测绘地理信息聚合系统建构及其功能实现

杨阿兰

（三门峡职业技术学院，河南 三门峡472000）

1 引言

测绘地理信息系统基于地理科学，结合数据库和地理信息创建系统，利用计算机使系统对地理信息进行收集、加工与存储。地理信息系统可以对地理信息进行收集，对地物进行定位，并且实现城市规划[1]。目前，地理信息系统的应用已渗透到城市管理与建设的各个方面，系统自身的性能也不断完善，能够对复杂、大量的地理信息进行处理。

2 系统结构

测绘地理信息聚合系统总体框架包括通过表现层、业务逻辑层、数据层，如图1所示。

1）数据层：测绘地理信息聚合系统中的数据来源于互联网，如相关领域单位的官网、主流新闻网站、测绘地理信息单位官网等。

图1 系统总体架构

2）业务逻辑层：主要业务包括信息查询、信息展示、网页解析、信息存储、主题词配置等。

3）表现层：由测绘地理信息展示系统与采集子系统构成。信息采集子系统由业务逻辑层采集入口设置、主题词配置、信息存储、网页解析等业务功能集成，利用C/S架构开发，收集互联网测绘地理信息；信息展示子系统由业务逻辑层信息查询与展示业务功能集成，使用B/S架构进行开发，为公众用户提供测绘地理信息查询功能[2]。

3 系统的设计

测绘在数字化城市建设过程中有重要作用，在测绘过程中应用地理信息系统存在历史必然性。但是，要求对测绘体系进行完善，创建全新的测绘体系。在创建数字化城市的过程中，要求为测绘工作创建数据处理平台，使其具备数据存储、收集功能，可生成成品数据。数据库是地理信息系统的核心，可以对地理空间信息进行收集，完善基础数据库资源，实现数据处理平台的创建，利用绘图与表格统计的方式展现城市地理空间分布，从而生产数据。通过地理信息系统实现模型创建，如景观模型、地图模型。景观模型是系统设计的重要模型，通过地图模型可以得出地图信息，并通过场地模型收集的影像数据展现地图。在数据处理过程中，需要筛除干扰性信息，实现信息数据化，分析数据的价值，赋予数据相应的功能，实现数据处理，建立地理信息服务平台。

3.1 软件构成

测绘地理信息聚合系统主要由GIS平台、操作平台、应用软件与数据库系统构成。在设计系统过程中，需考虑以上4方面内容。软件体系的构成[3]如图2所示。

图2 系统软件体系

3.1.1 数据库系统

测绘地理信息聚合系统数据主要包括属性数据与空间数据，早期GIS系统通过文件的方式实现数据存储，将非空间数据和属性数据存储于数据库系统中。但是，数据的链接较困难，既增加了用户操作难度，又限制了系统功能。在新一代支持空间数据商用数据库的开发过程中，可以通过数据库对所有数据进行存储，并且可以实现各个系统的无缝链接。另外，可以实现开放式GIS的跨平台操作，对城市基础地理信息系统服务功能与目标定位进行优化。同时，在新一代城市基础地理信息系统创建过程中，利用空间型商用数据库十分必要。总体来说，可以利用对象-关系形式统一管理空间数据和属性数据。

3.1.2 操作系统

操作系统为微软公司Windows系列，近期，Linux系统的使用也越来越广泛，如果实际项目对系统的可靠性、安全性与系统性存在较高要求，可以使用Unix操作系统[4]。

3.1.3 GIS平台

现代商业化GIS软件产品较多，通过相互融合与借鉴，其在功能方面具有趋同倾向。总体分析，每个GIS软件供应商皆提供单机版本GIS、控件GIS、网络GIS等产品。各种GSI平台略有差别，但大量GIS工程案例显示，GIS平台并不是测绘地理信息集合系统设计和开发创建成败的主要原因[5]。因此，选择GIS平台时需充分考虑以下因素：（1）城市规模；（2）技术适用性，不仅要分析目前需求，还要具备超前性；（3）性能价格比与承受能力；（4）GIS平台整体技术架构与体系，平台供应商技术、服务、经济实力与可持续发展；（5）实用性。

3.1.4 应用软件开发

以用户需求为依据开发应用软件，通过GIS空间与GIS平台实现二次开发。开发工具不仅可以使用标准计算机语言，还能使用GIS平台自身专用开发工具。应用软件大部分可直接面向用户，主要功能为图形操作、统计分析、查询、输入输出、可视化显示等，利用应用软件集成数据库、OA、GIS等系统。

3.2 地名地址匹配

在文本或者主题中抽取地名地址皆属于非结构化的地理信息，其缺乏空间地理坐标，需进行空间定位。测绘地理空间框架基础地理信息数据含有超过6×105条的地名地址数据，存储数据包括地名地址名称、地理实体名称与空间坐标信息，将其作为空间参考库匹配地名地址，挂接各个行业数据属性信息，从而实现空间定位。

