CN117290457B - 地理实体多模态数据管理系统及数据库和时序化管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地理实体多模态数据管理系统及数据库和时序化管理方法，包括：地理实体模块，用于根据地理环境数据构建地理实体；历史地理实体模块，用于管理地理实体模块删除或修改后的历史状态数据；地理实体属性模块，包括地理实体基本属性和专有属性；地理实体模态数据模块，由多模态数据组成，按模态类型、空间结构表达精度等级分别组织，通过模态数据表索引，各模态数据通过地理实体标识码建立关联，本发明还提出了一种地理实体多模态数据管理系统的时序化管理方法，通过时序化数据表记录系统中地理实体全生命周期，实现了对地理实体多模态数据的统一规范管理，增加了地理实体演化过程的表达，解决了地理实体多模态数据的存储冗余问题。

Description

地理实体多模态数据管理系统及数据库和时序化管理方法

技术领域

本发明涉及新型基础测绘体系与实景三维领域，具体涉及一种地理实体多模态数据管理系统及数据库和时序化管理方法。

背景技术

随着经济社会发展，物联网、大数据等技术的不断进步，对基础测绘成果提出了更高的要求，基础测绘面临向新型基础测绘转型的迫切需求。实景三维是对一定范围内人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字空间，是新型基础测绘的标准产品。地理实体作为实景三维基础时空数据核心，具有唯一标识码特征，是实景三维与不同行业领域关联应用的关键。而地理实体具有多态性，可以有矢量、影像、立体模型、照片、点云、文字等多种表达形式，地理实体多模态数据的高效组织与时序管理关系到实景三维的应用效果。

现有时空数据管理主要基于时空立方体模型(space-time cube)、快照序列模型（Sequent Snapshots）、基态修正模型(base state with amendments)、时空复合模型(space-time composite)等进行，有如下几方面缺点：（1）通常只存储几何图元和属性数据，其他模态数据不能统一管理；（2）地理实体多模态数据的相互分离存储导致同一个地理实体数据缺少关联；（3）多种时态的地理实体数据重复存储，导致数据存储冗余；（4）地理实体更新时不同模态数据、不同时态数据之间缺少联动，在数据管理、统计分析时难以保证数据之间的一致性；（5）传统的地理实体数据管理模型，只管理数据本身没有管理数据的精度信息，在面对不同应用场景对数据的精度提出不同需求时，没有办法及时对数据的精度信息进行判断。因此，现有的时空数据管理模型不能有效满足地理实体多模态数据的时序化管理需要。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种地理实体多模态数据管理系统，所述多模态数据管理系统包括：

地理实体模块，包含多个占据一定且连续空间位置和范围、单独具有同一属性或完整功能的地理实体，每一个地理实体关联基本属性表、一个专有属性表和多个模态数据表，所述地理实体数据存储在现状数据库，以地理实体标识码唯一标识。

地理实体属性模块，包括地理实体基本属性和专有属性，所述地理实体基本属性包含地理实体关联的基本属性表，用于记录所述地理实体模块中所有地理实体共同具备的特征信息，地理实体专有属性包含每一个地理实体关联的专有属性表，用于记录所述地理实体模块中每一个地理实体专有的特征信息。

地理实体模态数据模块，包含每一个地理实体关联的所有模态数据表，由多种形式表达地理实体信息的数据分类构成，各模态数据表通过地理实体标识码建立关联。

历史地理实体模块，用于记录所述地理实体模块在进行删除和/或修改前的状态数据，并将历史状态数据存储在历史数据库。

所述多模态数据管理系统采用图属分离方式组织地理实体的空间数据与属性数据。

进一步的，所述地理实体基本属性模块包含地理实体的地理实体标识码、地理实体分类信息、地理实体名称、观察时间。

进一步的，所述多模态数据模块具体包括矢量图形、Mesh三维模型、点云集、正射影像、真正射影像、遥感影像、照片、全景、视频、音频、组合实体、聚合实体数据中的任意两种以上数据。

