基于天地图的地理要素变化监测机制探讨

2014-02-19谢小惠

地理空间信息 2014年6期

谢小惠

（1.福建省基础地理信息中心，福建福州 350003）

天地图·福建自2011年上线以来，对接应用系统40余个，点击量达30余万次，地图服务调用150余万次，得到了专业领域和社会大众的广泛认可，在提供公共服务，促进经济社会发展方面发挥了重要作用[1-3]。在应用中，数据的现势性依然是瓶颈，虽然近3 a来随着数字城市建设的快速推进和技术的进步，使得实现互联互通的国家天地图主节点、省级节点、市级节点的数据可以进行融合，地理信息数据在现势性、准确性、丰富性等方面得到了优化[4]，但这种定期更新和数据融合更新的模式不能完全满足人们对交通等对民生影响较大的地理要素现势性的需求，大量通过各种渠道获取的信息未被高效利用。

1 系统技术实现方案

本文从地理信息变化发现与信息收集的工作机制出发，研究了工作机制内每一环节之间的关联，设计了一套基于天地图的地理要素变化监测管理系统方案。该方案主要依托于系统平台的选择与搭建、变化信息的采集以及变化信息审核等模块。在设计上充分考虑每一模块间的严密性和一致性，以及和其他系统之间的相互协作关系，从而实现地理要素快速更新。

1.1 系统平台的选择

目前，我省天地图公共地理框架数据更新策略主要依赖基础测绘成果进行周期性更新提取核心框架要素的模式以及定期采购遥感影像进行补充更新的办法来实现[5]。面对从对地观测环境中获取的多时相、多尺度的地理国情监测数据，建立全面的地理空间变化感知渠道，形成发现这些海量的空间数据变化的能力，是实现数据快速更新的前提[6,7]。因此，参照测绘行政分级管理体系，建立了省市县三级变化监测网络，强化属地变化信息的收集，使更新工作快速有效，见图1。

图1 工作机构图

更新办公室：可设在省基础地理信息中心，负责制定全年的更新计划，或根据各级监测员反馈的资料更改计划。

变化监测组长：全面负责监测工作的开展、协调各成员间的工作、制定监测计划、分配并下达任务、组织制定采集标准及规范、招募监测员、负责信息汇总、统计与上报工作。

审核员：审核各类监测员采集的地理要素变化信息，主要是对变化信息的准确性、全面性、时效性进行审核。

省级监测员：负责对所收集和汇总的资料进行分析和整理，提取地理核心要素变化信息，重点负责跨区域、面积较大、重大建设工程等地理要素的影像解译判读和提取，如高速公路、铁路、大型水库、大型建筑物等。每个月对本人负责的区域地理核心要素进行采集汇交，成果以Shp格式提交，并编制统计报表。

市级监测员：由属地人员担任，负责对所属市县（区）巡查员进行日常管理、成果上报、任务下达笃。

县市级监测员：由属地人员担任，负责指定区域变化信息的实地采集、核查以及统计、上报。要求每月对城区全域巡查1次；每季度对乡镇街区巡查1次，按要求及时、准确、真实采集变化要素信息；成果每日通过移动终端或PC端采集设备进行提交。

1.2 系统总体架构

该开发系统改变以往单一的、被动的、等待周期性更新的模式，采取动静结合的方式，主动发现变化，通过多渠道采集信息实现动态更新。该系统依托于天地图现有的公共框架要素为基础的变化监测管理系统，以监测道路变化为重点，跟踪监测与之相关联的水系、居民地、地名的变化以达到发现变化并快速更新的要求，如图2所示。

图2 变化监测管理系统工作流程图

具体做法：更新办公室制定年度更新计划，由变化监测小组组长依据计划制定监测任务，并将任务下达至监测员；监测员负责本区域的监测任务实施及采集的变化信息录入；审核员监测员对提交的变化信息进行审核，若判合格则生成变化信息成果，若判不合格返回监测人员修改。

1.3 数据采集

系统的输入数据可进行如下归类：

1）各级基础测绘成果采集。分析每年获取的各级基础测绘成果，提取公共框架数据用于天地图框架数据的更新，使之保持稳定、持续的更新频率。采购的中、高分辨率遥感影像可以获得水体、公路、铁路、桥梁、机场、码头、居民地、城市绿地等地理信息核心要素变化信息，特别是对高速公路、铁路、大型水库、大型建筑物等变化要素的采集。

