地理国情普查中多源异构数据整合研究

宋晓红，张立朝，禄丰年，李向阳，付治河，王 品

(1.河南省测绘地理信息局信息中心，河南郑州 450003；2.河南省测绘地理信息局，河南郑州 450003；3.河南省基础地理信息中心，河南郑州 450003)

地理国情普查中多源异构数据整合研究

宋晓红1，张立朝2，禄丰年2，李向阳3，付治河3，王 品3

(1.河南省测绘地理信息局信息中心，河南郑州 450003；2.河南省测绘地理信息局，河南郑州 450003；3.河南省基础地理信息中心，河南郑州 450003)

地理国情普查及监测是测绘地理信息面临的又一新的重大发展战略，既是对现有基础地理信息数据的整合、提取和加工，又是与其他专业部门业务数据的融合和集成。地理国情普查主要针对我国陆地范围内的地表自然和人文要素，将其分为12个一级类、56个二级类、127个三级类，在数据库中共有34个层，其数据具有分类全、涉及面广的特点。不同于传统的基本比例尺地形图测绘，地理国情普查需要最大限度地整合、利用现有的基础地理信息数据源。因此，本文提出一种面向地理国情普查的多源异构数据整合解决方案，从技术路线、技术实现等方面分析其实现细节。

地理国情普查；多源异构；数据整合；解决方案；技术路线

一、引 言

地理国情普查的重要数据包括地表覆盖分类数据和地理国情要素数据两类。就其数据格式而言，地表覆盖分类数据和地理国情要素数据按任务区域集成为一个整体，并按图层统一存储在ArcGIS Geodatabase数据库中。从数据结构看，其数据分层、属性表结构都与1∶5万、1∶1万等基本比例尺地形图不同。地理国情普查的主要数据源包括遥感影像数据，1∶5万DLG、1∶1万DLG、1∶1000和1∶500矢量地形数据库，高精度数字高程模型，第一次全国水利普查、第二次全国土地调查数据等专题数据资料，以及其他参考资料。本文旨在研究并提出整合、集成、融合上述数据源的解决方案，以形成1∶1万基本比例尺地形图等数据源与地理国情普查、监测的数据快速联动更新机制。

二、河南省地理国情普查试点项目总体方案

河南省是全国地理国情普查第一批试点中的两个重点试点省份之一，试点区域为郑州市全市域，共计7500 km2，其中，金水区作为地理国情普查三级类试点区域。目前，搜集到的主要数据源包括World-View-2多波段卫星遥感影像，全色卫星遥感影像数据，国遥0.5 m分辨率航空遥感影像，资源三号卫星遥感影像，1∶5万DLG数据，人、县、年快速更新的1∶1万DLG数据库，1∶1000、1∶500矢量地形数据库，第二次全国土地调查、第一次全国水利普查等专题数据，林业资料，民政资料，城区图，旅游图等。

1.试点项目建设内容

1)收集郑州市域的控制资料，完成遥感影像处理、正射影像图制作。

2)地理国情普查地图制作，包括将提取的基础数据、专题数据套合正射影像，依据正射影像采集更新基本国情要素，地表覆盖分类结果处理、编辑，基本国情要素、地表覆盖数据内业检查及修改、普查底图数据制作。

3)外业核查，包括外业路线设计、基本国情要素、地表覆盖数据的核查，以及样本数据、地物点、专业资料的检查和修改。

4)内外业数据整合、本底数据库建立，包括内外业数据整合、编辑、入库，以及地表覆盖数据库、基本国情数据库、路网数据库、水系数据库、样本数据库等的建设。

5)按乡(镇)行政单元(或街道单元)收集人口资料，形成人口分布等数据集。

6)元数据制作，包括地理国情基本要素、地表覆盖、DOM、遥感解译样本数据等数据制作。

7)地理国情普查数据统计、分析、制图及报告编写。

2.试点项目总体方案

试点项目以遥感影像数据为基础，收集1∶5万、1∶1万、1∶1000、1∶500等基本比例尺地形图数据，以及第二次全国土地调查、第一次全国水利普查、林业、民政等专题信息数据，通过多源异构数据整合，并与遥感影像数据叠加，数据库形成地理国情内业框架数据，按照地理国情普查的内容要求，使用ArcGIS或Geoway软件进行地理国情普查内业编辑处理，制作普查外业工作地图，经过外业核查、调绘与属性调查、内业处理形成地理国情信息数据库；基于地理国情信息数据库，进行统计、分析、制图及报告编写。其总体方案如图1所示。

三、现有基础数据源分析

现有基础数据源分析是地理国情普查的重要环节，是多源异构数据整合的前提和基础。现有基础数据源主要包括遥感影像数据、基础地理信息数据及专题数据。

1.遥感影像资料分析

河南省地理国情普查试点项目主要利用World-View-2多波段卫星遥感影像、WorldView-2全色卫星遥感影像、国遥新天地航空影像、资源三号卫星影像实现对郑州全市域的覆盖。

1)WorldView-2多波段卫星遥感影像，时相不早于2011年，地面分辨率为1 m。

2)WorldView-2全色卫星遥感影像，时相不早于2011年，地面分辨率为1 m。

3)国遥新天地航空遥感影像，时相不早于2011年，地面分辨率为0.5 m。

4)资源三号卫星遥感影像，时相不早于2011年，地面分辨率为2.1 m。

2.基础地理信息数据

(1)1∶1万DLG数据库

试点项目使用1∶10 000 DLG数据库数据作为主要基础数据源。该数据库是以按2011年8月我省修测方案成图的1∶1万地形更新图数据为基本数据源(金水区除外)，包含2012年11月依据所搜集的最新公路、水系、地名等资料建立起来的全要素地形数据库，其现势性基本满足此次地理国情普查试点项目的要求。

