基于MapXtreme v7.0的线性参考系统和动态分段技术的应用研究
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(1)无需重复数字化就可进行多个属性集的动态显示和分析，减少了数据冗余。
(2)并没有按属性数据集对公路进行真正的分段，只是在需要分析、查询时，动态地完成各种属性数据集的分段显示。
(3)所有属性数据集都建立在同一公路位置描述的基础上，即属性数据组织独立于公路位置描述，独立于公路基础底图，因此易于数据更新和维护。
4.傅作良,王立平,朱剑勇.动态分段技术研究及实现.计算机世界月刊, 1994(4):130-134.
5.Val Noronha, Michael Goodchild, Vehicle Intelligence& Transportation Analysis Laboratory, University of California.The LRMS Linear Referencing Profile TechnicalEvaluation.2000.
(2)线性参考系统减轻空间数据输入的工作量。线性参考系统的最大优点是，交通网络中的空间事物或事件（点或线段）不需要用几何形式（即图形化）存储在数据库中，而是以属性形式存在。也就是说，不需要用地图数字化的方式将所有空间信息输入数据库，而只需输入线性参考方法所需的数据项，然后采用动态分段技术来显示这些事物或者事件的空间位置，这样就减少了大量的地图数字化的工作。
6.沈婕,闾国年.动态分段技术及其在地理信息系统中的应用[ J ].南京师大学报·自然科学版, 2002, 25(4).
7.乔彦友.地理信息系统中动态分段技术的研究[J].环境遥感, 1995, 8(3): 211-216.
8. PBBI公司. MapXtreme 2008 V 7.0.0开发人员指南. 2009.
3.2支持Oracle的Z和M值
线性参考系统是Oracle Spatial支持的一项重要功能。Oracle Spatial的LRS应用编程接口（API）提供了制图级服务器端的LRS功能。线性测量信息直接整合到Oracle Spatial几何结构中。Oracle Spatial的LRS API（应用编程接口）支持动态分段，而且，它可作为第三方或中间层应用开发的基础，实际上适用于任何坐标系内的任何线性参考方法和模型[9]。
3.1支持M值和Z值的FeatureGeometry对象
MapXtreme v7.0中的FeatureGeometry类包含了可以放置到表中且可以是Features和FeatureCollections一部分的类。通过FeatureGeometry对象（Point、MultiPoint、MultiPolygon、MultiCurve和FeatureGeometryCollection），可以保存每个节点的X、Y、Z和M值；IsMeasured和Is3D属性可确定对象是否有M或Z值；还可以通过提供的附加属性和方法以读取和修改每个节点的M或Z值以及检索M和Z值的最小和最大范围[8]。其中，MultiCurves的M值提供有价值的信息，是线性参考系统和动态分段技术的应用基础。
基于MapXtreme v7.0的线性参考系统和动态分段技术的应用研究
邢健①刘焕②
（北京天之华软件系统有限公司，北京，100088②中国矿业大学（北京），北京，100083））
摘要：线性参考系统和动态分段技术是一种查询、定位、分析线性特性的有效手段。本文论述了线性参考系统和动态分段的概念及其优点，并介绍了基于MapXtremev7.0的线性参考系开发的解决方案。
图2高速公路路段状况
4.结束语
线性参考系统与动态分度技术在解决线性物体定位、查询与数据管理问题的过程中，大大降低了数据误差，减少数据生产数量，提高数据查询效率。基于MapXtreme v7.0提供的线性参考系统与动态分段技术进行开发和利用，实现对公路、街道、铁路、河流、管道、下水道等线性对象的管理，快速、准确。
MapXtreme通过使用MultiCurve几何体的M值，提供线性参考和动态分段功能，主要方法分为三类：度量值确定法、线性参考运算和动态分段运算[8]。
(1)度量值确定法：此类运算是一种辅助方法，它可帮助设置和管理MultiCurve上的M值。对于一两个特定的位置来说，这类值是往往已知的；但对于其他的位置来说，这类值需要根据距离按比例计算。
