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陈军:论地理信息GIS数据库更新模型与方法研究

2011中国地理信息产业大会暨协会第五届会员代表大会25日在北京国际会议中心召开。会上国际摄影测量协会秘书长、欧亚科学院院士,协会前三任(二、三、四届)会长陈军做了题为“论地理信息GIS数据库更新模型与方法严重”的报告。

  主持人:

  下午会议马上开始,欢迎大家参加下午的领袖论坛。由于议程做了一些调整,上午临沂市刘晓市长和中国工程院和中国科学院双李德仁院士的报告已经做了。下午的报告从国际测量协会秘书长、我们协会三任会长陈军报告开始。

  代表协会欢迎大家参加地理信息产业领袖论坛,作为地理信息产业第一步的就是数据获取,数据获取数据加工原来都是从头来,现在随着产业的发展,整个地理信息技术也在发展,原来很多东西已经有了原来的数据,大多数工作都变成了更新。下面对这样一个问题,我们请国际摄影测量协会秘书长、欧亚科学院院士协会前三任(二、三、四届)会长做报告,他报告的题目是“论地理信息GIS数据库更新模型与方法严重”,有请陈军教授。

  陈军

  各位专家、各位朋友大家下午好!数据更新问题现在已经变成地理信息界的中心任务之一,但是我们以往对这个问题没有太多的认识,我首先给大家汇报一下更新提出了什么问题。如果看看我们国家基础地理信息技术建设来讲,我们城市做了大比例尺的,国家这一级全部做完了,很的省市也全部做完了。但是从更新角度来讲,一般的理解,更新就是拿最新的影像或者现实资料,做对比分析,提取变化。对比是和老数据对比,提取变化以后正常修改,形成新的数据,进行服务。一般的理解过程是这样的,但实际上更新跟初始建库不一样。

  初始建库就是把地形地物的空间分布、属性全部数字化。更新是从有到新的问题,要找新的现实资料、包括影像,跟老的地图数据、影像数据做对比再做更新。正常情况下更新,60%、70%没有变化,没有必要全部从头到尾做一次。这样提出了四个问题:

  第一,什么叫表达?第二在已有数据体的情况下怎么监测变化?第三就是怎么样做一致性和完整处理。还有一就是数据的更新传播。国际上相应文献相应文档并不多,目前为止国际上还没有把这个知识体系建立起来,所以我们必须要做这方面的研究。过去五、六年里面我们和有关单位、武汉大学等进行合作,研究了更新模型预方法,第二是结合工程进行研究实践。

  研究来讲我们走四条路:

  首先研究面向分析的更新于建模,GIS下做更新变化,做提取,基于空间做技术处理。比方说我们主要研究了地理快照变化、跨尺度的变化。比如这是两个快照,T1时间和T2时间的,以前时空数据描述的时候都是整体目标,增长或者减少。但是差在哪里不知道?实际上真正差的是交互的部分,我们把差的部分找出来。在这个基础上定义了三元组模型,把差、倍差加上比例进行描述。

  2、顾及尺度变化提取与更新模型研究

  比如1:10000的变化数据,比如16幅图做成1:1.5万的图,哪条路要去掉,怎么化解,所以要考虑信息覆盖量等变化的考虑。

  GIS支持下的影像变化检测

  有了影像,有了矢量数据不能把所有的数据从头描一遍。针对水体,已经有水体了,怎么样以它做总支点,分层次的检测,提取变化。我们做了相关的研究。第三个研究我们主要做了一致性和完整性,保持更新处理。更新完的数据和原有的数据拓扑关系要保留,属性关系都应该保留。比如说这个情况:道路更新完了以后,不应该掉到双线河里,或者水面不应该倾斜的。我们原来测绘工作是把图打出来放大,一个一个去改,我们这次更新1.万幅图,怎么查询呢。我们想目标之间有自己的模型,我建立合理模型,判断哪些是不合理的。我们第一个把目标关系计算出来。然后把关系表达出来,然后再根据这个进行判断,再确定。我们发展一直是靠这个软件辅助,做协调数据。

