基于時(shí)空化的基礎(chǔ)地理實(shí)體建庫研究

摘 要 基礎(chǔ)地理實(shí)體是時(shí)空數(shù)據(jù)庫的重要內(nèi)容之一，也是時(shí)空信息云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘的基礎(chǔ)。本文探索了時(shí)空化基礎(chǔ)地理實(shí)體數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的流程，從時(shí)空數(shù)據(jù)集級(jí)和時(shí)空數(shù)據(jù)對(duì)象級(jí)兩個(gè)方面來設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)體的時(shí)空化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并從數(shù)據(jù)分析、預(yù)處理、實(shí)體分層、整合編輯、規(guī)范化處理、質(zhì)量檢查幾個(gè)環(huán)節(jié)來描述時(shí)空化實(shí)體數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程，對(duì)市縣級(jí)開展時(shí)空信息云平臺(tái)建庫工作的實(shí)施具有現(xiàn)實(shí)的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 時(shí)空信息云平臺(tái);時(shí)空化;實(shí)體數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)整合編輯

引言

隨著地理空間框架和時(shí)空信息云平臺(tái)項(xiàng)目的開展，實(shí)體數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于地理空間數(shù)據(jù)建模。其中，基礎(chǔ)地理實(shí)體在時(shí)空數(shù)據(jù)庫中起到基礎(chǔ)性、規(guī)范性的作用，也是與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然資源等專題實(shí)體進(jìn)行關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)地理的規(guī)范性、完整性和準(zhǔn)確性也是時(shí)空數(shù)據(jù)庫建庫的關(guān)鍵內(nèi)容。本文探討基礎(chǔ)地理實(shí)體數(shù)據(jù)的時(shí)空化設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)建庫的基本流程，以規(guī)范化、流程化的生產(chǎn)來確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量，也為后期專題實(shí)體的掛接和時(shí)空信息平臺(tái)數(shù)據(jù)分析和挖掘提供基礎(chǔ)。

1基礎(chǔ)地理實(shí)體時(shí)空化表達(dá)

地理實(shí)體主要由空間特征、時(shí)態(tài)特征和屬性特征所構(gòu)成，其特征主要有兩種表現(xiàn)形式：一是呈現(xiàn)把不同的空間維度;二是相同的空間連續(xù)性呈現(xiàn)不同形態(tài)[1]。因此，時(shí)空數(shù)據(jù)庫在框架數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，是由標(biāo)示實(shí)體的外觀形態(tài)的幾何形態(tài)信息，標(biāo)示實(shí)體各種語義特征的屬性描述信息[2]。本文基礎(chǔ)地理實(shí)體建庫研究，主要是從數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)對(duì)象兩個(gè)維度，增加時(shí)間描述字段，空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)時(shí)間、入庫時(shí)間、更新時(shí)間，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的有效期開始時(shí)間和有效期結(jié)束時(shí)間，記錄每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的生命周期。

時(shí)空數(shù)據(jù)集級(jí)。歷史記錄存儲(chǔ)方式以有效期開始時(shí)間和有效期結(jié)束時(shí)間記錄數(shù)據(jù)集在時(shí)間軸上的更新變化情況，更新過程以版本號(hào)記錄，數(shù)據(jù)類別區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)集狀態(tài)，是歷史還是現(xiàn)狀，每一個(gè)歷史版本都關(guān)聯(lián)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)集的唯一標(biāo)識(shí)碼數(shù)據(jù)集ID，形成數(shù)據(jù)集從現(xiàn)狀到歷史的回溯。

時(shí)空數(shù)據(jù)對(duì)象級(jí)。歷史記錄存儲(chǔ)以有效期開始時(shí)間和有效期結(jié)束時(shí)間記錄對(duì)象在時(shí)間軸上的更新變化情況，對(duì)象的每一次更新記錄一個(gè)版本號(hào)，以對(duì)象編碼作為唯一標(biāo)識(shí)，通過當(dāng)前狀態(tài)判斷該對(duì)象是否有效，當(dāng)前使用的對(duì)象有效結(jié)束時(shí)間為最大值，當(dāng)有效結(jié)束時(shí)間停止，則該對(duì)象消亡，生成新的對(duì)象，重新編碼，保證編碼唯一。記錄數(shù)據(jù)的來源、采集、入庫預(yù)更新時(shí)間進(jìn)行時(shí)空化處理。

