智能化时代下的地理信息动态监测技术研究

张钦玮

(江苏省基础地理信息中心,江苏 南京210013)

在城市测绘工作蓬勃发展的形势下，地理信息数据库的更新工作面临着新的技术瓶颈。实现地理信息库的快速更新并保证地理数据的准确性、现势性，是现阶段地理信息管理者亟待解决的重大问题。现阶段地理信息服务的着重点依旧集中在数据产品以及图纸产品中，处理任务量大、技术应用门槛高、应用造价高。在智能化时代的洪流中，地理信息服务模式应当向信息分析、在线服务以及个性化定制服务靠拢。现阶段的地理信息更新工作需要历经下发资料、生产更新、验收检查以及汇总数据等环节。更新环节权责清晰、相互衔接、共同制约，必须进行统筹协调，进一步缩短地理信息更新周期，跨越式提升地理要素现势性并定时更新特定要素。测绘数据的及时性以及准确性决定着本行业的发展质量，地理信息动态监测技术的研究工作具有重要的研究意义。

1 当前地理信息动态监测的新需求

在智能化时代的洪流中，传统批次化版本式监测（更新周期为年、更新对象为数据库）已经逐步向应需实时动态化监测升级（更新周期为天，明显缩短，更新对象为地理要素）。现阶段的地理信息动态监测需求可以归纳为以下五个方面：

1.1 加大对产品模式以及社会属性信息的重视力度。传统4D产品类型较为单一，着重点在数字地形图产品上，与现阶段信息服务需要不符合。升级后的数据要素以及数据内容的着重点是地形图要素，在专业属性以及专业要素方面有所欠缺。在智能化时代的洪流中，应当推动新型地理信息成果向全信息、全空间、方向发展，并依据需求着重于开发多元化信息产品。

1.2 提升自动化处理地理要素的能力。在现阶段地理信息实时更新，人机交互的任务极重，包括遥感影像解译、制图综合处理、专业资料整合等。地理信息动态监测技术的自动化程度不高，人力、物力、财力等成本的损耗极大，阻碍着地理信息动态监测技术的跨越提升，与智能化时代的需求差别较大。

1.3 探索极具协同且高效的地理信息生产组织模式。现阶段地理信息分级管理模式下的资料共享、人员调度、生产统筹难以达到协同合作的局面，地理信息更新工作难以为继。地理信息生产单位以统一划定作业区为生产区域开展集中出测、跨省实施，不仅可以及时更新并快速反馈实地变化。在智能化时代的洪流中，地理信息生产组织模式应当向专业部门协同、国省地联动、商业公司参与模式靠拢。

2 地理信息动态监测系统的建设目标

在研发新型设备以及新型技术的基础上，将服务模式、技术模式、生产组织模式以及产品模式的升级转型纳入重点考虑范畴，构建全方位、全空间的自动化模式，向协同化生产模式、实时化服务模式靠拢，努力实现地理信息动态监测全盘统筹，地理信息动态智能监测系统的总体建构见图1。

图1 地理信息动态智能监测系统总体建构示意图

地理信息动态智能监测系统建设目标主要分为以下几个方向：

2.1 产品模式向全信息化以及全空间化靠拢。在面向应用、需求驱动的设计原则下，加快传统产品分类模式的转型进度，统筹规划设计，进行多尺度融合，丰富专题信息，衔接专业要素，搭建新型地理空间数据框架结构。全面理解应用需求，扩大地理信息数据的业务面积，摒弃传统制图方式，全面表达专业要素，丰富专题信息，实现地理信息的无缝衔接。

2.2 提取并挖掘创新自动化信息。在影像信息提取技术的支持下，依据实际需求自动提取地理信息。通过互联网泛在资源以及信息挖掘技术的优势，进行影像信息提取技术的弥补工作，全自动化提取地理要素。在遥感影像数据以及地理信息的成果支撑下，在海量数据中自动提取预测性特征，建立深度学习模型，实现信息分类、信息翻译。在互联网泛在资源以及地理信息反馈变化技术的支持下，推动信息变化检测以及信息挖掘技术的发展进程，进而丰富地理信息要素。

2.3 积极开展新型远程化调绘工作。积极促进协同化远程调绘的发展，在无人机的帮助下将实景影像实时传输到调绘终端，在虚拟现实技术的帮助下增强显示调绘影像，开展远程调查、远程核实以及远程采集工作。利用无人机的灵活性特征，远程获取并绘制实景立体影像。在无人机实景影像实时传输以及虚拟现实技术的支持下，在多维空间中显示增强调绘对象，辅助调绘工作者完成调绘任务。

