專利名稱：一種變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體化的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于時空數(shù)據(jù)庫更新技術(shù)領域，涉及一種變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體 化的系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
時空數(shù)據(jù)庫更新是在原數(shù)據(jù)庫的基礎上，用反映所研究區(qū)域現(xiàn)勢狀況(包括地形、 地貌、地物等)的地理空間變化目標信息，修正、補充和更新原數(shù)據(jù)庫中的相應數(shù)據(jù)， 以真實地反映其現(xiàn)狀，保存歷史數(shù)據(jù)、使數(shù)據(jù)庫現(xiàn)狀與實際現(xiàn)狀保持一致的過程。
空間數(shù)據(jù)庫更新一般包括變化信息的發(fā)現(xiàn)與提取、主數(shù)據(jù)庫更新、用戶數(shù)據(jù)庫更新 三個基本環(huán)節(jié)和定期更新、固定變化程度的更新，增量式更新三種基本模式。增量更新 由于其方式靈活而且能夠最好地保證空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，是未來空間數(shù)據(jù)庫更新的主要 趨勢。為此國際制圖協(xié)會(ICA)和國際攝影測量與遙感學會(ISPRS)于1999年專門 成立了 "增量更新和空間數(shù)據(jù)庫版本化"聯(lián)合工作組，先后組織了多次專題研討會。
目前變化信息的發(fā)現(xiàn)與提取方式包括地面變更測量方式、將遙感影像和矢量數(shù)據(jù)進 行疊加比較來提取變化目標信息的方式和將不同時刻的遙感影像進行疊加比較來提取 變化目標信息等三種方式。(1)在地面變更測量方面目前主要采用數(shù)字化測圖終端系 統(tǒng)配合地面測量儀器(如全站儀、GPS等)來完成，其在變更測量時雖然只重測了變化 目標，但是提交的成果文件中存儲的卻是所有目標數(shù)據(jù)(包含變化和未變化目標數(shù)據(jù)， 也稱為快照)，沒有將變化目標信息分離出來。在時態(tài)數(shù)據(jù)更新時，再將兩個不同時刻 的地圖快照進行疊加比較以提取變化目標信息。如Badard在"On the automatic retrieval of updates in geographic databases based on geographic data matching tools. ICA/ACI 1999-Proceedings/Acte[C]. Ottawa, Canada. 1999. 1291-13000" 中提出將兩個不同時刻的地圖快照進行疊加比較以提取變化目標信息的流程與方法;朱 華吉在"面向增量信息自動化提取的居民地時空變化分類研究(湖南科技大學學報(自 然科學版)，2006， 21 (3) : 65-68)"中對以地圖快照進行疊加比較的居民地數(shù)據(jù)的時空變化情況進行了詳細分類。(2)在將遙感影像和矢量數(shù)據(jù)進行疊加比較來提取變化目標信息方面，張劍清等在"基于遙感影像和矢量數(shù)據(jù)的水系變化檢測(武漢大學學報(信息科學版)，2007: 32 (8) : 663-666)"介紹了一種基于遙感影像和矢量數(shù)據(jù)的水系變化信息檢測方法。(3)在將不同時刻的遙感影像進行疊加比較提取變化目標信息方面，張劍清等在"基于LBP/C紋理的遙感影像居民地變化檢測，(武漢大學學報(信息科學版)，2008: 33 (1) : 7-11)"中提出了一種基于LBP/C紋理的遙感影像居民地變化信息檢測方法；Alboody等在"Post-classification and spatial rsasomng: newapproach to change detection for updating GIS database ( 2008， 3rd InternationalConference on Information and Communication Technologies: from theory to即plications, 742-748)"介紹了一種基于后分類和空間推理的GIS數(shù)據(jù)庫更新的變化信息提取方法等。這些方法都是間接獲取空間目標變化信息的方法，由于在信息獲取環(huán)節(jié)沒有考慮時空數(shù)據(jù)庫更新的需要,往往沒有收集時空數(shù)據(jù)更新所需要的目標變化時間、變化類型等信息，存在信息內(nèi)容不足、失真、重復勞動(變更測量后再提取變化目標信息為重復勞動)、反應速度慢等問題。
