CN106951453A - 一种快速更新和数据共享的地理实体编码方法 - Google Patents
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Abstract
快速更新和数据共享的地理实体编码方法，是一种有效解决不同比例尺、不同行业数据之间的统一表达以及可共享不可共用问题的方法，可分为以下两个方面：a)编码原则与码位设计：该方法遵循(1)唯一性，(2)定位性，(3)关联性，(4)易用性，(5)长效性，这五个原则；通过四个码段进行地理实体编码，分别是地理实体定位码，地理实体分类码，地理实体层次码和地理实体顺序码；b)快速更新和数据共享：针对同尺度和多尺度不同情况采用两种地理信息库快速更新方法；且利用编码设计中的定位码、分类码、层次码，在基础地理信息数据和专题类地理信息数据之间建立不同认知领域的地理实体之间的映射关系，从而实现数据共享。
Description
技术领域
本发明涉及一般的编码方法，特别涉及快速更新和数据共享的地理实体编码方法。
背景技术
随着全国经济建设和社会发展进程的逐步加快，道路、建筑物等地形要素变化频率增快。与此同时，随着各厅局之间地理空间数据交换和共享的深入推进，基础地理信息数据的质量直接影响着它的使用价值和使用范围。
目前各省已建成多分辨率、多尺度、多源的空间数据体系，具体包括1:1万、1:5万、1:25万等基础地理信息库以及来自各厅局的专题共享数据库。
从更新角度来说，在基础地理信息库更新的过程中，传统更新方法可分为三个级别。由低到高分别是数据库级更新、测区域级更新和图幅级更新。数据库级更新是指对数据库中的数据进行整体替换。该方法虽然操作简单，但是对于只需更新多个要素类或区域时则不适用，且该方法的数据更新周期长；测区级更新是指按照测区范围对数据库进行更新。该方法按指定区域进行更新，但测区范围一般较大，且更新周期相对较长；图幅级更新是指将指定图幅更新范围进行替换的过程。该方法较前两种方法有很大提升，但是会增加后续编辑、接边等人工干预工作。这三种传统更新方法存在劳动强度大、准确性差、效率低等缺点，而且无法实现多尺度联动更新，在更新过程中不可避免地造成数据的重复采集、数据不一致等问题。
从数据共享的角度来说，当前大部分厅局将共享的基础数据作为它们应用系统的背景地图，而不能支撑它们的基本业务需求，大大降低了基础地理信息数据应有的作用。
经专利查询统计，国内外已有不少关于地理实体方面的专利：例如，一种基于地理实体片区分布特征数据的信息采集方法(2007101773469)、一种地理实体拓扑关系的代数结构表达方法(2012104865891)、基于GIS系统的地理实体信息加载方法和系统(2012105459787)、一种规则地理实体空间几何数据的精细组织方法(2013101881312)等。
但目前的技术不能解决不同比例尺、不同行业数据之间的统一表达以及可共享不可共用的问题，从而无法满足基础地理信息数据快速更新、数据共享等需求。
发明内容
本发明要克服现有技术的不足，提供一种基于快速更新和数据共享的地理实体编码方法，这种方法设计合理、实现简单，有效解决不同比例尺、不同行业数据之间的统一表达以及可共享不可共用的问题，从而满足基础地理信息数据快速更新、数据共享的需求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
步骤A，确定编码原则与码位设计
A1，地理实体编码能够唯一地确定一个地理实体，同一个地理实体不能有两个或多个编码标识，地理实体编码应该能反映该实体的某些空间和属性信息，故因遵循以下几个原则： (S1)唯一性，(S2)定位性，(S3)关联性，(S4)易用性，(S5)长效性；
A2地理实体编码包括四个码段，第一码段是地理实体定位码，码段长度为11位；第二码段是地理实体分类码，码段长度为7位；第三码段是地理实体层次码，码段长度为2位；第四码段是地理实体顺序码，码段长度为2位。具体编码结构如图10所示。