进一步的，所述模态数据表包括矢量模态数据表、集中存储式模态数据表、单体存储式模态数据表，分别记录不同地理实体模态数据与地理实体的对应关联关系。

进一步的，所述多模态数据管理系统采用图属分离方式组织地理实体的空间数据与属性数据，并记录地理实体不同生命周期的现状和历史数据。

本发明还提出一种地理实体多模态数据管理系统的时序化管理方法，通过时序化数据表记录上述的多模态数据管理系统中地理实体全生命周期，所述时序化管理方法包括，

观察地理实体，确定地理实体是否发生变化，若无变化则确定观察时间，并更新地理实体现状数据库中地理实体的最近观察时间属性，若发生变化则促发地理实体变化流程。

根据观察到的地理实体变化，判断变化类型，所述变化类型包含新增、更改、删除三类。

根据变化类型更新地理实体现状数据库和时序化数据表，若变化类型为新增，则提取新增数据项进入地理实体现状数据库；若变化类型为更改，则将更改的旧数据项从现状数据库中移出并进入历史数据库，将新数据项进入现状数据库；若变化类型为删除，则将删除的数据项从现状数据库中移入历史数据库，同步更新时序化数据表，新增时序更新记录，并关联数据库中数据项。

本发明还提供一种地理实体多模态数据管理系统的数据库，用于存储多个如上所述的多模态数据管理系统的相关数据，所述数据库包括：所述数据库由全省地形级框架基础地理实体数据分库、地形级基础地理实体数据分库和城市级基础地理实体数据分库组成，所述全省地形级框架基础地理实体单独成库，存放主体跨县或市区的基础地理实体，地形级基础地理实体数据分库和城市级基础地理实体数据分库均以县或市区为单元构建数据库，每个分库包含多个地理实体数据集和一个时序化数据表，每个地理实体数据集包含一个属性表和多个模态数据集，每个分库包含现状数据库、历史数据库，两者数据结构完全一致，每次数据改变都记录在时序化数据表中，新增或更改后的数据项进入现状数据库，删除或更改前的数据项进入历史数据库。

本发明提出的一种地理实体多模态数据管理系统及数据库和时序化管理方法，打破了多模态数据分离割裂的管理模式，主要有以下四方面有益效果：一是实现了对地理实体多模态数据的统一规范管理，通过地理实体标识码唯一标识，将分离存储的矢量数据、三维模型、点云集、正射影像、照片、全景、视频、音频等多类型数据关联起来，实现逻辑式集中、一站式服务，极大丰富地理实体应用模式和场景；二是增加了地理实体演化过程的表达，采用时序化数据表记录地理实体生命周期全过程，对地理实体在演化过程中所发生的事件进行表达，通过现状子库和历史子库存储不同时期的地理实体数据，方便地理实体多模态数据的历史回顾、联动更新以及更改撤回；三是解决了地理实体多模态数据的存储冗余问题，通过记录地理实体变化信息，避免分离存储带来的版本式数据库重复存储；四是能够统一管理不同精度的多模态数据，并将模态数据的表达精度用模态数据表表名直观呈现，并利用元数据表存储模态数据的详细精度信息，满足不同层次的应用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为一种地理实体多模态数据管理系统示意图。

图2为一种地理实体多模态数据管理系统的时序化管理方法流程图。

图3为一种地理实体多模态数据管理系统的数据库。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。

一种地理实体多模态数据管理系统如图1所示，所述多模态数据管理系统包括地理实体模块1、地理实体属性模块2、地理实体模态数据模块3、历史地理实体模块4。

地理实体模块1，包含多个占据一定且连续空间位置和范围、单独具有同一属性或完整功能的地理实体，每一个地理实体关联基本属性表、一个专有属性表和多个模态数据表，所述地理实体数据存储在现状数据库，以地理实体标识码唯一标识。

地理实体属性模块2，包括地理实体基本属性和专有属性，所述地理实体基本属性包含地理实体关联的基本属性表，用于记录所述地理实体模块中所有地理实体共同具备的特征信息，地理实体专有属性包含每一个地理实体关联的专有属性表，用于记录所述地理实体模块中每一个地理实体专有的特征信息。

基本属性中具体可包含地理实体的地理实体标识码、地理实体分类信息、地理实体名称、观察时间等。

地理实体模态数据模块3，包含每一个地理实体关联的所有模态数据表，由多种形式表达地理实体信息的数据分类构成，各模态数据表通过地理实体标识码建立关联。

地理实体模态数据模块是交换、应用过程中，根据实际需求采用的一种表达地理实体表达形式，由多种形式表达地理实体信息的数据分类构成，具体可包含矢量图形、Mesh三维模型、点云集、正射影像、真正射影像、遥感影像、照片、全景、视频、音频、组合实体、聚合实体数据中的任意两种以上数据。

矢量图形是采用点、线、面等图元表达的地理实体，Mesh三维模型是采用网格模型表达的三维地理实体，点云集是采用点云形式表达的地理实体。

多模态数据采用分离存储、逻辑集中、一站服务的方式管理，通过地理实体标识码建立关联。模态数据按模态类型、空间结构表达精度等级分别组织，通过模态数据表索引，所述模态数据表包括矢量模态数据表、集中存储式模态数据表、单体存储式模态数据表，分别记录不同地理实体模态数据与地理实体的对应关联关系。

