一种基于EPS2008和ArcGIS的地理实体数据更新技术

邵飞，于忠海 ，杨娜

(济南市勘察测绘研究院，山东 济南 250101)

1 引 言

地理信息公共服务平台是以海量公共地理空间框架数据资源为核心，利用GIS系统和现代信息服务技术而建立的开放式信息服务平台，旨在大力提高测绘公共服务能力和水平，满足政府、专业部门和企业对地理信息资源综合利用、高效服务的需求[1]。平台的建设是一个长期的过程，如何快速有效地对平台中的基础地理数据进行更新，是保证平台正常运维的重要问题[2]。数据更新一般分为版本式更新和增量更新[3]，增量更新只基于变化的要素对客户数据库进行增加、删除、修改等操作，工作量少，效率高，可有效缩短工期，质量容易控制。

济南市地理信息公共服务平台(后简称平台)于2012年完成建设，2014年正式接入国家主节点，是国家地理信息公共服务平台的市级节点。经过5年的发展，平台已为50余个业务系统提供了数据共享和服务支撑，极大地推动了济南市地理信息资源的开放、共享与应用。地理实体、地名地址和电子地图数据是平台地理空间框架数据的三大类基础数据，其中地理实体数据既是地名地址数据的定位基础，也是电子地图制作的主要数据源，因此地理实体数据的更新在平台数据更新中具有基础性作用。目前平台地理实体数据更新的数据源主要来源于每年动态更新的大比例尺基础地形图数据。为保证地理实体数据能够快速、有效更新，作者与团队利用标准统一的地形图数据对地理实体数据进行增量更新的技术方法与流程进行了研究，形成了一套高效、灵活的数据更新机制，满足了平台对地理实体数据现势性的要求。

2 EPS2008地理信息工作站的变化检测与数据转换技术

EPS2008地理信息工作站(简称工作站)是以数据库为核心的一体化解决数据各项处理的综合信息系统[4]，是CAD技术与GIS技术高度整合的产品，它较好地实现了数据转换、数据处理、GIS建库、动态更新与成果输出一体化[5]。它基于模板控制技术、脚本二次开发技术和图库一体化技术，在数据标准化、格式转换、变化检测等方面具有独特优势。

2.1 变化检测技术

工作站以对象唯一性机制对数据库中的要素进行管理，即以每一个地物要素的“GUID”字段信息作为要素的唯一标识。同时工作站对每个地物的编辑状态以时间戳[6]的方式进行记录，地物的修改、新增、删除时间皆会被记录。工作站的变化检测技术即是基于地物要素的唯一性身份标识和时间戳信息，结合地物的空间位置，对具有时序性特征的数据进行变化捕捉，通过数据库表记录、字段内容的变化[7]而检测出变化的地物要素。

2.2 数据转换技术

工作站以基于Access数据库为核心[8]的模板对数据进行标准封装，数据的编码体系、数据分层、数据结构均通过Access数据库进行设置。不同标准的数据通过数据库设置对照转换规则，结合工作站简单易学的VBScript语言开发的转换脚本，实现不同数据的标准和格式转换。

3 平台数据更新技术方案

基于新旧两个时期的基础测绘数据成果，利用工作站的变化检测技术提取出变化数据，经过数据标准与数据格式的转换与信息规整，成为满足平台地理实体数据标准与格式的变化数据；基于ArcGIS软件的空间处理与功能封装，快速将变化数据更新集成[7]到旧版地理实体数据中，从而完成数据的更新。地理实体数据更新流程如图1所示：

图1 平台地理实体数据更新流程图

3.1 变化检测

工作站基于数据的“GUID”唯一标识、时间戳信息和空间位置信息，对两时期数据进行变化捕捉，输出“新增”“删除”和“修改”的变化数据。

3.2 数据转换

由于基础测绘成果的数据标准、格式与地理实体数据均不相同，因此需要对检测的变化数据进行转换，数据转换通过EPS2008地理信息工作站的模板和脚本开发技术进行。数据标准的转换关系定制基于模板的信息映射机制来实现数据分层重组及编码赋值。标准转换通过编码对照、图层对照、几何类型对照、过滤控制等，来对转换后的数据进行控制。

