大数据时代下地理信息框架数据建设研究

2015-03-25 13:45:59    来源:中国地理信息产业协会

摘要:针对 “大数据”特点,通过设计一套与城市需求更贴切的地理信息框架数据生产规范和流程,实现各类框架数据及其相关的信息来源相互关联、集中管理,构建了地理信息框架数据库。

一、 引言

  进入21世纪,以互联网为基本支撑的信息化已成为推动经济和社会发展的重要因素。与此同步,通过网络实现基础地理信息的查询、浏览、定购应用需求愈加强烈,在更新频率、产品种类、服务领域不断扩张的强大推动下,地理信息数据也迈进了“大数据”的门槛。特别是“天地图”各级节点的陆续开通,基于DLG、DOM、导航数据等复杂数据源建设的城市地理信息公共服务平台框架数据,如何解决好框架数据之间的高效、集约化生产,已成为当务之急。


二、 框架数据生产流程

  地理信息公共服务平台框架数据主要包括电子地图数据、地名地址数据、地理实体数据、影像数据、高程数据五大类,特别是框架数据中的地名地址、地理实体等数据是近年来国家提出的新型地理信息产品,这些新型数据的生产加工方式、质量控制目前还没有很好的先例,且电子地图、地名地址与地理实体数据之间存在密切的关联性,在多数据源、大数据量的背景下,如何实现各类地理框架数据及其相关的信息来源相互关联、集中管理、集约生产,实现基于统一平台的分版、分类、分级的数据的编辑、质检、更新与管理的目标,基于上述的思想,我们设计了一套与城市需求更为贴切的地理框架数据生产流程(图1)。流程提供一套完整的数据生产、建库、管理一体化建设思想,并且包含以下主要功能:

  1) 编制责任人根据从测绘成果库获取修编的更新范围,划分工作区及工作区间接边范围,及安排作业人员的任务分配;

  2) 分区内作业人员根据分配的工作区,可以查看工作区相应的图幅表,并选定要编辑的图幅范围,启动CAD来进行编辑。CAD启动后,将自动调取南京市地理框架数据GIS库中对应图幅范围将要修编的数据,同时还可以加载相应范围的测绘成果数据和基础地理信息GIS库数据作为修编依据。在CAD中的修编工作包括:提取数据、编辑数据、检查数据、更新数据等一系列操作;

  3) 分区间作业人员需要对工作区间的数据进行接边处理,并生成区间的道路中心线,此外还需对大要素单独提取出来进行编辑处理;

  4) 分区质检人在分区内作业人员在CAD中进行完整个工作区的修编后,需对工作区中的数据进行质检(包括GIS下的接边拓扑检查以及CAD下的各类检查),如果发现有错误,则生成报表,返回作业人员处修改处理;

  5) 质检人在有工作区间的数据完成后,对各相邻的工作区进行数据检查(包括GIS下的接边拓扑检查以及CAD下的各类检查);

  6) 质检人对整个更新区域进行抽查,确认编辑及南京市公共地理框架数据GIS库更新工作结束;



图1 框架数据生产流程


三、 一体化编辑平台

  地理信息框架数据一体化编辑与管理平台主要有三大功能模块,CAD编辑模块、CAD检查模块和GIS编辑工具。根据框架数据的编制流程和数据标准,CAD编辑模块(图2)提供了数据提取、通用编辑、要素分类编辑等功能,以便辅助作业人员进行电子地图数据的生产;CAD检查模块提供了编辑辅助检查、代码相关检查、拓扑结构检查、重复数字化检查、属性一致性检查等检查功能,以保证生产的数据符合南京市公共地理框架数据的建库标准;GIS编辑工具提供读写GIS数据的功能,保证数据生产的实时更新。

  针对框架数据在生产过程中的大、杂、多等特点,一体化编辑管理平台在设计过程中从作业流程、数据管理、平台交互、数据发布等方面进行全面考虑:

  1) 在作业流程上:管理子系统与编辑子系统是紧密相关的,首先管理子系统对要更新的数据进行工作区划分以及任务分配;然后编辑子系统对工作区数据进行提取和编辑检查;最后管理子系统需要对工作区内数据进行检查入库更新。

