基于自发地理信息的空间数据变化发现与更新方法研究

徐婉婷

（江西省地矿测绘院江西南昌　330000）

基于自发地理信息的空间数据变化发现与更新方法研究

徐婉婷

（江西省地矿测绘院江西南昌330000）

随着现代化计算机技术的进步，互联网语境对信息的创建管理以及更新都存在着不可忽视的重要作用。自发地理信息存在更新迅速的特点，可以作为指导专业地理信息数据更新的来源。本文从自发地理信息的研究现状入手，对给予VGI的自发地理信息空间数据变化与更新方法进行了研究。

自发地理信息；空间数据变化；更新方法

前言

随着科学技术的不断发展，人们获取的空间数据呈几何级数增长，空间数据获取周期也得到了大幅缩短。然而现阶段常规数据库更新技术的处理能力较为滞后，难以准确的把握空间数据的实时变化，因此对空间数据库进行更新具有一定的必要性。自发地理信息作为一种数据来源，可以有效地满足地理信息的更新需求。

1　自发地理信息研究现状

随着信息时代的到来，互联网信息技术在各个行业得到了广泛应用，越来越多的用户可以参与到互联网信息内容创建中来，从而进一步扩大了互联网信息库。互联网信息技术与地理信息技术相结合，提高了地理信息的更新与共享提供了途径，基于互联网信息技术，由用户自主创建的自发地理信息技术得到了迅速发展起来[1]。自发地理信息主要在Web2.0互联网语境下，如图1所示，由互联网用户通过在线协作的方式，以手持GPS重点、高分辨率遥感影像为基础，对地理信息的创建、更新与共享。

图1　遥感影像与矢量的配准

在自发地理信息技术中，互联网用户可以对地理信息进行便捷性的操作，依托快捷的互联网信息技术以及数量庞大的互联网用户，提高地理信息更新的快捷性与有效性。然而由于自发地理信息技术的信息主要来源于互联网用户的共享，地理信息的实际质量得不到专业地理知识以及专业性设备的保证，因此自发地理信息空间数据采集工作中存在一定程度的数据质量问题。如何实现自发地理信息数据更新及时性与真实性的平衡，是现阶段自发地理信息技术研究的重要内容。

2　空间数据变化发现与更新的原则

2.1实时性原则

随着互联网信息技术以及遥感技术的不断发展，对空间数据变化的实时把控成为了可能。由于我国社会主义现代化建设不断推进，我国地理信息以及城市基础空间数据不断进行着更新，因此基于自发地理信息技术的空间数据变化与更新应当遵循实时性原则，保证基础数据更新的及时性与准确性。空间数据是我国地理信息的直观反映，只有保证空间数据变化发现与更新的实时性，才可以充分发挥出自发地理信息系统的职能。

2.2精度匹配原则

2.3同步更新原则

在对空间数据变化发现与更新的过程中，应当对经过数据预处理的自发地理信息数据以及专业测绘数据进行同名要素匹配，对同名要素的匹配应当遵循精确性原则，在更新过程中应尤为注意更新部分与未更新部分的精度匹配问题，避免在与专业测绘数据进行叠加时出现问题。同名要素匹配过程中可以采用多项式变换的方法保证专业测绘数据与自发地理信息数据间的精确匹配，利用精度较高的空间数据对精度较低的空间数据进行纠正。

由于自发地理信息系统基于互联网信息技术以及遥感技术，依托的数据库较为庞大，数据库中的属性数据也较为复杂，因此在对空间数据变化发现与更新的过程中，不仅仅应对图形数据进行更新，还应当对属性数据进行同步更新。通过保证图形数据与属性数据的同步更新，可以保证数据信息的统一性，保证空间数据信息检索的精确性。

2.4一致性原则

自发地理信息系统中不仅拥有海量的数据信息，还存在着海量的图种信息，因此基于自发地理信息的空间数据变化发现与更新的过程中，需要保证各个图种数据间的一致性，这就要求数据变化发现与更新过程遵循一致性原则。为了保证空间数据的一致性，还应当保证同一图种内坐标系统的一致性，从而保证地理信息基础数据的准确性[2]。遵循一致性原则，可以保证利用基础数据做出决策的一致性，因此必须采取严格的措施保证空间数据变化发现与更新过程中的一致性，对空间数据质量与准确性进行严格把关。

