第3章多源空间数据集成

换后数据不能准确表达源数据的信息。 • 通过交换格式转换数据的过程较为复杂。 • 这种模式需要将数据统一起来，违背了数据
分布和独立性的原则。
二、数据互操作模式：
GIS互操作是指在异构数据库和分布式 计算的情况下，GIS用户在相互理解的情况下， 能透明地获取所需的信息。空间数据互操作 模式主要体现在OGC（Open GIS Consortium）制定的数据共享规范。
第三节 多源空间数据融合
数据融合技术：是多源信息的一种处理方法， 处理的目的是将获得的信息通过推理和识别， 并据此作出估计和判决，通过多传感器数据 融合，可增加置信度、减少模糊性，提高系 统可靠性。
多传感器数据融合：充分利用不同时间与空 间的多传感器数据资源，采用计算机技术对 按时间序列获得的多传感器观测数据，在一 定准则下进行分析、综合、支配和使用，获 得对被测对象的一致性解释与描述，进而实 现相应的决策和估计，使系统获得比它的各 组成部分更充分的信息。
4、符号层融合
高层次融合，是直接针对具体决策目标的， 其结果为控制决策提供依据。融合结果的质量 将直接影响决策水平。
根据决策层数据融合的结果，可以采取相应的故 障隔离策略。实现故障检测、故障诊断，故障诊断的 最终目的就是进行故障状态下的对策，包括故障隔离、 降额使用和其他措施等。
三、数据融合问题与展望
SIMS的体系结构
数据提供者：直接访问数据文件或者数据库，并通过 数据代理提供给其他模块使用； 数据消费者：消费和使用数据的模块，通常负责对数 据的各种分析、处理和表现； 数据代理：维系数据消费者和数据提供者之间的纽带， 来自提供者的数据通过代理这个中介传递给消费者： 完成一次数据消费，数据消费行为产生的新数据也通 过代理传递给提供者，由提供者完成存盘动作。
该模式局限性： • 需每种格式的宿主软件都按照统一的规范实
现数据访问接口。 • 一个软件访问其它软件时，用户必须同时拥
有这两个GIS软件，并且同时运行。
三、直接数据访问模式:
是在一个GIS软件中实现对其它软件数据 格式的直接访问、存取和空间分析。其原理 是利用空间数据引擎的方法实现多源数据的 无缝集成，是实现空间数据集成的理想模式。
多源空间数据的无缝集成SIMS：
SIMS是一种无须数据格式转换，直接访问 多种数据格式的高级空间数据集成技术。 特点：
•多格式数据直接访问。 •格式无关数据集成。 •位置无关数据集成。 •允许使用来自不同格式的数据直接进行复合空间分析。
SIMS技术的核心不是分析、破解和转换其 他GIS软件的二进制文件格式，SIMS提出了一 种内置于GIS软件中的特殊数据访问体系结构。 它需要实现不同格式数据的管理、调度、缓存 （Cache），并提供不同格式数据之间的互操 作能力。
第二节 多源空间数据的集成模式
一、数据格式转换模式：
在这种模式下，外部系统的数据经数据 格式转换程序（Export）转换成相应的交换 格式数据，当前系统经过数据导入（Import） 程序导入这些数据到自己的数据库或文件中， 这是目前GIS数据集成的主要方法。
该模式存在的问题： • 在转换过程中可能造成数据的丢失，因而转
2、时空层融合/位置融合
利用传感器在每个扫描周期的量测数 据(如目标与传感器的距离等)对目标的状 态参数(如位置、速度等)进行估计。
3、属性层融合
利用从各个传感器的原始信息中提取的特 征信息进行综合分析和处理的中间层次过程， 它需要检测层的融合结果，同时需要有关诊断 对象描述的诊断知识的融合结果，诊断知识的 来源包括先验的各种知识。对照已建立的假设 (已知的故障模式),对观测量进行检验,以确定 哪一个假设与观测量相匹配。
制图综合的程度受3种基本因素的影响： • 地图的用途：主要决定地图所应表示和着重
表示哪些方面的内容； • 地图比例尺：主要决定地图内容表示的详细
程度； • 制图区域的地理特点：即应显示本地区地理
景观的特点。
制图综合分为： • 比例综合：因地图比例尺缩小而引起图形轮廓无法表
达时，进行选取和概括的一种综合手段。 • 目的综合：事物的重要程度并不完全决定图形大小和
• 位置关系:判断一个点实体是否在面实体内部 还是外部,或者一个点实体是否在线实体上等 等。是点-面匹配类型的主要匹配规则。
• 实体的形状特征:线的形状特征有长度、凹度; 面的形状特征有周长、面积、密度等。常常被 用于面-面匹配或被用作匹配检核标准。
拓扑匹配：通过计算侯选同名实体的拓扑关 系度量作为匹配依据。
问题： 用计算机和一些算法来进行状态分析和属
性识别有困难；多传感器数据融合系统不仅体 系本身存在固有问题，而且体系之间的匹配也 存在问题；至今还未形成一套完整的理论体系 和有效的融合模型和算法，绝大部分都是针对 特定问题、领域来研究。
方向： • 多传感器数据融合系统基本理论框架、融合
