專利名稱：地理空間數(shù)據(jù)增量信息的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地理數(shù)據(jù)增量提取的方法，特別是一種地理空間數(shù)據(jù)增量信息提取方法，屬于地理信息技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著空間數(shù)據(jù)服務(wù)領(lǐng)域的擴(kuò)展和應(yīng)用的不斷深入，特別是導(dǎo)航和移動(dòng)設(shè)備的普及，用戶對(duì)空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和現(xiàn)勢(shì)性提出了更高的要求。因此，對(duì)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行持續(xù)不斷的更新，提高地理空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性，并且向數(shù)據(jù)用戶分發(fā)更新信息，已成為空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)商的當(dāng)務(wù)之急。
根據(jù)向其用戶提供的數(shù)據(jù)內(nèi)容，可將現(xiàn)有更新服務(wù)分為批量式更新和增量式更新兩種方式。批量式更新向用戶提供新版數(shù)據(jù)的全部?jī)?nèi)容，該種更新方式存在傳輸效率低下、用戶端更新困難等諸多問(wèn)題，而增量式更新只向客戶提供發(fā)生變化的信息，這種更新方式更加科學(xué)，是一種更有效的更新信息發(fā)布策略。目前對(duì)增量信息的更新研究仍處于起步階段，在理論和方法上都存在許多需要深入研究的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種提取空間數(shù)據(jù)增量信息的方法，能夠自動(dòng)?xùn)苏液推ヅ涞乩頂?shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)目標(biāo)變化，提取變化信息，并加工成增量差分信息以一定的格式進(jìn)行保存,從而實(shí)現(xiàn)比以往批量式更新更高效的數(shù)據(jù)更新方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下歩驟-
步驟1，制定增量信息分類標(biāo)準(zhǔn)及確定增量信息分類量度。
步驟2，選定被處理的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)版本匹配獲取候選匹配的地理數(shù)據(jù)集。
步驟3，對(duì)步驟2中所得的候選地理數(shù)據(jù)集中的地理要素進(jìn)行要素匹配以及依據(jù)增量信息分類量度進(jìn)行地理增量信息提取。
上述地理空間數(shù)據(jù)增量信息分類標(biāo)準(zhǔn)和度量，是進(jìn)行增量信息提取的前提和基礎(chǔ)。地理增量信息與快照、事件和快照差相關(guān)，快照是指在某個(gè)時(shí)刻客觀世界中要素的數(shù)據(jù)表達(dá)，事件是快照差產(chǎn)生的原因，快照差體現(xiàn)事件造成的地理信息的差異程度，增量信息是快照差和事件的合成體。
基本的地理信息包括地理語(yǔ)義、幾何形態(tài)及特征和專題屬性三個(gè)方面，同時(shí)地理要素依據(jù)點(diǎn)、線、面幾何特征將要素分類。用事件來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界種的地理要素的變化，依據(jù)地理信息的語(yǔ)義、幾何和屬性的變化，可描述目標(biāo)的變化事件如下點(diǎn)要素的位移、語(yǔ)義及專題屬性變化；線要素的延長(zhǎng)、縮短、變形、位移、語(yǔ)義及專題屬性變化；面要素的擴(kuò)張、收縮、變形、位移、語(yǔ)義及專題屬性變化。可根據(jù)具體的地理信息(如基礎(chǔ)地理信息)的地理編碼、幾何描述和專題特征，對(duì)上述分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體的參數(shù)描述和度量，以為后面的增量信息提取提供基礎(chǔ)。
上述版本匹配方法包括空間匹配和時(shí)間匹配，空間匹配包括比例尺、圖幅、圖層、要素；時(shí)間配置包括版本時(shí)間。