3　基于VGI的空间数据变化发现与更新框架

现阶段3S技术逐渐成熟，搜索引擎以及云计算、大数据技术得到了推广。在Web2.0的的技术框架下，地理信息不再局限于传统地图学和地理学概念上的制度信息，而是将地理坐标虚拟化，VGI数据按照数据类型大致可以分为图片信息、文本信息、矢量数据以及音视频信息四种。基于VGI的空间数据变化发现与更新框架以互联网信息资源为基础，从数据采集出发与专业测绘数据进行匹配，从而为专业测绘部门更新数据源提供了解决途径。如图2所示，基于自发地理信息技术的空间数据变化发现与更新框架主要包括数据采集环节、数据变化发现环节、数据有效性验证环节以及数据更新环节四部分组成。

图2　基于自发地理信息技术的空间数据变化发现与更新框架图

3.1数据采集环节

基于自发地理信息技术，Web2.0框架下的VGI网站提供多样化的渠道对免费地理信息数据进行下载与获取。在数据采集环节，由于采集到的数据模型与数据格式存在一定差异性，因此需要对采集获得的地理信息数据进行数据预处理，将地理信息数据的数据格式与坐标系统等因素进行转化，保证地理信息的语义一致性，尽可能缩短自发地理信息与专业测绘数据间的差异性。

3.2空间数据变化发现环节

基于自发地理信息技术的空间数据变化发现阶段，需要对经过数据预处理的自发地理信息与专业测绘数据进行同名要素匹配，同名要素匹配集中与语义关系、几何关系以及空间关系等方面[3]。在匹配过程中主要以专业测绘数据作为匹配数据，以自发地理信息数据作为参考数据，通过数据比较发现两者间的变化关系。在空间数据变化发现环节，可以针对自发地理信息数据具有数据分化的特点，依据相应的数据语义提取语义层次，对处于最高级语义层次的同名要素进行匹配，获取初始蔓延匹配单元，再基于初始蔓延匹配单元与其他要素间的空间关系递次获得匹配单元，直至自发地理信息数据与专业测绘数据匹配结束，并对增量数据进行识别。

3.3变化数据有效性验证环节

基于自发地理信息技术的变化数据有效性验证环节，首先对高分辨率影像及获取到的变化地矢量数据进行图像配准，并通过对VGI数据中的矢量数据进行缓冲区计算，获取变化地物所在影像，再对影像数据与矢量数据中的特征知识与元数据信息进行提取，利用模糊推理的置信度计算对地理信息变化数据的有效性进行验证。在对空间数据的变化进行确定后，为了保证空间数据的精确度，需要对数据进行重复采集，但这种重复采集具有一定的针对性，在很大程度上节约了人力、财力、物力资源。

3.4空间数据更新环节

基于自发地理信息技术系统的空间数据更新环节，主要对现有数据库的组织方式以及更新机制进行兼容。在数据分布式协同的环境下，可以从多用户更新编辑、基础数据库更新、各个应用数据库联动更新三方面进行有机结合，从而制定相应的映射、对象化与联动更新规则，并基于这些更新规则实现空间数据更新。

4　结论

总而言之，虽然现阶段自发地理信息数据的信息质量较差，可以用于专业测绘的更新数据较少，但随着互联网信息技术的不断发展，社交网络与3S技术也得到了快速发展，以互联网平台以及移动终端为媒介的自发地理信息技术具有着广阔的发展空间。由于自发地理信息数据具有语义信息丰富、详细程度高且数据实时性的特点，在导航、营救行动、军事行动等活动中占有者越来越重要的地位。

[1]钱新林.面向自发地理信息的空间数据表达与管理方法研究[D].武汉大学，2011.

[2]田文文.基于自发地理信息的空间数据变化发现与更新方法研究[D].武汉大学，2013.

[3]孙波中.基于自发地理信息的空间数据管理与更新方法[J].中国新技术新产品，2015，20：29.

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2015-11-20