目前, 湖南省级基础地理信息数据库的更新主要采用基于图幅的图、库分离的航天航空遥感摄影测量法更新模式，串行的传统更新模式，能够满足某一段时间内对基础地理信息数据更新速度的要求。但是随着信息化测绘对空间地理信息的现势性要求越来越高，传统的航天航空遥感摄影测量法串行更新模式已逐渐不能满足更新频率的要求^[1-5]，迫切地需要优化生产技术流程和采用更为先进的更新理念^[6-11]。

基于此，本文研究并建立了基础地理信息数据协同更新机制，它支持多角色多任务同步展开; 研发基于库体的协同更新软件系统，实现变化信息的自动识别提取、融合更新，以及基础地理信息更新流程的再造; 综合利用多源数据直接对库体数据进行基于生产范围的更新，提高现势性。

1 协同更新模式 1.1 关键技术

1) 方案化数据自动处理技术。由于数字资料的来源不同，参照的标准规范不同，且地理要素所采用的编码体系也不同，不同成果之间要进行编码转换才能使用。各类数据的整合、对照转换是利用多源数据完成基础地理信息数据协同更新工作的基础，通过编码和属性的转换可将多源参考数据转换成1:10 000标准化库体数据，为数据共享提供基础。为减少数据对照的工作量，提高效率，降低人工误差，本研究中提出方案化的各类多源异构数据对照转换方法，将人工处理的语义解析成规则，再定义成一个个独立的方案，这些方案就能替代以前人工处理的经验判断，减少人工干预，提升效率。

在对某一类别参考数据进行对照转换前需根据人工经验编制对照转换方案，编制编码对照表。对照表包含方案信息表、图层对照表和字段对照表。

方案信息表记录数据对照方案的基本信息，包括方案名称、数据类型，以及是否启动等。图层对照表记录把参考数据的某一图层转换到1:10 000数据的某一图层的对照信息。字段对照表记录每一个对照图层的字段对照方式，将图层的一种字段转换到另一种字段。

2) 空间变化信息识别及提取技术。要素级的多源数据比对需要对两份数据从空间和属性两方面进行差异检测，并将差异信息提取出来，按照基础地理信息数据更新标准进行标准化处理，为后续数据编辑和融合更新提供依据。空间和要素级的变化信息识别涉及到点、线、面多种格式的要素类型和新增、修改、删除、属性变化等差异类型，首先根据要素的线性拟合度计算两个要素相似度，再根据相似度计算经验将变化信息提取成不同的变化类型。

3) 多比例尺空间数据联动自动更新技术。多比例尺空间数据联动更新是指在某个相对较大比例尺空间数据更新的情况下，自动联动更新成较小比例尺的空间数据，以及空间数据中与其对应同一空间实体的空间要素。多比例尺数据更新不仅要实现某个比例尺数据之间的联动更新，还要实现多个比例尺数据之间的联动更新，以保证数据的正确性和一致性。其关键技术在于多比例尺之间建立多梯度的缩编方式和一级对应一级的规则。

自动缩编的关键技术在于综合制图处理，把人工缩编处理的工作整理提取成缩编规则，再把规则根据以往的经验参数编制成缩编方案，指定数据源进行缩编。缩编规则包含批量删除、连带删除、填充处理、等高线抽稀、等高点抽稀、建筑物合并、建筑简化等。

4) 空间数据的协同操作更新机制。制定空间级的协同操作更新机制是基础地理信息数据协同更新软件的关键技术。它主要包括协同作业与融合更新两大功能。协同作业包括协同范围划定和作业锁定、解锁，更新时将1:10 000基础地理信息数据库按照常规更新作业方式划分成多个范围，然后用户签出某个范围的数据，将数据从1:10 000基础地理信息成果数据库(ArcGIS Spatial Database Engine, ArcSDE)中下载到本地GDB文件中，同时锁定这个范围的数据为用户独有。用户对数据与提取的数据进行比对，根据生成的差异数据进行数据编辑操作后，通过签入功能自动将本地GDB的数据更新到1:10 000基础地理信息成果数据库中，同时解锁这个范围，这时就完成了范围级和要素的协同更新。融合更新将通过变化检测提取的差异文件自动更新至成果库，差异分类主要包括数据丢失、属性变化、图形变化、要素新增等，融合更新会根据差异类别差异化处理，自动更新成果数据库。

1.2 更新流程

基于以上研究思路，协同更新更新模式的流程如图 1所示。基于Oracle 11g数据库管理软件，采用集中式管理，管理员将任务分发给作业员，作业员在客户端直接基于库体作业，作业完成通过检查员质检后提交至管理员，管理员再将该版本合并至库体数据。

2 系统设计与实现 2.1 系统架构

系统开发采用客户端/服务器(client/server, C/S)的系统运行模式。系统从架构设计上分为以下3层：第一层是数据服务器层，数据服务器将Oracle作为数据库的载体，一方面通过ArcSDE空间数据库引擎提供空间数据存储; 另一方面直接作为业务数据库存储，提供配置管理等。第二层是软件中间件组件层，软件中间件是指将系统核心算法进行封装，提升系统复用性和可扩展性。第三层是软件操作层，软件操作层也是直接面向客户的界面层，通过对软件中间件层的组件调用，界面设计和界面实现为用户提供基于PC端的操作功能，例如多源数据提取、缩编综合处理等功能。系统总体架构如图 2所示。