上述要素匹配及提取方法為基于緩沖區(qū)的要素匹配方法，以新舊圖層來(lái)描述不同版本數(shù)據(jù)集，對(duì)舊圖上的目標(biāo)以一定的緩沖距離構(gòu)造緩沖區(qū)，以此緩沖區(qū)為范圍對(duì)新圖上的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，判斷新圖上的目標(biāo)與舊圖上目標(biāo)所形成的緩沖區(qū)的疊加關(guān)系，分析目標(biāo)對(duì)應(yīng)間的基數(shù)性，及目標(biāo)屬性的改變，來(lái)判斷地理要素變化事件的類型，并根據(jù)具體的數(shù)據(jù)值來(lái)確定變化檢測(cè)的結(jié)果，得到地理空間數(shù)據(jù)的增量信息。
本發(fā)明提出基于緩沖區(qū)的要素匹配與增量信息提取算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同版本地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的增量信息提取，算法不僅能夠提取一般變化的增量信息，而且能夠很好的解決提取多對(duì)多目標(biāo)變化的增量信息的問(wèn)題，而在這之前這是一個(gè)一直難以解決問(wèn)題。還創(chuàng)新提出了除根據(jù)ID來(lái)更新客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)以外的另一種根據(jù)幾何形狀匹配來(lái)更新客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)的更新方法，從而消除了客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)ID必須與主數(shù)據(jù)庫(kù)端同一數(shù)據(jù)ID相同的要求,使更新的數(shù)據(jù)庫(kù)范圍更加廣泛。


圖1是本發(fā)明中的版本匹配示意圖。圖2是本發(fā)明中的緩沖區(qū)匹配流程圖。
具體實(shí)施例方式
(1)制定增量信息分類標(biāo)準(zhǔn)及確定增量信息分類量度。地理空間數(shù)據(jù)增量信息分類標(biāo)準(zhǔn)和度量，是進(jìn)行增量信息提取的前提和基礎(chǔ)。地理增量信息與快照、事件和快照差相關(guān)，快照是指在某個(gè)時(shí)刻客觀世界中要素的數(shù)據(jù)表達(dá)，事件是快照差產(chǎn)生的原因，快照差體現(xiàn)事件造成的地理信息的差異程度，增量信息是快照差和事件的合成體?；镜牡乩硇畔ǖ乩碚Z(yǔ)義、幾何形態(tài)及特征和專題屬性三個(gè)方面，同時(shí)地理要素依據(jù)點(diǎn)、線、面幾何特征將要素分類。用事件來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界種的地理要素的變化，依據(jù)地理信息的語(yǔ)義、幾何和屬性的變化，可描述目標(biāo)的變化事件如下點(diǎn)要素的位移、語(yǔ)義及專題屬性變化；線要素的延長(zhǎng)、縮短、變形、位移、語(yǔ)義及專題屬性變化；面要素的擴(kuò)張、收縮、變形、位移、語(yǔ)義及專題屬性變化?？筛鶕?jù)具體的地理信息(如基礎(chǔ)地理信息)的地理編碼、幾何描述和專題特征，對(duì)上述分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體的參數(shù)描述和度量，以為后面的增量信息提取提供基礎(chǔ)。
(2)選定被處理的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)版本匹配獲取候選匹配的地理數(shù)據(jù)集。版本指的是某一特定時(shí)刻所有的數(shù)據(jù)(包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù))在數(shù)據(jù)庫(kù)中重新存儲(chǔ)， 一個(gè)版本相當(dāng)于一個(gè)時(shí)空快照。版本匹配是地理空間實(shí)體匹配的前提。版本匹配包括時(shí)間和空間兩個(gè)方面的內(nèi)容，如圖l所示。地圖是分幅生產(chǎn)和更新的，而地圖在水平方向上按照要素分層的方法進(jìn)行組織，如基本比例尺地形圖可以分為一般居民地、交通、水系、植被、高程、注記等圖層，在整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，同一層的數(shù)據(jù)為一個(gè)數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)更新的前提是用于更新的數(shù)據(jù)與被更新數(shù)據(jù)位于同一坐標(biāo)系，使之能夠可疊加分析，因此空間匹配(坐標(biāo)匹配)是數(shù)據(jù)更新不可缺少的環(huán)節(jié)。