電子地圖應(yīng)用的地理信息快速更新方法
為了實(shí)現(xiàn)變化信息的增量式采集與表達(dá)，需要研究矢量數(shù)據(jù)庫(kù)的增量更新技術(shù)，下面是小編搜集整理的一篇探究電子地圖應(yīng)用的論文范文，歡迎閱讀查看。
【摘要】針對(duì)電子地圖應(yīng)用中快速更新的問(wèn)題，提出一種面向電子地圖應(yīng)用的地理信息快速更新的方法。以電子地圖的應(yīng)用為切入點(diǎn)，探討電子地圖快速更新的方式。提出了面向電子地圖更新的五層架構(gòu)，闡述了這一架構(gòu)的基本流程、變化發(fā)現(xiàn)、框架庫(kù)提取等關(guān)鍵技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】電子地圖;快速更新;信息提取;增量更新
引言
電子地圖數(shù)據(jù)快速更新是近年來(lái)備受關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，隨著基礎(chǔ)測(cè)繪成果應(yīng)用的不斷推廣，這種需求愈來(lái)愈強(qiáng)烈，但是，在城市快速發(fā)展的狀況下，城市地表各類地物的信息變化非常頻繁，采用何種方式、何種頻率對(duì)電子地圖進(jìn)行更新，時(shí)刻保持其現(xiàn)勢(shì)性成為擺在研究人員面前的當(dāng)務(wù)之急[1]。電子地圖的更新分為兩個(gè)過(guò)程：外業(yè)數(shù)據(jù)的采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的管理與發(fā)布[2]，本文針對(duì)電子地圖更新效率的問(wèn)題，結(jié)合電子地圖的更新流程與應(yīng)用，提出了一種面向電子地圖應(yīng)用的地理信息快速更新方法。
1、技術(shù)路線
本文針對(duì)電子地圖應(yīng)用，提出面向電子地圖應(yīng)用的地理信息快速更新的5層架構(gòu)：變化信息發(fā)現(xiàn)層、變化信息測(cè)定層、地理數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用層，從而實(shí)現(xiàn)電子地圖的可持續(xù)動(dòng)態(tài)更新與應(yīng)用(如圖1所示)。1)變化信息發(fā)現(xiàn)層。變化信息發(fā)現(xiàn)層是結(jié)合地理信息生成的相關(guān)數(shù)據(jù)，如土地執(zhí)法監(jiān)察、城管巡查，采取日常動(dòng)態(tài)巡查、網(wǎng)格化巡查、遙感影像監(jiān)測(cè)、專業(yè)數(shù)據(jù)資料整合等多種方式發(fā)現(xiàn)變化信息，作為更新依據(jù)。2)變化信息測(cè)定層。變化信息測(cè)定層是通過(guò)變化信息發(fā)現(xiàn)，確定變化區(qū)域，依據(jù)不同情況，采取野外增量信息采集、內(nèi)業(yè)變化信息提取、內(nèi)外業(yè)相結(jié)合協(xié)同獲取的方式，獲取變化信息。3)地理數(shù)據(jù)庫(kù)更新層。地理數(shù)據(jù)庫(kù)更新層根據(jù)獲取的變化信息進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)更新，包括DLG、DOM、地名地址和三維景觀數(shù)據(jù)。更新的方式主要分為圖幅級(jí)更新、要素級(jí)更新和多尺度級(jí)聯(lián)更新3種方式，根據(jù)不同的電子地圖生產(chǎn)應(yīng)用情況選擇合適的更新方式。4)更新信息服務(wù)層。更新信息服務(wù)層通過(guò)更新的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，采用ETL模型(即抽取、轉(zhuǎn)換、加載的模型)，更新公共服務(wù)框架庫(kù)，制作電子地圖，發(fā)布地圖服務(wù)。5)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用層。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用層是利用更新的數(shù)據(jù)通過(guò)服務(wù)方式提供給相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用，又可通過(guò)日常業(yè)務(wù)應(yīng)用來(lái)發(fā)現(xiàn)變化信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。
2、關(guān)鍵技術(shù)分析
