CN109684435B - 去专业化多源异构时空地理数据集成系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种去专业化多源异构时空地理数据集成系统，包括用于提供地理信息的基础地理数据库模块、用于为城市建设管理提供相关城市信息的城市建设数据库模块、用于独立实现不同功能的功能模块、用于展示数据的数据展示模块、用于进行数据配置的数据服务管理模块以及用于处理相关地理数据库信息及城市建设数据库信息的数据库处理器、用于集中处理数据信息以实现相应功能的集中处理器和用于可视化数据模型的ArcGIS接口。以地理信息系统技术、数据库技术和网络技术为支撑，以解决地理信息资源在使用中存在各部门、各专业数据建设标准不统一的问题，实现各种地理信息资源的互联互通和分布式、在线式服务。

Description

去专业化多源异构时空地理数据集成系统及方法

技术领域

本发明涉及数据集成领域，具体而言，涉及一种去专业化多源异构时空地理数据集成系统及方法。

背景技术

地理空间数据不同于一般的事务管理的数据，由于对空间现象理解不同，对空间对象的定义、表达、存储方式亦有不同，给地理空间数据集成带来了极大的不便，解决多格式数据交换一直是近年来GIS应用系统开发中需要解决的重要问题。目前实现数据集成的方式大致有三种。

一、外部数据交换模式

外部数据交换是指直接读写其它软件的内部格式、外部格式或由其转出某种标准格式。它是一种间接数据交换格式，其它数据格式经专门的数据转换程序进行格式转换后，复制到当前系统中的数据库或文件中。这是当前GIS系统数据交换的主要方法，目前国内基本上还是采用这种方法。当前公认的几种重要空间数据格式有：ESRI公司的ARCINFOCoverage，ArcShapeFile，E00格式；AutoDesk的DXF格式、DWG格式；MAPINFO的MIF，MID格式：Intergraph的DNG格式等等。

实现外部数据交换的最初的方法是在不同GIS系统间采用中间数据格式。如ArcInfo的E00格式、MapInfo的MIF格式以及标准图形交换格式DXF等。中间数据格式实质上起到了一个数据桥梁的作用，通过这个桥梁可以实现软件之间的数据转换。应该看到，单机环境下用数据转换的方法实现数据共享有着明显的优势，如可以快速、准确地实现用户的需要，达到数据共享的目的。用户甚至可以在系统内设置有关的转换参数后，对海量GIS数据进行批量转换。从技术实现的难度上来讲，用户只需要做一些有限的参数设置就可以达到自己的目的，转换过程不需要用户千预。但是，由于不同的GIS软件数据模型的不同，导致对地理实体的描述也不一致，因而转换后的数据不能准确地表达原数据的信息，空间数据转换容易造成数据信息丢失，有时还会造成空间数据精度损失等等。

二、直接数据访问模式

直接数据访问是指在一个GIS软件中实现对其它软件格式的直接访问，即把一个系统的内部数据文件直接转换成另一个系统的内部数据文件。用户可以使用单个GIS软件存取多种数据格式。直接数据访问不仅避免了冗繁的数据转换，而且在一个GIS软件中访问某种软件的数据格式不要求用户拥有该数据格式的宿主软件，更不需要该软件运行。直接数据访问提供了一种更为经济实用的数据交换模式。目前使用直接数据访问模式实现数据交换的GIS软件主要有两个，即：Intergraph推出的GeoMedia系列软件和中国科学院地理信息产业发展中心研制的SuperMap。

直接存取方法在本质上也属于数据转换的方法。GIS系统对不属于本系统格式的空间数据进行直接读取时，事实上也存在一个数据转换的过程。因此，用这种方式实现数据集成也包含数据转换的一些弊病。直接存取的方式在实现时会有空间数据丢失、精度损失刊数据表达歧义性的情况。空间数据格式开放的程度不同，使直接存取方法中出现一些特殊的和不可克服的弊病。如对于GIS系统升级的情况，通常会对空间数据格式进行修改，而且有时这种升级是全方位的，系统会对空间数据结构做一些彻底的、根本性的修改。这时基于直接读取方式的数据集成方式就显得无能为力，系统必须重写已经实现的数据存取模块。

