空间数据库更新技术

课程结课报告

空间数据库更新技术

关键字: GIS 空间数据库更新数据模型空间分析矢量数据栅格数据多源数据多比例尺数据自动变化检测

1引言

地理信息产业在近年来飞速发展,并在科学、政府、企业和产业等方面得到广泛的应用，应用包括房地产、公共卫生、犯罪地图、国防、可持续发展、自然资源、景观建筑、考古学、社区规划、运输和物流。面对各个领域的迅猛发展，地理信息数据的更新问题变得迫在眉睫。空间数据库具有数据量庞大、高可访问性、空间数据模型复杂、属性数据和空间数据联合管理及应用范围广泛的特点，所以，在空间数据库更新技术的研究颇受关注，也是地理信息系统未来发展所要面对的巨大挑战。

现研究成果表明，一旦GIS创建成功后，保持空间地理数据的现势性并及时进行地图数据库的更新，是保证GIS有效运行的根本前提，也是今后地理信息工程中一项长期而繁重的任务，而当前地理空间数据库的更新技术存在的问题是：劳动强度大，更新周期长。

现在大家广泛认同的对地理空间数据库的更新主要有两种方法：一是逐渐建立一个新的数据库去取代老数据库，但是这种方法速度慢，适合于为一个新的区域建立一个新的数据库；二是检测、识别和更新变化部分，这种方法更新速度快，更适合于更新现有的数据库。但是针对不同的数据、数据模型及需求进行数据库更新技术都有不同的研究重心。本文中，我将针对多比例尺数据、多源数据、矢量数据和栅格数据及不同数据模型进行的空间数据库更新技术的研究理论、实现方法及成果进行整理归纳，呈现空间数据更新技术的现有发展动向及未来的发展趋势。

2空间数据库更新技术

2.1 利用空间分析技术更新空间数据库[1]

研究表明空间分析技术是空间数据更新的基础，空间叠加分析、实体空间关系分析，以及基于实体空间关系的智能捕捉，是实现区域空间要素整体更新和局部更新这两种更新方式的最主要的支持技术。在空间数据更新中引入智能捕捉CAD制图技术是解决在基于面向对象数据模型系统中边界重合问题的有效方法。

2.1.1 区域空间要素整体更新与处理

区域空间要素整体更新通常通过开窗方式更新窗口内的几类或全部空间要素。它要求源数据准确度能够得到保证，整体更新成本较高，很少采用这种方法，一般用在区域空间要素变更很大、数据现势性很差的情况下的数据更新。数据更新的前提是用于更新数据与被更新数据位于同一坐标系，使之具有可叠加分析，因此坐标匹配是数据更新不可缺少的环节。由于数据源的多尺度性，在实际更新中一般用大比例尺数据更新小比例尺数据，因此数据综合也成了数据更新的重要环节。叠加开窗是根据更新数据范围，在数据库确定被更新的区域，同时进行数据更新。数据接边处理是编辑处理数据库中被更新区域与周围数据之间的一致性问题。

2.1.2 区域空间要素的局部更新

用于区域局部对象更新的数据源可以有2种方式：电子数据、非电子数据（如直接输入坐标、直接勾绘）。局部更新操作对象是根据空间要素对象，根据空间对象之间的相互关系，一般只需要更新点、线和面要素，注记与地物属性紧密相联系，可以根据属性实现自动更新。在变更过程中由于不同来源数据的精度不同，经常产生数据不匹配，因此匹配吹是局部更新的重要环节。

（1）数据模型对局部更新实现的影响

01.拓扑结构数据模型以空间实体间拓扑关系为基础组织管理几何要素。数据拓扑关系以整

个管理区域为单位建立，所涉及空间实体几何属性的编辑、更新操作（如增加、删除、修改地理实体）就必须对整个区域进行拓扑重建，因此局部更新效率较低。但基于拓扑结构的空间数据更新可以充分享用实体之间拓扑关系，保持了图斑的基本特性。

02.面向对象数据模型以对象实体为单位存储管理空间几何要素，强调空间实体的完整性。

实体之间拓扑关系是隐含存在的，一般在空间分析时临时建立。面向对象数据模型局部更新比较方便，对单个实体增加、删除、修改不影响其他要素实体，因此效率较高。但面向对象数据模型实体间不能共享公共点和边界线，需要重复存储，因此在变更编辑过程中很难保持相邻实体间的边界共享，容易产生边界不一致现象，这要求在数据更新时要充分利用原有边界或探索不同更新实现方式以满足不同变更的类型。

（2）实体空间关系操作在数据更新中的应用。

单个实体更新主要通过基本实体和比较实体之间的空间逻辑关系的比较实现分割（求交、异或）和合并，及其组合操作实现。

2.2 多比例尺空间数据库更新技术研究[2]

利用基于CHT_EUR空间数据库模型的多比例尺空间数据库更新方案，通过空间要素匹配和属性对比对发生变更的数据进行自动识别，并且能通过基于地理对象构建的关系实现多尺度空间数据的联动更新，有效地解决了多比例尺数据不一致问题。该方法仍存在一些有待进一步研究的问题，比如，多比例尺联动更新时还不能自动更新小比例尺数据，在SDE版本增多的情况下可能导致空间叠加分析速度变慢，没有考虑到与其他类别要素之间的拓扑关系等。以下是对该技术研究的大致介绍：

（1）CHT _EUR空间数据库模型

（2）单一比例尺空间数据更新

（3）多比例尺空间数据联动更新

多比例尺空间数据联动更新是指在某个相对较大比例尺的空间数据已经更新的情况下，联动更新较小比例尺空间数据中与其对应于同一空间实体的空间要素。实现方案如下：01.基于地理对象构建多个比例尺空间数据之间的关联关系，根据较大比例尺的更新数据，

分析、识别其所属地理对象对应的小比例尺空间要素，并将其提取到工作层。

02.通过空间关系、要素类等信息建立多个尺度数据的关联关系来实现联动更新。在大比例

尺数据更新完成后，首先配置小比例尺数据的更新环境，然后根据大比例尺数据更新结果提示进行人工编辑更新。

2.3 多源数据更新地理空间数据库的理论与关键技术[3]

空间数据作为数据的一类，具有数据的一般特性。由于在获取方式、表示和管理方面的显著技术特色，空间数据又具有一些非常鲜明的特性。一般意义上的空间数据包括图形数据（或几何数据）和属性数据。图形数据或几何数据又可按其形态或获取与存储方式的差异分为矢量数据、数字高程模型格网或不规则三角网数据，以及栅格数据。属性数据的分类比较复杂，笼统地可分为一般属性数据和专题属性数据；基本的细分类别为几何类型信息、分类分级信息、数量特征信息、质量特征信息和名称信息等。

不同的数据获取方式和数据表达方式，其数据格式存在较大的差异。这些差异使多源空间数据的集成应用增加了技术难度，但是，多源空间数据的集成应用为空间数据整合和更新、空间信息服务也带来了无可比拟的数据资源和信息资源优势。

（1）多源空间数据库的整合理论和技术

01.数字合并

数字合并是从不同的数据源合并为一个新的、最优的数据集的算法过程，“新”和“优”