电子地图更新策略与方法研究

邱健丽

(福州市勘测院，福建 福州 350008)

电子地图更新策略与方法研究

邱健丽*

(福州市勘测院，福建 福州 350008)

基于延续电子地图生命线的目的，以福州市域为研究对象，通过对电子地图中的点、线、面实体的变化类型的分析，研究了各类实体的变化探测方法，包括空间特征和属性特征的变化探测。在此基础上，研究了电子地图的更新策略，更新策略分为周期更新策略和局部更新策略，结合生产实际详细阐述了两种更新方法，总结出电子地图从变化目标的发现到变化目标更新成图的完整流程，使电子地图可以沿着时间轴无限延伸。

目标变化探测；实体；空间特征；属性特征；全面更新；局部更新

1 引 言

现势性是衡量地理空间数据的重要指标，要保持数据的现势性，需要对数据进行持续更新。随着互联网的发展和电子地图大众化需求提高，电子地图的应用领域越来越广，制约其发展的除了电子地图的精度，现势性也是很大的瓶颈。研究电子地图目标变化的探测和变化信息的更新策略，对于延续电子地图的生命周期具有较大的意义。我院承接了“天地图·福州”电子地图生产任务，笔者依托项目，在电子地图更新方面做了一些研究工作。

2 地图目标变化探测

地理空间数据的变化包含空间特征变化和属性特征变化。对于空间数据更新，无论是空间特征未发生变化、属性特征发生变化，还是空间特征和属性特征都发生变化，更新工作都要进行。无论是周期性的全面更新，还是不定期的局部更新，都需要探测出变化目标，进行有针对性的地图更新工作。

2.1 地图目标变化类型

地图目标按空间特征可分为点、线、面，点、线、面实体的变化都包含空间特征变化和属性特征变化。

(1)空间特征变化描述

点状实体空间特征变化包含消失、出现、移位。线状实体空间特征变化包含消失、出现、缩短、延长、分裂、合并、混合分并。面状实体的空间特征变化相对复杂，可能是单目标的消失、出现、旋转、扩张、移动、收缩、组合变化；可能是多目标的分裂、合并、混合分并；也可能是带孔洞面目标的孔洞变化或者外围轮廓变化。

(2)属性特征变化描述

属性特征的变化大致可分为几类，一是属性项发生增加或减少；二是同一实体的某一属性值处于不同的属性项；三是同一实体的相同属性项的属性值不同。属性数据更新的目的就是将这三种差异信息及时更新，消除语义不一致性，完善要素信息。

2.2 地图目标变化探测

概括出了地图目标的变化类型，针对这些变化类型就需要进行变化探测。变化探测的主要任务是寻找发生了变化的地图目标，为后期的更新策略与更新方法的制定奠定基础。

(1)点状目标变化探测

点状目标的空间变化探测相对简单，因为只涉及一个二维坐标的比对。以兴趣点的生产为例，在“天地图·福州”电子地图生产过程中，我们采用的是购买的现势性较强的导航采集的POI数据对兴趣点数据进行更新。由于两套数据的采集标准不同，位置精度不一定能完全一致，所以变化探测的策略是空间特征和属性特征相结合的方法。首先是采用模糊比对将两组数据的名称属性进行对照，解决“有没有”的问题，即消失或者出现，检测出来的点再利用FME的“PointOnPointOverlayer”函数进行空间位置的检测。通过属性和空间位置的比对，能有效探测兴趣点数据的变化。本次生产任务中点状目标主要是信息点，其发生的主要变化是消失、出现及移位以及随之带来的属性特征的变化。通过图1及图2的属性模糊匹配和位置叠加匹配，对福州信息点的变化探测结果正确率是100%，探测结果再结合人工判断，对点的变化类型进行分析，并做相应处理和整合，有效提高了工作效率。

图2 位置匹配

(2)线状目标变化探测

线状目标的变化类型包含消失、出现、缩短、延长、分裂、合并、混合分并，更新方法可以采用现势性强的较大比例尺数据更新现势性弱的较小比例尺数据，也可以采用现势性强的较小比例尺数据更新现势性弱的较大比例尺数据。当采用较大比例尺数据更新较小比例尺数据时，需要考虑制图综合的影响，因为它和真实变化一样都会对地图目标的更新判别产生影响。

在“天地图·福州”电子地图生产中，对线目标的变化探测是利用FME的“LineOnLineOverlayer”线-线叠置运算函数，进行线状目标的空间特征探测，设置叠置程度容差，当容差值在某一区间范围，可以分别判定为消失、出现、缩短、延长、分裂、合并等，配合属性信息的模糊比对，可以进一步判定线状目标的变化状态。当然，程序的设置不可能达到100%的正确探测，在得到探测结果后，还需要结合人工判别，对是否界定为目标变化及界定的目标变化类型进行筛查。本次生产任务中线状目标主要是道路中心线，其发生的主要变化是由于城市建设发生的出现、消失等。线探测中，需要特别区分两类情况，一类是如图3所示，线目标确实发生了出现、分裂等变化，另一类则如图4所示，由于比对的两套数据来源不同所产生的线型的轻微差异，这类程序设计时要充分考虑，不应判定为线目标发生变化。