(3)避免由于空间数据间不同精确度而产生的误差。一般交通线性网络都是通过地图数字化获得的，位置误差一般在20-100米；而许多GPS坐标（多数汽车监控系统获得的空间位置）的精确度在1-50米之间，这种精确度的差异可能造成空间位置显示的误差，一个发生在道路上的交通事故，由于输入GPS坐标，在XY坐标参考系统下却有可能显示在居民区内。用线性参考系统的方法解决线性物体定位的问题，大大减少了传统方法中由相对距离计算平面x、y坐标的误差。
关键字：线性参考系统，动态分段，MapXtreme
1.引言
公路、铁路、河流、管道等这类线性物体往往是以沿线的相对距离来定义线性物体上每一个离散点的位置，如铁路里程值可以表示铁路线上各站点的位置。这些现象可视为一维线性分布而不是通常地理信息系统中的二维空间分布。因此，在用线性物体自身的测量值来查找和定位线路上的一些点的过程中，存在计算复杂、计算量大且定位不准确的问题。另外，在传统地理信息系统中，线状特征是以弧段为基本单位进行存储和管理的。在建立描述所有弧段空间位置的空间数据库同时，建立了描述这些弧段非空间信息的属性数据库。对于空间数据库中的每条弧段，属性数据库中至多存在一条记录与它对应。传统地理信息系统处理线状特征的模式遇到了很多的问题。近年来，将线性参考系统（LRS，Linear Reference System)和动态分段技术（DS，Dynamic Segmentation）用于GIS中线性特性的储存、查询和显示得到了广泛的认同。
(2)线性参考运算：运算沿着MultiCurve几何体使用线性参考系统，以定位位于特定M值的点或提取两个M值之间的分支曲线，如图1所示。
图1获取定位点的度量值
(3)动态分段运算：可用于线性网络的动态分段，可根据M值将MultiCurve再分段。例如，在道路施工的应用中，可以使用道路网络的M值，以描述高速公路路段状态是在建设中还是在修整中。每个分段都可以显示在地图上，偏离实际道路显示，上面有醒目的颜色代码或标记，以明确表示其状态，如图2所示。
动态分段的思想是由美国威斯康星交通厅戴维·弗莱特先生于1987年首先提出的[4]。所谓动态分段，是一个建立在线性网络之上的数据模型，是对线性特征进行以某种量测标准为依据的相对位置划分的技术[5, 6]。例如，一条路段的路线概况图形可根据计算其起止点里程桩而生成，不需要在图上数字化。
动态分段具有如下特点[7]：
使用线性参考系统的优点[3]：
(1)任何一个GIS都有一个位置参考系统：XY坐标参考系统或者是线性参考系统。由于交通信息系统中的事物与事件通常沿交通线性网络分布，采用线性参考系统使得公路GIS能够采用一个统一界面融合各类不同的交通信息数据，简化系统的查询方式。目前一般认为线性参考系统是交通信息系统中最合适的位置参考系统。
本文论述了线性参考系统和动态分段的概念及其优点，并介绍了基于MapXtremev7.0的线性参考系开发的解决方案。
2.线性参考系统与动态分段技术概述
2.1线性参考系统
1994年Vonderohe等提出了一种“通用的线性参照系统模型”[1]。线性参考系统是指在处理线性要素时，对于未知线性要素的位置信息可由已知线性要素的位置信息与其相对位置关系加以表示或量测，而不是在传统的x、y平面坐标系统中表达，这样大大简化了数据记录[2]。线性参考系统包括线性参考方法，基础线性网络和线性分布事件。所谓线性参考方法就是怎样确定线性分布事件在线性网络中的位置。常用的线性参考方法有里程参考、分段参考、地址参考和观测点参考。线性参考方法的关键是线性量测方法，其线性网络包括线性道路网和控制点集。线性分布事件则是沿线性网络分布的设施或事件，如桥梁、交通事故等。线性参考系统的一个特点是：只有一个基础线性网络具有几何特征（即空间坐标），线性分布事件仅表达为属性，但这些属性可以通过线性分段技术在地理信息系统中显示其空间位置，其条件是这些属性具备线性参考方法的基本要求[3]。
MapXtreme v7.0能够支持Oracle Database 11g，支持读取和写入带有M值和Z值的Oracle GTYPE。表如果包含M和/或Z值，则会针对所显示尺寸返回包含数据的FeatureGeometry对象。Oracle表中插入或更新的几何体将保持该表所支持的新几何体的尺寸。
3.3MapXtreme v7.0中线性参考系统,赵鸿铎,姚祖康.运输地理信息系统中的线性参照系统.测绘通报. 2001(7).