2.4 动态发布地理信息并自动化审核地理信息。自动脱密保密信息，处理并公开地理信息成果，建立地理信息动态发布框架，检核并上报发布后的地理信息。自动审核涉密信息、自动筛选并剔除地理信息涉密部分，实时动态发布地理信息。在地理信息动态发布平台中，建设地理信息反馈入口，加强数据质量问题的便捷标记并拓宽便捷反馈途径，改造智能化制图以及深度学习技术，自动制作多级多类地理信息产品。在深度学习的技术基础上，在海量数据中提取预测特征，建立深度学习缩编模型以及深度学习制图配置模型，开展高效自动化缩编工作以及高效自动化制图工作。

3 地理信息动态监测系统研制

数据库接口技术支持空间数据库格式，在地理信息动态监测系统中比较普及。嵌入式控件编程在地图管理中的应用使得数据更新迭代速率以及数据管理水准大为提高，主要涵盖两个步骤：数据录入、更新、查询以及监测信息实时显示。

3.1 数据录入、更新、查询

地理信息动态监测数据录入涵盖了分层沉降、应力计以及孔隙水压力等。

图2 监测数据录入,更新、查询

3.2 监测信息实时显示

监测信息实时显示界面可实现对场地地图窗口的大小调节以及移动更新，随时获取监测点信息，继而自动绘制该监测点以时间以及深度为维度的变化曲线。

图3 空间监测信息显示

4 更新方法与关键技术

4.1 更新方法

4.1.1 地理信息更新机制。在城市规模日益扩张的形势下，对城市地理信息更新机制的建立就显得尤为重要。城市地理信息更新机制应当向办事高效、职责明晰、运转协调、行为规范方向发展，全面研究信息发现、数据检测、数据采集以及数据替换等环节，尽可能地保持数据现势性。

4.1.2 发展数据更新途径以及数据更新手段。传统地理更新数据主要通过工程测量数据以及大比例尺地形图实现，现阶段的数据更新技术已经逐步向航摄数据以及遥感数据转移，此举在加快数据更新周期、保证数据现势性上表现十分突出。除此之外，差分GPS连续运行参考站以及手持GIS接收机的应用在加快数据动态更新上大有可为。

4.2 更新技术

就目前来看，建立地理信息动态更新体系需要依靠的关键技术包括：

4.2.1 正射影像库更新技术。作为地理信息变化监测以及把数据测定的前提，快速生成的正射影像地图越来越被大众所需求。数据库的建设重点已经逐步向快速生成正射影像并替换更改影像库变化部分转移。

4.2.2 地形图自动缩编技术。地形图自动缩编技术在减少人工缩编工作量、提高变化信息提取率以及图形综合形成率、提取发展道路、居民地等地理要素方面卓有建树。

4.2.3 增量更新技术。系统性研究地理信息数据库增量信息以及发布技术对于地理信息发展有着巨大帮助。

4.2.4 协同更新技术。所谓网格协同更新技术，指的是架构在更新网格基础上的变化监测技术。对信息变化标报模型（时空发布订阅模型、采集建模、互动标报空间模型、变化轮廓线分类以及目标重构等）的研究就显得尤为重要。

4.2.5 影像信息自动化提取。在专业资料以及多源遥感影像技术的指导下，对多谱征、多区域、多时相的地理要素进行深度学习，在海量数据中探究图像关系以及图像结构，搭建特征知识库，自动化识别并提取地理要素。

4.2.6 地理信息自动化挖掘。在众源地理数据以及开源地图信息的支持下，发展属性信息挖掘以及自动化关联技术挖掘，探究多源地理信息要素，寻求地理要素的语义特征、空间关系以及影像特征。

4.2.7 地理产品自动化制作。在现有制图成果以及地理信息成果的经验基础上，搭建缩编规则学习模型，开展自动化制图以及自动化缩编，制作地理信息产品。

5 结论

传统信息监测模型的解决点主要侧重于数据传入以及数据输送，数据在工程中的引导地位优势体现十分模糊，而现阶段地理信息监测的空间处理能力、数据资源整合能力都有了大幅度的提升。本文探讨了地理信息库的更新实况以及数据更新方式，为地理信息库的搭建提供了有力参考。