专利名称：地理空间数据增量信息的提取方法
技术领域：
本发明涉及一种地理数据增量提取的方法，特别是一种地理空间数据增量信息提取方法，属于地理信息技术领域。
背景技术：
随着空间数据服务领域的扩展和应用的不断深入，特别是导航和移动设备的普及，用户对空间数据的准确性、完整性和现势性提出了更高的要求。因此，对地理空间数据库进行持续不断的更新，提高地理空间数据的现势性，并且向数据用户分发更新信息，已成为空间数据生产商的当务之急。
根据向其用户提供的数据内容，可将现有更新服务分为批量式更新和增量式更新两种方式。批量式更新向用户提供新版数据的全部内容，该种更新方式存在传输效率低下、用户端更新困难等诸多问题，而增量式更新只向客户提供发生变化的信息，这种更新方式更加科学，是一种更有效的更新信息发布策略。目前对增量信息的更新研究仍处于起步阶段，在理论和方法上都存在许多需要深入研究的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种提取空间数据增量信息的方法，能够自动査找和匹配地理数据，并发现目标变化，提取变化信息，并加工成增量差分信息以一定的格式进行保存,从而实现比以往批量式更新更高效的数据更新方法。
本发明的技术方案包括以下歩骤-
步骤1，制定增量信息分类标准及确定增量信息分类量度。
步骤2，选定被处理的空间数据库，通过版本匹配获取候选匹配的地理数据集。
步骤3，对步骤2中所得的候选地理数据集中的地理要素进行要素匹配以及依据增量信息分类量度进行地理增量信息提取。
上述地理空间数据增量信息分类标准和度量，是进行增量信息提取的前提和基础。地理增量信息与快照、事件和快照差相关，快照是指在某个时刻客观世界中要素的数据表达，事件是快照差产生的原因，快照差体现事件造成的地理信息的差异程度，增量信息是快照差和事件的合成体。
基本的地理信息包括地理语义、几何形态及特征和专题属性三个方面，同时地理要素依据点、线、面几何特征将要素分类。用事件来描述现实世界种的地理要素的变化，依据地理信息的语义、几何和属性的变化，可描述目标的变化事件如下点要素的位移、语义及专题属性变化；线要素的延长、縮短、变形、位移、语义及专题属性变化；面要素的扩张、收縮、变形、位移、语义及专题属性变化。可根据具体的地理信息(如基础地理信息)的地理编码、几何描述和专题特征，对上述分类标准进行具体的参数描述和度量，以为后面的增量信息提取提供基础。
上述版本匹配方法包括空间匹配和时间匹配，空间匹配包括比例尺、图幅、图层、要素；时间配置包括版本时间。
上述要素匹配及提取方法为基于缓冲区的要素匹配方法，以新旧图层来描述不同版本数据集，对旧图上的目标以一定的缓冲距离构造缓冲区，以此缓冲区为范围对新图上的数据进行检测，判断新图上的目标与旧图上目标所形成的缓冲区的叠加关系，分析目标对应间的基数性，及目标属性的改变，来判断地理要素变化事件的类型，并根据具体的数据值来确定变化检测的结果，得到地理空间数据的增量信息。
本发明提出基于缓冲区的要素匹配与增量信息提取算法，实现了对不同版本地理空间数据库的增量信息提取，算法不仅能够提取一般变化的增量信息，而且能够很好的解决提取多对多目标变化的增量信息的问题，而在这之前这是一个一直难以解决问题。还创新提出了除根据ID来更新客户端数据库以外的另一种根据几何形状匹配来更新客户端数据库的更新方法，从而消除了客户端数据库的数据ID必须与主数据库端同一数据ID相同的要求,使更新的数据库范围更加广泛。
图1是本发明中的版本匹配示意图。图2是本发明中的缓冲区匹配流程图。
具体实施例方式
(1)制定增量信息分类标准及确定增量信息分类量度。地理空间数据增量信息分类标准和度量，是进行增量信息提取的前提和基础。地理增量信息与快照、事件和快照差相关，快照是指在某个时刻客观世界中要素的数据表达，事件是快照差产生的原因，快照差体现事件造成的地理信息的差异程度，增量信息是快照差和事件的合成体。基本的地理信息包括地理语义、几何形态及特征和专题属性三个方面，同时地理要素依据点、线、面几何特征将要素分类。用事件来描述现实世界种的地理要素的变化，依据地理信息的语义、几何和属性的变化，可描述目标的变化事件如下点要素的位移、语义及专题属性变化；线要素的延长、缩短、变形、位移、语义及专题属性变化；面要素的扩张、收縮、变形、位移、语义及专题属性变化。可根据具体的地理信息(如基础地理信息)的地理编码、几何描述和专题特征，对上述分类标准进行具体的参数描述和度量，以为后面的增量信息提取提供基础。
(2)选定被处理的空间数据库，通过版本匹配获取候选匹配的地理数据集。版本指的是某一特定时刻所有的数据(包括空间数据和属性数据)在数据库中重新存储， 一个版本相当于一个时空快照。版本匹配是地理空间实体匹配的前提。版本匹配包括时间和空间两个方面的内容，如图l所示。地图是分幅生产和更新的，而地图在水平方向上按照要素分层的方法进行组织，如基本比例尺地形图可以分为一般居民地、交通、水系、植被、高程、注记等图层，在整个数据库中，同一层的数据为一个数据文件。数据更新的前提是用于更新的数据与被更新数据位于同一坐标系，使之能够可叠加分析，因此空间匹配(坐标匹配)是数据更新不可缺少的环节。比例尺、图幅号以及所在图层必须一致。时间匹配指的是如果客户端的现存地图版本时间为tl，而客户端发出更新请求给服务器端，找出服务器端最新版的数据，设该版地图版本时间为t2，如果t2〉tl,则说明服务器端的空间数据与客户端的空间数据相比较现势性较好，有必要更新，否则客户端无需进行更新操作。所有这些都是变化检测与提取的前提。
