面向新型基礎測繪的數據庫增量式聯(lián)動更新技術初探

鄒月權

（遼寧省基礎測繪院，遼寧錦州 121003）

基礎測繪是為國民經濟、社會發(fā)展等提供基礎地理信息及應用服務的基礎。新型基礎測繪是對基礎測繪的繼承和發(fā)展，其基礎性和公益性的本質不變。受技術水平限制，我國基礎地理信息數據庫建設主要是針對不同比例尺的地理實體建立不同的數據庫，并分別存儲。不同比例尺的數據采集和處理也是獨立的[1]。

與傳統(tǒng)基礎測繪相比，新型基礎測繪從工作范圍、工作重點、技術手段、組織模式、成果形式、服務方式等方面賦予了新的內容和特點。其中基礎地理信息數據庫的升級與動態(tài)更新是新型基礎測繪的主要建設內容，逐步完善和優(yōu)化基礎地理信息數據庫的更新技術和標準體系，形成多級協(xié)同動態(tài)更新的機制，是新型基礎測繪的重要目標。

《全國基礎測繪中長期規(guī)劃綱要（2015-2030年）》提出：“2020年前要構建全球覆蓋、海陸兼顧、聯(lián)動更新、按需服務、開放共享的新型基礎測繪體系”“聯(lián)動更新是構建新型基礎測繪體系的重要支撐”。這些充分體現了聯(lián)動增量式更新是新型基礎測繪中的重要新和必要性。同時增量式聯(lián)動更新的技術發(fā)展，還是基于各行業(yè)對高現實性基礎地理信息要素的迫切需求。

一、針對增量式聯(lián)動更新的理解

廣義地講，數據庫聯(lián)動更新包含不同種類的數據橫向聯(lián)動更新以及不同比例尺數據的縱向聯(lián)動更新，即不同比例尺的基礎地理信息數據同步更新后，各行業(yè)專題、地形數據以及基礎地理信息數據庫的衍生數據也隨之同步更新。但實現起來需要多行業(yè)多部門的統(tǒng)籌協(xié)調和技術發(fā)展，所以主要簡析一下測繪行業(yè)的多比例尺數據庫聯(lián)動更新技術。

我國經濟社會目前已進入新的戰(zhàn)略轉型時期，國家全面深化改革、“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略等重大國家戰(zhàn)略的實施，對基礎測繪提出了新的要求[2]。《新型基礎測繪體系建設試點技術大綱》指出，新型基礎測繪將以“基礎地理實體”為核心的成果模式創(chuàng)新為切入點，帶動技術體系、生產組織體系和政策標準體系的全面創(chuàng)新，從而實現基礎測繪高質量發(fā)展。而基于要素級的增量式更新，是實現聯(lián)動更新的技術前提和基礎，也是實現新型基礎測繪中基于地理實地更新的技術保障。同時增量式聯(lián)動更新技術的發(fā)展還可以有效推動生產組織模式轉型發(fā)展，實現多尺度地理信息協(xié)調一致和協(xié)同服務。

二、國家、先進省份的增量式聯(lián)動更新技術發(fā)展現狀

原國家測繪地理信息局自上世紀80年代起采用數字化已有地形圖方式，至2006年，建立了國家1:100萬、1:25萬、1:5萬初始數據庫。其中初始建庫是按照比例尺由小到大的次序建立，經歷全面更新階段后，2015-2016年建立了以1:5萬數據庫為核心的基礎地理要素的增量更新與聯(lián)動更新、動態(tài)更新基礎，1:5萬實現了年度更新，2016年起實現了基于1:5萬的增量更新信息的1:25萬、1:100萬比例尺數據庫的聯(lián)動更新。

2000年，上海市測繪院開始研發(fā)上海市基礎地理數據庫，2003年建成1:500，1:1000，1:2000，1:1萬等比例尺的基礎地理數據庫，并在全國率先建立了面向數據庫的生產管理更新機制。2009年解決了城市大比例尺數據綜合與制圖的難題，實現了三庫合一，升級為多尺度基礎地理信息數據庫，并打通了自動化的制圖綜合工具實時動態(tài)生產1:1萬的地形數據的技術路線。

三、增量式聯(lián)動更新核心技術內容思考

1.技術難點分析

聯(lián)動更新的總體技術路線為：利用已有1:1萬基礎地理信息數據，結合地理國情監(jiān)測等多源數據，基于遙感影像處理后的正射影像，最終對更新及無法確定的要素采用專題資料對比和外業(yè)實地核查等技術手段形成符合1:5萬、1:10萬等不同比例尺要求的基礎地理信息數據，數據以要素為單位，在數據庫中聯(lián)動更新，并提取變更的要素，采用自動縮編等技術聯(lián)動更新相應比例尺的圖式數據。基于這個數據庫，還需集成建庫管理和數據應用服務等。