2.1基于多源影像的變化發(fā)現(xiàn)與信息提取技術(shù)
為了從最新遙感影像中發(fā)現(xiàn)地形地物變化，需要研究新舊影像、新影像與已有數(shù)字高程模型的`變化檢測(cè)方法[3]。需要研究地形要素變化信息的自動(dòng)提取方法，如道路、水系、居民地等的變化識(shí)別與信息提取�；诙嘣从跋竦淖兓l(fā)現(xiàn)與信息提取技術(shù)基本流程如圖2所示。1)變化檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的流程變化檢測(cè)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程[4]，一個(gè)完整的變化檢測(cè)流程包括數(shù)據(jù)源的選取、數(shù)據(jù)預(yù)處理、變化檢測(cè)、精度評(píng)估及產(chǎn)品輸出。①數(shù)據(jù)源選取。不同的數(shù)據(jù)源適合不同的監(jiān)測(cè)目標(biāo)，選取合適的遙感影像是變化檢測(cè)的基礎(chǔ)，獲取數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需求、監(jiān)測(cè)目標(biāo)及預(yù)期的結(jié)果選取合適的遙感影像及輔助數(shù)據(jù)。②數(shù)據(jù)預(yù)處理。一般包括幾何校正、輻射校正、影像鑲嵌、影像裁切[5]，其數(shù)據(jù)處理的好壞將直接影響到變化檢測(cè)的結(jié)果。③變化檢測(cè)方法的選取。現(xiàn)今許多變化檢測(cè)方法已經(jīng)比較成熟，有些方法還處于研究階段。應(yīng)該從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合各種數(shù)據(jù)的特點(diǎn)(如高分辨率遙感影像、多光譜中等分辨率影像等)選取合適的變化檢測(cè)方法，提取和分析變化信息，生成變化分布圖。④精度評(píng)估。變化檢測(cè)方法的有效性和檢測(cè)結(jié)果的精度決定著方法的應(yīng)用前景及成果的可用性，所以,必須對(duì)變化檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)估。⑤產(chǎn)品輸出。各種變化檢測(cè)結(jié)果，包括圖件、表格、文檔等的制作輸出。2)變化信息提取從實(shí)際應(yīng)用情況出發(fā)，分析用于變化檢測(cè)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)及各種變化檢測(cè)方法的適用性，選擇合適的變化檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)變化信息的發(fā)現(xiàn)。變化信息的判別依據(jù)是發(fā)生變化的圖斑其灰度、亮度、顏色與周圍有明顯的區(qū)別，且變化影像具有以下特征：①變化信息和背景環(huán)境的光譜性質(zhì)不一致，使我們能夠區(qū)分出變化信息。②灰度影像的變化信息一般分布在灰度軸的兩端，有時(shí)也可能位于兩端之間，這要根據(jù)具體的遙感數(shù)據(jù)和采用何種檢測(cè)方法來(lái)定。③變化信息圖斑內(nèi)部灰度值比較均勻。④變化信息圖斑之間灰度特征相似，但紋理特征的差別較大。⑤變化信息與噪聲一同存在，要加以區(qū)分。⑥不同的環(huán)境不同的區(qū)域，變化信息分布不規(guī)律。變化檢測(cè)是整個(gè)流程的核心步驟[6]，檢測(cè)結(jié)果的好壞決定了前期數(shù)據(jù)處理的精度是否滿足變化檢測(cè)的要求，變化檢測(cè)方法的有效性及變化檢測(cè)結(jié)果的后續(xù)應(yīng)用。
2.2矢量數(shù)據(jù)庫(kù)增量更新技術(shù)
為了實(shí)現(xiàn)變化信息的增量式采集與表達(dá)，需要研究矢量數(shù)據(jù)庫(kù)的增量更新技術(shù)[7]。矢量數(shù)據(jù)更新重點(diǎn)研究解決要素級(jí)增量更新模式，要素級(jí)更新具有數(shù)據(jù)冗余量小、變化信息提取容易、歷史數(shù)據(jù)回溯簡(jiǎn)單等特點(diǎn)[8]。采用要素級(jí)更新方式是在原有數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，只對(duì)發(fā)生變化的部分進(jìn)行更新(包括增加、刪除、修改)。