多尺度基础地理数据联动更新技术

吴 思，高倩影，李 亮，何 鑫，应国伟

(四川省第三测绘工程院，四川 成都 610500)

多尺度基础地理数据联动更新技术

吴 思，高倩影，李 亮，何 鑫，应国伟

(四川省第三测绘工程院，四川 成都 610500)

随着国家基础地理信息数据库动态更新工程的启动，社会发展对于基础地理信息数据的现势性要求日益提高。传统的多尺度基础地理信息数据分别更新生产的方法效率低下，本文提出了一种基于要素的数据联动更新技术，以要素为中心对多种尺度的基础地理信息数据联动更新生产；并介绍了整合更新数据库、要素更新规则定义、要素匹配与联动更新等主体技术方法；最后设计联动更新程序，验证了该技术的可行性和高效性。

联动更新；基础地理信息；要素

基础地理信息数据是国家经济建设和社会发展的基础性、战略性资源。而地理信息数据的现势性是衡量其使用价值的重要标志之一[1]。随着我国城市化进程的加快，用户对基础地理数据的现势性和准确性也提出了更高的要求[2]。“十二五”期间国家测绘地理信息局启动了国家基础地理信息数据库动态更新工程，对1∶1万、1∶5万等基础地理信息进行每年一更新，每年一发布[3]。在提高数据现势性的同时，也对数据更新生产效率提出了更高要求[4]。传统生产方式对于不同尺度地理信息数据通常进行独立更新，对于同一地区的地理要素存在着重复采集的问题，难以满足快速生产的要求。如何统筹多尺度地理信息数据的生产工作，提高地理信息数据的更新效率，确保数据的现势性，成为国家、部门和地方在生态文明建设、国土空间格局优化等方面的迫切需求[5]。

本文将不同尺度的基础地理信息数据更新工作中的数据源、更新内容、指标路线、工艺流程进行分析、对比，提出一种基于要素的数据联动更新方法，并开发建设基于要素的内外业数据更新系统，初步实现多尺度地理信息数据联动更新，以提高数据更新生产效率。

1 联动更新关键技术

1.1 总体技术思路

传统的数据更新方法通常采用对特定尺度的数据进行独立的生产工作，因而对于同一区域的地物，不同尺度要求的地理信息数据会进行重复的内业采集和外业核查工作。为了实现多种尺度数据的快速更新工作，提高数据更新生产效率，需要解决跨尺度联动更新技术问题。跨尺度是指如何利用一种尺度的地理信息数据对多种尺度的地理信息数据进行快速更新[6-7]。

本文拟针对跨尺度地理信息数据联动快速更新这一技术难题，设计一种基于要素的联动更新方法，建立跨尺度的联动更新技术系统，实现多尺度数据快速更新。针对数据更新生产采用内外业一体化的生产方式，系统总体技术思路如图1所示，更新流程为内业预处理—外业核查—内业编辑整理。对于待更新数据，首先进行内业预处理，通过变化发现确定更新区域和要素，对于可以在影像上识别出的要素进行预更新处理，不能识别的区域进行重点核查标注；然后与内业预更新相结合，对待更新要素进行外业核查、实测，确定要素的准确位置及相关属性；最后通过要素匹配与联动更新对不同尺度的数据进行更新处理，对更新后的多尺度数据进行自动化处理和少量的人工编辑，形成最终的更新成果数据。

图1 总体技术思路

1.2 关键技术

根据上述总体技术思路，对不同尺度的地理信息数据进行整合，建立基于要素的整合更新数据库。以整合更新数据库为基础，制定要素的更新规则，集成不同尺度更新标准。基于整合更新数据库与不同尺度数据库之间的关联关系，通过联动处理规则及自动匹配算法进行自动化更新，实现多尺度要素快速联动更新。

1.2.1 更新数据库整合

对不同尺度的数据进行合并是整个联动更新流程中最重要的部分。不同尺度的数据图层、属性字段、数据精度、空间参考都不一致，必须采用合理的方式将其整合到一起。本文参照基础地理信息数据库的“图层—字段”结构，将不同尺度的数据按照图层、字段进行合并，并将分布于不同图层、包含不同字段的相同要素进行整合，建立要素与图层、字段的对应关系，形成一个包含所有尺度的基于要素的整合更新数据库。基于不同尺度数据的模型特征，建立整合数据库与不同尺度基础地理信息数据的关联模型和联动关系，结合图层与字段的对应关系表构建以要素为核心的整合更新数据库，为后续数据联动更新奠定数据基础。在数据更新过程中，在整合更新数据库中以要素为核心进行更新，对于不同尺度的数据只进行一次采集。