(1)地理实体定位码
本编码设计采用地理格网码与自定义外包矩形码结合的方法实现定位功能。为了弥补地理定位精度相对不高的缺点，本方案采用5级国家地理格网(格网精度为100米，码段长度为11位)，并综合考虑线、面实体表达上的复杂性，通过记录实体的外包矩形所占的左下角格网的编号和右上角的编号的方式，实现双格网的定位。地理格网码与自定义外包矩形码特征对照如表1所示。
表1 地理格网码与自定义外包矩形码特征对照表
根据地理实体的长度相对较长，面积相对较大的特点，本方案选择最小格网长度为100 米的格网精度，也就是按照国家格网标准(GB/T 12409-2009《地理格网》标准)划分到第 5级格网，编码形式如H49 KA 867300。考虑到线状或面状地理实体跨格网的情况，将分三种状况结合自定义外包矩形对定位码进行编码：
第一种状况，面状实体跨越多个格网：通过记录实体的外包矩形所占的左下角格网的编号可以实现对面实体的定位。如图1所示，编码形式为H49 KA376900，则编码的后两位“00”即为左下角格网的编码；
第二种状况，线状实体跨越多个格网：通过记录实体的外包矩形所占的左下角格网的编号可以实现对线实体的定位。如图2所示，编码形式为H49 KA376910，则编码的后两位“10”即为左下角格网的编码；
第三种状况，地理实体跨较多最小一级格网(100×100米)，如“钱塘江”实体：采用提升格网等级的方法进行编码。如图3所示，编码形式为H49 KA3769**，编码将不采取五级编码，提升一个格网等级。
(2)地理实体分类码
本编码设计中的分类码编码采用《浙江省基础地理信息要素分类与图形表达代码》 (DB33/T 817-2010)标准，以下简称为省分类代码。省分类代码是在分类代码国标的基础上，结合浙江省实际情况制定的地方标准，可以解决不同尺度之间要素分类、名称以及代码不稳定性和不协调性的问题，能够较好地满足数字城市地理空间框架建设中基础地理信息数据横向和纵向上的“共建共享”要求。
(3)地理实体层次码
大多数地理实体对象有层次之分，例如政区实体按层次可分为省、市、区、街道、社区等，而房屋等实体则没有层次之分。
本编码设计中的层次码编码通过记录组成实体的粒度数(即由多少个相邻尺度的实体组成该实体)。根据组成实体的粒度数来表达该实体与组成该实体之间的粒度关系，实现相邻尺度实体数据间的基本关联，再通过关联表存储这些实体之间的具体关联。
(4)地理实体顺序码
为确保地理实体编码的唯一性，本编码设计中将最后一个功能码段设置成顺序码，顺序码由3位十进制数字码组成，顺序码和其他功能码段共同作用，保证地理实体的唯一性。
步骤B，快速更新和数据共享
B1本方案针对同尺度和多尺度不同情况采用两种地理信息库快速更新方法；
B11，针对同尺度基础地理信息库更新的方法：主要是通过外业测绘和其他资料来更新同尺度基础地理信息库。步骤如下，步骤流程图如图4所示：
11输入待更新数据；
12输入现有更新数据；
13通过相似性几何匹配获得变化要素，不同的符号代表不同的更新状态；
14得到最终更新结果。
B12，针对多尺度基础地理信息库更新的方法：先通过地理实体编码建立多个尺度下同名实体的映射关系，然后再联动更新各个尺度下的同名实体，避免了重复的数据库匹配工作。在针对1:1万、1:5万的基础地理信息库更新时的步骤如下，步骤流程图如图5所示：
21建立两种尺度下地理实体之间的关联关系，构造地理对象；
22当1:1万中数据更新后，记录下1:1万中发生变化的要素；
23根据地理对象关系表查找1:5万中所对应的地理实体；
24对1:5万下的空间数据根据需要进行相应的数据更新。
B2，数据共享：本方案利用编码设计中的定位码、分类码、层次码，在基础地理信息数据和专题类地理信息数据之间建立不同认知领域的地理实体之间的映射关系。当基础地理信息数据发生变化时，通过编码可以快速更新至专题类地理信息数据，而专题类地理信息数据发生变动后，也可通过编码将图形和属性作为基础地理信息数据的参考资料。