在數(shù)字線劃圖等矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，按以下4個(gè)屬性項(xiàng)記錄矢量要素的更新情況，分別是矢量要素唯一標(biāo)識(shí)碼、要素起始時(shí)間、要素終止時(shí)間、更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)識(shí)。唯一標(biāo)識(shí)碼是數(shù)據(jù)庫(kù)中矢量數(shù)據(jù)每個(gè)要素的唯一標(biāo)識(shí)，是實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)庫(kù)增量更新的關(guān)鍵，在更新過(guò)程中不得編輯修改，新增要素的要素ID由系統(tǒng)自動(dòng)生成。要素起始時(shí)間是要素生命周期的起始時(shí)間，它與要素終止時(shí)間一起確定要素的有效時(shí)間，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)管理。要素起始時(shí)間格式由年月組成。要素終止時(shí)間是要素生命周期的終止時(shí)間。要素終止時(shí)間格式由年月組成。更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)識(shí)是標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中矢量要素的更新?tīng)顟B(tài)，在更新過(guò)程中需對(duì)更新要素進(jìn)行更新類型標(biāo)定，包括“增加”“刪除”“圖形修改”“僅屬性修改”等4種狀態(tài)。矢量要素增量更新操作包括以下4種情況[9]：
1)新增要素：更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)識(shí)字段填寫“Add”，要素起始時(shí)間字段填寫更新該要素的年月。2)刪除要素：更新生產(chǎn)中需要將要素刪除時(shí)，先不做物理刪除，只做更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)記，其要素更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)識(shí)字段填寫“Del”，要素終止時(shí)間字段填寫更新該要素的年月。更新生產(chǎn)過(guò)程中新增要素如需刪除則直接物理刪除即可。對(duì)于更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)識(shí)字段標(biāo)記為“刪除”的要素在將數(shù)據(jù)存作歷史數(shù)據(jù)時(shí)轉(zhuǎn)存到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)表中后，再?gòu)漠?dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)表物理刪除。3)圖形修改：圖形修改包括單個(gè)要素位置或形狀修改、一個(gè)要素分割為幾個(gè)要素、幾個(gè)要素合并為一個(gè)要素等3種情況。對(duì)單個(gè)要素位置或形狀修改時(shí)，其要素更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)識(shí)字段填寫“Mod”，要素起始時(shí)間字段填寫更新該要素的年月。原有要素分割為幾個(gè)要素時(shí)，原要素更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)識(shí)字段填寫“Del”，要素終止時(shí)間字段填寫更新要素的年月，對(duì)于分割生成的幾個(gè)要素按新增要素處理，更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)識(shí)字段填寫“Add”，要素起始時(shí)間字段填寫更新要素的年月。4)僅屬性修改：對(duì)于圖形未改、僅屬性修改的要素其要素更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)識(shí)字段填寫“Att”，要素起始時(shí)間字段填寫更新要素的年月。
2.3框架庫(kù)的自動(dòng)提取技術(shù)