2.童小华,杨东援,刘大杰.一种新的线性参照系统数据模型[J].同济大学学报,2001,29(4):410-414.
3.桂智明,晏磊,严明.线性参考系统和动态分段在GIS-T中的应用[J].计算机工程与应用, 2003, 9: 208-215.
(4)线性参考系统的查询比较灵活，即可直接通过数据库查询，也可通过空间叠加分析进行查询。一般基于线性参考系统的查询过程是这样，如果输入一个XY坐标查询5公里范围内的旅馆，只作一次叠加分析，即叠加XY坐标为中心的圆周与交通网络，然后查询位于网络中的旅馆，再通过动态分段方法显示在交通网络中。
2.2动态分段技术
(4)可进行多个属性数据集的综合查询和分析。
动态分段思想的实现依赖于线性参考系统的建立和以它为指导建立的空间数据库，以及基于同一个参考系统的分段采集的属下数据。例如在公路管理中，以每条公路的里程桩为参考系统进行属性数据的采集。
3.基于MapXtreme v7.0的线性参考系统和动态分段的解决方案
MapXtreme v7.0是PBBI开发的一套功能强大、易于使用的GIS开发解决方案。应用.NET编程语言，可以方便的构建Windows窗体或 Web应用程。MapXtremev7.0提供了很多用于执行线性参考和动态分段的功能。借助MultiCurve图元几何体对度量（M）和Z值的支持，线性参考可以灵活、方便地实现设置和管理MultiCurve上的M值、找到特定M值的点或者抽取两个M值之间的子曲线等功能。
9.姜雁飞.线性参考系统在铁路勘测设计工程数据库中的应用[J].铁道勘察, 2004,6:52-54.
(2)并没有按属性数据集对公路进行真正的分段，只是在需要分析、查询时，动态地完成各种属性数据集的分段显示。
(3)所有属性数据集都建立在同一公路位置描述的基础上，即属性数据组织独立于公路位置描述，独立于公路基础底图，因此易于数据更新和维护。
4.傅作良,王立平,朱剑勇.动态分段技术研究及实现.计算机世界月刊, 1994(4):130-134.
5.Val Noronha, Michael Goodchild, Vehicle Intelligence& Transportation Analysis Laboratory, University of California.The LRMS Linear Referencing Profile TechnicalEvaluation.2000.
(2)线性参考系统减轻空间数据输入的工作量。线性参考系统的最大优点是，交通网络中的空间事物或事件（点或线段）不需要用几何形式（即图形化）存储在数据库中，而是以属性形式存在。也就是说，不需要用地图数字化的方式将所有空间信息输入数据库，而只需输入线性参考方法所需的数据项，然后采用动态分段技术来显示这些事物或者事件的空间位置，这样就减少了大量的地图数字化的工作。
6.沈婕,闾国年.动态分段技术及其在地理信息系统中的应用[ J ].南京师大学报·自然科学版, 2002, 25(4).
7.乔彦友.地理信息系统中动态分段技术的研究[J].环境遥感, 1995, 8(3): 211-216.