历史地理实体模块4，用于记录所述地理实体模块在进行删除和/或修改前的状态数据，并将历史状态数据存储在历史数据库。

所述地理实体模态数据模块采用图属分离方式组织地理实体的空间数据与属性数据，并记录地理实体不同生命周期的现状和历史数据，追踪实体变化发展演变过程。

地理实体标识码是地理实体唯一标识，采用某省基础地理实体公共标识码规则编码。地理实体属性和多模态数据通过地理实体标识码构建索引。地理实体标识码通过空间身份编码对地理实体唯一标识；所述空间身份编码由行政区划码、位置码、时间码、分类码、顺序码五部分组成，为40位数字字母混合编码；其中，行政区划码6位，为地理实体所在县（市区）及以上行政区划代码，地理实体主体跨省的填写000000，在省内、跨市州的填写省级行政区划代码，在同一市州、跨县（市区）的填写市州行政区划代码，在同一县（市区）的填写县（市区）行政区划代码；位置码16位，采用基础地理实体位置码网格剖分规则1-12网格码元组成，满足非涉密环境下的空数据间位置精度保密要求；时间码采用年月日8位编码；分类码采用6位编码；顺序码为当基础地理实体所在的地理网格、所属的类别完全相同时，区分不同基础地理实体的顺序编码，为4位数字编码。

本发明基于地理实体多模态数据集成管理思路，提出了一种地理实体多模态数据管理系统，打破了多模态数据分离割裂的管理模式，一是解决了分离存储和地理实体数据关联问题，实现了对地理实体多模态数据的统一规范管理，通过地理实体标识码唯一标识，将分离存储的矢量数据、三维模型、点云集、正射影像、照片、全景、视频、音频等多类型数据关联起来，实现逻辑式集中、一站式服务，极大丰富地理实体应用模式和场景；二是增加了地理实体演化过程的表达，采用时序化数据表记录地理实体生命周期全过程，对地理实体在演化过程中所发生的事件进行表达，通过现状子库和历史子库存储不同时期的地理实体数据，方便地理实体多模态数据的历史回顾、联动更新以及更改撤回，通过记录地理实体变化信息追踪地理实体变化过程，解决地理实体数据存储冗余问题，避免分离存储带来的版本式数据库重复存储；三是采用现状与历史库同步管理，解决数据联动更新的问题；四是综合管理多模态数据精度信息，满足不同精度需求的地理实体直观应用问题。

一种地理实体多模态数据管理系统的时序化管理方法流程图如图2所示，通过时序化数据表记录上述的多模态数据管理系统中地理实体全生命周期，所述方法包括：

第一步，观察地理实体，确定地理实体是否发生变化，若无变化则确定观察时间，并更新地理实体数据库中地理实体的最近观察时间属性，若发生变化则促发地理实体变化流程。

地理实体变化包含空间、属性特征变化，及描述地理实体特征的空间模态数据变化等多种变化形式。

第二步，根据观察到的地理实体变化，判断变化类型，所述变化类型包含新增、更改、删除三类。

第三步，根据变化类型更新地理实体数据库和时序化数据表，若变化类型为新增，则提取新增数据库进入地理实体现状数据库，若变化类型为更改，则将更改的旧数据项从现状库中移出并进入历史数据库，并将新数据项进入现状数据库，若变化类型为删除，则将删除的数据项从现状数据库中移出进入历史数据库。新增时序更新记录，包含地理实体标识码、变化类型、变化时间、变化时间精度、关联数据表、关联数据项、变化属性项等。

一种地理实体多模态数据管理系统的时序化管理方法采用时序化数据表记录地理实体生命周期全过程，对地理实体随时间演化过程所发生的新增、删除、更改等事件进行记录和表达；能够同时记录地理实体不同时期状态数据，含现状和历史地理实体的空间表达、属性信息，便于地理实体数据时序更新；能够记录地理实体空间、属性特征及空间模态数据变化中任意变化信息，方便地理实体数据的历史回顾、联动更新以及更改撤回；仅存储地理实体的变化数据，有效降低数据冗余。

一种地理实体多模态数据管理系统的数据库，用于存储多个如上所述的多模态数据管理系统的相关数据，其结构图如图3所示，所述数据库包括：所述数据库由全省地形级框架基础地理实体数据分库、地形级基础地理实体数据分库和城市级基础地理实体数据分库组成。

