智能化時代下的地理信息動態監測技術研究

張欽瑋

(江蘇省基礎地理信息中心,江蘇 南京210013)

在城市測繪工作蓬勃發展的形勢下，地理信息數據庫的更新工作面臨著新的技術瓶頸。實現地理信息庫的快速更新并保證地理數據的準確性、現勢性，是現階段地理信息管理者亟待解決的重大問題?，F階段地理信息服務的著重點依舊集中在數據產品以及圖紙產品中，處理任務量大、技術應用門檻高、應用造價高。在智能化時代的洪流中，地理信息服務模式應當向信息分析、在線服務以及個性化定制服務靠攏?，F階段的地理信息更新工作需要歷經下發資料、生產更新、驗收檢查以及匯總數據等環節。更新環節權責清晰、相互銜接、共同制約，必須進行統籌協調，進一步縮短地理信息更新周期，跨越式提升地理要素現勢性并定時更新特定要素。測繪數據的及時性以及準確性決定著本行業的發展質量，地理信息動態監測技術的研究工作具有重要的研究意義。

1 當前地理信息動態監測的新需求

在智能化時代的洪流中，傳統批次化版本式監測（更新周期為年、更新對象為數據庫）已經逐步向應需實時動態化監測升級（更新周期為天，明顯縮短，更新對象為地理要素）?，F階段的地理信息動態監測需求可以歸納為以下五個方面：

1.1 加大對產品模式以及社會屬性信息的重視力度。傳統4D產品類型較為單一，著重點在數字地形圖產品上，與現階段信息服務需要不符合。升級后的數據要素以及數據內容的著重點是地形圖要素，在專業屬性以及專業要素方面有所欠缺。在智能化時代的洪流中，應當推動新型地理信息成果向全信息、全空間、方向發展，并依據需求著重于開發多元化信息產品。

1.2 提升自動化處理地理要素的能力。在現階段地理信息實時更新，人機交互的任務極重，包括遙感影像解譯、制圖綜合處理、專業資料整合等。地理信息動態監測技術的自動化程度不高，人力、物力、財力等成本的損耗極大，阻礙著地理信息動態監測技術的跨越提升，與智能化時代的需求差別較大。

1.3 探索極具協同且高效的地理信息生產組織模式?，F階段地理信息分級管理模式下的資料共享、人員調度、生產統籌難以達到協同合作的局面，地理信息更新工作難以為繼。地理信息生產單位以統一劃定作業區為生產區域開展集中出測、跨省實施，不僅可以及時更新并快速反饋實地變化。在智能化時代的洪流中，地理信息生產組織模式應當向專業部門協同、國省地聯動、商業公司參與模式靠攏。

2 地理信息動態監測系統的建設目標

在研發新型設備以及新型技術的基礎上，將服務模式、技術模式、生產組織模式以及產品模式的升級轉型納入重點考慮范疇，構建全方位、全空間的自動化模式，向協同化生產模式、實時化服務模式靠攏，努力實現地理信息動態監測全盤統籌，地理信息動態智能監測系統的總體建構見圖1。

圖1 地理信息動態智能監測系統總體建構示意圖

地理信息動態智能監測系統建設目標主要分為以下幾個方向：

2.1 產品模式向全信息化以及全空間化靠攏。在面向應用、需求驅動的設計原則下，加快傳統產品分類模式的轉型進度，統籌規劃設計，進行多尺度融合，豐富專題信息，銜接專業要素，搭建新型地理空間數據框架結構。全面理解應用需求，擴大地理信息數據的業務面積，摒棄傳統制圖方式，全面表達專業要素，豐富專題信息，實現地理信息的無縫銜接。

2.2 提取并挖掘創新自動化信息。在影像信息提取技術的支持下，依據實際需求自動提取地理信息。通過互聯網泛在資源以及信息挖掘技術的優勢，進行影像信息提取技術的彌補工作，全自動化提取地理要素。在遙感影像數據以及地理信息的成果支撐下，在海量數據中自動提取預測性特征，建立深度學習模型，實現信息分類、信息翻譯。在互聯網泛在資源以及地理信息反饋變化技術的支持下，推動信息變化檢測以及信息挖掘技術的發展進程，進而豐富地理信息要素。

2.3 積極開展新型遠程化調繪工作。積極促進協同化遠程調繪的發展，在無人機的幫助下將實景影像實時傳輸到調繪終端，在虛擬現實技術的幫助下增強顯示調繪影像，開展遠程調查、遠程核實以及遠程采集工作。利用無人機的靈活性特征，遠程獲取并繪制實景立體影像。在無人機實景影像實時傳輸以及虛擬現實技術的支持下，在多維空間中顯示增強調繪對象，輔助調繪工作者完成調繪任務。