(3)对基础地理数据集中的地理要素进行要素匹配以及增量信息提取。本实施例对于要素匹配以及提取主要运用了基于缓冲区的要素匹配与增量提取方法。
基于缓冲区的要素匹配方法如下
以新旧图层来描述不同版本数据集。对旧图上的目标S以一定的缓冲距离构造缓冲区，以此缓冲区为范围对新图上的数据进行检测，判断新图上的目标与旧
5图上目标所形成的缓冲区的关系及属性的改变来确定变化检测的结果。考虑目标落在缓冲区内的情况，直观的情形是如果滞留在缓冲区外部的部分越多那么变化的可能性就越大。其中， 一个重要参数是缓冲区距离的确定。缓冲距离是由两个数据集中的精度差异所决定的， 一般情况下它的值很小，这也是缓冲区分析检测法能够正常运作的前提之一，它的值应可由进行检测的两幅图形数据的误差来确定。
取出新旧图层(分别记为NewFtrSets = {NewFtrl, NewFtr2,…，NewFtrn},OldFtrSets = {OldFtrl, 01dFtr2'…，OldFtrm}, m， n不一定相等，表示要素的个数)，进行要素匹配，首先在新旧图层中各增加一个标识字段"flag"，将其赋值为0，表示没有匹配过；l表示进入匹配候选集。
下面分四次匹配来处理多对多，合并，分割，修改，增加，删除的六种情况，每次匹配针对不同的要素变化类型。
第--次匹配，用新层匹配旧层，主要解决所有合并和多对多的情况，增加中的一部分情况，修改中几何形状完全相同的匹配候选集，以及检测出没有发生任何变化的目标。
第二次匹配，用旧层匹配新层，主要找出所有分割的匹配集，删除匹配集中的一部分。
第三次匹配，用新层匹配旧层，获取增加、修改的匹配集，这里的修改包括延长(线要素)或者扩张(面要素)，縮短(线要素)或者縮小(面要素)，和变形三种情况。
第四次匹配，用旧层匹配新层，获取删除，修改的匹配集，这里修改的情况同第三次修改的情况。
缓冲区方法进行要素匹配与变化检测的具体流程图见附图2，图中的①、②、③、④表示依次进行的四次匹配，每一次匹配过程都会改变新旧图层的标记符Flag的值，后续的匹配过程依赖前面的匹配。匹配结束后需要删除标记符这样才不会破坏原始新旧图层的数据。
权利要求
1.一种地理空间数据增量信息的提取方法，其特征在于包括以下步骤步骤1，制定增量信息分类标准及确定增量信息分类量度；步骤2，选定被处理的空间数据库，通过版本匹配获取候选匹配的地理数据集；步骤3，对步骤2中所得的候选地理数据集中的地理要素进行要素匹配以及依据增量信息分类量度进行地理增量信息提取。
2. 根据权利要求1所述地理空间数据增量信息的提取方法，其特征在于地理 增量信息与快照、事件和快照差相关，快照是指在某个时刻客观世界中要素的 数据表达，事件是快照差产生的原因，快照差体现事件造成的地理信息的差异 程度，增量信息是快照差和事件的合成体；基本的地理信息包括地理语义、几 何形态及特征和专题属性，同时地理要素依据点、线、面几何特征将要素分类， 用事件来描述现实世界种的地理要素的变化，依据地理信息的语义、几何和属 性的变化，可描述目标的变化事件如下点要素的位移、语义及专题属性变化； 线要素的延长、縮短、变形、位移、语义及专题属性变化；面要素的扩张、收 縮、变形、位移、语义及专题属性变化，根据具体的地理信息的地理编码、几 何描述和专题特征，对上述分类标准进行具体的参数描述和度量，以为后面的 增量信息提取提供基础。
3. 根据权利要求l所述地理空间数据增量信息的提取方法，其特征在于版本 匹配包括空间匹配和时间匹配，空间匹配包括比例尺、图幅、图层、要素；时 间匹配包括地理数据的版本时间和对应。
4. 根据权利要求1所述的地理空间数据增量信息的提取方法，其特征在于要 素匹配及提取方法为基于缓冲区的要素匹配方法，以新旧图层来描述不同版本 数据集，对旧图上的目标以一定的缓冲距离构造缓冲区，以此缓冲区为范围对 新图上的数据进行检测，判断新图上的目标与旧图上目标所形成的缓冲区的叠 加关系，分析目标对应间的基数性，及目标属性的改变，来判断地理要素变化 事件的类型，并根据具体的数据值来确定变化检测的结果，得到地理空间数据 的增量信息。
全文摘要
本发明涉及一种地理空间数据增量信息的提取方法，该方法对指定要处理的空间数据库，通过版本匹配获取基础地理数据集，通过地理目标的语义、几何及专题属性分析，运用基于缓冲区的增量信息提取算法进行变化检测与增量信息提取。本发明实现了地理空间数据增量信息的自动提取，不仅能够提取一般变化的地理数据增量信息，而且能够很好解决提取目标多对多变化的增量信息的问题，并可以根据几何形状进行匹配来更新客户端数据库，消除了客户端数据库的数据ID必须和主数据库一致的要求，使更新的数据库范围更加广泛。
文档编号G09B29/00GK101593201SQ200910062280
公开日2009年12月2日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者远 万, 申 应, 霖 李, 胡江龙, 彪 贺 申请人:武汉大学