基于多源数据融合的省级DLG居民地框架要素更新

丁庆福+张鹏+柏永青+王健霞+王健伟+闫晓静

摘 要：目前，从国家到地方各行业中，不同尺度的地理信息数据库更新层出不穷。整合各种地理数据用于天地图框架要素的更新，对于提高数据更新的工作效率、节省成本有非常重要的作用。简要研究利用多源数据融合的技术方法更新该框架中居民地数据的相关内容。在工作中，融合了山东省“十二五” 1∶10 000数字线划图全面更新成果和地市大比例尺基础地理信息数据到框架数据，取得了良好的效果，图面显示更加详尽。经过面积统计发现，融合技术更新的图斑占原有图斑面积的17%，大大节省了人力和物力，而且数据精度也得到了提高。这种方法在后期的相关更新工作中值得推广应用。

关键词：多源数据融合；天地图；框架要素更新；地理信息数据库

中图分类号：TP79 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.026

“天地图·山东”是山东省测绘地理信息局组织建设的山东省地理信息服务平台，是数字山东的重要组成部分，也是国家公共服务平台的主节点的主要省级节点之一。天地图中数据资源丰富，包含高分辨率的航空遥感影像信息、全省基础地理信息矢量数据、地名地址信息等。目前，基于天地图的应用管理服务已涉及到各个行业，比如防灾减灾、环境监测管理系统、公安消防、土地规划和医疗管理等。这些应用对地图框架要素的现势性有很高的要求，山东省基础地理信息数据库更新工程每年度一次的及时更新任务，主要针对天地图框架要素的居民地、交通、水系、植被等要素。这就要求要在短时间内准确更新框架数据，才能达到定期更新的目的。多源数据融合能够整合不同数据库和不同时间的矢量要素，能充分利用各种数据资源，对提高数据获取效率，节省人力、物力有非常重要的作用。

近年来，从国家到地方，从政府单位到地图相关企业单位，开展了不同地区、不同尺度的数字地形图采集更新工作，比如国家基础测绘更新工程、国情普查数据库建库和更新工程、地方县市数字城市工作、地籍权属测绘工作。不同用途的矢量地图应用目的不同，所需要的地理数据标准有所差别，数据共享会产生困难，而多源数据融合能够有效地解决这个问题。本文以框架要素中的居民地数据更新为重点，主要研究通过多源数据融合方法有效整合不同来源的居民地矢量数据，用于更新天地图框架数据中的居民地要素。

1 数据来源和技术路线、结果

1.1 主要数据来源

1.1.1 原始框架数据

原有DLG框架要素，依据DOM数据和专业资料对全省范围的居民地要素进行了更新，覆盖全省，大部分区域现势性为2014下半年—2015年上半年，如图1所示。该框架数据经过山东省地理信息公共服务平台框架数据与国家天地图数据的融合，既满足了山东省天地图数据的需求，通过对接融合，也达到了国家平台的数据标准。

1.1.2 地市大比例尺基础地理信息数据

“十二五”期间，山东省开展了数字城市地理空间框架建设，建成了1∶500，1∶1 000，1∶2 000比例尺的基础地理信息数据库。这些大比例尺数据的数学基础统一，数据标准基本一致，影像成果的分辨率更高，地形要素成果的数据表达更为细致、准确、全面。在工作过程中，工作人员主要利用的数据范围是市区和县城，这些数据能够更加详尽地展现房屋位置和层高等信息。

各地成果范围一般为地市、县区的城市建成区，部分县区提交成果数据范围为城市建成区和乡镇驻地建成区，个别县区提交成果数据范围为行政区划范围全境，包括城市建成区、乡镇驻地建成区和农村居民驻地。该数据位置精度比较高，但是，部分地区现势性比较低。数据如图2所示。

1.1.3 山东省“十二五” 1∶10 000数字线划图更新成果

山东省“十二五”期间完成了全省范围1∶10 000数字线划图的全面更新，更新任务2016年上半年完成，所应用部分要素时效性在2015年和2016期间，用以更新农村地区和部分城镇地区居民地数据。该数据时效性比较好，在大比例尺数据更新不到的地区，可借用该数据进行更新。数据如图3所示。