比例尺、圖幅號(hào)以及所在圖層必須一致。時(shí)間匹配指的是如果客戶端的現(xiàn)存地圖版本時(shí)間為tl，而客戶端發(fā)出更新請(qǐng)求給服務(wù)器端，找出服務(wù)器端最新版的數(shù)據(jù)，設(shè)該版地圖版本時(shí)間為t2，如果t2〉tl,則說(shuō)明服務(wù)器端的空間數(shù)據(jù)與客戶端的空間數(shù)據(jù)相比較現(xiàn)勢(shì)性較好，有必要更新，否則客戶端無(wú)需進(jìn)行更新操作。所有這些都是變化檢測(cè)與提取的前提。
(3)對(duì)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)集中的地理要素進(jìn)行要素匹配以及增量信息提取。本實(shí)施例對(duì)于要素匹配以及提取主要運(yùn)用了基于緩沖區(qū)的要素匹配與增量提取方法。
基于緩沖區(qū)的要素匹配方法如下
以新舊圖層來(lái)描述不同版本數(shù)據(jù)集。對(duì)舊圖上的目標(biāo)S以一定的緩沖距離構(gòu)造緩沖區(qū)，以此緩沖區(qū)為范圍對(duì)新圖上的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，判斷新圖上的目標(biāo)與舊
5圖上目標(biāo)所形成的緩沖區(qū)的關(guān)系及屬性的改變來(lái)確定變化檢測(cè)的結(jié)果?？紤]目標(biāo)落在緩沖區(qū)內(nèi)的情況，直觀的情形是如果滯留在緩沖區(qū)外部的部分越多那么變化的可能性就越大。其中， 一個(gè)重要參數(shù)是緩沖區(qū)距離的確定。緩沖距離是由兩個(gè)數(shù)據(jù)集中的精度差異所決定的， 一般情況下它的值很小，這也是緩沖區(qū)分析檢測(cè)法能夠正常運(yùn)作的前提之一，它的值應(yīng)可由進(jìn)行檢測(cè)的兩幅圖形數(shù)據(jù)的誤差來(lái)確定。
取出新舊圖層(分別記為NewFtrSets = {NewFtrl, NewFtr2,…，NewFtrn},OldFtrSets = {OldFtrl, 01dFtr2'…，OldFtrm}, m， n不一定相等，表示要素的個(gè)數(shù))，進(jìn)行要素匹配，首先在新舊圖層中各增加一個(gè)標(biāo)識(shí)字段"flag"，將其賦值為0，表示沒(méi)有匹配過(guò)；l表示進(jìn)入匹配候選集。
下面分四次匹配來(lái)處理多對(duì)多，合并，分割，修改，增加，刪除的六種情況，每次匹配針對(duì)不同的要素變化類型。
第--次匹配，用新層匹配舊層，主要解決所有合并和多對(duì)多的情況，增加中的一部分情況，修改中幾何形狀完全相同的匹配候選集，以及檢測(cè)出沒(méi)有發(fā)生任何變化的目標(biāo)。
第二次匹配，用舊層匹配新層，主要找出所有分割的匹配集，刪除匹配集中的一部分。
第三次匹配，用新層匹配舊層，獲取增加、修改的匹配集，這里的修改包括延長(zhǎng)(線要素)或者擴(kuò)張(面要素)，縮短(線要素)或者縮小(面要素)，和變形三種情況。
第四次匹配，用舊層匹配新層，獲取刪除，修改的匹配集，這里修改的情況同第三次修改的情況。
緩沖區(qū)方法進(jìn)行要素匹配與變化檢測(cè)的具體流程圖見(jiàn)附圖2，圖中的①、②、③、④表示依次進(jìn)行的四次匹配，每一次匹配過(guò)程都會(huì)改變新舊圖層的標(biāo)記符Flag的值，后續(xù)的匹配過(guò)程依賴前面的匹配。匹配結(jié)束后需要?jiǎng)h除標(biāo)記符這樣才不會(huì)破壞原始新舊圖層的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種地理空間數(shù)據(jù)增量信息的提取方法，其特征在于包括以下步驟步驟1，制定增量信息分類標(biāo)準(zhǔn)及確定增量信息分類量度；步驟2，選定被處理的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)版本匹配獲取候選匹配的地理數(shù)據(jù)集；步驟3，對(duì)步驟2中所得的候選地理數(shù)據(jù)集中的地理要素進(jìn)行要素匹配以及依據(jù)增量信息分類量度進(jìn)行地理增量信息提取。