省市级天地图电子地图联动更新技术与实践

周婷婷

（1. 福建省基础地理信息中心，福建 福州 350003）

随着互联网技术的发展，电子地图应用领域越来越广，需求度越来越高，对电子地图的现势性要求越来越高[1]。天地图·福建（福建省级制作发布的省级天地图）和数字城市地理空间框架（以下简称数字城市）建设项目的不断推进，省级和市县级电子地图制作存在较多重复性工作[2-3]。因此，提高电子地图的更新效率和实现电子地图更新成果的资源共享尤其重要[4]。天地图·福建和数字城市项目建设中，省级和市县级地图服务根据测绘管理工作分工，7～17级为省级建设管理的地图服务，18～20 级为市县级建设管理的地图服务。

电子地图更新工作包括变化信息提取、地图更新范围确定和电子地图瓦片更新。传统的更新方式是按步骤逐步处理，其中间成果和处理流程比较繁琐。本研究将更新步骤简化，研究省市县级电子地图联动更新方法，实现电子地图快速增量更新和省市县级电子地图瓦片成果的协同联动更新，以提高电子地图的更新效率以及省市县级电子地图的同步性和一致性。

1 研究内容

基于ArcGIS软件，研究不同的地图瓦片成果处理工具，利用ModelBuilder 模型构建器串接不同的瓦片处理工具，验证合适的模型参数，实现省市县本级电子地图更新步骤简化、天地图省级电子地图成果到数字城市的更新、数字城市电子地图成果到天地图省级的同步更新。

1）电子地图更新步骤简化研究。按数据更新的范围和效率，电子地图更新包括常态更新和动态更新[5-6]。常态更新，即数据更新范围较大，更新周期较长，一般为年度版本更新；动态更新，即数据更新范围较小，只对重要交通和地名兴趣点等个别要素数据更新，一般要求实时动态更新[7-8]。

电子地图更新涉及配图数据更新、电子地图配图、电子地图瓦片生产、电子地图质检、电子地图更新和电子地图成果对接6个环节[9]。将数据更新、地图配图和瓦片生产流程化是提高实时动态更新效率的关键技术，即要素更新驱动技术。

要素更新驱动技术：按更新要素创建缓冲区或更新要素与supertiles（瓦片格网数据）的叠加成果作为更新范围，在已发布的原地图服务上创建电子地图瓦片，按照更新时间提取瓦片，作为瓦片更新增量包。

2）天地图省级电子地图成果到数字城市的联动更新技术研究。天地图省级节点电子地图数据管理工作包括中小比例尺数据更新和7～17级电子地图服务更新[10]。为实现资源共享和节约成本，数字城市电子地图7～17级可直接调用对应城市覆盖范围内的省级节点电子地图瓦片。市县向省级测绘主管部门申请市县范围的7～17级电子地图，通过审批后，由省级在内网环境按数字城市范围从天地图省级电子地图成果提取瓦片，同步更新数字城市7～17 级电子地图的关键技术，即导出地图瓦片技术。

导出地图瓦片：根据导出范围的外包矩形或导出的范围，在内网环境从天地图省级电子地图导出数字城市市县级电子地图瓦片，作为数字城市地图服务发布[11-12]。

3）数字城市电子地图成果到天地图省级的联动更新技术研究。数字城市电子地图建设管理工作包括大比例尺数据更新和18～20级电子地图服务更新[13-14]。为实现资源共享和服务聚合，将各个城市18～20 级电子地图瓦片成果汇聚到一起，是实现数字城市县级电子地图到省级联动更新的关键技术，即瓦片服务融合技术。瓦片服务的融合，即将“服务a”的部分比例尺瓦片导出，并导入到对应的“服务b”的相应比例尺中，替换已有的瓦片。该功能适用于将大比例尺的局部瓦片更新，导入或融合到某个大区域范围的地图服务上[15]。

瓦片服务融合是在天地图省级和数字城市地图瓦片具有相同的TilingSchema 和存储格式的前提下，根据数字城市电子地图范围，在内网环境将数字城市电子地图瓦片导入到省级，将数字城市的地图瓦片成果汇聚到省级平台，联动更新省级地图服务。

2 实现方法

2.1 电子地图更新步骤简化

电子地图更新步骤包括提取变化要素、确定地图更新范围和更新电子地图瓦片3 个步骤，将3 个步骤简化为1个处理步骤，具体技术路线如图1所示。

图1 电子地图更新步骤简化流程

2.1.1 提取变化要素

根据数据的更新范围和更新效率，天地图·福建和数字城市项目的更新模式包括年度更新和动态更新2 种，2 种更新模式的变化要素提取方法不同，具体如下：

1）按年度更新的年度版数据。对数据更新变化内容和范围较大，利用Detect Feature Changes工具，验证合适的缓冲搜索距离和对比字段，将更新要素与基本要素在空间上和属性上进行对比， 对比结果CHANGE_TYPE 字段S 代表空间变化；A 代表属性变化；SA 代表空间和属性变化；NC 代表无变化；N代表新增要素；D代表删除要素。利用Select工具，按属性选择条件，将无变化（即CHANGE_TYPE为NC）之外的要素保存为变化要素数据。