(2)1∶500和1∶1000 DLG数据库

金水区1∶500和1∶1000大比例尺地形图数据资料是金水区基本数据源。据统计，1∶500、1∶1000矢量地形数据库为2009年按照数字郑州总体方案成图的大比例尺地形图数据建成的数据库，该数据库为全要素地形数据库，覆盖金水区范围。

(3)1∶5万DLG数据

1∶5万DLG成果可与1∶1万基础数据资料结合，作为相关要素属性采集的重要参考数据源，如河流。国家测绘地理信息局1∶5万更新工程的有关资料中，道路也可作为相关要素属性采集资料，如铁路。

(4)高德地名数据

覆盖郑州市域的高德地名是城镇功能单元采集的数据资料源。

3.专题数据

(1)第二次全国土地调查资料

覆盖整个郑州市的第二次全国土地调查资料，一是作为行政境界的基本数据源，二是作为地表覆盖(LCA)属性获取的依据。

(2)第一次全国水利普查资料

覆盖整个郑州市的第一次全国水利普查等专题数据是普查水系及附属设施的重要基础数据源，但该数据与地理国情信息普查中水系的分类体系、标准不完全相同，普查时需对相关数据进行整合与补充。

(3)其他专题数据

覆盖整个郑州市的林业资料是森林覆盖的数据源。民政资料是人口统计的基础数据源。郑州市城区图、旅游图等专题地图用于获取相关要素信息。此外还有与铁路、公路、水运附属设施、空运设施等相关的专业资料。

4.其他参考资料

1)收集的统计、民政等相关部门资料。

2)网络公开发布的相关信息。

四、河南省地理国情普查多源异构数据整合技术路线

目前关于多源异构数据集成、整合技术的研究主要集中在：一是面向多数据库系统的映射模式，这种模式要求数据源映射到每一个数据模式，各数据源之间提供相互访问的接口，且扩展增加数据源比较困难；二是基于全局数据模型的中间件模式，这种模式一般需要使用关系数据模型作为全局数据模型，而关系数据模型在描述半结构化数据及地理空间信息数据方面力不从心。地理国情普查中的基础地理信息数据来源广、数据结构复杂，而且可能存在坐标系统、投影等方面的差异，因此本文提出一种适合我省地理国情普查的多源异构数据整合技术路线。

1.地理国情普查多源异构数据整合技术路线

设计

由于地理国情普查数据结构已经明确，因此，地理国情普查数据整合的主要工作在于将搜集到的基础地理信息数据及部门业务数据一一映射到地理国情普查数据模型中，有效地利用现有资源。本文在科学分析现有数据源的基础上，将地理国情普查数据模型作为目标数据模型，通过明确现有数据源数据模型与目标数据模型之间的映射关系(主要是数据表结构、字段之间的映射关系)，采用数据聚合架构模式，以计算机自动处理的方式实现地理国情普查中多源异构数据整合。其中，确定基础数据源数据模型与目标数据模型之间的映射关系是实现多源异构数据整合的基础，采用数据聚合机构模式实现计算机自动整合是技术路线的关键。多源异构数据整合技术路线如图2所示。

2.地理国情普查多源异构数据整合实现

由于地理国情普查多源异构数据整合映射存储的仅仅是基础数据源数据模型与目标数据源数据模型之间的表结构及字段的对应关系，因此基础数据源的增加或减少只需相应地增加或删除映射关系即可。同时，目前许多主流的地理信息数据处理软件(如Geoway或ArcGIS等)都可以方便地读取该配置文件，因此，地理国情普查多源异构数据整合不仅具有计算机自动处理的特点，还具有扩展性强、可操作性强的特点。地理国情普查多源异构数据整合实现如图3、图4所示。

图2 多源异构数据整合技术路线

图3 地理国情普查多源异构数据整合生成的地理国情普查框架数据效果

图4 地理国情普查最终成果

五、结束语

河南省地理国情普查试点项目的实施为河南省全面开展地理国情普查提供了经验、技术和人才积累。由于试点项目时间紧、任务重，再加之针对地理国情普查自动解译的软件尚不成熟，因此河南省地理国情普查试点项目没有使用卫星影像的自动解译。随着全省地理国情普查的全面实施，应把卫星遥感影像的自动解译作为地理国情普查信息获取的重要途径，开展相关试验和研究，总结出适合河南省实际的地理国情普查、监测技术路线。另一方面，在基于卫星遥感影像的自动解译方面，可以将整合、提取后的基础地理信息数据作为自动解译的辅助数据，以提高自动解译的准确度和效率；同时，可以考虑通过引入语义信息，实现智能化的映射方案规划及数据整合。

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Research on Multi-Source Heterogeneous Spatial Data Integrating Oriented Geographic Conditions Survey

SONG Xiaohong，ZHANG Lichao，LU Fengnian，LI Xiangyang，FU Zhihe，WANG Pin

P208

B

0494-0911(2014)09-0104-04

2013-08-09

矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室开放基金(KLM201204)

宋晓红(1960—)，女，河南郑州人，工程师，研究方向为测绘地理信息技术与应用、地理国情普查与监测。

张立朝引文格式:宋晓红，张立朝，禄丰年，等.地理国情普查中多源异构数据整合研究[J].测绘通报，2014(9)：104-107.

10.13474/j.cnki.11-2246. 2014.0307