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地理實體數(shù)據(jù)庫研究與實踐

所屬分類:文史論文 閱讀次 時間:2021-01-24 11:11

本文摘要:摘要:基于新型基礎(chǔ)測繪背景,分析了國內(nèi)外在地理實體數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面的現(xiàn)狀,提出了滿足多領(lǐng)域同時兼顧應(yīng)用管理實際的實體分類及編碼方法,研究了地理實體空間、時間和屬性三域標識的表達,討論了數(shù)據(jù)庫及實體生產(chǎn)更新方法,創(chuàng)新應(yīng)用實體概略圖形于實體生產(chǎn)

  摘要:基于新型基礎(chǔ)測繪背景,分析了國內(nèi)外在地理實體數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面的現(xiàn)狀,提出了滿足多領(lǐng)域同時兼顧應(yīng)用管理實際的實體分類及編碼方法,研究了地理實體空間、時間和屬性“三域標識”的表達,討論了數(shù)據(jù)庫及實體生產(chǎn)更新方法,創(chuàng)新應(yīng)用實體概略圖形于實體生產(chǎn)及管理過程中,并通過試生產(chǎn)進行理論方法的驗證。

  關(guān)鍵詞:地理實體;分類與編碼;多粒度;三域標識;新型基礎(chǔ)測繪

地理數(shù)據(jù)庫

  1引言

  在當前強大的IT技術(shù)支撐下,空間信息進一步深入到了社會各個應(yīng)用領(lǐng)域,從陸地走向海洋、從地表走向空中及地層、從室外走向室內(nèi),從宏觀走向微觀,從專業(yè)領(lǐng)域走向社會大眾;诘貓D要素的傳統(tǒng)GIS系統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)庫,已無法滿足現(xiàn)代GIS的應(yīng)用需求,周成虎、張江水、華一新等提出了全空間信息系統(tǒng)的構(gòu)想,闡明了其基本概念和特征,利用地理實體描述多粒度時空對象,再基于多粒度時空對象構(gòu)建全空間信息系統(tǒng)[1-3]。地理實體區(qū)別與基礎(chǔ)地理信息的關(guān)鍵點在于,它可被視為管理對象,能夠方便地實現(xiàn)地理信息與社會、經(jīng)濟、自然資源等專題信息的掛接,是各類信息聚合載體[4]。

  地理論文范例:地理教學論文發(fā)表什么刊物

  隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展及自然資源管理國家戰(zhàn)略、城市精細化管理快速推進,各領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⑻岢隽烁叩膽?yīng)用需求。國土資源部發(fā)文要求各地探索建立基于地理實體的成果采集和管理模式,逐步推動現(xiàn)有國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫向地理實體數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)型,發(fā)展以地理實體為主要表現(xiàn)形式的公共產(chǎn)品[5],所以建立地理實體數(shù)據(jù)庫是地理信息應(yīng)用及管理的必然趨勢。本文在國內(nèi)外地理實體研究的基礎(chǔ)之上,基于上海市新型基礎(chǔ)測繪體系建設(shè)試點項目“智能化全息測繪-基于地理實體的全息數(shù)據(jù)采集與建庫”,以能落地建設(shè)為目標,探索科學合理的地理實體的分類與編碼,研究實踐地理實體數(shù)據(jù)庫建設(shè)方法,希望有助于上海市地理信息服務(wù)轉(zhuǎn)型升級,提高地理信息公共服務(wù)的能力。

  2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

  自地理實體概念提出以來,很多國家已開展了地理實及基于地理實體的地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)的研究及實驗。SeungwooLee等采用Bootstraps算法從各種材料中提取國家、州、城市、河流、山脈、島嶼等地理實體,滿足信息提取及自動問答系統(tǒng)的需要[6]。美國地理信息數(shù)據(jù)委員會在2008年發(fā)布了“地理信息框架數(shù)據(jù)內(nèi)容系列標準”,對地籍、行政管理單元、水系、交通均采用面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)模型[7];歐洲議會通過了建設(shè)歐盟空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的決議,推出了與FGDC類似的一系列標準。國內(nèi)在研建地理信息公共服務(wù)平臺期間推出了《地理信息公共服務(wù)平臺地理實體與地名地址數(shù)據(jù)規(guī)范》,對院落、房屋、政區(qū)、道路、鐵路、河流等重要對象構(gòu)建地理實體[8],在2018年又推出了《地理實體空間數(shù)據(jù)規(guī)范》。賈丹針對目前國內(nèi)實體數(shù)據(jù)構(gòu)建現(xiàn)狀,提出了全國地理實體的生產(chǎn)組織模式[9]。