对照表示例如图2所示：

图2 数据标准转换对照表

数据标准和格式转换通过脚本转换程序来实现。转换脚本采用VBScript语言，对数据转换进行控制，脚本主要内容如下：

(1)转换路径设置：对转换后数据的路径进行设置；

(2)转换格式设置：对转换数据格式进行设置，不同的数字代表不同的数据格式；

(3)转换对照表调用：对模板中控制转换对照关系的对照表进行调用；

(4)转换范围设置：对转换后的数据范围进行设置；

(5)转换图层设置：对转换图层对照进行设置；

(6)转换数据结构设置：对转换后的数据属性结构进行设置，主要包括字段对照关系、转换后的数据字段类型、字段名称、字段长度、字段内容等。

3.3 变化数据处理

基础测绘数据动态更新的数据成果，有些地物位置没有变化，但相关属性信息发生了变化，或图形节点变化，在变化数据的分析与输出时，这类数据会被作为变化的数据提取至“新增”或“删除”数据中。为提取出真正变化的数据，需要对以上变化数据通过叠加分析、剔除重叠等操作，提取出真正的“新增”和“删除”数据。

实际工作中设计了一体化流程处理工具，基于ArcGIS软件的Modelmaker功能模块将数据一致性核查、提取、删除等功能进行封装，如图3所示，一键提取真正“新增”和“删除”数据，减少人工分流程处理过程中因误操作而产生的错误，提高数据处理效率和正确性。

图3 Model maker一体化处理工具

3.4 更新集成

更新集成即通过将变化数据与旧版地理实体数据进行融合处理，完成旧版数据更新。集成更新采用完全模式[4]，即基于从工作站中导出的变化数据，根据变化类型(“新增”“删除”和“修改”)，利用ArcGIS软件的空间分析、计算和处理功能，实现对地理实体数据的增量更新。更新过程中，需要处理变化数据与原有数据的空间关系与属性关系，保证变化数据与原有数据的协调一致性。点地理实体数据利用从工作站转换后的点地理实体数据，进行版本式更新。

(1)“删除”“修改”变化数据增量更新

利用ArcGIS软件“Selection-Select By Location”功能，将“删除”和“修改”的线变化数据与旧版本线数据进行完全重叠分析，如图2。筛选出两数据完全重叠的部分并删除，然后将“修改”变化数据拷贝至前一期数据中，对线地理实体数据进行更新。筛选完全重叠地物要素的界面如图4所示：

图4 两数据完全重叠筛选

将“删除”和“修改”的面变化数据转换为点数据，利用ArcGIS软件中的“Selection-Select By Location”功能，将“删除”和“修改”的点变化数据与旧版面实体数据进行相交分析，筛选出相交的面地物要素并删除，然后将“修改”面变化数据拷贝至旧版数据中，对面实体数据进行更新。

(2)“新增”变化数据增量更新

将“新增”线和面变化数据拷贝至前一期数据中，完成地理实体数据更新。

4 结 语

增量更新较版本式更新更加高效、灵活，可缩短工期，加快数据共享，提升数据应用价值。基于EPS2008地理信息工作站的自动变化检测技术提取变化数据，大大减少了人工变化发现工作量；利用ArcGIS软件Model maker模块封装的一体化流程处理工具对伪变化数据进行清洗，保证了变化数据的真实性；基于ArcGIS软件的空间分析与处理技术，利用变化数据对旧版数据进行了快速集成更新。下一步将对时空数据快速更新模式进行探索，研究时空数据库的实时交互和更新发布，以满足多维、动态的时空过程模拟，进一步为社会提供便捷的时空信息服务。