地理空间框架数据的联动更新技术研究与实现

王建丽

（1.信息工程大学 地理空间信息学院，河南 郑州 450052；2.甘肃省基础地理信息中心,甘肃 兰州 730000）

地理空间框架数据的联动更新技术研究与实现

王建丽1,2

（1.信息工程大学 地理空间信息学院，河南 郑州 450052；2.甘肃省基础地理信息中心,甘肃 兰州 730000）

围绕电子地图服务对地理空间框架数据联动更新的需求，阐述地理空间框架数据联动技术的思路、流程及技术方法，最后介绍了联动更新技术在甘南藏族自治州在线电子地图服务建设方面的实际效果。

电子地图服务；地理空间框架数据；联动更新；唯一标识码；时态数据库

天地图、数字城市以及地理国情监测等社会应用在我国不断建设推广，使得在线电子地图服务备受青睐。作为空间认知工具的在线电子地图[1]，其数据源是地理实体数据，而地理实体数据主要来源于基础地理信息数据。地理实体数据和电子地图数据是地理空间框架数据的重要组成部分。所有的城市空间信息和社会经济统计信息都是城市各个空间对象的目前状态，与过去的状态完全分割，城市的发展是沿着时间轴连续的、无限延伸的全过程[2]。随着电子地图服务的深入，如何实现不同类型数据的同步更新，并跟踪现实世界实体的变化[3]，已经是电子地图服务深度和广度的生命线。

在多项研究成果的基础上，甘南藏族自治州地理空间框架项目基于全向导式的更新交互模式和时态存储模型等技术进行了基础地理信息数据、地理实体数据、电子地图数据这三类数据联动更新的实践，归纳性地研究三者之间的联动更新方法，为解决多类型数据现势性一致性更新，提高地理空间框架数据的联动更新效率作了有益探索。

1 地理空间框架数据联动更新设计

数据更新是一个繁杂的过程[4]，项目研究的数据联动更新涉及基础库、地理框架数据库等不同库体多类型数据。项目将这三者的联动更新分2个步骤实现：基础地理信息数据到地理实体数据的联动更新和地理实体数据到电子地图数据联动更新。第1步包括变化发现、变化检测、数据管理、编码对照、图层映射等的离线技术方法或者在线技术方法的更新；第2步主要涉及变化发现、变化范围计算、配图文档更新、切片更新等。联动更新流程如图1所示。

图1 联动更新流程

2 地理空间框架数据联动更新技术方法

2.1 要素唯一标识码GUID

要素唯一标识码GUID是建立基础地理信息数据与地理实体数据关联和联动更新的关键。在数据建库时，以地理对象的方式组织空间数据，并给每个地理要素赋以唯一的标识码GUID，在基础地理信息数据转换为地理实体数据的过程中，保留要素唯一标识码GUID，从而建立基础地理信息数据和地理实体数据之间的对应关系，实现基础地理信息数据和地理实体数据之间的一一对应，建立同一地理要素在不同数据库间的关联。

2.2 时态数据库及时态数据存储模型

数据库是外部城市空间特征的直接映射[5]，而时空变化是客观世界永恒不变的主题[6]。在传统数据库基础上加上时间维度形成时态数据库，不仅能刻画现实世界某个时刻的数据，还能反映其历史和揭示其未来。结合时间特性和空间特性[7]的时态数据存储模型是其基础和核心。通过在数据存储中扩展记录数据触发事件属性、更新时间属性，结合时间序列数据信息，即可组合出数据变化的时间轨迹，并结合数据的更新版本管理，形成数据基于时间的版本管理。按照数据提交和归档的类型，分别归为现势数据、过程数据、历史数据，在数据库中分别存储在现势库、工作库和历史库中。

2.3 变化发现技术

1）基础地理信息数据变化发现。基础地理信息数据变化的发现，是对基础地理信息数据库中存储的不同期同比例尺空间数据进行比对，提取发生变化的地理要素。首先，在提取变化要素之前，根据基础数据中的地理要素编码区分出不同期基础数据中的同类地理要素对象，利用空间位置叠置分析、空间拓扑关系分析、属性信息对比分析等处理方法，识别或匹配出不同期新旧数据中相同地物的变化情况。这一过程对空间地理要素对象相似性、差异性以及属性一致性进行分析，包括数据预处理、数据匹配、变化信息提取3个部分。数据预处理是对进行匹配的不同期基础数据坐标基准、空间参考的统一化处理，消除不同期基础数据的叠加和投影偏差问题，为匹配工作奠定基础。数据匹配包括对要素图形和属性信息的匹配。图形的匹配是通过空间查询、叠置分析等处理，分析不同期同类要素间的位置、形状、重叠相似度，选取出要素间最佳的匹配对象，从而建立要素之间的匹配关系。属性信息的匹配是在图形匹配的基础上，根据要素的属性信息，通过要素属性信息关联，进一步排查和确认同类要素的匹配关系。在要素匹配关系的基础上，就可以确定地理要素的变化情况。地理要素的变化包括新增、消失和变化3种。根据地理要素的变化情况，通过人机交互的方式就可以实现地理要素的变化信息提取。变化信息提取后，可由变化要素确定变化范围，从而发现变化区域和地理要素。

2）地理实体数据变化发现。利用基础地理信息数据与地理实体数据建立的要素唯一标识码GUID，通过地理要素编码匹配，查找出框架库（地理实体数据存储于框架库中）里发生变化、待更新的相对应的地理要素。

3）电子地图数据变化发现。以时态数据库为基础，通过地理实体到电子地图的生产过程，建立二者的关联关系，由地理实体数据变化要素确定电子地图数据的变化范围，实现变化发现。

2.4 全向导式的更新交互模式

采用全向导式的更新交互模式和时态存储模型，实现基础地理信息数据到地理实体数据再到电子地图数据的联动更新，如图2所示。

图2 全向导式更新交互模式

3 甘南州地理空间框架数据联动更新实现

在甘南州地理空间框架数据体系建设基础上，建立了基础地理信息数据到地理实体数据再到电子地图数据的联动更新模式，从而为甘南州地理空间框架数据库的电子地图服务奠定了重要的保障。例如当基础地理信息数据中有一条道路新增后，首先实现基础地理信息数据库到框架数据库的更新，然后再由更新后的框架数据库更新到在线电子地图数据，如图3所示，实现了一条高速公路从地理实体数据到在线电子地图的联动更新。

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1672-4623（2015）06-0167-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.06.056

2015-08-27。