1.2.2 要素更新规则定义

对于地理信息数据的更新工作，主要是在已有数据的基础上进行要素的增加、删除及修改操作。整合更新数据库包含所有要素的整合图层、字段信息，以及进行删改操作的3个图层POINT、POLYLINE、POLYGON(点、线、面类型)，包含更新状态标识(OPERATE)及更新目标图层标识(LAYERNAME)。更新状态标识是标识进行数据的更改类型(如删除或修改操作)，更新目标图层标识是用于标识进行数据更改的图层。最终生成要素更新数据库，为后续的数据联动更新奠定规则基础。

1.2.2.1 要素增加

对于新增要素，在整合更新数据库中进行基于要素的数据采集。相对于传统数据更新模式，在整合更新数据库中对于不同尺度数据，同一要素只采集一次，因此可以有效减少内业预更新与外业核查的重复工作。

1.2.2.2 要素删除

原有要素需要进行删除操作时，对于点要素，需在POLYGON图层绘制一个包含待删点要素的面要素，将其更新状态标识(OPERATE)填写为“删除”，更新目标图层标识(LAYERNAME)填写为待删点要素所在图层名称；对于面要素，需在POINT图层绘制一个位于待删面要素中的点要素，将其更新状态标识(OPERATE)填写为“删除”，更新目标图层标识(LAYERNAME)填写为待删面要素所在图层名称；对于线要素，需在POLYLINE图层绘制一个与待删线要素相交的线要素，将其更新状态标识(OPERATE)填写为“删除”，更新目标图层标识(LAYERNAME)填写为待删线要素所在图层名称。

1.2.2.3 要素修改

对于原有要素需要进行修改操作时，对于线、面要素，需在POLYLINE图层绘制一个与待修改要素相交的线要素，将其更新状态标识(OPERATE)填写为“修改”，更新目标图层标识(LAYERNAME)填写为待修改要素所在图层名称。

1.2.3 不同尺度更新标准

不同尺度数据的更新技术标准各不相同，对于要素的采集长度、宽度、面积要求等存在差异。不同尺度联动更新过程中采集的要素为最高精度和最高精细程度。对于不同尺度要求而言，在联动更新过程中需要分别进行处理，在数据处理算法中集成不同尺度更新标准对于要素在弯曲宽度、要素长度、要素宽度、要素面积及要素精度方面的不同要求，构建更新规则，以获得符合标准要求的数据，减少后续人工数据处理的工作量，为后续的自动化要素联动更新奠定基础。

1.2.4 要素匹配与联动更新

建立要素更新数据库与待更新的多尺度地理信息数据库之间的关联关系，并设计要素属性及空间关系自动匹配算法。以整合更新数据库为基准，结合要素更新规则对待更新的多尺度数据分别进行自动化更新。

2 联动更新系统设计

2.1 系统架构设计

基于要素的联动更新生产软件由外业调绘系统和内业编辑系统两部分构成。外业调绘系统是以平板电脑以移动端，支持移动数据库并可接收GPS定位数据、摄像头数据、陀螺仪数据等，利用ArcGIS API for .NET进行开发，兼具便携性、导航性、外业可操作性、数据可传输性和强大的程序开发功能[8-9]；内业处理软件以PC电脑为处理端，采用基于COM标准的ArcObjects进行开发，数据库采用GDB、MDB文件库，嵌入ArcMap软件，具有开发界面友好、开发过程简便等优点[10]。

2.2 系统功能设计

数据联动更新系统分为内业编辑预处理模块、外业核查模块及内业成果整理模块，如图2所示。

图2 系统功能模块

(1) 数据编辑预处理模块。以待更新地理信息数据、遥感影像为数据源，采用变化检测系统和人工目视相结合的方式进行变化区域的识别，其主要任务是对要素进行预更新处理，对可识别的已变化区域进行修测更新，不能识别的区域进行重点核查标注，对数据进行更新和预判。该模块为后续外业核查提供了数据基础，如图3所示。