图3 线目标变化探测

图4 线目标变化探测

(3)面状目标变化探测

面状目标的变化类型主要包含消失、出现、移位、合并、分裂、收缩、扩张、组合变化、混合分并等多种，它同线状目标一样，采用不同数据探测变化信息时需要考虑到制图综合的影响，设定特定的合理的规则对是否真实变化进行判别，避免错误的判断。

同样的，利用FME的“AreaOnAreaOverlayer”面-面叠置运算函数进行面状目标的空间特征探测。由于面状目标的变化类型相对复杂，因此程序的设定上要多一些的判定规则，多组合判定规则将判定错误率降低。带孔洞的复杂面目标的变化探测更加复杂，若同名目标的变化在制图精度允许的范围内，可以先判定为是制图精度影响的结果，不列为变化目标。

面目标的变化探测相对复杂，如图5探测出的结果是不仅将普通面的出现、消失、合并、分裂探测出来了，小面的消失与大面的细小折角变化也视同普通变化列于探测结果。在实际生产中，小面的消失与大面的细小折角变化一般是不处理，可视为不同比例尺数据的正常差异，这个变化可以通过设置合适的容差值过滤掉一部分，其余的需要通过人工干预的方式来进行判断处理。

图5 面目标变化探测

(4)属性变化探测

前面提到的点状、线状、面状目标的变化探测，其空间特征的判定和分类都需要属性变化探测的辅助。属性变化类型分为“属性项增加或减少”、“属性项名称变化”和“属性值变化”几类，为了使更新准确，这几类的变化探测就必须准确，这样才能采取针对性的方法实现更新。

属性项增加即在现状地图数据属性表中不存在而用于更新的现势性更高的地图数据属性表中存在；属性项减少顾名思义就是属性项增加的相反情况，即在现状地图数据属性表中存在而用于更新的现势性更高的地图数据属性表中不存在。例如：早期道路网少且材质少，在电子地图数据中不分材质，随着城市发展，道路网的密集程度越来越高，材质也越来越多，为了更好地展示数据及提供数据查询，我们会在道路网数据属性表中添加“材质”属性项，即为属性项增加；在电子地图数据中，水系数据大多数情况用于背景展示，对于“汛期”属性不是关注的重点，并且过多的属性会拖慢系统的运行速度，因此我们往往会把属性表中的“汛期”属性项删除，即为属性项减少。

属性项名称变化即地图目标某一属性项的名称前后不一致，但是属性值是一致的；属性值变化即地图目标某一属性项的名称不变，但是属性值发生了变化。例如：基础地理数据的水系数据在测绘部门和土地部门采用不同的编码规则，为了消除这种不一致，需要设计属性编码的对照规则，采用人机交互方式将属性值一一对应。

3 地图目标变化更新策略与方法

地图目标的变化探测出后，根据结果需要进行地图变化目标的更新。电子地图由于其地域、比例尺、区域大小等各种实际因素，其更新工作在方法和周期上会有较大的差异。在实际生产活动中，为了保持电子地图的现势性，我们需要根据区域特点及实际需求制定电子地图的周期更新方案，但是由于电子地图通常覆盖的是整个城市区域，范围较广，更新的周期通常做不到太频繁，对于某些重要区域的变化我们需要及时在电子地图中体现，这就需要局部更新。所以，通常我们对电子地图数据采取的是周期更新和局部更新相结合的方式。3.1 周期更新

周期更新是电子地图更新的常规模式，为了保持现势性，每隔一定的时间，需要借助各方面资料对电子地图数据做一次全面的更新。在“天地图·福州”电子地图生产中，根据福州区域的经济发展特点和用户需求，地图更新周期定为一年，即每年的6月份对电子地图进行全面更新，更新工作纳入“数字福州”建设计划，由建设单位提出技术方案，市数字办会同市财政局组织专家论证后报“数字福州”建设领导小组办公室批准后实施，相关费用纳入财政年度预算。

(1)变化信息排查

由于地图数据的复杂性，在前面变化目标探测中可能会出现一定程度的误差，为了保证更新的完整和正确，需要在更新工作开始前对探测的变化信息结果进行人工辅助检查，对误判目标进行消除。例如在用现势性较高的 1∶500比例尺数据更新现势性较低的 1∶2 000比例尺电子地图数据时， 1∶500比例尺中重要性较低的地物目标，在 1∶2 000比例尺数据中会因为拓扑冲突或者图面载负等各种原因删除，在进行变化探测时就会误判为“出现”。这样的误判如果不人工筛查，在更新时就会把 1∶500比例尺中过多数据又添加到 1∶2 000比例尺电子地图数据中，这些不仅会造成不必要的工作量，也会造成数据冗余。