所述全省地形级框架基础地理实体数据分库，存放主体跨县或市区的基础地理实体，如主体跨县（市区）的水体、山体、交通、行政区划等基础地理实体。

地形级基础地理实体数据分库和城市级基础地理实体数据分库均以县或市区为单元构建数据库，每个分库包含多个地理实体数据集和一个时序化数据表，每个地理实体数据集包含一个属性表和多个模态数据集，每个分库包含现状数据库、历史数据库，两者数据结构完全一致，每次数据改变都记录在时序化数据表中，新增或更改后的数据项进入现状数据库，删除或更改前的数据项进入历史数据库。

每个分库对应多个地理实体数据集，如山体、水体、农林用地与其他土地、水利、交通、建（构）筑物及设施、管线、院落等。

每个分库包含一个时序化数据表。每次数据改变都记录在时序化数据表中，当删除和更改数据项或字段时，将相应数据项从现状库移入历史子库。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种地理实体多模态数据管理系统，其特征在于，所述多模态数据管理系统包括，

地理实体模块，包含多个占据一定且连续空间位置和范围、单独具有同一属性或完整功能的地理实体，每一个地理实体关联基本属性表、一个专有属性表和多个模态数据表，所述地理实体数据存储在现状数据库，以地理实体标识码唯一标识；

地理实体属性模块，包括地理实体基本属性和专有属性，所述地理实体基本属性包含地理实体关联的基本属性表，用于记录所述地理实体模块中所有地理实体共同具备的特征信息，地理实体专有属性包含每一个地理实体关联的专有属性表，用于记录所述地理实体模块中每一个地理实体专有的特征信息；

地理实体模态数据模块，包含每一个地理实体关联的所有模态数据表，由多种形式表达地理实体信息的数据分类构成，各模态数据表通过地理实体标识码建立关联；

历史地理实体模块，用于记录所述地理实体模块在进行删除和/或修改前的状态数据，并将历史状态数据存储在历史数据库；

所述模态数据表包括矢量模态数据表、集中存储式模态数据表、单体存储式模态数据表，分别记录不同地理实体模态数据与地理实体的对应关联关系；

所述多模态数据管理系统采用图属分离方式组织地理实体的空间数据与属性数据，并记录地理实体不同生命周期的现状和历史数据；

所述多模态数据管理系统的数据存储于数据库中，所述数据库由全省地形级框架基础地理实体数据分库、地形级基础地理实体数据分库和城市级基础地理实体数据分库组成，所述全省地形级框架基础地理实体单独成库，存放主体跨县或市区的基础地理实体，地形级基础地理实体数据分库和城市级基础地理实体数据分库均以县或市区为单元构建数据库，每个分库包含多个地理实体数据集和一个时序化数据表，每个地理实体数据集包含一个属性表和多个模态数据集，每个分库包含现状数据库、历史数据库，两者数据结构完全一致，每次数据改变都记录在时序化数据表中，新增或更改后的数据项进入现状数据库，删除或更改前的数据项进入历史数据库。

2.根据权利要求1所述的多模态数据管理系统，其特征在于，所述地理实体基本属性模块包含地理实体的地理实体标识码、地理实体分类信息、地理实体名称、观察时间。

3.根据权利要求1所述的多模态数据管理系统，其特征在于，所述多模态数据具体包括矢量图形、Mesh三维模型、点云集、正射影像、真正射影像、遥感影像、照片、全景、视频、音频、组合实体、聚合实体数据中的任意两种以上数据。

4.一种地理实体多模态数据管理系统的时序化管理方法，其特征在于，通过时序化数据表记录如权利要求1-3任一项所述的多模态数据管理系统中地理实体全生命周期，所述时序化管理方法包括，

观察地理实体，确定地理实体是否发生变化，若无变化则确定观察时间，并更新地理实体现状数据库中地理实体的最近观察时间属性，若发生变化则促发地理实体变化流程；

根据观察到的地理实体变化，判断变化类型，所述变化类型包含新增、更改、删除三类；

根据变化类型更新地理实体现状数据库和时序化数据表，若变化类型为新增，则提取新增数据项进入地理实体现状数据，若变化类型为更改，则将更改的旧数据项从现状数据库中移出并进入历史数据库，将新数据项进入现状数据库，新增时序更改记录，若变化类型为删除，则将删除的数据项从现状数据库中移入历史数据库，同步更新时序化数据表，新增时序更新记录，并关联数据库中数据项。