1.1.4 DOM数据

2016年，山东省0.5 m分辨率的航空遥感DOM数据坐标系统采用2000国家大地坐标系，影像现时性在2016年初到2016-10.该影像数据在本研究中作为参考基准，根据现有数据进行融合更新，现势性都优于1∶10 000数字线划图和各地市大比例尺基础地理信息数据，可用于判断2种居民地数据现势性差异，并为后期人工矢量化更新提供参考。

综合几种矢量数据，大比例尺数据空间精度比较高，但是，部分地区的现时性比较差。虽然“十二五”数字线划图空间精度比较低，但是，所选区域现时性比较新，有利于弥补大比例尺数据更新不到的部分区域或图斑。DOM数据现势性最新，对于这几种数据更新不到的地区，可人工更新。

1.2 数据更新技术路线

居民地层数据以面表达，主要表达房屋、构建筑物、区等信息。在处理居民地数据时，应充分结合各类数据源，尽可能详细地表示出单幢房屋或独立构建筑物等信息。为了减少数据接边处理的工作量，在选择数据时，应以“不切割不同数据源要素”为原则选取范围面。根据精度和现势性要求，本着“大比例尺数据优先、兼顾现势性”的原则，城镇地区数据优先利用高精度的大比例尺数据，农村地区主要考虑数据的现实性，融合时取现实性比较强的数据。另外，部分大比例尺数据中含有层高信息，保留此类数据，以便于天地图制图时能显示出准确的三维地物信息。具体步骤如图5所示。

数据更新步骤是：①整理地市大比例尺数据和1∶10 000线划数据。在工作过程中，要先对不同来源的数据进行坐标系统转换，转换成与框架数据相同的CGCS2000地理坐标系统，再进行属性字段标准化整理，导入框架要素数据的数据模板中，主要保留房屋（街区）类型代码、层高数据、数据来源等关键字段信息。②因收集到地市级大比例尺数据主要覆盖范围在城镇地区，所以在更新前，要先对大比例尺数据和1∶10 000的DLG居民地数据进行叠加分析，利用大比例尺数据选取其所覆盖的1∶10 000的DLG数据，然后进行删除（擦除）处理。在此过程中，为了避免出现不完整图斑的情况，此处利用相交选择并删除的方法擦除数据。得到2套相互不重叠的待更新数据（地市级大比例尺数據和删除后的1∶10 000的DLG数据）后，对2套数据进行融合处理，得到待更新数据。③对待更新数据与原始框架数据进行叠加分析，利用待更新数据选取其所覆盖的原始框架数据，然后再进行删除（擦除）工作。对2套数据进行融合处理，可以得到最新的居民地数据融合成果。④依据最新的DOM影像数据进行人工干预更新，对3种数据都没有覆盖的区域进行人工矢量化更新，并进行数据质量检查，合格后得到最新的居民地更新成果。

2 成果分析和总结

如图4所示，分析最终融合居民区数据结果发现，数据继承了3种数据的特点，大比例尺数据能够覆盖到的区域全部替换为大比例尺居民地数据。这样做，显示结果更加详细，能够清晰显示各个房屋的拐角和轮廓，能够详尽区分房屋类型（比如棚房、一般房屋、高层、多层房屋）。在制图发布中，可以根据房屋层数显示不同房屋高度，使得街区房屋显示更加形象、真实。在大比例尺数据覆盖不到的区域，可依据1∶10 000的DLG数据进行更新。以矢量更新的县区范围为单位进行图斑统计发现，利用大比例尺数据更新的原框架要素的图斑面积，占原框架要素图斑总面积的30%～40%，这其中新增加图斑面积占原框架要素图斑总面积的7%，利用1∶10 000的DLG数据更新（新增）居民区图斑面积占原框架要素图斑总面积的10%，利用人工矢量化更新的方法进行增补的居民区域图斑总面积占原框架要素图斑总面积的5%.

由此可见，将基于多源数据融合的技术方法用于省级DLG居民地框架要素更新，不仅有利于提高居民地数据的精度和数据质量，也大大节省了更新工作的人力和物力，对于提高数据更新工作效率有非常重要的作用。平台数据的采集束需要不断完善的，详细的街区房屋信息有利于提高地图精度，增加表现形式；完善的兴趣点和道路信息在提高地图位置查找和导航功能方面有重要意义。在未来的相关地理数据更新工作中，可进一步完善该技术，将其应用于天地图·山东平台的道路、水系和植被等更新工作中。

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