在時空數(shù)據(jù)更新方面，文獻"Event-based incremental updating ofspatio—temporal database, Journal of Central South University of Technology(English Edition), 2004， 11 (2) ， 192-198"針對GIS數(shù)據(jù)庫中離散目標增量更新的自動化或半自動化問題,提出了一種基于事件的增量更新方法;該方法是以地理事件、空間實體變化類型及時空數(shù)據(jù)庫動態(tài)操作算子間關(guān)系為基礎，通過地理空間變化事件來確定單一實體變化類型，然后通過單一實體變化類型與動態(tài)操作算子之間的關(guān)系來確定應該采用的更新操作以實現(xiàn)時空數(shù)據(jù)庫更新的自動化(或半自動化)。在"基于拓撲聯(lián)動的增量更新方法研究，測繪學報，2008， 37(3): 322-329."中針對GIS數(shù)據(jù)庫中拓撲關(guān)聯(lián)目標的更新與拓撲一致性維護問題，提出了一種基于拓撲聯(lián)動的增量更新方法。其是針對不同目標類型，分析歸納出相應的拓撲聯(lián)動類型及其細分類型；對不同目標發(fā)展根據(jù)其語義特點、拓撲一致性約束條件及變化前后目標間的拓撲關(guān)系來推斷實體變化類型的規(guī)則，并以此為基礎分析或推斷出每種拓撲聯(lián)動類型中原關(guān)聯(lián)目標和新生目標的變化情況，既而設計和執(zhí)行相應的更新操作實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的局部聯(lián)動更新及其拓撲一致性維護；在"地籍數(shù)據(jù)庫增量更新(2007.10，北京測繪出版社)"中比較系統(tǒng)地分析闡述了地籍數(shù)據(jù)庫增量更新中的地籍圖形變更類型的細分與識別、變化后目標的自動重構(gòu)、更新操作及拓撲一致性維護等問題。張保鋼在"地形圖數(shù) 庫的增量更新(北京測繪，2007 (1) : 1-4)中分析了地形圖數(shù)據(jù)庫增量式更新的版本數(shù)據(jù)求增量文件法與圖幅子增量文件求和產(chǎn)生增量文件法，提出了生產(chǎn)部門進行地形圖數(shù)據(jù)庫增量更新的方案。劉勇和李成名在"城市基礎空間數(shù)據(jù)庫更新方法研究"(測繪科學，2006， 31 (4):103-105)中闡述了基于基態(tài)修正模型的空間數(shù)據(jù)庫組織和更新流程。
上述方法都只是從理論上對某些變化情況、變化原因及可能的數(shù)據(jù)組織方法與更新處理流程進行了分析與討論，沒有考慮變化信息的獲取與對接方法等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)方法存在的不足，為解決當前GIS地理信息系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題——空間數(shù)據(jù)更新問題提供一種新的模式和方法 一種變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體化的系統(tǒng)與方法。該方法的特征在于，在變更測量時直接存儲變化信息，減少變化信息獲取環(huán)節(jié)中的重復勞動、提高勞動效率；通過變化信息獲取與更新的一體化來提高時空數(shù)據(jù)更新與一致性維護的自動化程度；變化信息獲取終端通過網(wǎng)絡向主(客戶)數(shù)據(jù)中心服務器發(fā)送變化信息文件來提高空間數(shù)據(jù)更新的反應速度；通過只發(fā)送變化信息文件來減少主(客戶)數(shù)據(jù)更新中的信息傳送量，減輕網(wǎng)絡傳輸?shù)呢摀取?br> 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
一種變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體化的系統(tǒng)，其特征在于，包括地理空間變化信息采集終端、主數(shù)據(jù)庫服務器和客戶數(shù)據(jù)庫服務器；
所述的地理空間變化信息采集終端包括用于采集空間數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)獲取模塊、用于對已有數(shù)據(jù)和新采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理的空間數(shù)據(jù)處理模塊、用于生成增量信息文件的增量信息文件生成模塊以及第一通信模塊；
所述的主數(shù)據(jù)庫服務器包括地理空間主數(shù)據(jù)庫、負責更新地理空間主數(shù)據(jù)庫的主數(shù)據(jù)庫增量更新模塊、第二通信模塊；