公共服務(wù)框架庫(kù)是在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)據(jù)的提取、擴(kuò)充和重組等加工過(guò)程形成的地理實(shí)體數(shù)據(jù)、影像產(chǎn)品數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、地名地址服務(wù)數(shù)據(jù)和三維景觀數(shù)據(jù)，如圖3所示。本文使用一鍵抽取模板，運(yùn)用一致性處理、對(duì)象化處理技術(shù)，自動(dòng)完成框架庫(kù)的自動(dòng)提取與地理實(shí)體數(shù)據(jù)的整合。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)整合要求的分析，建立基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)與地理實(shí)體數(shù)據(jù)的抽取規(guī)則，針對(duì)不同區(qū)域，定制出不同的抽取模板，完成地理實(shí)體數(shù)據(jù)的自動(dòng)抽取。一鍵抽取模板體系架構(gòu)如圖4所示，通過(guò)抽取、轉(zhuǎn)換和加載完成空間數(shù)據(jù)抽取。1)抽取：基于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和地理實(shí)體數(shù)據(jù)的圖層、代碼對(duì)應(yīng)關(guān)系所形成的一鍵抽取模板，進(jìn)行地理實(shí)體數(shù)據(jù)抽取，形成過(guò)渡的地理實(shí)體數(shù)據(jù);2)轉(zhuǎn)換：對(duì)過(guò)渡的地理實(shí)體數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，完成檢查后轉(zhuǎn)換成抽取的地理實(shí)體數(shù)據(jù);3)加載：將抽取的地理實(shí)體數(shù)據(jù)加載到框架成果數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成地理實(shí)體數(shù)據(jù)的抽取。
2.4電子地圖一鍵式配圖技術(shù)
通過(guò)圖層管理、符號(hào)化、地圖標(biāo)注、配圖優(yōu)化等步驟，制定電子地圖的一鍵式配圖方案，如圖5所示。圖層管理是將數(shù)據(jù)按照比例尺進(jìn)行分級(jí)，并進(jìn)行圖層分組。以市級(jí)電子地圖的圖層管理為例，市級(jí)電子地圖分18、19、20三個(gè)級(jí)別，創(chuàng)建L18、L19、L20三個(gè)圖層組，并設(shè)置圖層組的可見(jiàn)范圍，根據(jù)《地理信息公共服務(wù)平臺(tái)電子地圖數(shù)據(jù)規(guī)范CH/Z9011-2011》為每個(gè)圖層組添加圖層。地圖符號(hào)化是根據(jù)電子地圖制作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，制作符號(hào)庫(kù)，要素的分類代碼進(jìn)行地圖符號(hào)化。地圖標(biāo)注根據(jù)要素的分類代碼和標(biāo)注字段，從符號(hào)庫(kù)中選擇相應(yīng)的標(biāo)注符號(hào)進(jìn)行地圖標(biāo)注。特別是重要的地物以及POI興趣點(diǎn)等。特別注意標(biāo)注如何相對(duì)于要素進(jìn)行放置、可用空間受限時(shí)如何修改或減少標(biāo)注以便放置更多的標(biāo)注，以及如何解決標(biāo)注之間的沖突等方面的問(wèn)題。為達(dá)到更好的顯示效果，有時(shí)還需要對(duì)已完成的地圖進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。配圖優(yōu)化主要包括道路擬合設(shè)置、道路融合設(shè)置、標(biāo)注換行、點(diǎn)抽稀等優(yōu)化功能。
3、結(jié)束語(yǔ)
本文提出了一種面向電子地圖應(yīng)用的地理信息快速更新方法，提出了五層架構(gòu)的更新模式，包括變化信息發(fā)現(xiàn)層、變化信息測(cè)定層、地理數(shù)據(jù)庫(kù)更新層、更新信息服務(wù)層、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)應(yīng)用層，設(shè)計(jì)了一套電子地圖快速更新的技術(shù)流程。并重點(diǎn)闡述了基于多源影像的變化發(fā)現(xiàn)與信息提取技術(shù)、矢量數(shù)據(jù)庫(kù)增量更新技術(shù)、框架庫(kù)自動(dòng)提取技術(shù)、電子地圖一鍵式配圖技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。該方法在電子地圖快速更新領(lǐng)域有一定的實(shí)用價(jià)值。
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