地名地址的匹配方式主要包括模糊匹配与精确匹配，精确匹配指网页文本具备详细地理信息空间定位；模糊匹配则能针对网页文本描述不全或粗略的地理信息进行空间定位。在匹配地名地址过程中，网页文本地名地址描述与标准化描述不同，进而增加了地名地址匹配的难度，因此，要求将标网页文本的地名地址准化。在程序中将地名地址描述为可扩展树状模型，切分网络文本地名地址，根据树状模型从上到下依次匹配，在上级节点成功匹配后，继而搜索下级节点进行匹配，直到地址参考库中无法寻找地名地址描述。以权重群概况对此地名地址描述进行确定，使此时地名地址参考库的行业数据与坐标信息属性信息相互连接，进而进行空间坐标定位。

3.3 数据挖掘

多元空间数据在一处汇聚时，呈现出不同的数据结构、高维数据、度量单位和投影体系，因此，需要清理空间数据。已经抓取的网页文本数据内容较为繁杂，部分内容为冗余数据，甚至完全无关，其对具有价值的信息产生影响。如部分文本中含有非线性数据信息，且无法直接使用，则应进行数据清洗，使数据维度降低。不同行业的数据特征各不相同，需要对行业数据特征信息进行挖掘，从而发现行业数据信息规律。本文利用支持向量机监督分类方法对数据进行挖掘，基于经济风险与统计学习最小化，可使非线性、小样本、高维模式识别问题得以解决。通过支持向量机核函数创建区分不同行业的数据信息，随机抽取10 000条以上的行业数据记录样本，统计各行业关键词出现的频率；随后创建训练样本特征空间分词库；最后，利用支持向量机分类方法分类位置文本。中文分词词库对照见表1。

3.4 数据组织设计

属性数据与空间数据的组织为系统建设的重点，合理的数据库结构、适当的数据组织能提高系统运行效率，便于系统使用。通过应用需求分析，可以根据地物特征进行系统数据分层，以地物空间分布地域单元、同异性、同质性、完整性实现分区。在相同关系数据库中实现空间数据和属性数据的存储，为了提高数据查询与检索效率，需要在数据库中通过统一的尺寸进行存储。为了使数据使用更便捷，应充分调用城市空间数据。

表1 中文分词词库对照

3.4.1 数据分层

地形图是空间定位的主要工具，应用范围广泛。考虑到对目前、未来的潜在应用，地形图需基于物理分层和逻辑分类进行创建。物理图层由控制点、道路中心线、线状地物和面状地图构成；逻辑分层是指以国家标准分类代码为依据进行地图分层，如城市规划图、道路红线图及管线图等。

3.4.2 库结构设计

库结构设计需要通过数据库创建表格对象，对整数字段进行存储，随后进行图形、属性、显示符号等信息的添加。在数据库设计过程中，需要充分考虑国家标准分类代码体系，利用地方标准进行补充和完善，并通过系统的特殊业务进行设计。

3.4.3 存储方式

传统GIS是指通过文件的方式进行空间数据的存储与快速查询。因此，数据量较大时，会影响空间数据的检索、显示与查询速度。为了提高系统的运行效率，要求利用划分单元和分层的方式进行数据存储。

3.5 数据处理

地理信息聚合系统需要计算机软件及硬件的支持，否则，无法实现地理空间信息数据收集和处理。完成数据收集后，面临数据处理问题，可利用数据加工与处理专业软件完成。地理空间信息数据传输到地理信息系统之后无法直接使用，要先对数据进行预处理和编辑，之后进行数据建模，利用拓扑方式和图形结合对数据进行全面分析。在数据处理过程中，地理信息系统的主要优势是可以利用其分析属性，得出数据的关联性。如果收集的信息较复杂，且关系较明显，需通过建模方式对数据进行处理。由于不同的城市对测绘的需求不同，在数据处理前，应基于差别较大的数据对模型进行分析，从而使测绘结果能满足不同的实际需求。

3.6 空间分析

地理信息系统具有强大的功能，即对数据进行收集和处理，并对地理空间进行全面的分析。软件分析数据可以利用定性、定量的方法对空间位置进行描述，并与各学科进行综合，除了使用地理学，还包括区域学、物理学等知识和理论。空间地理描述还需利用统计学和拓扑学，因此，只有全面掌握相关知识，才能保证空间定位和测绘的精准性，为后续的测绘工作打下基础。

3.7 空间组织设计

地形图是进行空间定位，反映地物空间分布的主要工具，使用范围较为广泛。地形图包括物理分层，根据逻辑分类建库。物理图层主要包括面状、线状地物和道路中心线、交叉口等；逻辑层分类根据国家标准分类代码进行地形分层。

4 结语

在现代城市化进程中，需深入了解整体地理信息系统，只有全面掌握地理信息系统相关理论，才能将地理信息系统应用于城市规划中。城市地理信息系统较为复杂，与城市建设密切相关。因此，在城市化进程中，需要与国际接轨，通过地理信息系统促进城市化发展，提高城市化水平，为有效管理城市提供技术支持。