省市天地圖數據融合研究

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，社會公眾對于地理信息的需求越來越迫切，特別是需要現勢性強的地理信息以支撐日常衣食住行需求。文章選擇馬鞍山市作為研究區，通過梳理電子地圖數據組織，分別從交通、居民地、水系、境界與政區、植被、興趣點（POI）進行省市兩級節點數據融合，一方面能有效降低數據更新的成本，提升市級節點數據的現勢性；另一方面，能豐富市級節點的數據，更好地促進地理信息資源服務于社會公眾，為其他設區市的天地圖節點數據融合、更新提供參考，也能滿足研究區內社會公眾對于地理信息服務的需求。

關鍵詞：天地圖；市級節點；數據融合；數據切片

中圖分類號：TP391" 文獻標志碼：A

0 引言

近年來，社會經濟的不斷發展，城市管理、物流配送、交通出行等都需要越來越精細的位置服務，特別是“衣食住行”各類生活場景離不開時空基底［1-2］。為了更好地為老百姓提供空間信息服務，陸續出現了如百度地圖、騰訊地圖、高德地圖等商業軟件填補了一定空白，但在實際使用中，由于技術手段、信息保密等原因，不能完全滿足日常需要［3］。因而，國家大力推動數字中國建設，構建空間基礎設施。天地圖作為重要的信息門戶，能夠為老百姓提供權威、翔實的地理信息，與商業地圖相比，天地圖的數據更為豐富，影像更為清晰。但數據存在一定的現勢性，無法及時有效地更新數據可能會導致諸多問題，如“斷頭路”“在修路”等［4-6］。傳統的數據更新往往需要大量的人力、財力，且更新時效慢。數據的更新特別是矢量數據涉及接邊、融合、拓撲等過程處理需要大量的時間進行數據治理，更新的頻率往往無法滿足日常生活生產、政務服務等［7］。一方面，使用“服務聚合”的方式已經很難滿足跨地域、跨層級的地理信息查詢、綜合分析；另一方面，數據不統一、現勢性不強也很難提供權威的地理信息服務。因而對于設區市而言，進行省市數據融合，能有效實現節點同構，豐富數據資源的內容，提高省市節點的數據現勢性。使用一套完整的電子地圖配圖、一套電子地圖瓦片，能夠有效解決省市兩級節點表現不一致的現象［8-10］。

業界對于空間數據融合已有很多研究，有學者從地圖綜合制圖的角度進行數據融合，利用比例尺的表現進行數據的抽稀、合并；也有學者利用FME等工具進行數據的合并，但對于電子地圖數據而言，不僅僅要考慮數據融合的特征，還需要考慮瀏覽的一致性和流暢性，同時要綜合考量圖面的承載量和地圖的美觀［11-12］。

因而，本文從實際應用出發，選擇馬鞍山市為實驗區，通過梳理電子地圖數據組織，分別對不同類別進行融合處理，面向互聯網地圖應用進行數據配圖、脫密、切片等處理，最后進行數據更新，旨在為社會公眾提供權威、翔實、現勢的地理信息服務，以滿足日常衣食住行的需求。

1 研究區與數據分析

1.1 研究區

研究選取了馬鞍山市作為實驗區域，該區域是南京都市圈和合肥都市圈2大都市圈的重要城市、長三角中心區的城市，也是重要的濱江港口城市，東面鄰接南京市，西面緊接合肥市，向南與宣城和蕪湖相接，市域總面積約為4 044 km2，下轄3區3縣，即雨山區、花山區、博望區和當涂縣、含山縣、和縣，2022年總人口數約220萬。

1.2 數據分析

天地圖數據主要分為矢量數據和影像數據，本研究的數據融合主要是矢量數據的融合。從分類來看，矢量數據主要包括交通、居民地、水系、境界與政區、植被、興趣點（POI）組成，如圖1所示。