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述地理空間數(shù)據(jù)增量信息的提取方法，其特征在于地理 增量信息與快照、事件和快照差相關(guān)，快照是指在某個(gè)時(shí)刻客觀世界中要素的 數(shù)據(jù)表達(dá)，事件是快照差產(chǎn)生的原因，快照差體現(xiàn)事件造成的地理信息的差異 程度，增量信息是快照差和事件的合成體；基本的地理信息包括地理語(yǔ)義、幾 何形態(tài)及特征和專題屬性，同時(shí)地理要素依據(jù)點(diǎn)、線、面幾何特征將要素分類， 用事件來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界種的地理要素的變化，依據(jù)地理信息的語(yǔ)義、幾何和屬 性的變化，可描述目標(biāo)的變化事件如下點(diǎn)要素的位移、語(yǔ)義及專題屬性變化； 線要素的延長(zhǎng)、縮短、變形、位移、語(yǔ)義及專題屬性變化；面要素的擴(kuò)張、收 縮、變形、位移、語(yǔ)義及專題屬性變化，根據(jù)具體的地理信息的地理編碼、幾 何描述和專題特征，對(duì)上述分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體的參數(shù)描述和度量，以為后面的 增量信息提取提供基礎(chǔ)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述地理空間數(shù)據(jù)增量信息的提取方法，其特征在于版本 匹配包括空間匹配和時(shí)間匹配，空間匹配包括比例尺、圖幅、圖層、要素；時(shí) 間匹配包括地理數(shù)據(jù)的版本時(shí)間和對(duì)應(yīng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地理空間數(shù)據(jù)增量信息的提取方法，其特征在于要 素匹配及提取方法為基于緩沖區(qū)的要素匹配方法，以新舊圖層來(lái)描述不同版本 數(shù)據(jù)集，對(duì)舊圖上的目標(biāo)以一定的緩沖距離構(gòu)造緩沖區(qū)，以此緩沖區(qū)為范圍對(duì) 新圖上的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，判斷新圖上的目標(biāo)與舊圖上目標(biāo)所形成的緩沖區(qū)的疊 加關(guān)系，分析目標(biāo)對(duì)應(yīng)間的基數(shù)性，及目標(biāo)屬性的改變，來(lái)判斷地理要素變化 事件的類型，并根據(jù)具體的數(shù)據(jù)值來(lái)確定變化檢測(cè)的結(jié)果，得到地理空間數(shù)據(jù) 的增量信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地理空間數(shù)據(jù)增量信息的提取方法，該方法對(duì)指定要處理的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)版本匹配獲取基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)集，通過(guò)地理目標(biāo)的語(yǔ)義、幾何及專題屬性分析，運(yùn)用基于緩沖區(qū)的增量信息提取算法進(jìn)行變化檢測(cè)與增量信息提取。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了地理空間數(shù)據(jù)增量信息的自動(dòng)提取，不僅能夠提取一般變化的地理數(shù)據(jù)增量信息，而且能夠很好解決提取目標(biāo)多對(duì)多變化的增量信息的問(wèn)題，并可以根據(jù)幾何形狀進(jìn)行匹配來(lái)更新客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)，消除了客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)ID必須和主數(shù)據(jù)庫(kù)一致的要求，使更新的數(shù)據(jù)庫(kù)范圍更加廣泛。
文檔編號(hào)G09B29/00GK101593201SQ200910062280
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者遠(yuǎn) 萬(wàn), 申 應(yīng), 霖 李, 胡江龍, 彪 賀 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)