多源数据融合的基础测绘数据库快速更新

王 静 朱丰琪 范维锋

(山东省国土测绘院, 山东 济南 250013)

0 引言

基础测绘是党和政府准确掌握国情国力的重要手段,是进行科学决策、实施国家重大战略和重大工程的重要保障,是各部门开展专业普查的重要基础,是资源、生态环境建设监督的重要支撑[1]。

省级基础测绘数据作为不可或缺的重要基础地理空间信息资料,在本省国民经济建设、国土整治、环境保护、防灾减灾等方面发挥着重要的作用,其更新的主要任务是获取科学、准确、现势性强的基础地理数据,更新主要集中在水系、交通、居民地、植被等几个方面[2-3]。

地理国情普查工作获取大量我国地表自然资 源要素数据和人文地理要素数据,这些数据权威、客 观、准确[4]。地理国情要素数据包括道路、构筑物、人工堆掘地、水域、地理单元数据;地表覆盖数据地表覆盖数据主要包括种植土地、林草覆盖、房屋建筑区、道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地表、水域[5]。

随着我国经济发展方式战略转型、总体国家安全观、“深化供给侧结构性改革,建设数字中国、智慧社会, 建设美丽中国”的提出和战略部署“一张网”“一个库”“一个平台”的提出,都对基础测绘的转型升级发展提出了新的要求[6-8]。

现有基础地理信息数据的现势性难以满足社会各行业快速增长的需求,迫切需要进行快速及时的更新,并不断整合和丰富基础地理信息数据内容[9-10]。

基础地理信息的快速更新一直是测绘行业研究的热点[11]。山东省在“十三五”期间就已经开始探索基础测绘数据与地理省情数据相结合进行快速更新,并取得了一定成效。在“十四五”又进一步提出充分利用省市县多比例尺、多类型数据进行融合建立一体化融合时空数据库。

1 技术路线

基于“十三五”省级基础地理信息数据库为基础,分析地理省情监测数据、市县大比例尺数据和省级地理信息公共服务平台数据,对多源数据融合建立一体化融合时空数据库,参考数字正射影像(digital orthophoto map,DOM)、专题资料和框架数据部分提取数据进行快速更新(图1)。

图1 技术路线

2 多源数据类型

2.1 “十三五”省级基础地理信息地形要素数据成果

山东省“十三五”期间完成的全省范围省级基础地理信息地形要素第二轮更新数据(2019—2020),作为基础库数据。

2.2 省级地理信息公共服务平台框架数据成果

山东省省级地理信息公共服务平台是山东省“权威、统一、高效”的空间定位基础平台,数据全面、权威、精度高、更新快。省级地理信息公共服务平台框架数据成果包含水系、居民地、道路、植被、境界、地名等基础地理要素,数据结合权威部门专题资料、导航数据、众源众包数据进行更新,数据整体现势性较高。

2.3 市县大比例尺数据成果

山东省市县大比例尺数据成果为“十三五”期间市县完成的基础测绘数据,数据精度较高,要素采集全面,数据比例尺为1∶500、1∶1 000、1∶2 000,数据格式为mdb、gdb、edb、dwg,数据坐标系为2000国家大地坐标系,现势性为2016—2020年。

2.4 地理省情监测数据成果

2020年度山东省基础性地理省情监测数据成果内容丰富,精确度高,现势性强。坐标系统为2000国家大地坐标系,以县级任务区为单位进行数据组织。

2.5 专题资料

山东省交通厅提供的最新山东省道路网数据,包括全省的国道、省道、县道、乡道、专用道、桥梁数据,数据现势性为2020年。

国家海洋局(现并入自然资源部)编写出版的中国海岛(礁)名录,数据现势性为2012年。

2.6 数字正射影像

覆盖全省陆域(不含青岛)的0.2 m/0.5 m分辨率数字正射影像,现势性为2021年。

3 多源数据融合与更新

3.1 居民地及设施数据融合

利用“十三五”省级地理信息地形要素数据、平台框架数据、市县基础地理信息数据等多源数据进行融合。融合前对比分析各类数据源的现势性、几何位置精度、精细程度,不同区域采用不同融合方式;在现势性相当的情况下,优先选择高精细度数据为主进行融合;若现势性存在明显差异,则以现势性优的数据为主进行融合。