2）充分利用数字城市建设的成果。对国家天地图主节点、省级节点、市级节点的数据进行融合。通过对不同精度、不同模型地理数据的分析对比，从中选取表达完备、现势性好、精度高、内容全的要素进行合并和处理，达到更优的现势性。

3）行业专题数据收集。通过数据共享交换等形式收集权威的、现势性好的行业专题数据，进行对应的框架要素的更新，如交通部门的交通数据、水利部门水利数据、民政部门的境界数据等。

4）追踪和收集工程项目竣工成果。工程建设项目是引起地理空间变化的主要因素，及时获取各种项目竣工成果尤其是重大工程竣工成果，能够保证城市动态变化的快速更新，并同时解决已建成项目发现滞后，以及缺乏测量成果而引发的二次采集带来的更新频率低下问题。

5）报纸媒体采集。通过对省级和地市级两个级别的权威报纸进行信息筛查，采集发布的重大工程信息，能迅速对变化信息进行初步更新，以满足大众对热点信息关注的需求。同时，追踪和收集工程项目竣工成果进行精确更新。

6）利用网络爬虫技术和用户标注。通过各种网络高科技手段，获取网络电子地图中各种地理空间变化信息，如公交路线和站点、地名、兴趣点、居民地等，以及收集用户上传的标注或纠错信息对天地图进行同步动态更新，提高数据更新的效率。

7）实地巡查。用人工扫街的方式发现和采集变化的地理要素，或对有疑问的采集成果进行核查。对要素中公路、居民地、兴趣点等变化较为频繁的信息需优先安排巡查和采集。实地巡查的主要内容包括县道及以下道路、城市道路、兴趣点、居民地、城区水体、桥梁、地名等。

1.4 变化信息审核

通过综合多种渠道信息来验证监测员提交的采集成果在名称、内容、描述等方面是否准确，对发现的问题记录，并发回相应的监测员进行核实或补充采集。原则上，对来源于主流媒体、权威部门的信息或数据可以认为有较高的可信度，主要审核其完整性和时效性；对来自监测员的信息，可认定信息正确；而对由非权威部门提供或发布的信息，如网络获取的信息、用户标注的信息，审核时要综合利用现有资料进行确认，对其真实性进行评估。若审核结论不合格，任务终止或返回相关人员重新采集或核查。

2 技术特点

1）串行模块化开发。本系统对业务流程进行了梳理，完全采用模块化开发，结合实际工作的要求，将具体任务分解到不同的模块，并按业务流程将业务与模块进行串联，从而达到提高工作效率、增强过程控制的目的。

2）主动发现，动静结合。通过建立变化发现工作机制驱动要素更新的方法，采取动静结合的方式，主动发现变化，综合多渠道采集信息实现动态更新。

3）采用B/S 数据库管理方式。为确保变化监测工作机制有效运行，建立了应用层、服务层、数据层和支撑层等多层结合的B/S体系结构，用以实现不同应用对系统的共享。

3 系统运行效果

系统针对如何高效利用海量地理空间信息实现地理要素快速更新，采用成熟的地理信息技术和数据库管理技术，通过对地图数据和各类变化信息数据的有机集成，研发了基于天地图的《地理信息核心要素变化监测管理系统》，实现了便捷、直观、高效的变化采集、查询、管理等功能。系统功能主要分桌面端和移动端两大部分。

1）要素变化监测管理系统开发（桌面端）。该系统采用B/S三层体系结构，包括应用层、服务层、数据层和支撑层，提供了任务下达、信息录入、信息审核、标准要素信息生成、分析评估、数据导出、统计报表、成果提交等功能，系统部署在Internet网上，由管理员向要素信息采集用户、审核用户、监测组长分配用户名和密码，用户通过账户和密码登录到系统中，可以方便地实现要素信息变化采集的全流程控制，如图3所示。

2）要素变化监测管理系统开发（移动端）。为方便监测员进行外业实地采集和核查，该系统不仅包含了PC端的基本功能，还开发了巡查轨迹记录、拍照、微博采集、地图标注、地名查询、快速定位等适于外业核查记录的功能，可以实现对外业监测人员的有效管理和成果的实时上传，如图4所示。