2基礎(chǔ)地理實(shí)體建庫方法

地理實(shí)體數(shù)據(jù)是對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)容提取與分層細(xì)化、模型對(duì)象重構(gòu)、統(tǒng)計(jì)分析等處理而形成的[3]?；A(chǔ)地理實(shí)體的建庫主要從數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)預(yù)處理、實(shí)體提取分層、整合編輯、規(guī)范化處理以及質(zhì)量檢查來構(gòu)建生產(chǎn)流程（見圖1時(shí)空化基礎(chǔ)地理實(shí)體建庫流程圖）。

2.1 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析是在收集的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定性與定量分析，確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)，即通過分析理清獲取的不同來源原始數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、時(shí)效性、比例尺、數(shù)據(jù)范圍、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)分層、圖層結(jié)構(gòu)、屬性結(jié)構(gòu)、要素對(duì)象及屬性信息等。形成數(shù)據(jù)融合與處理初步計(jì)劃，包括圖層融合主要依據(jù)圖層、參考圖層、字段融合原則，數(shù)據(jù)來源記錄方式等。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果和確定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、要素內(nèi)容、字段結(jié)構(gòu)和屬性內(nèi)容、數(shù)據(jù)來源等，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的預(yù)處理加工，形成細(xì)化的數(shù)據(jù)加工方案。

（1）統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

不同格式的數(shù)據(jù)應(yīng)通過格式轉(zhuǎn)換使得數(shù)據(jù)統(tǒng)一格式，不同數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理統(tǒng)一數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

（2）圖層與屬性的整合編輯

對(duì)于不同來源的實(shí)體數(shù)據(jù)進(jìn)行圖層層面整合編輯，使得整合編輯后的數(shù)據(jù)在現(xiàn)勢(shì)性、準(zhǔn)確性、完整性等方面達(dá)到最優(yōu)，實(shí)體數(shù)據(jù)可直接使用的空間位置、圖形內(nèi)容、字段結(jié)構(gòu)和屬性內(nèi)容直接從原數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換提取?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的空間位置與圖形信息比較準(zhǔn)確豐富，實(shí)體數(shù)據(jù)的空間位置與圖形信息就可通過基礎(chǔ)地理信息成果數(shù)據(jù)直接提取利用。

（3）規(guī)范化處理入庫

根據(jù)實(shí)體數(shù)據(jù)命名規(guī)范、分層規(guī)范、字段結(jié)構(gòu)規(guī)范、屬性內(nèi)容要求進(jìn)行規(guī)整處理，在整合編輯處理之后數(shù)據(jù)在屬性結(jié)構(gòu)與內(nèi)容上都有重復(fù)或是不規(guī)范的填寫，此時(shí)應(yīng)按照相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行處理，相關(guān)的操作有字段的重命名、別名漢化、字段類型修改、屬性更新等，之后進(jìn)行質(zhì)量檢查，對(duì)于不合格的數(shù)據(jù)重新處理，直至數(shù)據(jù)質(zhì)檢合格后再進(jìn)行數(shù)據(jù)入庫。

2.3 實(shí)體提取分層

基于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)提取實(shí)體數(shù)據(jù)的原則是結(jié)合現(xiàn)實(shí)世界可抽象可表達(dá)的地物要素選取，剔除制圖輔助要素和屬性信息。分層原則同理基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)分層分類，依據(jù)《基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典 第1部分：1：500 1：1000 1：2000基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典》（GB/T 20258.1-2007）與《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》（GB/T 13923-2006），基于融合后的基礎(chǔ)地理信息成果數(shù)據(jù)提取水系、道路、建筑物、行政區(qū)劃、綠地?cái)?shù)據(jù)。