  浙江、江蘇、重慶、四川等多地也開展了地理實體研究,一些項目還進行了數(shù)據(jù)生產(chǎn)試驗。時空大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)大綱經(jīng)過多年的不斷改進,在2019年將地理實體數(shù)據(jù)納入到基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)系列中,以DLG為基礎(chǔ)采集地理實體,并賦予唯一編碼,作為與其它行業(yè)和專題數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ),增加“三域”標識,擴充相應(yīng)的地理實體類API及服務(wù)[10]。不過,總體而言,國內(nèi)地理實體的研究目前還處于探索階段。國家相繼出臺了兩部有關(guān)地理實體的相關(guān)標準,但還是屬于局部探索或頂層設(shè)計,難以滿足傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)庫向地理實體數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)型的實際需求;也提出了地理實體的生產(chǎn)建庫的諸多設(shè)想,但缺乏實際操作層面的指導,國內(nèi)尚未有成熟的地理實體數(shù)據(jù)庫建成果。

  3地理實體分類與編碼改進

  由于地理實體在學科、領(lǐng)域、顆粒度、應(yīng)用范圍以及時間上的多樣性和差異性,使得實際使用的地理實體的分類體系多種多樣,不同學科之間、行業(yè)之間、不同應(yīng)用需求之間,乃至科學家群體之間對地理實體的分類不一致[5]。國內(nèi)目前的地理實體分類體系,基本采用了一致的方法,分為基本地理實體和擴展地理實體;镜乩韺嶓w指易于從基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)成果中提取的通用性強的地理實體,包括行政區(qū)實體、境界實體、道路實體、河流實體、湖泊實體、房屋實體、院落實體。擴展實體可根據(jù)數(shù)據(jù)源情況進行定義。上海市目前正在實施的新型基礎(chǔ)測繪是要滿足超大城市的精細化管理需求,要支撐多行業(yè)的業(yè)務(wù)管理,所以上海新型基礎(chǔ)測繪項目提出“智能化全息測繪”概念,“基于地理實體”、“能采盡采”、“不同要素不同精度”等理念。顯然目前的地理實體的分類體系及涵蓋面無法滿足項目的需求,也無法滿足時空大數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用。

  4地理實體概念及“三域”表達方法

  要建立地理實體數(shù)據(jù)庫,必須從地理世界的認知角度,基于數(shù)據(jù)庫建立地理實體的概念模型,需要設(shè)計地理實體的空間、時間和屬性“三域”的概念模型及表達方法

  4.1如何理解地理實體人們對地理世界的認知和表達,是隨著技術(shù)、工具的發(fā)展而不斷提高的,有了地學及數(shù)學理論及工具,人們利用地圖要素實現(xiàn)對地理世界的認知和表達,地圖得以問世;當計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及GIS技術(shù)發(fā)展,地圖搬到了計算機中,基于地圖要素建立了相應(yīng)的地理信息數(shù)據(jù)模型,4D產(chǎn)品代表了傳統(tǒng)GIS時代對地理世界的認知。

  現(xiàn)在,建設(shè)數(shù)字孿生城市,要將現(xiàn)實世界搬到計算機中,用數(shù)字城市映射物理城市,將其作為數(shù)字底座,滿足各行各業(yè)、滿足專業(yè)及大眾的地理信息需求,原有的基于地=圖要素的數(shù)據(jù)模型已無法實現(xiàn),需要從人的認知習慣的基于語義層面的地理實體模型,建立數(shù)據(jù)庫模型,F(xiàn)實世界包括從微觀到宏觀的各個尺度范疇,目前的資源及技術(shù)手段還無法做到對具有無限的復雜性的所有地理實體進行描述,一般依據(jù)我們的當前需求,限定一定尺度或范圍,研究有限的地理實體。例如,在進行城市規(guī)劃時,需要將建筑物整體作為一個實體對象;在消防救援時,需要把一棟建筑物里的樓層、戶、消防設(shè)施等分別作為實體對象。

  5數(shù)據(jù)庫邏輯模型

  5.1邏輯結(jié)構(gòu)