2.2 模块设计

从系统建设目标出发，围绕湖南省现行的基础测绘数据的更新模式，系统分为数据预处理、变化信息识别与提取、数据编辑、数据库融合更新、质量检查、系统配置6个子模块。

1) 数据预处理模块。数据预处理模块主要提供对各种参考数据源的数据转换、缩编转换等功能。原始参考数据通过预处理后，成为满足1:10 000标准的数据。该模块主要包含数据转换功能和综合缩编功能。

数据转换模块提供提取方案管理功能，可把各种标准定义成方案，数据提取时选择方案，数据输入输出根据方案将输入数据提取成输出数据。

在利用大比例尺基础地理信息数据协同更新1:10 000基础地理信息数据时，数据提取后，需要基于大比例尺数据库按照小比例尺的数据标准和指标要求进行自动缩编处理。自动缩编涉及到的综合处理能力和类型很多，模块采用可配置性高的规则库方式进行开发。首先系统提供方案管理功能将大比例尺转换成小比例的过程提取成一个方案，方案内包含一组规则，规则是大比例尺要素转换成小比例尺要素抽象出来的图形计算和属性处理方法。例如高程点抽稀，大比例尺下高程点的间距为10 m，1:10 000比例尺下的高程点间距为500 m，把这种要素缩编抽象成规则，要素图层为“高程点图层”，要素编码为“430250”，图形处理规则为“间距缩编”，规则参数为“500”，一个方案中会包含很多缩编规则。缩编方案创建完成后，制定输入数据源，根据缩编范围制定和创建缩编任务，并且执行任务。

2) 变化信息识别与提取模块。变化信息识别与提取是将经过数据转换后的原始数据与成果数据进行差异性比较，提取出差异数据。将提取出来的数据与原始数据进行比对，比对出数据图形或属性差异，提取出变化差异，并且将变化差异保存到一个GDB文件中，供后续协同更新交互编辑使用。空间和要素级的变化信息检测涉及到点、线、面多种格式的要素类型和新增、修改、删除、属性变化等差异类型。首先根据要素的线性拟合度计算两个要素的相似度，再根据相似度计算经验将变化信息提取成不同的变化类型。

3) 数据编辑模块。数据编辑模块为数据协同更新过程提供编辑工具，为1:10 000基础地理信息数据库更新编辑过程中使用ArcGIS更新编辑、数据处理功能不足时提供补充。编辑模块提高了使用ArcGIS进行协同更新的可操作性，完善了人机交互功能，大大提高了生产的效率。该模块主要包含数据自动符号化、数据属性查询、数据编辑、数据处理、撤销及恢复等功能。其中数据编辑功能包括要素合并、属性刷、批量裁剪工具、抠面、角度属性编辑等功能，数据处理包括注记转拼音、流向线自动处理等功能。

4) 数据库融合更新模块。数据库融合更新是整个协同更新系统最核心的部分之一，原始参考数据经过转换，变化信息检测与提取后，需与成果数据融合。协同作业模块是系统更新操作的主要流程，空间数据协同更新操作的核心是协同范围划定和作业锁定、解锁，融合更新是将通过变化检测提取的差异文件自动更新至成果库。

在多人同时编辑数据时，根据任务划分，不同人更新不同的范围，每个人锁定自己的数据，避免成果数据被其他人更改与本地的数据产生冲突。

5) 质量检查模块。数据质量检查模块检查更新的要素与未更新的要素是否合理衔接，检查要素的几何类型和空间拓扑关系是否正确。该模块主要包括分幅接边检查、分块接边检查、分幅数据检查、分块数据检查4个检查工具。

所有检查工具基于ArcGIS 10.1平台设计并开发，可实现对多个数据库成果的批量检查，并自动输出包含坐标信息的检查结果。其中，分幅接边检查和分幅数据检查适用于按照指定比例尺标准分幅范围存储的MDB格式数据，分块接边检查和分块数据检查适用于按照任务区或任意自定义范围存储的GDB格式数据。

6) 系统配置模块。系统配置模块主要涉及到系统连接配置和编码配置，连接配置是指空间数据库连接配置和业务数据库连接配置。编码配置用于配置1:10 000基础地理信息数据库的图层标准、属性标准和编码标准。图层配置包括图层的名称、说明、类型等，属性标准包括每个图层的属性名称、属性说明、字段类型、大小、枚举类型等; 编码配置包括每个编码的编码、名称、图层等。系统配置模块提升了系统的可扩展性和复用性。

3 结束语

本文研究并建立了协同更新机制和基础地理信息数据协同更新系统。本文建立了协同更新机制，支持多角色多任务同步展开; 建立了基于空间数据库的集中存储、协同更新模式; 研发的系统支持多源空间数据的自动变化检测、提取; 建立了方案级整合数据更新规则，实现高复用性; 实现了要素级变化比对，形成差异文件实现增量更新。系统设计按照统一的数据更新采集与入库数据标准进行1:10 000地形数据生产，更新采集过程更加方便、灵活，使生产工艺发生革命性改变，简化了数据的分块接边、格式转换、建库处理等中间过程, 从而提高更新效率, 缩短更新周期; 多源数据也能得到充分利用，最大化发挥地理空间信息资源的价值，避免重复建设。

今后将根据建库需求不断升级和完善系统功能，形成一个可以进行数据融合的信息平台系统，支持各种数据的综合利用，更好地为基础地理信息数据的大规模生产提供服务。