GIS作为支持空间信息数字化获取、管理和应用的技术体系，在经济信息化进程中的重要性与日俱增，《国家地理信息产业发展规划(2014-2020)》中指出，要充分发挥地理信息在商业决策、网点布局等方面的作用，然而地理信息资源在使用中存在各部门、各专业数据建设标准不统一的问题，因此需要提供一种地理数据集成方法以实现数据规范化处理及数据集的中应用。

地理数据的集成是多比例尺地理数据集成共享和服务应用中的关键技术，符合网络GIS和空间信息服务等学科的发展趋势，它决定了多源异质异构地理数据的集成框架和共享应用模式，并且直接影响着多比例尺地理数据及其空间信息系统的运行和维护。在分布式网络环境下结合开放地理信息互操作框架实现多比例尺地理数据集成机制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去专业化多源异构时空地理数据集成系统及方法，以地理信息系统技术、数据库技术和网络技术为支撑，解决上述地理信息资源在使用中存在各部门、各专业数据建设标准不统一的问题，实现各种地理信息资源的互联互通和分布式、在线式服务。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案，一种去专业化多源异构时空地理数据集成系统，包括用于提供地理信息的基础地理数据库模块、用于为城市建设管理提供相关城市信息的城市建设数据库模块、用于独立实现不同功能的功能模块、用于展示数据的数据展示模块、用于进行数据配置的数据服务管理模块以及用于处理相关地理数据库信息及城市建设数据库信息的数据库处理器、用于集中处理数据信息以实现相应功能的集中处理器和用于可视化数据模型的ArcGIS接口。

进一步地，所述基础地理数据库模块包括第一基础地理数据库、第二基础地理数据库、第三基础地理数据库、第四基础地理数据、第五基础地理数据库和第六基础地理数据库，所述第一基础地理数据库为1：25万基础地理数据库，所述第二基础地理数据库为1：5万基础地理数据库，所述第三基础地理数据库为1:1万基础地理数据库，所述第四基础地理数据库为1:2000基础地理数据库，所述第五基础地理据库为1:1000基础地理数据库，所述第六基础地理数据库为1:500基础地理数据库，用于提供不同比例的基础地理数据，以建立多尺度、多分辨率的地理信息数据库。

进一步地，所述城市建设数据库模块根据上述基础地理数据库模块建立，包括城市规划数据库、交通规划数据库、市政设施数据库以及岩土勘察数据库，用于提供不同的城市建设数据以实现数据的集成化管理和最大化利用。

进一步地，所述城市建设数据库模块经数据库处理器通过迭代模型选择合适比例的基础地理数据库建立，其步骤如下：

步骤a、将基础数据库的数据信息标准化，转化为统一的可运算的数据语言。

步骤b、选择其中一基础地理数据库，将现有的城市建设数据信息与所述基础地理数据库的数据信息进行对比：

其中，表示现有的城市规划数据信息与所述基础地理数据库的数据信息的对比值，A_i表示第i基础数据库的数据量，B_j表示某现有城市建设的数据信息的数据量，C_ij表示所述城市建设数据信息与第i基础数据库的相关度，i表示基础地理数据库的编号，d表示修正系数，d的取值为0.98；

所述相关度C_ij由下述公式计算：

其中，x表示第i基础数据库内的基础数据，y表示城市建设j的现有数据，A_i表示第i基础数据库的数据量，B_j表示城市建设j的现有数据的数据量；

的输出值由A_i和B_j决定，

当A_i＞B_j时，输出值为当A_i≤B_j时，的输出值均为0。

步骤c、若的输出值为0，则直接更换下一基础数据库，重复步骤2进行比较，最终的输出值不为0时，进入下一步骤。

步骤d、当的输出值不为0时，所述数据库处理器将的输出值传入图像处理器转化为图像，其输出的像素在不小于预设像素值ζ时，则以此时的基础地理数据库建立该城市建设数据库；若所述输出的像素小于预设像素值ζ，则返回步骤2重新选择基础地理数据库，直至输出的像素在不小于预设像素值ζ。

进一步地，所述预设像素值ζ可以由管理员根据实际需求设定。

进一步地，所述功能模块包括数据服务发布管理单元、数据查询与定位单元，数据时序管理单元、历史数据浏览单元、数据交互共享单元、GIS辅助决策单元，用以实现多源、多时态和多尺度地理空间数据的规范化处理及转换、实现多源、多时态和多尺度地理空间数据的集中展示和统一应用。