  通過通用的地理實體數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu),來對多粒度實體對象本體、實體間的相互關(guān)系、實體與圖元間的關(guān)系等進行邏輯表達。通過實體表存儲各類地理實體數(shù)據(jù),此表以索引的方式進行存儲。在生產(chǎn)管理中各種數(shù)據(jù)實體分別存儲在不同實體表,便于生產(chǎn)更新及管理。在利用時,采用非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫,提高利用查詢操作,可以實現(xiàn)快速的查詢和實體的分類統(tǒng)計。通過實體間關(guān)系表用來記錄實體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

  地理實體間存在多種關(guān)聯(lián)關(guān)系,既包括業(yè)務(wù)關(guān)系,又包括空間關(guān)系。表中的關(guān)聯(lián)類型字段可以根據(jù)實際的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)關(guān)系進行擴展,形成數(shù)據(jù)字典。實體分類表記錄所有地理實體的分類,是數(shù)據(jù)實體的基礎(chǔ)字典表。在此表中記錄分類對應(yīng)的地理實體數(shù)據(jù)表的表名,從而找到此類實體分類對應(yīng)的數(shù)據(jù)表。根據(jù)地理實體分類編碼的設(shè)計,在系統(tǒng)設(shè)計的階段,即可完成此表數(shù)據(jù)的初始化。

  通過實體擴展管理表,來管理和記錄實體表相關(guān)聯(lián)擴展信息,該表是數(shù)據(jù)實體的基礎(chǔ)字典表。經(jīng)過對數(shù)據(jù)實體的分析,實體的擴展屬性表是與實體分類相對應(yīng),每類實體分類對應(yīng)的擴展屬性表是相同的,因此,實體擴展管理表與實體分類表進行關(guān)聯(lián)。實體擴展表包括擴展屬性表、網(wǎng)格關(guān)聯(lián)表、業(yè)務(wù)信息表、專題信息表等,不同實體建模時,定義相關(guān)的擴展信息表。實體分類圖元關(guān)系表,管理和記錄實體分類所對應(yīng)的圖元表,記錄圖元表的表名,該表是數(shù)據(jù)實體的基礎(chǔ)字典表。

  6地理實體數(shù)據(jù)的生產(chǎn)及更新模式設(shè)計

  地理實體數(shù)據(jù)來源廣泛,包括傳統(tǒng)基礎(chǔ)地體信息數(shù)據(jù)庫、點云、影像、三維模型、時空大數(shù)據(jù)、動態(tài)實時數(shù)據(jù)、各行業(yè)地理信息等。由于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的要素圖形與地理實體的二維圖元的要求非在常接近,三維模型庫的中的三維模型與地理實體的三維圖元的要求非常接近,因此在建設(shè)地理實體數(shù)據(jù)庫的初級階段,本文優(yōu)先選擇基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫及三維模型庫并進行改造升級,作為地理實體的圖元層。在地理實體的生產(chǎn)管理過程中,采用實體的大致范圍邊界,作為實體的概略圖形,沒有明確邊界的或邊界不太重要的,采用其中心線或中心點作為概略圖形,極大方便實體數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、質(zhì)檢、更新等工作。

  7結(jié)束語

  本文結(jié)合當前城市精細化管理的實際應(yīng)用,提出了滿足多領(lǐng)域同時兼顧應(yīng)用管理實際的實體分類及編碼方法,研究了地理實體空間、時間和屬性“三域標識”的表達,討論了數(shù)據(jù)庫及實體生產(chǎn)更新方法,并通過試生產(chǎn)進行理論方法的驗證。在應(yīng)用過程中還要不斷完善,才能很好滿足不同的需求。生產(chǎn)過程、更新維護模式也需要與信息化手段、互聯(lián)網(wǎng)加及大數(shù)據(jù)技術(shù)相匹配。同時地理實體數(shù)據(jù)庫是新時期地理信息應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施,其在概念、標準、生產(chǎn)模式、更新模式上都還處在探索階段,數(shù)據(jù)庫的建設(shè)復雜,內(nèi)容多,任務(wù)艱巨,需要投入大量的人力物力,做好階段性生產(chǎn)規(guī)劃。

  參考文獻

  [1]周成虎.全空間地理信息系統(tǒng)展望[J].地理科學進展,2015,34(2):129-131.

  [2]張江水,華一新,李翔.多粒度時空對象建模的基本內(nèi)容與方法[J].地理信息世界,2018,25(2):12-16.

  作者:郭功舉1林木棵1劉一寧1

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