  第四个方面就是个性需求的更新信息传播。有的要快照,有的要增量,水利部提出一个情况,我们国家测绘局把25万数据建完库给它以后,它拿去,更新完了以后,花了8000万做了水利数据库,他们用20万做底库,上面加了很多自己的东西。我们想可把增量给你进行适量的模式匹配。把老的数据和新的数据像两幅图一样,配比上,增量转过去。

  我们过去五年里面结合全国1:5万更新工程进行了工程实践。

  面临的主要技术难题:比如怎么样保证756万平方公里把数据找到,确定它的变化?如果差异比较考虑的是现实原则性的话,考虑的是变化的原理性,真正变化找出来。信息集成处理、更新技术服务。我们从原来5万的111个要素扩展到400多个要素,所以给我们提出了多元于趋势滋料的有机整合、大范围变化和更新数据的多元传播与海量更新信息集成处理四个问题。我们先做技术研究,在理论方法基础上,做辅助软件,最后构建一个体系。多元素处理,我们对760平方公里,所有做成1:2.5米正射影像。或者用新的影像、比如卫星影象、航空影像重新处理。很多省有新的数据,我们拿来更新,但是要做尺度匹配,1到5万要做尺度匹配,匹配完了要做语义整合,然后更新单元数据集成。大范围变化测定主要方法:影像判调和基于影像的数据提取。1..9万幅图数据采集完了以后,我们对数据进行地形精华处理。然后进一步做地形特征手机,形成新的数据,然后进行地形建模,形成地形和制图一体化的建模。DEM也一样,全部做完了形成新的数据库。

  在此基础上我们构建了一套更新技术体系,包括地图数据采集、多控制元的影像处理,甚至包括DEM精华软件系统,有20多项。

  举个例子:缩编软件安装了300多套、数据库驱动地形图制图数据生产软件也安装了上百套。

  用于完成了更新区域1-2.5米射影像的构建。最难得的是我们在每年更新之前,提前已经做完了。这里我们是做了1.1735幅的整合数据。缩编软件,做完了以后省里面用。我们不是完全自动化,凡是能够计算机做的计算机做,不是计算机能做的人工去做。

  更新完的情况:全国除了西部,现势性达到5年以上。(PPT),红颜色是06年更新的,蓝色是2010年更新的。我们做了一个比较,美国人、加拿大人都做不到这个水平。当然我们举国体制还是很了不起的。另外我们完成了3100幅图的DEM图的更新。这些图处理完了以后精度有了很大的提高。另外我们用它做了地形图制图数据生产。我们已经生产了5000余幅。另外我们开发了元数据系统、服务系统和浏览服务系统,相当于内网的天地图,看了非常震撼。

  下一步的方向:国家测绘局提出来希望我们要做每年一个版本。我们花了5个亿,过去用了五年的时间才做了一次更新。当然有一个前提,每年一个版本并没有要求所有要素,就是重点要素、主要要素,五年出一个全面更新版,这也取决于DEM,DEM最好两年一次。但是这要给钱,一年给两个亿就能做到,一年给5000万就不可能。当然这个应用很广,因为它是基础。

  要做这个事情我们在技术上可能就要有新的考虑,不能再像以前了。所以我们提出了希望能够构建一套动态更新技术系统,主要包括四大部分:

  第一、做网格化的变化采编。

  第二、第二做分布更新处理。

  第三、做网络化信息传输。希望我们十二五推动动态更新技术,这样才能保证每年出一个版本,更好的满足用户的需求。

  第四、协同式指挥调度

  结束语:地理信息的现势必形成事关GIS的运行于服务成效。地理国情监测也成为当前国内外的热门话题如下我们想做好持续有效更新和动态国情监测就应该发展新的技术,加强对动态监测关键技术研究。建立以协同式指挥调度、分布式更新处理、网格化变化采编、网络化信息传输为特色的技术体系、为转变经济发展方式、从测绘地理信息大国走向强国做出重大贡献。

  (现场速记整理,未经演讲人确认。)
 

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