多源数据

基于ArcGIS Geodatabase的多源海图数据融合

研究

尹晓慧①②王利伟②

①信息工程大学测绘学院河南郑州 450052

②海军出版社天津塘沽 300450

摘要：由于空间数据的数据来源、数据格式、数据结构的不同，需要采用一定的技术方法才能将它们合并在一起使用，这就产生了数据融合问题。本文提出了多源矢量海图数据融合的理论和方法，引入Geodatabase数据模型，将多种文件格式的数据源融合到统一的数据库系统中，并且对空间数据融合中的几个关键技术进行了探讨。

关键词：数据融合；数据模型；Geodatabase

A study on the integration of multi-resources Chart data based on ArcGIS

Geodatabase

Yin Xiao-hui①②Wang Li-wei②

①Institute of Surveying and Mapping，Information Engineering University，Zhengzhou 450052

②Navy Press，Tianjin 300450

ABSTRACT: Because spatial data has different sources, different fomat and different

structure, we should use some technical methods to share them. Then, it cause a problem of data integration. This paper brings forward solutions for Chart data integration. We choose

Geodatabase to solve this problem. It mixes multi-resouces data which use file format

together in an uniform database system. And, we discuss some key technical methods to

solve the problem of data integration.

Keywords: data integration; data model; Geodatabase

1 引言

不同的GIS应用部门在同一地区、同一比例尺的空间数据往往采用不同的数据源（外业实地测量、航空摄影图像、卫星图像、地形图、海图、航空图和各种各样地图）、不同的空间数据标准、不同的的数据模型及空间物体分类分级体系进行重复采集。这不仅造成了人力、财力的巨大浪费，还引发了空间数据的多语义性、多时空性、多尺度性、存储格式的不同以及数据模型与存储结构的差异等，给GIS部门之间的数据共享和数据集成带来极大困难[1]。海图生产过程中同样存在这样的问题，因此，将数据融合技术应用于海图生产工作具有极大的现实意义。

2海图数据源

目前，国际国内数字海图大致有以下几个数据源[2]：

(1)各国官方海道测量部门提供的符合IHO S-57标准第三版的ENC。

(2)挪威C-MAP公司提供的CM93/3矢量海图库。

(3)德国的SevenCS公司提供的DNC (Direct ENC)矢量海图库。

(4)英国航道测量局(UKHO)出售的光栅图。

(5)我国航保部出版的中国海域的数字海图，其格式为VCF (Vector Chart Format)，其编码为ArcInfo中的数据格式。

(6)交通部海事局出版的中国港口图，其电子海图数据可以按IHO S-57格式提供。

而数字地图的数据源主要是ArcInfo的Coverage、Shapefile格式及其作为交换格式的E00格式，和MapInfo的MIF格式。

3数据融合理论与方法

空间数据融合是指[3]将同一地区不同来源的空间数据，采用不同的方法，重新组合专题数据，补充物体的分类分级和属性，进一步改善物体的几何精度，消除以下差异：空间物体在不同的空间数据模型中多次采集所产生的数据描述上的差异；相同或不同的数据模型采用不同的分类分级方法采集所产生的要素属性差异；空间数据的应用目的不同表现在要素综合详细程度上的差异以及多次数字化所产生的几何位置差异。

根据数据源不同，空间数据融合分为矢量数据融合和栅格数据融合以及矢量数据与栅格数据的融合。本文主要对矢量数据融合的问题进行讨论。

空间数据融合可以有以下几种思路[4]：

一是保持各图种各自的要素编码和数据格式，通过对不同图种作快速切换显示的方法实现不同数字地图的共用，保持各图种处于相互独立的状态。

二是以一种数据编码为基础，将另一种要素扩充到该要素编码集上，并用该要素数据格式作为数据格式的统一标准。

三是设计一种能融合多种数据的空间数据模型及其数据格式，研制实现多源数据融合的软件，统一符号系统。

显然，只有第三种方法才能真正实现不同数字图种之间的统一。这种方法将空间物体在各种各样的空间数据模型中多次采集所产生的差异以及相同的数据模型几何位置多次数字化和物体类型不同的抽象概括所产生的空间数据结构、几何位置和要素属性等的统一处理，在最大程度上实现多种数据源的完全转换。

4 Geodatabase数据模型

Geodatabase是ArcGIS 8引入的一个全新的空间数据模型，实际上是建立在DBMS之上的统一的智能化的空间数据库。它采用面向对象技术将现实空间世

界抽象为由若干对象类组成的数据模型，每个对象类有其属性、行为和规则，对象类间又有一定的联系。用户可以在已有的空间数据模型之上建立符合应用需求的扩展模型。因此，它不仅接近于人类对地理空间世界的认识，而且还具有较好的客户化能力和扩展能力。

Geodatabase是一个地理数据统一存储的仓库，所有数据（矢量数据和栅格数据）都能在同一数据库里存储并中心化管理。其模型结构如图1所示：

与以往的数据格式相比，Geodatabase的优越性主要体现在它对要素的建模上。它搭建了一个数据仓库的模型框架，这样用户可以轻易地创建智能化要素，模拟真实世界中对象的作用和行为。另外，Geodatabase还兼容了ArcInfo以前的Coverage和Shapefile格式，避免了数据格式的共享问题。所以，我们希望使用Geodatabase数据模型来描述海图数据。

5数据融合的关键技术

数据融合需要解决以下几个方面的问题：

5.1 数据模型的融合

数据模型的融合是指将两种以上的不同数据模型融合成一种新的数据模型，这种新的数据模型应能最大限度地包容原数据模型，然后将不同数据模型的数据向新的数据模型转换。因此，数据模型融合的关键在于新的数据模型的设计，我们引入Geodatabase数据模型作为统一数据模型将多种数据源的海图数据向Geodatabase目标数据转换。Geodatabase的要素类是对现实地理世界的对象化。在空间数据库中，要素类的表现形式就是关系数据库中的一个表，该表可以统一存储空间数据和属性数据。由于模型转换时涉及到目标间多对多映射的复杂关系，还有地理信息的多语义性，我们需要对Geodatabase模型进行合理的设计，尽量减少在数据模型转换的过程中造成的信息损失。