进一步地，所述数据服务管理模块用于辅助管理员根据工作需要，对系统进行配置从而获取空间数据内容、数据的查询字段、查询显示的概要信息、查询显示的详细信息、数据的统计字段。

进一步地，所述集中处理器分别与城市建设数据库模块、数据服务管理模块及功能模块连接，用于接收管理员的配置指令，并集中处理数据信息以实现相应的功能。

进一步地，所述数据展示模块用于显示查询、定位、统计、分析、决策等信息，用以使管理员更加直观、便捷地获取所需数据。

进一步地，所述ArcGIS接口与数据展示模块连接，用于完成制图、数据管理、空间分析、数据编辑等任务，使数据更好的呈现在展示终端。

本发明公开了一种去专业化多源异构时空地理数据集成方法，包括如下步骤：

建立多比例尺度的基础地理数据库；

利用基础地理数据库，通过迭代模型建立合理的城市建设数据库；

管理员根据工作需要通过数据服务管理模块进行系统配置；

输出所需数据及图像信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明以地理信息系统(GIS)技术、数据库技术和网络技术为支撑，建立一套集数据加工处理、格式转换、数据服务创建、数据集成管理、展示、查询、定位、统计、分析决策与数据资源的交互应用于一体的集成管理与应用共享平台，实现多源异构数据的集成化管理，从根本上解决了各部门、各专业数据建设标准不统一的问题，实现各种地理信息资源的互联互通和分布式、在线式服务。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明去专业化多源异构时空地理数据集成系统的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释发明的技术原理，并非在限制发明的保护范围。

需要说明的是，在发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

此外，还需要说明的是，在发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

本发明实施例提出的一种去专业化多源异构时空地理数据集成系统，包括用于提供地理信息的基础地理数据库模块、用于为城市建设管理提供相关城市信息的城市建设数据库模块、用于独立实现不同功能的功能模块、用于展示数据的数据展示模块、用于进行数据配置的数据服务管理模块以及用于处理相关地理数据库信息及城市建设数据库信息的数据库处理器、用于集中处理数据信息以实现相应功能的集中处理器和用于可视化数据模型的ArcGIS接口。

具体而言，所述基础地理数据库模块包括第一基础地理数据库、第二基础地理数据库、第三基础地理数据库、第四基础地理数据、第五基础地理数据库和第六基础地理数据库，所述第一基础地理数据库为1：25万基础地理数据库，所述第二基础地理数据库为1：5万基础地理数据库，所述第三基础地理数据库为1:1万基础地理数据库，所述第四基础地理数据库为1:2000基础地理数据库，所述第五基础地理据库为1:1000基础地理数据库，所述第六基础地理数据库为1:500基础地理数据库，用于提供不同比例的基础地理数据，以建立多尺度、多分辨率的地理信息数据库。

具体而言，所述城市建设数据库模块根据上述基础地理数据库模块建立，包括城市规划数据库、交通规划数据库、市政设施数据库以及岩土勘察数据库，用于提供不同的城市建设数据以实现数据的集成化管理和最大化利用。

具体而言，所述城市建设数据库模块经数据库处理器通过迭代模型选择合适比例的基础地理数据库建立，其步骤如下：

步骤a、将基础数据库的数据信息标准化，转化为统一的可运算的数据语言。

步骤b、选择其中一基础地理数据库，将现有的城市建设数据信息与所述基础地理数据库的数据信息进行对比：

其中，表示现有的城市规划数据信息与所述基础地理数据库的数据信息的对比值，A_i表示第i基础数据库的数据量，B_j表示某现有城市建设的数据信息的数据量，C_ij表示所述城市建设数据信息与第i基础数据库的相关度，i表示基础地理数据库的编号，d表示修正系数，d的取值为0.98；

所述相关度C_ij由下述公式计算：

其中，x表示第i基础数据库内的基础数据，y表示城市建设j的现有数据，A_i表示第i基础数据库的数据量，B_j表示城市建设j的现有数据的数据量；

的输出值由A_i和B_j决定，

当A_i＞B_j时，输出值为当A_i≤B_j时，的输出值均为0。

步骤c、若的输出值为0，则直接更换下一基础数据库，重复步骤2进行比较，最终的输出值不为0时，进入下一步骤。

步骤d、当的输出值不为0时，所述数据库处理器将的输出值传入图像处理器转化为图像，其输出的像素在不小于预设像素值ζ时，则以此时的基础地理数据库建立该城市建设数据库；若所述输出的像素小于预设像素值ζ，则返回步骤2重新选择基础地理数据库，直至输出的像素在不小于预设像素值ζ。