2.4 數(shù)據(jù)整合編輯

實(shí)體數(shù)據(jù)的整合編輯即形成空間位置準(zhǔn)確、圖層結(jié)構(gòu)規(guī)范、屬性信息完整、實(shí)體關(guān)系準(zhǔn)確的基礎(chǔ)實(shí)體過程?；A(chǔ)實(shí)體數(shù)據(jù)整合編輯主要是對(duì)不同來源的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，具體基礎(chǔ)實(shí)體整合編輯規(guī)則及說明可在實(shí)體數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中結(jié)合數(shù)據(jù)資料據(jù)和建庫工具進(jìn)行不斷完善和補(bǔ)充，使其與數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程相一致，提高數(shù)據(jù)成果的準(zhǔn)確性和生產(chǎn)效率。

在實(shí)體整合編輯的過程中，具體系列規(guī)則和說明主要是：確定基礎(chǔ)地形圖要素空間位置為主要提取依據(jù);基于影像和國情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)基礎(chǔ)實(shí)體進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)于不完整的建筑、道路、水系、綠地等圖形要素，可通過影像和地理國情要素補(bǔ)充完整，同時(shí)在屬性字段中標(biāo)明補(bǔ)充修改的圖形的數(shù)據(jù)來源;結(jié)合道路面/線圖層生成道路中心線圖層。

2.5 規(guī)范化處理

在規(guī)范化處理方面，主要是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行屬性的填寫，關(guān)鍵是圖元標(biāo)識(shí)唯一碼的確定。基礎(chǔ)地理實(shí)體與其構(gòu)成圖元通過圖元標(biāo)識(shí)碼建立關(guān)聯(lián)，其邏輯結(jié)構(gòu)變現(xiàn)為圖元表、實(shí)體圖元關(guān)系表及兩者之間的關(guān)系[4]。

2.6 質(zhì)量檢查

對(duì)實(shí)體化處理后的實(shí)體成果數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容同矢量成果數(shù)據(jù)大體一致，主要檢查項(xiàng)為：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是否符合要求;數(shù)據(jù)是否完整，包括圖形與屬性的完整，屬性信息完整性按照各類實(shí)體屬性表結(jié)構(gòu)中規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行檢查，尤其是必填字段的完整性，例如實(shí)體對(duì)象唯一標(biāo)識(shí)碼UUID。屬性表的字段名、長度正確性與屬性內(nèi)容是否填寫規(guī)范;數(shù)據(jù)邏輯是否一致;數(shù)據(jù)拓?fù)涫欠裾_，各圖層是否有不合理壓蓋;數(shù)據(jù)接邊是否正確等內(nèi)容。

2.7 實(shí)體數(shù)據(jù)庫

處理后的數(shù)據(jù)，即可進(jìn)行入庫，依托GIS桌面軟件及空間數(shù)據(jù)庫引擎，將空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中。

3結(jié)束語

基礎(chǔ)地理實(shí)體是時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容，對(duì)基礎(chǔ)地理實(shí)體數(shù)據(jù)的時(shí)空化設(shè)計(jì)和規(guī)范化、流程化的生產(chǎn)，是實(shí)體數(shù)據(jù)完整性、準(zhǔn)確性以及高質(zhì)量的保障。其關(guān)鍵是實(shí)體時(shí)空化的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行唯一編碼和時(shí)間、空間的屬性字段設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中應(yīng)注重對(duì)數(shù)據(jù)的分析和分類，提取相應(yīng)的要素并進(jìn)行規(guī)范化處理、編碼、掛接，確保地理實(shí)體的唯一性、準(zhǔn)確性和要素之間的關(guān)聯(lián)性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

劉勇（1983-），男，廣西柳州人;學(xué)歷：碩士研究生，職稱：工程師;現(xiàn)就職單位：柳州市地理信息中心，研究方向：地理信息與智慧城市。