本发明的优点是：本发明从1：1万、1：5万、1：25万基础地理信息库入手，提出一套适用性强的地理实体编码方法，实现系统编码的自动生成、编码空值及唯一值检查等功能。此外，研制基础地理信息库快速更新方法，使其能够实现多尺度下基础地理信息库的联动更新，并且减少人工干预。
附图说明
图1是面状实体所占格网示意图；
图2是线状实体所占格网示意图；
图3是较长线状实体所占格网示意图；
图4是同尺度基础地理信息库更新流程图；
图5是多尺度基础地理信息库更新流程图；
图6是编码功能内部处理流程图；
图7是同尺度地理实体数据更新示意图，其中图7a是原始数据的示意图，图7b是更新数据的示意图，图7c是更新变化分析结果的示意图，图7d是最终更新到现势库的结果的示意图；
图8是多尺度地理实体数据更新示意图，其中，图8a是1:1万更新前数据的示意图，图8b是1:1万更新数据的示意图，图8c是匹配后变化情况的示意图，图8d是1:5万更新前数据的示意图，图8e是联动更新的示意图，图8f是1:5万更新后数据的示意图；
图9是基于快速更新和数据共享的地理实体编码方法的体系结构图。
图10是地理实体编码的编码结构示意图。
图11是河流实体编码的示意图。
图12是铁路实体编码的示意图。
图13是道路实体编码的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，进一步说明本发明的技术方案。
一种基于快速更新和数据共享的地理实体编码方法，包括得到编码原则与码位设计、快速更新和数据共享过程，其特征在于，包括以下步骤：
a编码原则与码位设计
a1本发明编码方案遵循以下几个原则：(1)唯一性，(2)定位性，(3)关联性，(4) 易用性，(5)长效性；
a2本方案的地理实体编码包括四个码段，第一码段是地理实体定位码，码段长度为11 位；第二码段是地理实体分类码，码段长度为7位；第三码段是地理实体层次码，码段长度为2位；第四码段是地理实体顺序码，码段长度为2位。具体编码结构如图10所示。
编码功能负责将待编码的基础地理数据显示到提醒框中，根据指定字段信息和编码规则，对空间数据进行编码。功能内部处理流程如图6所示。具体编码举例：
河流实体编码如图11所示，每段功能码用虚线隔开。
铁路实体编码如图12所示，每段功能码用虚线隔开。
道路实体编码如图13所示，每段功能码用虚线隔开。
b快速更新和数据共享
b1本方案针对同尺度和多尺度不同情况采用两种地理信息库快速更新方法；
(1)同尺度地理实体数据更新示意图如图7所示，对1:1万房屋类层进行更新的结果。图(a)为2001年待更新数据，图(b)为2006年更新数据；图(c)中是通过相似性匹配获得的变化要素，不同的符号代表不同的更新状态；图(d)为最终更新结果。
(2)多尺度地理实体数据更新示意图如图8所示，由于目前GIS中制图综合技术还难以完成跨尺度下的数据自动生成其它比例尺数据，部分需采用机器辅助综合或直接人工编辑的方式对较大尺度下的实体进行综合操作，进而完成多尺度下的联动更新。图(a)为1:1万比例尺下更新前数据，图(b)为1:1万比例尺更新数据；通过匹配可以查找到1:1万数据中的更新情况，如图(c)；根据地理对象表来查找1:5万中待更新地理实体并将1:5万数据从现势库提取到工作层中，如图(d)、(e)；用户根据1:1万更新数据中的变化特征，对1:5万数据进行综合、编辑、更新，图(f)为1:5万更新后的数据。
b2数据共享：本方案利用编码设计中的定位码、分类码、层次码，在基础地理信息数据和专题类地理信息数据之间建立不同认知领域的地理实体之间的映射关系。当基础地理信息数据发生变化时，通过编码可以快速更新至专题类地理信息数据，而专题类地理信息数据发生变动后，也可通过编码将图形和属性作为基础地理信息数据的参考资料。
Claims (1)
1.快速更新和数据共享的地理实体编码方法，包括以下步骤：
步骤A，确定编码原则与码位设计