從圖1的矢量數據結構來看：（1）交通數據主要包括覆蓋研究區范圍的各級公路和街道、大車路、道路附屬設施等數據；（2）居民地數據主要包括各類房屋及相關附屬等數據；（3）水系數據主要包括水庫、池塘、湖泊、水利附屬設施等數據；（4）境界與政區數據主要包括縣、鄉等行政區劃界線數據；（5）POI數據，即興趣點數據；（6）植被數據主要包括各類花園綠地、道路綠化帶、城市綠化、樹木等數據。

2 研究成果

本研究選取了馬鞍山市作為試點進行省市數據融合，通過整合省級節點、市級節點的數據，進而選出現勢性強、精確度好、內容豐富的要素進行優化處理，確保融合后的數據在數據現勢性、數據準確性、數據豐富度方面都能達到最優。在進行數據融合時，需從以下幾個方面進行把握：（1）從位置的平面精度來看，多源數據的位置精度存在差異時，一般是以位置精度高的數據為基底數據；（2）從幾何表達的豐富程度來看，多源數據的幾何表達豐富度存在差異時，一般以豐富程度高的數據為基底數據；（3）從數據的現勢性角度來看，多源數據的現勢性可能存在差異，一般以現勢性較高的數據為基底數據；（4）從屬性表達和選取的角度來看，多源數據的同名地物可能存在各種屬性值表達有差異和缺失情況，一般須按準確、現勢的原則進行屬性的統一處理。

2.1 交通的融合

2.1.1 道路的融合

在天地圖省級節點中，道路是以中心線或車道中心線進行數字表達，來表征具體實際聯通的網絡，既有位置的特殊表達，又有拓撲相連的網絡。在實際的道路融合處理過程中，以市級節點的道路網絡為基底數據，保持原始路網的連通模型，根據數據現勢性、準確性、空間關系性進行融合處理，融合后的道路路網數據拓撲關系需保證正確。

省級節點或其他數據來源中的同名要素道路進行數據融合時，原則上確?；讛祿炏?，如果省級節點或其他數據源的道路數據與居民地、河流等要素有沖突，按省級節點道路對數據的幾何形狀、位置進行編輯與完善，同時確保路網的拓撲性存在。

省級節點中的道路內容相對豐富，在省市節點融合中，需充分利用這些基礎進行增量更新與補充，同時，需考慮與原有道路的拓撲關系。通過對比影像，有條件地進行道路矢量數據內業更新，如無法準確判斷道路網絡連通拓撲，需要進行外業調繪，在更新數據的同時避免破壞原有道路的路網模型。

2.1.2 鐵路的融合

在省級天地圖中鐵路是以中心線進行表征，同時連接成網絡模型。在對鐵路的矢量數據進行處理時，須以省級天地圖節點的數據為基底數據，保留站點、站線等詳細信息，同時，鐵路與站點的連通性不能被破壞。

2.2 水系的融合

在省市兩級天地圖中，水系通常包括面狀和線狀2類，因而在省市兩級融合時，以省級節點的數據為基底，確保水系的基本完整性，特別是節點的交匯處、與橋梁等要素連接處，保證邏輯正確。在進行市級天地圖數據更新時，提取省級節點有名稱屬性的線狀水系或面狀水系，并保留標記對應的水系名稱，按照電子地圖規范，確保對應標記不能超出待標記的對應線狀要素或面狀要素。

2.3 居民地的融合

居民地要素主要是以面狀表達為主，通常包括房屋、建構筑物等，優先依據省級節點天地圖數據為主，盡可能表達出單獨的房屋或構筑物等相關信息。

2.4 境界與政區的融合

境界主要是以線狀要素為主，政區則是以面狀要素為主，在處理這些要素時，是以省級節點的數據為基底，市級界線在與省級界線融合時需處理好各類等級界線的拓撲關系，省級境界線在處理時，其對應的圖形信息與屬性信息都要與國家主節點數據一致，并且多級節點融合后的結果保持完全一致。

