城市测绘数据库时空数据模建立研究

任华 任美伊 齐效

摘 要：在本研究中阐述了时空数据库在城市测绘工程中的重要性，并结合地形图时空数据库构建过程，能够从时空数据库设计，数据采集，入库，信息获取，数据库维护，恢复等多个方面阐述了城市测绘地形图时态数据库建设的技术关键，最后指出未来在从事城市测绘过程中对于时空数据库建设的思考，希望能给相关工作人员提供帮助。

关键词：城市测绘;数据库;时空数据模;建立

研究学者认为目前对于GIS其重点是将数据生产转为数据更新，从一定程度上来看，GIS是与数据更新具有紧密联系的，数据的更新也会从一定程度上影响GIS的可持续性发展，针对地形图数据在更新过程中需要进一步完善时空数据库的构建，数据的更新也会随着现势性数据生产以及数据保存，目前现有的空间数据库能够储存现有数据和历史数据，但无法对这些数据进行查询管理，要想对时态信息地形图数据进行及时管理，需要构建时空数据库，在建设时空数据庫时包括对地形图地形更新，同时还包括数据库的建立维护。

1 设计时空数据库

结合目前时空数据对空间信息组织方式，目前可将时空数据库分为拓展关系以及面向对象这两种类型。在拓展关系模型中从一定程度上来看，将时间作为一般属性，结合时间序列进行时空数据库组织面向对象模型，能够将时间作为事件属性，拓展时间维语义，由于在传统模型构建中存在多种语义和灵活的机制，可直接或者间接用于数据库的储存处理，在空间数据库中可引入时间维，但目前该技术还不成熟，为便于储存地形图时空数据，可以使用拓展时空数据库，该方法可以依照扩充时态性的级别将其分为关系级，元组级，属性级这几种方法，其分别是在关系、元组、属性级别上进行时间处理，关系级数据是比较多的，单个目标历史情况表达比较模糊，在技术上还存在属性级别的问题，从地图上来看地形图数据信息较多，属性信息较少，可以使用这种关系级别方法来实现数据处理。

对于地名，地级属性信息是比较多的，但具备追溯性强的信息不同，地形图可表示该区域指定时间的面貌，因此在地形图信息储存过程中图形信息不能丢失，至于地形图要素如何变化其实是不重要的。在本研究中，地形图某个要素一旦出现信息或属性变化，我们将认为该要素周期终止，经过改变之后新要素周期开始。针对上述分析，目前地形图时空数据库可分为现状库，历史库，为便于维护两个数据库，数据结构是一致的，数据也是按照点线面进行组织地形图，要素时态信息采用关系及处理。

2 数据采集和数据入库

对于城市大比例尺地形图1：500或1：2000范围以内的比例尺图，在时空数据收集过程中可以采用内外一体化作业的方式进行数字测图或利用数字化地形图获取1：2000地形图，在数据采集过程中可以通过编绘1：2000和1：500的地形图来获取，对于1：1万地形图在数据采集过程中可以也将其所变为1：2000地形图，采用高分辨率卫星遥感影像技术或数字摄影技术来获取，不同目标时态信息可以选择数据来获取相应的时态信息，完成数据采集之后，需要进行接边处理逻辑关系检查和图片检查，数据无误之后将其采用商业软件，把所采集的数据导入到现有的数据库中。

3 信息获取和采集

在获取变化信息时，变化信息的获取是通过目前当下采集的信息与已有数据进行比对，这种变化信息在获取上可以通过航空航天影像和外业巡视与现有数据通过比对发现数据的变化，具体来看在使用外业巡视过程中，包括工作人员和用户巡视这两种类型，目前对于城市测绘部门来说，通常是由专业技术人员进行巡视的，工作人员手持地形图定期进行区域巡视，一旦出现变化开始修测地图。对于一些导航网站为便于调动用户积极性，允许用户发现信息变化，一旦发现这种变化提交到网站或相应部门，由网站或部门确认变化后进行现状修改。比如以道路为例，在数据模型构建中逻辑表达。

航空影像与现有数据的比较，该方法应用较多的是利用新影像和数字线画图进行变化分析，该方法需要利用遥感影像完成辐射矫正，图形配准和几何矫正，将现有数字线画图引入到不变目标信息中，利用现有知识引导对新影像的特征提取，能够在二值化影像中对新旧图形比较完成信息变化检测。

采集变化信息可以分为三种采集方式，包括手工采集，交互式采集以及全自动采集。第一，在手工采集过程中一旦出现变化信息可以使用GPS或其他方式进行变化地物的修测，并进一步获得变化后的地物信息。在交互式采集过程中，可以使用数据融合图像技术与现有数据进行比对，通过人工目视变化后，交互式数字化变化信息。在全自动采集过程中，该方法存在两种方式，首先基于地图数据库对比地图数据库和经过修缮后的线划图，自动提取变化信息。其次是利用遥感影像进行数据的全自动采集，该方法具有较强的实势性，能够在规划发现采集变化信息，但这一过程也是比较难的，需要实现影像配准，相关特征提取，目标解释的全自动化过程，需要挖掘地理空间数据库的辅助信息。

4 数据库的维护和恢复历史数据

针对城市大比例尺地形图数据库，按照其内容特征进行分层组织，因此在更新维护数据库过程中也可以采用分层的方式开展，由于不同几何特征层数据库组织单位都是以点线面作为目标的，而目所有变更类型都可将其分解为新增，删除这几种动作，比如修改图形属性，可将其分为图形删除，修改之后变为图形更新，各图层维护操作流程一致。

上述公式为新增量信息定义，该公式中，operate表示数据库更新操作，object表示更新操作对象，content表示变长参数和更新操作的具体内容。

上述公式表示基于事件的增量信息，其中n表示对数据库进行了n步更新操作。

如果目标新增则需要将新增目标信息录入到数据库中才能操作，如果为目标删除需要在数据库中将目标删除时间填入字段中，随后删除目标会从数据库剪切到相应的历史库中完成操作。第三，如果属于属性变更，具体分为三种情况，第一需要在现状地名库中变更目标属性时间填入相应的字段中，第二，将属性更新目标能够从现有数据库复制到历史数据库，第三，在现状库进行属性变更修改相应的信息，除需要变更之后的信息赋值的目标之外，需要将起始时间设为属性变更时间终止时间为空值，完成所有操作。

在恢复历史数据时，历史数据恢复实际上就是提取某一时间段内的地形图数据，具体分为以下步骤：第一找出现有数据库起始时间早于该时间段的数据集，第二需要找到数据库，其实时间早于该时间段且关于该时间段的数据集，第三，能够对两个数据集进行编辑完成，并获取该时间段的地形图数据。

5 结语

对于城市测绘过程中所使用的大比例尺地形图数据库，在建设过程中还需要研究学者不断深入分析，包括地形图持续更新问题，需要及时发现地物变化，做好数据的储存管理工作，快速发现地物变化也是目前急需解决的问题。数据库设计管理是十分重要的，在本研究中给出城市测绘地形图时空数据库建设的步骤，希望能为之后城市测绘以及地形图的实时更新提供帮助。

参考文献：

[1]马照亭， 刘勇， 沈建明， et al. 智慧城市时空大数据平台建设的问题思考[J]. 测绘科学， 2019（6）.

[2]朱广堂， 管雯君. 时空大数据支持的新型城市治理信息平台研究与实现——以广东省佛山市禅城区为例[J]. 中国名城， 2019（8）.

作者简介：任华，（出生年月：1971.04-）民族：汉学历：本科，籍贯：吉林四平，主要从事工作：基础测绘。