图3 内业处理系统模块

(2) 外业调绘模块。外业调绘系统以平板电脑为移动端独立运行，涵盖了整个更新作业中的核心功能。在该模块中，首先利用GPS定位加载当前位置的地图切片缓存，导入经过内业编辑预处理的成果数据，作为更新作业的电子调绘底图，与已有的地图切片进行叠置显示，对更新要素进行实地核查、修改、补调、补测。如图4所示。

图4 外业调绘系统界面

(3) 内业编辑处理模块。内业编辑处理模块主要是基于外业调绘成果，首先分解出符合项目要求的数据，然后通过人工干预的方式对要素进行编辑处理，建立基础地理信息的更新数据库。此外，该模块还提供了拓扑检查、处理，以及多种批量数据处理工具。

3 试验分析

为验证本文方法的可行性和实用性，选取了新都区主城区所在的4幅地形数据区(约110 km2)作为试验区进行数据更新生产试验，作业内容为新都区1∶1万、1∶5万地形图的更新生产，并建立更新后的1∶1万、1∶5万基础地理信息更新数据库。与传统生产作业方式的对比见表1。相比于传统更新生产方式，利用基于要素的联动更新技术，生产效率提高了约20%。

表1 两种更新方式对比

4 结 语

本文提出了一种基于要素的多尺度基础地理信息数据联动更新方法，初步实现了跨尺度数据的联动更新技术；同时设计实现了基于要素的数据同步更新内外业系统。实践证明，该方法能够有效提高数据更新生产作业效率和成果质量，为今后其他联动更新方案提供了参考。

[1] 刘虎林, 闫浩文，刘涛. 空间数据变化检测研究进展[J]. 测绘与空间地理信息, 2014(9):25-28.

[2] 许礼林,王明，郝天平，等.地理信息数据动态更新系统设计与实现[J]. 地理信息世界, 2015，22(6)：122-125.

[3] 王东华，刘建军. 国家基础地理信息数据库动态更新总体技术[J]. 测绘学报, 2015，44(7)：822-825.

[4] 朱宏斌，陆海英，盛琦，等. 城市基础地理信息数据库更新方案研究[J]. 测绘通报, 2011(1):25-27，37.

[5] 刘雪松，吴琼，张俊. 基础地理信息数据库动态更新生产技术研究[J]. 测绘与空间地理信息, 2013(9):146-148.

[6] 刘建军，李雪梅，张元杰，等. 国家1∶25万基础地理信息数据库联动更新技术设计与工程应用[J]. 测绘通报, 2016(4):1-4.

[7] 常学立，王密，楼燕敏.基于摄影测量的基础地理数据库在线更新系统研究[J]. 测绘通报,2016(5):69-73.

[8] 王密，胡芬，廖安平，等. 1∶5万基础地理信息综合判调更新系统的设计与实现[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 2009，34(10):1144-1148.

[9] 王东华，刘建军，商瑶玲，等. 国家1∶50 000基础地理信息数据库动态更新[J]. 测绘通报, 2013(7):1-4.

[10] 赖剑菲，江舟. 基于ArcObjects的组件式GIS的开发与研究[J]. 国土资源信息化, 2005(3):29-32.

Linkage Updating Technology of Multi-scale Basic Geographic Data

WU Si,GAO Qianying,LI Liang,HE Xin,YING Guowei

(The Third Surveying and Mapping Engineering Institute of Sichuan Province, Chengdu 610500, China)

With the start of dynamic updating of national basic geographic information database, the social development demands for the basic geo-information data are increasing day by day. The traditional multi-scale basic geographic information data update production method is less efficient. This paper proposes a technology based on data linkage updating, update database, feature update rule definition, feature matching and linkage updating. Simultaneously, through the program is developed to form the corresponding system, to apply to the basic geographic information data update production and to achieve good application effect.

linkage updating; basic geographic information; feature data

吴思，高倩影，李亮,等.多尺度基础地理数据联动更新技术[J].测绘通报，2017(5)：139-142.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0174.

2016-10-14

吴 思(1989—)，男，硕士，主要从事地理信息系统的开发工作。E-mail：331293996@qq.com

P208

A

0494-0911(2017)05-0139-04