具体而言，所述预设像素值ζ可以由管理员根据实际需求设定。

下面以建立城市规划数据库为例，经过如下步骤：

步骤1、将基础数据库的数据信息标准化，转化为统一的可运算的数据语言。

步骤2、选择第一基础地理数据库，即1：25万基础地理数据库，并利用下述公式将现有的城市规划数据信息与所述基础地理数据库的数据信息进行对比：

其中，表示现有的城市规划数据信息与所述第一基础地理数据库的数据信息的对比值，A₁表示第一基础数据库的数据量，B₁表示现有城市规划的数据信息的数据量，C₁₁表示所述城市规划数据信息与第一基础数据库的相关度；

所述城市规划数据信息与第一基础数据库的相关度C₁₁由下述公式计算：

其中，x表示第一基础数据库内的基础数据，y表示城市规划的现有数据，A₁表示第一基础数据库的数据量，B₁表示城市规划的现有数据的数据量；

经比较，A₁＜B₁，则的输出值均为0。

步骤3、返回步骤2，更换第二基础数据库(即1：5万基础地理数据库)进行比较，此时的输出值为进入下一步骤。

步骤4、所述数据库处理器将的输出值传入图像处理器转化为图像，其输出的像素小于预设像素值ζ，返回步骤2重新选择基础地理数据库。

步骤5、返回步骤2，更换第三基础数据库(即1：1万基础地理数据库)进行比较，此时的输出值为进入下一步骤。

步骤6、所述数据库处理器将的输出值传入图像处理器转化为图像，其输出的像素大于预设像素值ζ，则以第三基础数据库(即1：1万基础地理数据库)建立该城市规划数据库。

所述交通规划数据库、市政设施数据库以及岩土勘察数据库均按照上述城市规划数据库的建立步骤建立，实现多源异构数据的集成化管理、网络化共享和最大化利用。

具体而言，所述功能模块包括数据服务发布管理单元、数据查询与定位单元，数据时序管理单元、历史数据浏览单元、数据交互共享单元、GIS辅助决策单元，用以实现多源、多时态和多尺度地理空间数据的规范化处理及转换、实现多源、多时态和多尺度地理空间数据的集中展示和统一应用、实现地理空间要素的查询、管理和统计分析以及在平台海量数据及相关功能模块的支持下，实现城市规划、建设及管理的科学化和信息化。

具体而言，所述数据服务管理模块用于辅助管理员根据工作需要，对系统进行配置从而获取空间数据内容、数据的查询字段、查询显示的概要信息、查询显示的详细信息、数据的统计字段。

具体而言，所述集中处理器分别与城市建设数据库模块、数据服务管理模块及功能模块连接，用于接收管理员的配置指令，并集中处理数据信息以实现相应的功能

具体而言，所述数据展示模块用于显示查询、定位、统计、分析、决策等信息，用以使管理员更加直观、便捷地获取所需数据。

具体而言，所述ArcGIS接口与数据展示模块连接，用于完成制图、数据管理、空间分析、数据编辑等任务，使数据更好的呈现在展示终端。

本实施例公开了一种去专业化多源异构时空地理数据集成方法，包括如下步骤：

建立多比例尺度的基础地理数据库；

利用基础地理数据库，通过迭代模型建立合理的城市建设数据库；

管理员根据工作需要通过数据服务管理模块进行系统配置；

输出所需数据及图像信息。

本发明以地理信息系统技术、数据库技术和网络技术为支撑，建立一套集数据加工处理、格式转换、数据服务创建、数据集成管理、展示、查询、定位、统计、分析决策与数据资源的交互应用于一体的集成管理与应用共享平台，实现多源异构数据的集成化管理，从根本上解决了各部门、各专业数据建设标准不统一的问题，实现各种地理信息资源的互联互通和分布式、在线式服务。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种去专业化多源异构时空地理数据集成系统，其特征在于，包括：