8. PBBI公司. MapXtreme 2008 V 7.0.0开发人员指南. 2009.
3.2支持Oracle的Z和M值
线性参考系统是Oracle Spatial支持的一项重要功能。Oracle Spatial的LRS应用编程接口（API）提供了制图级服务器端的LRS功能。线性测量信息直接整合到Oracle Spatial几何结构中。Oracle Spatial的LRS API（应用编程接口）支持动态分段，而且，它可作为第三方或中间层应用开发的基础，实际上适用于任何坐标系内的任何线性参考方法和模型[9]。
3.1支持M值和Z值的FeatureGeometry对象
MapXtreme v7.0中的FeatureGeometry类包含了可以放置到表中且可以是Features和FeatureCollections一部分的类。通过FeatureGeometry对象（Point、MultiPoint、MultiPolygon、MultiCurve和FeatureGeometryCollection），可以保存每个节点的X、Y、Z和M值；IsMeasured和Is3D属性可确定对象是否有M或Z值；还可以通过提供的附加属性和方法以读取和修改每个节点的M或Z值以及检索M和Z值的最小和最大范围[8]。其中，MultiCurves的M值提供有价值的信息，是线性参考系统和动态分段技术的应用基础。
基于MapXtreme v7.0的线性参考系统和动态分段技术的应用研究
邢健①刘焕②
（北京天之华软件系统有限公司，北京，100088②中国矿业大学（北京），北京，100083））
摘要：线性参考系统和动态分段技术是一种查询、定位、分析线性特性的有效手段。本文论述了线性参考系统和动态分段的概念及其优点，并介绍了基于MapXtremev7.0的线性参考系开发的解决方案。
图2高速公路路段状况
4.结束语
线性参考系统与动态分度技术在解决线性物体定位、查询与数据管理问题的过程中，大大降低了数据误差，减少数据生产数量，提高数据查询效率。基于MapXtreme v7.0提供的线性参考系统与动态分段技术进行开发和利用，实现对公路、街道、铁路、河流、管道、下水道等线性对象的管理，快速、准确。
MapXtreme通过使用MultiCurve几何体的M值，提供线性参考和动态分段功能，主要方法分为三类：度量值确定法、线性参考运算和动态分段运算[8]。
(1)度量值确定法：此类运算是一种辅助方法，它可帮助设置和管理MultiCurve上的M值。对于一两个特定的位置来说，这类值是往往已知的；但对于其他的位置来说，这类值需要根据距离按比例计算。
(3)避免由于空间数据间不同精确度而产生的误差。一般交通线性网络都是通过地图数字化获得的，位置误差一般在20-100米；而许多GPS坐标（多数汽车监控系统获得的空间位置）的精确度在1-50米之间，这种精确度的差异可能造成空间位置显示的误差，一个发生在道路上的交通事故，由于输入GPS坐标，在XY坐标参考系统下却有可能显示在居民区内。用线性参考系统的方法解决线性物体定位的问题，大大减少了传统方法中由相对距离计算平面x、y坐标的误差。
关键字：线性参考系统，动态分段，MapXtreme
1.引言
公路、铁路、河流、管道等这类线性物体往往是以沿线的相对距离来定义线性物体上每一个离散点的位置，如铁路里程值可以表示铁路线上各站点的位置。这些现象可视为一维线性分布而不是通常地理信息系统中的二维空间分布。因此，在用线性物体自身的测量值来查找和定位线路上的一些点的过程中，存在计算复杂、计算量大且定位不准确的问题。另外，在传统地理信息系统中，线状特征是以弧段为基本单位进行存储和管理的。在建立描述所有弧段空间位置的空间数据库同时，建立了描述这些弧段非空间信息的属性数据库。对于空间数据库中的每条弧段，属性数据库中至多存在一条记录与它对应。传统地理信息系统处理线状特征的模式遇到了很多的问题。近年来，将线性参考系统（LRS，Linear Reference System)和动态分段技术（DS，Dynamic Segmentation）用于GIS中线性特性的储存、查询和显示得到了广泛的认同。
(2)线性参考运算：运算沿着MultiCurve几何体使用线性参考系统，以定位位于特定M值的点或提取两个M值之间的分支曲线，如图1所示。
图1获取定位点的度量值