模型、准则和算法、系统设计和评估方法、 大系统融合技术等研究。 • 多传感器具体理论方向、新技术应用、多学 科交叉应用等。
二、空间数据分类：
1、根据数据使用者、收集者或生产者的 关系及数据来源分类： •原始数据 •成品数据
2、根据空间数据特征分类：
•点数据 •线数据 •多边形数据
三、空间数据源的特点：
1、多语义性 2、多时空性和多尺度 •空间多尺度 •时间多尺度 3、获取手段多源性 4、存储格式多源性
5、分布式特征 表现在： •空间数据形成基础 •数据采集状况 •数据存储、维护和更新 •地学数据运作的分布式 6、空间拓扑特征
第三章 多源空间数据集成
1：空间数据源的类型与特点 2：多源空间数据的集成模式 3：多源空间数据融合 4、多比例尺空间数据集成 5、时空多尺度空间数据集成 6、3S集成
第一节 空间数据源的类型与特点
一、空间数据来源：
地图数字化；观测数据； 试验数据；遥感与GPS数据； 理论推测与估算数据；历史数据； 统计普查数据；集成数据；
拓扑匹配用来减少搜索范围或用于检核 几何匹配的效果,缺点是同一地物在两幅图中 的拓扑关系的微小差异都将导致匹配失败,因 此很少单独使用。
语义匹配：通过比较侯选同名实体的语义信 息作为匹配依据。
即属性匹配,通过比较候选同名实体的语 义信息作为匹配的依据,这种匹配方法很有效。 语义匹配方法的缺点是算法在很大程度上依 赖于数据模型以及属性数据类型等。
多传感器数据融合技术广泛应用于C3I 系统、复杂工业过程控制、机器人、自 动目标识别、交通管制、惯性导航、海 洋监视和管理、农业、遥感、医疗诊断、 图像处理、模式识别等领域。
一、多源数据融合
多源空间数据，广义上讲，包括多数据 来源、多数据格式、多时空数据、多比例尺 （多精度）、多语义性几个层次；从狭义上 讲，主要是指数据格式的多样式，包括不同 数据源的不同格式及不同数据结构导致的数 据存储格式的差异。
• 数据合并:包括空间数据和属性数据的合并 • 结果输出
4、地图合并技术的研究内容
• 考虑数据质量的多源空间数据集成概念框架； • 空间数据库中实体的识别、匹配和分类技术； • 地图/地理数据库智能合并系统； • 基于地图合并技术的变化检测，地图自动更新
技术；
第五节 时空多尺度空间数据集成
尺度是地球科学的一个重要的概念,地球现象和过程 的发生和变化都受尺度的制约,其中一些现象和过程 只发生在某个尺度上,但绝大多数在很多尺度上都可 以发生,只是其变化规律不同,而且这些现象和过程的 变化与尺度之间的关系是非线性的,因此在地球科学 分析、模拟和预测中,都非常重视尺度的作用。尺度 的变化制约着观测、表达、分析和交换信息的详细程 度,是地球信息及其技术应用的主要瓶颈之一。
1、地图合并与地图叠置的区别
• 地图合并考虑了源图中可能存在的数据不一 致性。
• 地图叠置要生成交点，并生成新的多边形， 而地图合并只是将匹配地物的不同表现形式 一致化。
2、地图合并的主要方法
地图合并包括： 实体匹配、同名实体合并。
匹配算法分为三类：
几何匹配：通过计算几何相似度来进行同名实 体匹配。匹配规则: • 距离:比较两个实体要素之间的距离来实现匹 配. • 线实体的角度:包括线实体之间的角度及线实 体的方向,可对经过距离规则匹配的同名实体 进行匹配正确性的判断。
地图综合是一个具有较强智能推理行为 的过程,其研究涉及的领域十分广泛,是地图 学界一大国际性难题。地图自动综合的难点 在于需要用计算机理解地图制图的原理与方 法,将人的经验形式化表达出来。至今,仍没 有一个明朗的自动化的解决方案。
在综合时,地图目标选取的数量已有大量 成熟的成果,但在自动综合中具体选取哪一个 目标是一个有待研究的课题,这其中的关键问 题就是地图要素空间关系的识别与描述。地 图自动综合是国际制图与空间信息科学领域 的热门研究与应用问题,。
3、地图合并技术的应用
• 地图拼接； • 地图更新； • 地图集成；
地图合并的一般流程:
• 数据预处理:不同数据库的数据规范、存储格式、数 据组织。
• 地图对准:消除地图之间的空间差异,固定空间精度较 好的地图,改正空间精度较差的地图。
• 同名实体匹配:是地图合并的核心部分,通过一系列的 空间实体相似度指标,识别出不同地图中的同名实体, 建立它们之间的联接关系.
多源数据融合：解决数据在各种数据库中 存在的模型差异、精度差异、几何位置差异 和属性定义差异等问题，实现最大限度上的 多种数据源的完全转换和信息共享。
• 目标编码体系的融合：解决不同数据库对空 间实体采用的编码方式不同的问题。
• 几何位置、形状的统一：建立标准的目标构 件图库，使每种专业目标有唯一的识别编码 和唯一的图形标识，两者一一对应。
尺度是指研究某一物体或现象时所采 用的空间或时间单位，是某一现象或过程 在空间和时间上所涉及的范围和发生的频 率，还可指人们观察事物对象、模式或过 程时所采用的窗口。分为空间尺度和时间 尺度,常以粒度和幅度来表达。