2.4 動態發布地理信息并自動化審核地理信息。自動脫密保密信息，處理并公開地理信息成果，建立地理信息動態發布框架，檢核并上報發布后的地理信息。自動審核涉密信息、自動篩選并剔除地理信息涉密部分，實時動態發布地理信息。在地理信息動態發布平臺中，建設地理信息反饋入口，加強數據質量問題的便捷標記并拓寬便捷反饋途徑，改造智能化制圖以及深度學習技術，自動制作多級多類地理信息產品。在深度學習的技術基礎上，在海量數據中提取預測特征，建立深度學習縮編模型以及深度學習制圖配置模型，開展高效自動化縮編工作以及高效自動化制圖工作。

3 地理信息動態監測系統研制

數據庫接口技術支持空間數據庫格式，在地理信息動態監測系統中比較普及。嵌入式控件編程在地圖管理中的應用使得數據更新迭代速率以及數據管理水準大為提高，主要涵蓋兩個步驟：數據錄入、更新、查詢以及監測信息實時顯示。

3.1 數據錄入、更新、查詢

地理信息動態監測數據錄入涵蓋了分層沉降、應力計以及孔隙水壓力等。

圖2 監測數據錄入,更新、查詢

3.2 監測信息實時顯示

監測信息實時顯示界面可實現對場地地圖窗口的大小調節以及移動更新，隨時獲取監測點信息，繼而自動繪制該監測點以時間以及深度為維度的變化曲線。

圖3 空間監測信息顯示

4 更新方法與關鍵技術

4.1 更新方法

4.1.1 地理信息更新機制。在城市規模日益擴張的形勢下，對城市地理信息更新機制的建立就顯得尤為重要。城市地理信息更新機制應當向辦事高效、職責明晰、運轉協調、行為規范方向發展，全面研究信息發現、數據檢測、數據采集以及數據替換等環節，盡可能地保持數據現勢性。

4.1.2 發展數據更新途徑以及數據更新手段。傳統地理更新數據主要通過工程測量數據以及大比例尺地形圖實現，現階段的數據更新技術已經逐步向航攝數據以及遙感數據轉移，此舉在加快數據更新周期、保證數據現勢性上表現十分突出。除此之外，差分GPS連續運行參考站以及手持GIS接收機的應用在加快數據動態更新上大有可為。

4.2 更新技術

就目前來看，建立地理信息動態更新體系需要依靠的關鍵技術包括：

4.2.1 正射影像庫更新技術。作為地理信息變化監測以及把數據測定的前提，快速生成的正射影像地圖越來越被大眾所需求。數據庫的建設重點已經逐步向快速生成正射影像并替換更改影像庫變化部分轉移。

4.2.2 地形圖自動縮編技術。地形圖自動縮編技術在減少人工縮編工作量、提高變化信息提取率以及圖形綜合形成率、提取發展道路、居民地等地理要素方面卓有建樹。

4.2.3 增量更新技術。系統性研究地理信息數據庫增量信息以及發布技術對于地理信息發展有著巨大幫助。

4.2.4 協同更新技術。所謂網格協同更新技術，指的是架構在更新網格基礎上的變化監測技術。對信息變化標報模型（時空發布訂閱模型、采集建模、互動標報空間模型、變化輪廓線分類以及目標重構等）的研究就顯得尤為重要。

4.2.5 影像信息自動化提取。在專業資料以及多源遙感影像技術的指導下，對多譜征、多區域、多時相的地理要素進行深度學習，在海量數據中探究圖像關系以及圖像結構，搭建特征知識庫，自動化識別并提取地理要素。

4.2.6 地理信息自動化挖掘。在眾源地理數據以及開源地圖信息的支持下，發展屬性信息挖掘以及自動化關聯技術挖掘，探究多源地理信息要素，尋求地理要素的語義特征、空間關系以及影像特征。

4.2.7 地理產品自動化制作。在現有制圖成果以及地理信息成果的經驗基礎上，搭建縮編規則學習模型，開展自動化制圖以及自動化縮編，制作地理信息產品。

5 結論

傳統信息監測模型的解決點主要側重于數據傳入以及數據輸送，數據在工程中的引導地位優勢體現十分模糊，而現階段地理信息監測的空間處理能力、數據資源整合能力都有了大幅度的提升。本文探討了地理信息庫的更新實況以及數據更新方式，為地理信息庫的搭建提供了有力參考。