所述的客戶數(shù)據(jù)庫服務器包括地理空間客戶數(shù)據(jù)庫、負責更新地理空間客戶數(shù)據(jù)庫的客戶數(shù)據(jù)庫增量更新模塊、第三通信模塊；
所述的第一通信模塊、第二通信模塊和第三通信模塊之間無線通信連接。
所述的空間數(shù)據(jù)獲取模塊連接地面空間信息采集儀器。
所述的地理空間主數(shù)據(jù)庫和地理空間客戶數(shù)據(jù)庫均為時態(tài)數(shù)據(jù)庫，所述時態(tài)數(shù)據(jù)庫的時空數(shù)據(jù)模型為基態(tài)修正模型、面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型或?qū)ο箨P(guān)系型時空數(shù)據(jù)模
6一種變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體化的方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟1:由地理空間變化信息采集終端從地理空間主數(shù)據(jù)庫或地理空間客戶數(shù)據(jù)庫獲取現(xiàn)有的地圖數(shù)據(jù)，該地圖數(shù)據(jù)為矢量數(shù)據(jù)或影像數(shù)據(jù)；
步驟2:采用地面空間信息采集設備和地理空間變化信息采集終端對地理空間現(xiàn)場進行變更測量，生成增量信息文件；
步驟3:地理空間變化信息采集終端通過通信網(wǎng)絡將增量信息文件分別發(fā)送給主數(shù)據(jù)庫服務器和客戶數(shù)據(jù)庫服務器；
步驟4:主數(shù)據(jù)庫服務器的第二通信模塊檢測到增量信息文件后向主數(shù)據(jù)庫增量更新模塊發(fā)出增量更新請求；主數(shù)據(jù)庫增量更新模塊將增量信息文件讀入內(nèi)存，根據(jù)增量信息文件頭文件中所記錄變化目標的空間范圍，將地理空間主數(shù)據(jù)庫中相應區(qū)域的時空數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存；主數(shù)據(jù)庫增量更新模塊根據(jù)增量信息文件記錄的變化目標的變化類型、時間、空間和屬性信息生成變化后該相應區(qū)域的現(xiàn)勢數(shù)據(jù)，檢查一致性，并更新地理空間主數(shù)據(jù)庫；
客戶數(shù)據(jù)庫服務器的第三通信模塊檢測到增量信息文件后向客戶數(shù)據(jù)庫增量更新模塊發(fā)出增量更新請求；客戶數(shù)據(jù)庫增量更新模塊將增量信息文件讀入內(nèi)存，根據(jù)增量信息文件頭文件中所記錄變化目標的空間范圍，將地理空間客戶數(shù)據(jù)庫中相應區(qū)域的時空數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存；客戶數(shù)據(jù)庫增量更新模塊根據(jù)增量信息文件記錄的變化目標的變化類型、時間、空間和屬性信息生成變化后該相應區(qū)域的現(xiàn)勢數(shù)據(jù)，檢查一致性，并更新地理空間客戶數(shù)據(jù)庫。
該系統(tǒng)由一個地理空間變化信息采集終端、主數(shù)據(jù)庫更新系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)庫更新系統(tǒng)三部分組成。如圖l所示，地理空間變化信息采集終端為一個便攜式的智能終端(如PDA、筆記本電腦、平板電腦等)，其包括一個空間數(shù)據(jù)獲取模塊1，可連接GNSS、全站儀、全能儀等地面空間信息采集儀器；空間數(shù)據(jù)處理模塊2,具有坐標轉(zhuǎn)換、已有地圖顯示、新采集目標的成圖與顯示等功能；增量信息文件生成模塊3負責生成增量信息文件(change-only file, z),第一通信模塊4負責將增量信息文件發(fā)送給主(客戶)數(shù)據(jù)庫服務器(第二和第三通信模塊)。主數(shù)據(jù)庫更新系統(tǒng)包括第二通信模塊5，負責接收增量信息文件并向增量更新模塊6發(fā)送更新請求(需要時將增量信息文件發(fā)送給第三通信模塊8)，主數(shù)據(jù)庫增量更新模塊6負責更新地理空間時態(tài)主數(shù)據(jù)庫7;用戶數(shù)據(jù)庫更新系統(tǒng)包括第三通信模塊8,負責接收第一通信模塊4或第二通信模塊5發(fā)送來
7的增量信息文件，并向客戶數(shù)據(jù)庫增量更新模塊9發(fā)送更新請求，用戶數(shù)據(jù)庫增量更新模塊9負責更新客戶地理空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫10。