2）按月度或季度更新的月度或季度版动态更新数据。对数据更新变化内容和范围较小，利用ArcGIS数据库中的编辑者追踪工具，将编辑者和编辑时间作为选择条件，提取月度或季度变化数据。

2.1.2 确定更新范围

利用Buffer 工具，测试合适的缓冲区距离，在输入要素周围指定距离创建缓冲区多边形，将其作为电子地图的更新范围。

为提高大比例尺电子地图更新效率，可将更新要素创建缓冲区或更新要素与supertiles的叠加成果作为更新范围。supertiles 是利用Map Server Cache Tiling Scheme To Polygons工具生成的以supertiles为边界的格网数据，开启抗锯齿时supertile 大小为2 048 像素×2 048 像素，反之为4 096 像素×4 096 像素，每个tile（切片）的大小是256 像素×256 像素。其中，抗锯齿时supertile 相当于8×8 tile，反之为16×16 tile，一个bundle 可以保存128×128 个切片文件，所以抗锯齿时第N级supertile 的范围就是第N+4 级Bundle 的范围，反之为第N+3 级Bundle的范围，如图2所示。采用抗锯齿切片生成18 级的bundle，需要用Map Server Cache Tiling Scheme To Polygons工具生成第14级的supertile 网格；采用非抗锯齿切片生成18 级的bundle，需要用Map Server Cache Tiling Scheme To Polygons工具生成第15级的supertile网格。

图2 地图瓦片组织结构

2.1.3 更新电子地图

利用Manage Map Server Cache Tiles 工具，将电子地图更新范围作为感兴趣区，在现有瓦片服务中更新切片。利用文件同步小工具，按电子地图更新时间提取瓦片更新的增量包。

2.1.4 电子地图快速更新工具

基于ModelBuilder 串接以上处理工具，将变化要素提取、更新范围确定和电子地图瓦片更新串接为一个简单易用的工具界面，实现电子地图快速增量更新方法的界面化。

2.2 天地图省级电子地图到数字城市的联动更新

为实现资源共享和应用，合理利用天地图省级电子地图资源，省级更新维护天地图7～17级直接提取作为数字城市（市县级）地图资源。

在数字城市建设中，经审批后，由省级地图制作管理单位利用Export Map Server Cache工具，在内网环境从省级电子地图服务中提取市县范围的7～17级电子地图作为数字城市（市县级）7～17 级电子地图。其中，提取的市县级电子地图成果格式可选择紧凑型和松散型2种存储格式。

2.3 数字城市到天地图省级电子地图的联动更新

为实现资源共享和服务聚合，综合管理数字城市地理空间框架（市县级）电子地图资源，经审批后，由省级地图制作管理单位利用Import Map Server Cache工具，在内网环境将各市县汇交的数字城市18～20 级电子地图瓦片以文件形式导入到省级地图瓦片服务中，作为全省18～20 级地图服务进行统一更新管理维护。其中，数字城市电子地图和天地图省级电子地图必须具有相同的Tiling Schema和存储格式。

3 应用效果

目前，电子地图更新流程简化技术已成熟应用在天地图·福建7～17 级电子地图动态更新中，节省了一半中间成果存储空间，大大缩短了作业时间，提高了电子地图生产更新效率。省市县地图瓦片协作联动更新技术已应用在部分数字城市7～17级电子地图更新中，大大节约了人力成本和时间成本，提高了数字城市7～17级电子地图的现势性，具体见表1。

表1 应用效果比较

4 结 语

本文对电子地图更新流程简化和天地图省市县级电子地图联动更新技术方法进行了研究，设计了电子地图快速更新的处理技术路线和方法。首先基于Modelbuilder 模型构建器将各种地图瓦片处理工具串接到一起，将数据更新、地图配图和瓦片生产等电子地图更新步骤流程化为一个简单易用的应用程序，在工具箱中以Model 界面形式直接调用，将整个处理流程简单界面化。结果减少了中间成果，节省了存储空间和作业时间，大幅度提升了工作效率。其次整合天地图·福建和数字城市电子地图资源，设计省、市县级地图瓦片协作联动更新技术方法，在资源共享和节约成本的前提下，实现了省、市县级电子地图的生产、管理和更新的同步联动。