A1，地理实体编码能够唯一地确定一个地理实体，同一个地理实体不能有两个或多个编码标识，地理实体编码应该能反映该实体的某些空间和属性信息，故因遵循以下几个原则：(S1)唯一性，(S2)定位性，(S3)关联性，(S4)易用性，(S5)长效性；
A2地理实体编码包括四个码段，第一码段是地理实体定位码，码段长度为11位；第二码段是地理实体分类码，码段长度为7位；第三码段是地理实体层次码，码段长度为2位；第四码段是地理实体顺序码，码段长度为2位；
(1)地理实体定位码
采用地理格网码与自定义外包矩形码结合的方法实现定位功能；为了弥补地理定位精度相对不高的缺点，采用5级国家地理格网，并综合考虑线、面实体表达上的复杂性，通过记录实体的外包矩形所占的左下角格网的编号和右上角的编号的方式，实现双格网的定位；地理格网码与自定义外包矩形码特征对照如表1所示；
表1地理格网码与自定义外包矩形码特征对照表
根据地理实体的长度相对较长，面积相对较大的特点，选择最小格网长度为100米的格网精度，也就是按照国家格网标准(GB/T 12409-2009《地理格网》标准)划分到第5级格网，编码形式如H49KA 867300；考虑到线状或面状地理实体跨格网的情况，将分三种状况结合自定义外包矩形对定位码进行编码：
第一种状况，面状实体跨越多个格网：通过记录实体的外包矩形所占的左下角格网的编号可以实现对面实体的定位；
第二种状况，线状实体跨越多个格网：通过记录实体的外包矩形所占的左下角格网的编号可以实现对线实体的定位；
第三种状况，地理实体跨较多最小一级格网：采用提升格网等级的方法进行编码；
(2)地理实体分类码
分类码编码采用《浙江省基础地理信息要素分类与图形表达代码》(DB33/T 817-2010)标准，以下简称为省分类代码；省分类代码是在分类代码国标的基础上，结合浙江省实际情况制定的地方标准，可以解决不同尺度之间要素分类、名称以及代码不稳定性和不协调性的问题，能够较好地满足数字城市地理空间框架建设中基础地理信息数据横向和纵向上的“共建共享”要求；
(3)地理实体层次码
大多数地理实体对象有层次之分，例如政区实体按层次可分为省、市、区、街道、社区等，而房屋等实体则没有层次之分；
层次码编码通过记录组成实体的粒度数；根据组成实体的粒度数来表达该实体与组成该实体之间的粒度关系，实现相邻尺度实体数据间的基本关联，再通过关联表存储这些实体之间的具体关联；
(4)地理实体顺序码
为确保地理实体编码的唯一性，将最后一个功能码段设置成顺序码，顺序码由3位十进制数字码组成，顺序码和其他功能码段共同作用，保证地理实体的唯一性；
步骤B，快速更新和数据共享
B1，针对同尺度和多尺度不同情况采用两种地理信息库快速更新方法；
B11，针对同尺度基础地理信息库更新的方法：通过外业测绘和其他资料来更新同尺度基础地理信息库；步骤如下：
11输入待更新数据；
12输入现有更新数据；
13通过相似性几何匹配获得变化要素，不同的符号代表不同的更新状态；
14得到最终更新结果；
B12，针对多尺度基础地理信息库更新的方法：先通过地理实体编码建立多个尺度下同名实体的映射关系，然后再联动更新各个尺度下的同名实体，避免了重复的数据库匹配工作；在针对1:1万、1:5万的基础地理信息库更新时的步骤如下：
21建立两种尺度下地理实体之间的关联关系，构造地理对象；
22当1:1万中数据更新后，记录下1:1万中发生变化的要素；
23根据地理对象关系表查找1:5万中所对应的地理实体；
24对1:5万下的空间数据根据需要进行相应的数据更新；
B2，数据共享：利用编码设计中的定位码、分类码、层次码，在基础地理信息数据和专题类地理信息数据之间建立不同认知领域的地理实体之间的映射关系；当基础地理信息数据发生变化时，通过编码可以快速更新至专题类地理信息数据，而专题类地理信息数据发生变动后，也可通过编码将图形和属性作为基础地理信息数据的参考资料。
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