  2) 在数据管理上:管理子系统对整个南京市公共地理框架数据库以及每次更新范围的数据进行管理,提供数据的回溯、统计功能;编辑子系统只处理数据的编辑检查功能。

  3) 在平台交互上:管理子系统和编辑子系统将通过数据连接文件、工作区范围线来定位统一的目标数据源;通过FID来确定唯一要素;通过错误报表来定位和传递错误信息。

  4) 在数据发布上:在先服务系统是以编制好的南京市公共地理框架数据为基础进行数据的发布,为各委办局提供各类开放式的地理信息服务


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图2 CAD编辑流程


  基于一体化编辑平台,按照各类框架数据(图3-图5)分类及属性要求,建设过程中,本着通用性强、标准高的原则,如道路中心线,属性按照实体建设要求,同时满足地理实体和电子地图应用;道路边线按照电子地图建设要求,建立集成、统一的数据库,并能按代码分类、属性字段等需求,实现地理实体、地名地址及电子地图数据库的灵活输出。


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图3 电子地图采集


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图4 地理实体采集


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图5 地名地址采集


四、 框架数据库构建

  按照在线地理信息数据及要素逻辑模型关系,借助在线地理信息数据编辑工具,构建在线地理信息数据库。实现地理实体、地名地址、电子地图数据之间灵活组织和构建。


1. 地理实体数据处理方法(境界与政区为例)

  境界和政区实体数据从现有的基础地理信息数据、行政区划专题数据中提取加工而成。其中,境界数据以封闭的线存在,包括省、市、区、街道、社区等各级行政边界线,基于实体表达的界线(图 6所示)。政区数据应该以封闭的多边形存在,包括区、街道、社区等各级行政区域面。基于实体数据表达的政区面(图7所示)。


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图6 境界实体数据


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图7 政区实体数据


  政区实体数据库建成后,提取基于点位表达行政区名称点,形成地名查询、检索及分析等人文地名数据库,统一纳入地名地址数据库。

  此外,结合各类要素的具体要求,提取满足融合应用需求道路、水系、房屋等地理实体要素。


2. 地名地址数据处理方法

  通过导航数据、专题数据以及实体数据等各类数据成果,建立南京市地名地址数据库。将地名数据细分,形成包括括餐饮、购物、住宿、医院、教育、企业和国家机构等各类公众关心的POI数据库,用于电子地图可视化以及查询应用等需求。


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图9 南京地址数据库


3. 电子地图数据处理方法

  电子地图数据主要包括地位基础、境界、房屋、水系、道路、铁路、地貌、管线及注记等内容。除了管线和定位基础等不符合公开地图发表及数据保密等要求之外,其他各类要素通过地理实体、地名地址及电子地图之间对应转换和灵活配置,建设成在电子地图数据库,并进行地图可视化(图8)。


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图8 电子地图可视化成果

 

五、 结论与展望

  本文在分析当前城市地理信息框架数据生产、建库及管理过程面临数据种类多、信息良大、内容冗余的诸多问题情况下,通过设计一套高效、集成数据生产规范及流程,在遵循各类数据建设要求前提下,通过对数据组织及分类研究,实现了灵活数据建库组织,实现了地理信息框架数据采集的高度集约化。在数据建设过程中,根据任务的组织和生产的过程,实现了从任务分配、要素编辑、成果提交的一体化管理流程,在指导在线地理信息数据实际生产过程中具有较强的借鉴价值。

  框架数据库成果在天地图·南京建设中取得了很好的成效,南京成为第一个与国家主节点接通的副省级城市后,在一体化编辑管理平台支撑下,近两年多来,数据生产效率大幅提高,较传统作业方式有20%~30%的提升,为今后开展框架数据的动态更新、分片更新、实时更新提供了坚实的基础和技术保证。


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作者简介:尹向军,男,黑龙江嫩江人,硕士,工程师,主要研究方向为地理信息框架数据建设


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