3.2 水系、道路更新

水系、道路属性以基础库数据为本底,专题资料与框架数据提取的水系道路为参考,对本底数据的属性进行合理修改,名称不一致的,需外业核实(图2)。

图2 路名不一致

3.3 地理单元融合更新

地理单元指按照规划、管理、识别或利用的需求,按一定尺度和性质将多种地理要素组合在一起而形成的空间单位。

地理单元分为行政区划与管理单元、城镇综合功能单元和自然地理单元。

3.3.1行政区划与管理单元

从国家颁布的第三次国土调查数据中提取行政区划数据进行融合。

从平台框架数据成果中提取行政村、自然村、18级以上特定园区要素(如工业园区、保税区等归入特殊管理区域)进行融合。

3.3.2城镇综合功能单元

利用基础库数据、平台框架数据、地理省情监测数据等多源数据进行融合。

①基础库数据中提取水厂、电厂、污水处理厂、变电站(有变电设备的厂区)、饲养场数据;②地理省情监测数据中提取学校、医院数据;③其他城镇综合功能单元从平台框架数据中提取。

3.3.3自然地理单元

自然地理单元数据以基础库数据为主。

在地理单元更新的过程中,对于同一院落不同性质不同名称的,要进行外业核查。

3.3.4植被与土质

植被与土质从地理省情监测地表覆盖数据中进行提取转换融合。

除上述几类要素外的测量控制点、管线、地貌等要素,以基础库数据为主进行融合。

4 主要技术问题研究

在一体化时空融合数据库的建立和更新过程中,遇到了不同的技术问题,并进行相应的研究,其主要问题有2个。

4.1 居民地及设施数据提取

在居民地及设施数据提取时,由于框架库数据和市县大比例尺数据与基础数据库的居民地及设施要素代码不一致,需要进行对照转化,把框架库数据和市县大比例尺数据中的居民地及设施数据对照转化到基础数据库相应层中。

4.1.1框架库数据提取

针对所提供的框架库数据进行分析和对比,框架库数据中RESPL层与基础库RESA层制作相应的对照表(表1)。

表1 框架库对照表

4.1.2市县大比例尺数据提取

针对所提供的市县大比例尺数据进行分析和对比,市县大比例尺数据与基础库数据(RESA、RFCA、RFCL)制作相应的对照表(表2)。通过对照表将采用的框架库数据或市县大比例尺数据的居民地及设施要素代码快速地转化为基础库居民地及设施数据要素代码。[12]

表2 市县大比例尺数据对照表

4.2 框架数据库地理单元数据提取

框架数据的地理单元内容丰富,涵盖全面,若全部进行利用,工作量大,图载量大,且部分地理单元不满足基础测绘的采集要求,因此针对框架数据中的地理单元进行分析,根据可利用情况对框架数据地理单元进行相应的等级设定提取[13-15]。如框架数据地理单元教育科研大类提取规则(表3)。

表3 框架数据地理单元教育科研大类提取规则

5 结束语

多源数据融合的优势:①减少数据冗余、重复存储,避免数据库硬件资源的浪费;②便于数据内容的快速更新,提高数据更新频率,使面向物理实体对象或要素的增量更新与实时更新成为可能;③体现地理信息“一张图”,“一张蓝图绘到底”理念,能为“多规合一”等工作提供更好的基础支撑保障;④节省测绘资源,避免重复测绘;⑤数据现势性强,更新频率快,极大满足省级部门和社会的需求。

多源数据融合技术虽然取得了一定的成就,但是随着城市的快速扩容和国家经济的快速发展,大面积的村庄拆迁、学校医院等重要单位的合并、社区的建设和企业单位的变更,地理单元的现势性有时不能满足社会的需求,建议加快与地方建立相应的联动更新,提高地理单元的现势性。

全省地貌更新由于获取数据的时间长,更新频率低,发达地区的变化大,其地貌数据已不能适应部分客户的需求,造成其余数据资源的浪费,建议有针对性地进行地貌快速更新,增加更新频率。

实践证明,多源数据融合的应用不仅极大提高了基础测绘数据库更新的频率,也提高了数据的现势性,极大满足省级政府和各部门的及时需求,并为多数据融合提供了参考,充分论证了此方法的可行性与先进性。