用于提供地理信息的基础地理数据库模块；

用于为城市建设管理提供相关城市信息的城市建设数据库模块；

用于独立实现不同功能的功能模块；

用于展示数据的数据展示模块；

用于进行数据配置的数据服务管理模块以及用于处理相关地理数据库信息及城市建设数据库信息的数据库处理器；

用于集中处理数据信息以实现相应功能的集中处理器；

用于可视化数据模型的ArcGIS接口；

所述基础地理数据库模块包括第一基础地理数据库、第二基础地理数据库、第三基础地理数据库、第四基础地理数据、第五基础地理数据库和第六基础地理数据库，所述第一基础地理数据库为1：25万基础地理数据库，所述第二基础地理数据库为1：5万基础地理数据库，所述第三基础地理数据库为1:1万基础地理数据库，所述第四基础地理数据库为1:2000基础地理数据库，所述第五基础地理据库为1:1000基础地理数据库，所述第六基础地理数据库为1:500基础地理数据库，用于提供不同比例的基础地理数据，以建立多尺度、多分辨率的地理信息数据库；

所述城市建设数据库模块根据上述基础地理数据库模块建立，包括城市规划数据库、交通规划数据库、市政设施数据库以及岩土勘察数据库，用于提供不同的城市建设数据；

所述城市建设数据库模块经数据库处理器通过迭代模型选择合适比例的基础地理数据库建立，其步骤如下：

步骤a,将基础数据库的数据信息标准化，转化为统一的可运算的数据语言；

步骤b,选择其中一基础地理数据库，将现有的城市建设数据信息与所述基础地理数据库的数据信息进行对比：

其中，表示现有的城市规划数据信息与所述基础地理数据库的数据信息的对比值，A_i表示第i基础数据库的数据量，B_j表示某现有城市建设的数据信息的数据量，C_ij表示所述城市建设数据信息与第i基础数据库的相关度，i表示基础地理数据库的编号，d表示修正系数，d的取值为0.98；

所述相关度C_ij由下述公式计算：

其中，x表示第i基础数据库内的基础数据，y表示城市建设j的现有数据，A_i表示第i基础数据库的数据量，B_j表示城市建设j的现有数据的数据量；

的输出值由A_i和B_j决定，

当A_i>B_j时，输出值为当A_i≤B_j时，的输出值均为0；

步骤c,若的输出值为0，则直接更换下一基础数据库，重复步骤b进行比较，最终的输出值不为0时，进入下一步骤；

步骤d,当的输出值不为0时，所述数据库处理器将的输出值传入图像处理器转化为图像，其输出的像素在不小于预设像素值ζ时，则以此时的基础地理数据库建立该城市建设数据库；若所述输出的像素小于预设像素值ζ，则返回步骤b重新选择基础地理数据库，直至输出的像素在不小于预设像素值ζ。

2.根据权利要求1所述的去专业化多源异构时空地理数据集成系统，其特征在于，所述预设像素值ζ由管理员根据实际需求设定。

3.根据权利要求1所述的去专业化多源异构时空地理数据集成系统，其特征在于，所述功能模块包括数据服务发布管理单元、数据查询与定位单元，数据时序管理单元、历史数据浏览单元、数据交互共享单元、GIS辅助决策单元，用以实现多源、多时态和多尺度地理空间数据的规范化处理及转换、实现多源、多时态和多尺度地理空间数据的集中展示和统一应用。

4.根据权利要求1所述的去专业化多源异构时空地理数据集成系统，其特征在于，所述数据服务管理模块用于辅助管理员根据工作需要，对系统进行配置从而获取空间数据内容、数据的查询字段、查询显示的概要信息、查询显示的详细信息、数据的统计字段。

5.根据权利要求1所述的去专业化多源异构时空地理数据集成系统，其特征在于，所述集中处理器分别与城市建设数据库模块、数据服务管理模块及功能模块连接，用于接收管理员的配置指令，并集中处理数据信息以实现相应的功能。

6.根据权利要求1所述的去专业化多源异构时空地理数据集成系统，其特征在于，所述数据展示模块用于显示查询、定位、统计、分析、决策等信息，用以使管理员更加直观、便捷地获取所需数据。

7.根据权利要求1所述的去专业化多源异构时空地理数据集成系统，其特征在于，所述ArcGIS接口与数据展示模块连接，用于完成制图、数据管理、空间分析、数据编辑任务。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的去专业化多源异构时空地理数据集成系统的集成方法，其特征在于，所述集成方法包括如下步骤:

建立多比例尺度的基础地理数据库；

利用基础地理数据库，通过迭代模型建立合理的城市建设数据库；

管理员根据工作需要通过数据服务管理模块进行系统配置；

输出所需数据及图像信息。