2.5 植被的融合

植被數據的融合與境界、政區的融合類同。

2.6 POI的融合

興趣點（Point of Interest，POI）是以點要素表示，在進行省市節點融合時，應以市級節點數據為基底，利用省級節點數據進行增量更新或補充。如果市級節點與省級節點的數據存在重復的情況時，則相應地保留市級主節點的數據，剔除省級節點的數據。此外，如果POI涉及地名等信息且省市兩級節點都存在重復的情況，則保留省級節點數據，剔除市級節點的數據。

為了能面向互聯網提供公開電子地圖服務，需要對融合后的數據進行處理，特別是不適合向社會公眾發布的地理位置、相關涉密信息，則按照《公開地圖內容表示若干規定》《公開地圖內容表示補充規定（試行）》《基礎地理信息公開表示內容的規定（試行）》等進行刪除、屏蔽、簡化、模糊等一系列處理，形成面向社會公眾的數據。同時，按照《地理信息公共服務平臺電子地圖數據規范》《天地圖電子地圖符號與注記說明》進行馬鞍山市電子地圖符號庫的制作，根據矢量電子地圖數據的屬性進行電子地圖符號、顏色的配置，此外，還需要對人工注記進行有效調整，確保電子地圖負載量的有效均衡和美觀，最終形成矢量電子地圖、矢量注記等。

對于天地圖市級節點而言，顯示的級別主要包括L18、L19、L20 3級，在每一層級下顯示的數據需要遵循幾個要點：（1）盡可能使電子地圖的負載量完整，確保數據瀏覽的流暢；（2）高一層級的數據內容應該比低一層級的數據內容更豐富，屬性及注記不能缺失，如果有缺失，需要更新完善。為了使“天地圖·馬鞍山”電子地圖瀏覽不卡頓，需要對電子地圖進行切片處理，主要完成矢量電子地圖（矢量底圖）、矢量注記瓦片制作。利用地圖制圖工具進行文檔的制作，仔細檢查數據源、注記、符號、顏色配色等，然后進行地圖服務的發布，并依據OGC現行標準進行金紫檀各層級比例顯示，最終形成電子地圖的瓦片。需要說明的是，將制作的電子地圖瓦片成果替換原有的數據，需要進行數據重部署，確保更新后的數據能滿足馬鞍山市社會公眾的日常需要。

3 結語

天地圖是面向社會公眾的公益性電子地圖，以滿足其在衣食住行等日常生活中對地理信息的迫切需求為建設目標。對于市級天地圖而言，“鮮”“活”的電子地圖才能更好地支撐這些應用，這需要數據的及時更新與融合。本文選擇馬鞍山市為研究區域，通過分析天地圖市級主節點的數據，充分依托“天地圖·安徽”省級節點的數據，提出了適合馬鞍山市節點的數據融合流程，從交通、居民地、水系、境界與政區、植被、興趣點（POI）6個方面分別進行數據融合。

通過對省級節點、市級節點數據的融合，有效提升了“天地圖·馬鞍山”市級節點的數據豐富度、數據現勢性，有效滿足了社會公眾對于地理信息服務的需要，對于“地理信息+”的應用開發者而言，準確、翔實、現勢的地理信息能更好地支撐各類應用融入社會公眾的衣食住行。

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Research on data fusion for map world of provincial level and city level

Abstract： "With the continuous development of the social economy， the public’s demand for geographic information is becoming increasingly urgent， especially the need for highly current geographic information to support daily needs for clothing， food， housing， and transportation. This article selects Ma’anshan City as the research area， and through sorting out the organization of electronic map data， integrates provincial and municipal node data from transportation， residential areas， water systems， boundaries and administrative areas， vegetation， and points of interest （POI）. On the one hand， it can effectively reduce the cost of data updates， improve the current status of city level node data， and on the other hand， it can enrich the data of city level nodes and better promote geographic information resources to serve the public， This provides a reference for the data fusion and updating of Tianma nodes in other districts and cities， and can also meet the needs of the public for geographic information services in the study area.

Key words： map world; city level nodes; data fusion; data slicing