(2)变化数据更新

变化信息数据形成后，以 1∶2 000比例尺数据为基准，对发生变化的目标信息进行更新。首先新建图层用来存储更新后的数据，在属性表中添加“时间”字段用来标识地物更新时间，将 1∶2 000比例尺数据作为基准数据， 1∶500比例尺数据作为更新数据，对探测出的各类变化信息进行更新，同时根据需要将更新的地物作简化处理和维度降低处理。将变化类型标识为“出现”的目标添加到新建图层，变化类型标识为“消失”的目标直接删除，变化类型标识为其他类型的直接在基准数据层中进行修改，同时在属性表中添加“时间”字段，填写更新处理的时间。除了空间特征变化，地理信息目标还有另外一种常见的变化类型，就是属性变化。变化探测中标识为“属性变化”的这些目标，首先要确定属性表中这些变化目标哪些属性项发生了变化，然后用新的属性值进行更新。同样的属性变化的更新也需要标识更新时间点。

(3)更新数据制图处理

数据更新后，需要做的一项重要工作是更新数据的制图处理。由于我们采用的是 1∶500比例尺的数据去更新 1∶2 000比例尺的数据，可能存在的问题是数据降维、图形化简和图形合并。随着比例尺缩小，原来在大比例尺地图中的居民地面状目标在较小比例尺地图中会采用点状目标来表达，此时我们需要根据制图综合规则来判别，达到降维条件的就需要以面状目标的质心来表达。 1∶500比例尺地图数据的图形表达比较精确，包含信息量大，更新到 1∶2 000比例尺地图数据中时，由于地图载负量的限制就需要对图形进行化简，例如在 1∶500比例尺地图数据中面状河流的边线可以保留较多的节点来表达河流的曲折，但是 1∶2 000比例尺地图数据就需要适当的抽稀节点，保证图面的美观和表达的合理。图形的合并也是相同的原理，随着比例尺的缩小，两块相邻较近属性性质一样的绿地间的间隔缩小，达到一定程度就可以进行数据的合并，制图中也表达为制图综合。

3.2 局部更新

电子地图更新工作一般包含电子地图数据的更新和切片数据的更新，这两项都是需要耗费大量人力和时间的繁琐工作，受限于生产实际因素不可能进行频繁的全面更新，但是城市的发展日新月异，电子地图的更新如果不能跟上脚步，将严重影响其应用。针对这个问题，我们提出了电子地图局部更新的理念，即在周期更新的基础上，根据实际需要针对重点区域进行实时的区域更新。

在“天地图·福州”电子地图生产过程中，局部更新时可以利用的原始资料有现势性较高的高分辨率影像、 1∶500比例尺城市勘测数据(DLG)、竣工测量数据、建筑放样测量数据等。确定需要更新的区域后，综合利用这些原始资料进行实体数据的更新，更新完成后将该区域的地图数据进行重新切片，切片数据覆盖原切片数据文件，完成电子地图的整体更新。

4 结 论

目前电子地图面临两大方面的问题，一是如何快速高效地生产多样化的地图产品，二是电子地图产品的持续快速更新。电子地图制作的每一环节，都关系地图产品的生产效率和质量，需要我们持续的研究和改进；空间数据的现势性对电子地图的应用有较大的影响，目前电子地图的生产现状对更新的重视不够，往往是地图产品生产后，未有合理的更新保障机制。今后仍需在电子地图更新领域持续研究，进一步深入对电子地图变化目标的探测研究，进一步完善变化探测的影响因素中制图综合规则的考虑，使电子地图拥有更长的生命周期，更广的社会应用。

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Electronic Map Update Strategy and Method Researching

Qiu Jianli

(Fuzhou Investigation and Surveying Institute，Fuzhou 350008，China)

Based on the purpose of continuation of the lifeline of electronic map，taking FuZhou city as the research object，through the analysis of the change types of points，lines，surfaces entities in the electronic map，researching on the change detection methods of all kinds of entities，including the change detection of spatial and attribute characteristics.On this basis，researching the update strategy of electronic map，Update strategy is divided into periodic update strategy and local update strategy，combined with the production practice， this paper expounds two kinds of updating methods，summarize the complete process of electronic map from the change target found to change target update mapping， make sure the electronic map can be extended along the time axis.

targets change detection；entity；spatial characteristics；attribute characteristics；overall update；local update

1672-8262(2016)06-50-05

P208.1，P283.5

B

2016—04—27

邱健丽(1981—)，女，工程师，主要从事地理信息系统方面工作。