這個過程中的技術難點主要在：一是原有數據庫數據要實現增量式更新，需要升級為要素級數據庫，對于原有的圖幅管理模式的數據庫，其結構需要進行完善和補充，要針對所有要素的唯一性、連續(xù)性進行人工的檢查和編輯，然后賦予其在數據庫中的唯一標識碼，這是實現增量式聯(lián)動更新的基礎，但需要投入一定的工作量，原有數據規(guī)范性越差，工作量越大；二是同一要素在不同比例尺地形圖中的表達尺度、更新指標、對應關系等方面都存在很大的差異，如何找到核心的技術解決方案，是實現動態(tài)聯(lián)動更新的關鍵環(huán)節(jié)。

2.建立要素級多時態(tài)數據庫模型

針對分析的技術難點，首先需要建立要素級多時態(tài)數據庫的模型。模型中需要至少包含要素唯一標識碼、要素更新狀態(tài)、要素的更新時間、版本信息等等內容。這樣才能夠實現將基于圖幅的拼接式多版本數據庫升級為基于要素的增量式數據庫，實現歷史庫增量式存儲，對同一要素不同時期的變化進行有針對性的分析。要素數據庫用統(tǒng)一的數據采集標準來采集要素數據。為了滿足不同應用數據庫的采集標準，要素庫的采集標準需要兼容其所支撐的上層數據庫[3]。

3.基于增量式聯(lián)動更新的采編

要實現基于增量更新的采編，首先要探索要素幾何變化發(fā)現的技術方法，主要包括基于影像發(fā)現變化和基于矢量發(fā)現變化兩種方法，均可通過自動化、人機交互、人工方式實現。

隨著技術不斷發(fā)展、信息共享機制的不斷完善，工作的重點一定是現勢資料的收集、分析及利用，包括資料廣度和深度的擴充、資料應用自動化程度等。外業(yè)巡查僅對疑問和重點進行核實，僅在必要時進行。

兩種不同比例尺的數據庫數據，通過對比分析、提取已更新數據庫的變化要素、編輯過濾變化要素、標注增量信息等工序，最終形成待更新數據庫的增量更新包。這是實現多尺度數據聯(lián)動更新的基礎，也是工作量最集中的部分，該項技術的自動化程度，決定這聯(lián)動更新工作的效率和質量。首先想要對比不同比例尺的數據，首先要建立對照表，包含標準對照關系和實際對照關系，依據對照表建立關聯(lián)，才能發(fā)現變化要素，并進行提取。建立關聯(lián)的過程需要進行幾何相關和屬性相關的分析，幾何分析是通過面要素或者線要素的緩沖區(qū)疊加進行分析。屬性相關分析要注意分析真正語義，避免由于大小寫、空格等原因造成誤判。

不同比例尺數據庫的聯(lián)動更新過程中過濾是非常重要的技術環(huán)節(jié)，過濾就是不同比例尺地形圖的縮編工作，目前有很多軟件能夠實現自動化和半自動化的縮編，最高的自動化程度能夠達到80%以上。

4.基于增量更新的質檢及入庫

基于增量更新的質檢是僅對更新增量包本身及增量要素與周圍要素關系的合理性進行質檢，質檢標準與全要素更新的標準相同。主要包含空間參考系、位置精度、屬性精度、完整性、邏輯一致性、時間精度、表征質量、附件質量等[4]。

基于增量式更新的入庫工作要根據更新狀態(tài)標識字段內容，進行數據庫的處理，刪除和修改的要素，進入歷史庫。

四、遼寧省相關技術應用展望

目前，遼寧省仍然處于基于圖幅的版本式數據庫建庫階段。正在開展對增量式更新的數據庫建庫技術探索和數據庫的升級研究工作。聯(lián)動更新技術的實現需要省、市在基礎地理信息數據更新的技術方案、工作統(tǒng)籌等方面不斷協(xié)調。

深入研究增量式聯(lián)動更新技術及相應的生產組織模式，是新型基礎測繪發(fā)展的重要技術保障，增量更新技術運用到基于數據庫的生產更新中將有效的提升基礎地理信息數據的更新效率。遼寧省應結合其他省份的先進經驗，在國家相關規(guī)范的框架內制定符合遼寧省省情的技術標準，持續(xù)提升遼寧省新型基礎測繪的技術儲備。

五、結束語

近年來，上海市、武漢市、重慶市、西安市、貴陽市等多地陸續(xù)成為新型基礎測繪建設試點城市，深入探索了新型基礎測繪產品、技術、組織、標準體系的轉型升級，全面推進了“全息采集、智能處理、變化發(fā)現、實體建庫、定制服務”技術的研究與突破，最終形成基于新型基礎測繪產品的實體數據庫、生產工具軟件、定制化服務接口、試點政策機制、試點區(qū)片示范應用和系列產品標準等項目成果。本文從技術的必要性、核心技術內容、技術應用的展望等方面就增量式聯(lián)動更新進行了初步的思考，期望在今后的工作中進行更加深入的研究。