如圖4所示：

圖4 兩數(shù)據(jù)完全重疊篩選

將“刪除”和“修改”的面變化數(shù)據(jù)轉換為點數(shù)據(jù)，利用ArcGIS軟件中的“Selection-Select By Location”功能，將“刪除”和“修改”的點變化數(shù)據(jù)與舊版面實體數(shù)據(jù)進行相交分析，篩選出相交的面地物要素并刪除，然后將“修改”面變化數(shù)據(jù)拷貝至舊版數(shù)據(jù)中，對面實體數(shù)據(jù)進行更新。

(2)“新增”變化數(shù)據(jù)增量更新

將“新增”線和面變化數(shù)據(jù)拷貝至前一期數(shù)據(jù)中，完成地理實體數(shù)據(jù)更新。

4 結 語

增量更新較版本式更新更加高效、靈活，可縮短工期，加快數(shù)據(jù)共享，提升數(shù)據(jù)應用價值。基于EPS2008地理信息工作站的自動變化檢測技術提取變化數(shù)據(jù)，大大減少了人工變化發(fā)現(xiàn)工作量；利用ArcGIS軟件Model maker模塊封裝的一體化流程處理工具對偽變化數(shù)據(jù)進行清洗，保證了變化數(shù)據(jù)的真實性；基于ArcGIS軟件的空間分析與處理技術，利用變化數(shù)據(jù)對舊版數(shù)據(jù)進行了快速集成更新。下一步將對時空數(shù)據(jù)快速更新模式進行探索，研究時空數(shù)據(jù)庫的實時交互和更新發(fā)布，以滿足多維、動態(tài)的時空過程模擬，進一步為社會提供便捷的時空信息服務。