(3)动态分段运算：可用于线性网络的动态分段，可根据M值将MultiCurve再分段。例如，在道路施工的应用中，可以使用道路网络的M值，以描述高速公路路段状态是在建设中还是在修整中。每个分段都可以显示在地图上，偏离实际道路显示，上面有醒目的颜色代码或标记，以明确表示其状态，如图2所示。
动态分段的思想是由美国威斯康星交通厅戴维·弗莱特先生于1987年首先提出的[4]。所谓动态分段，是一个建立在线性网络之上的数据模型，是对线性特征进行以某种量测标准为依据的相对位置划分的技术[5, 6]。例如，一条路段的路线概况图形可根据计算其起止点里程桩而生成，不需要在图上数字化。
动态分段具有如下特点[7]：
使用线性参考系统的优点[3]：
(1)任何一个GIS都有一个位置参考系统：XY坐标参考系统或者是线性参考系统。由于交通信息系统中的事物与事件通常沿交通线性网络分布，采用线性参考系统使得公路GIS能够采用一个统一界面融合各类不同的交通信息数据，简化系统的查询方式。目前一般认为线性参考系统是交通信息系统中最合适的位置参考系统。
本文论述了线性参考系统和动态分段的概念及其优点，并介绍了基于MapXtremev7.0的线性参考系开发的解决方案。
2.线性参考系统与动态分段技术概述
2.1线性参考系统
1994年Vonderohe等提出了一种“通用的线性参照系统模型”[1]。线性参考系统是指在处理线性要素时，对于未知线性要素的位置信息可由已知线性要素的位置信息与其相对位置关系加以表示或量测，而不是在传统的x、y平面坐标系统中表达，这样大大简化了数据记录[2]。线性参考系统包括线性参考方法，基础线性网络和线性分布事件。所谓线性参考方法就是怎样确定线性分布事件在线性网络中的位置。常用的线性参考方法有里程参考、分段参考、地址参考和观测点参考。线性参考方法的关键是线性量测方法，其线性网络包括线性道路网和控制点集。线性分布事件则是沿线性网络分布的设施或事件，如桥梁、交通事故等。线性参考系统的一个特点是：只有一个基础线性网络具有几何特征（即空间坐标），线性分布事件仅表达为属性，但这些属性可以通过线性分段技术在地理信息系统中显示其空间位置，其条件是这些属性具备线性参考方法的基本要求[3]。
MapXtreme v7.0能够支持Oracle Database 11g，支持读取和写入带有M值和Z值的Oracle GTYPE。表如果包含M和/或Z值，则会针对所显示尺寸返回包含数据的FeatureGeometry对象。Oracle表中插入或更新的几何体将保持该表所支持的新几何体的尺寸。
3.3MapXtreme v7.0中线性参考系统,赵鸿铎,姚祖康.运输地理信息系统中的线性参照系统.测绘通报. 2001(7).
2.童小华,杨东援,刘大杰.一种新的线性参照系统数据模型[J].同济大学学报,2001,29(4):410-414.
3.桂智明,晏磊,严明.线性参考系统和动态分段在GIS-T中的应用[J].计算机工程与应用, 2003, 9: 208-215.
(4)线性参考系统的查询比较灵活，即可直接通过数据库查询，也可通过空间叠加分析进行查询。一般基于线性参考系统的查询过程是这样，如果输入一个XY坐标查询5公里范围内的旅馆，只作一次叠加分析，即叠加XY坐标为中心的圆周与交通网络，然后查询位于网络中的旅馆，再通过动态分段方法显示在交通网络中。
2.2动态分段技术
(4)可进行多个属性数据集的综合查询和分析。
动态分段思想的实现依赖于线性参考系统的建立和以它为指导建立的空间数据库，以及基于同一个参考系统的分段采集的属下数据。例如在公路管理中，以每条公路的里程桩为参考系统进行属性数据的采集。
3.基于MapXtreme v7.0的线性参考系统和动态分段的解决方案
MapXtreme v7.0是PBBI开发的一套功能强大、易于使用的GIS开发解决方案。应用.NET编程语言，可以方便的构建Windows窗体或 Web应用程。MapXtremev7.0提供了很多用于执行线性参考和动态分段的功能。借助MultiCurve图元几何体对度量（M）和Z值的支持，线性参考可以灵活、方便地实现设置和管理MultiCurve上的M值、找到特定M值的点或者抽取两个M值之间的子曲线等功能。
9.姜雁飞.线性参考系统在铁路勘测设计工程数据库中的应用[J].铁道勘察, 2004,6:52-54.