本發(fā)明還涉及一種基于增量信息文件的主(客戶)數(shù)據(jù)庫增量更新方法，該方法包括變化信息采集終端的增量信息文件生成，第一通信模塊將增量信息文件分別發(fā)送給第二和第三通信模塊(第三通信模塊亦可接收第二通信模塊發(fā)送的增量信息文件)，第二和第三通信模塊接收到增量信息文件后觸發(fā)或提示主(客戶)數(shù)據(jù)庫更新模塊更新其相應數(shù)據(jù)庫。
本發(fā)明所具有的有益效果
本發(fā)明的優(yōu)點如下在變更測量時直接存儲變化信息，減少了變化信息獲取環(huán)節(jié)中的重復勞動、提高勞動效率:通過在變更測量時直接存儲變化部份地理空間目標的空間、時間、屬性及變化類型信息，從而省去了現(xiàn)有技術(shù)中將變化前、后兩個不同時刻的地圖快照數(shù)據(jù)進行疊加比較以提取變化信息的操作環(huán)節(jié)，因而減少了變化信息獲取環(huán)節(jié)中的重復勞動、提高勞動效率；通過變化信息獲取與更新的一體化來提髙時空數(shù)據(jù)更新與一致性維護的自動化程度，即在變更測量時輸入(選擇)并存儲目標變化、拓撲聯(lián)動變化或派生要素變化類型及其細分類型，時空數(shù)據(jù)更新時只需根據(jù)不同變化類型調(diào)用相應模塊生成變化后的數(shù)據(jù)狀態(tài)及差文件，數(shù)據(jù)庫管理員只需要檢査生成數(shù)據(jù)的正確性，基本不需要進行圖形編輯及更新操作，因而大大減少了由于人工操作而引起的不一致性錯誤的產(chǎn)生，在提高時空數(shù)據(jù)更新的自動化程度的同時更好地維護了空間數(shù)據(jù)的一致性；變化信息獲取終端通過網(wǎng)絡向主(客戶)數(shù)據(jù)中心服務器發(fā)送變化信息文件來提髙空間數(shù)據(jù)更新的反應速度，將變更測量到數(shù)據(jù)庫更新間的時間差從目前的以天甚至以月為單位計算提髙到以分鐘為單位計算；通過只發(fā)送變化信息文件來減少主(客戶)數(shù)據(jù)更新中的信息傳送量，變化信息文件只存儲了少量變化目標信息， 一般以KB為單位計算即可，而快照數(shù)據(jù)(即使是矢量快照數(shù)據(jù))往往需要以MB為單位進行計算，因此能顯著減輕
網(wǎng)絡傳輸?shù)呢摀?br>

圖1為變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中地理空間變化信息采集終端為一個便攜式的智能移動終端(如PDA、筆記本電腦、平板電腦等)，增量信息文件根據(jù)授權(quán)可以由采集終端發(fā)送給主數(shù)據(jù)庫和客戶數(shù)據(jù)庫，也可以由主數(shù)據(jù)庫發(fā)送給客戶數(shù)據(jù)庫。第二或第三通信模塊主要由增量信息文件接
收器和數(shù)據(jù)庫更新引擎組成。圖中c為增量信息文件。
圖2為變化信息采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中"讀取數(shù)據(jù)文件類型"為變化前的空間數(shù)據(jù)類型，輸出文件為變更測量的成果文件，其中"快照文件"指外業(yè)采集的變化后現(xiàn)狀圖(或現(xiàn)狀草圖)，包括修測、補測目標和未變化的目標；增量信息文件為只包括變化目標(如刪除目標、新增目標、修改目標等)信息文件。
圖3為主(客戶)數(shù)據(jù)庫增量更新系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖中最簡單的"增量信息文件接收器"為服務器上指定的一個文件路徑，增量更新引擎為一個定時訪問增量信息文件接收器的線程，時空數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型可以多樣。
圖4為理空間實體的基本變化類型；其中圖a， b, c， d, e, f， g， h, i分別表示出現(xiàn)、消失、穩(wěn)定、重現(xiàn)、移動、旋轉(zhuǎn)、擴大、縮小和變形的情況。
圖中L和t2分別表示變化前、變化后兩個不同時刻。
圖5為5種基本聯(lián)動變化情況；其中，圖中a、 b、 c、 d和e分別表示合并、分割、公共邊界調(diào)整、結(jié)點移動和復合合并情況
圖中"合并"表示兩個面目標合并為一個面目標；"分割"表示一個面目標分割為兩個面目標；"公共邊界調(diào)整"為將具有相鄰關(guān)系的兩個面目標A、 B的公共邊界進行調(diào)整，調(diào)整后的面目標為A' 、 B';"結(jié)點移動"表示由一個公共結(jié)點的移動而引起的多個目標的連續(xù)互動，包括管網(wǎng)結(jié)點移動和地籍變更結(jié)點移動等；"復合分并"指多個面目標的復雜分并操作。
圖6為需要采集空間信息的拓撲聯(lián)動變化類型細分示意圖中TC1-TC3:"結(jié)點移動"、"分割"、"公共邊界調(diào)整"與圖5相同，TC4-TC7是對"復合分并"的細分。其中圖a， b， c， d， e， f， g分別表示TCl:結(jié)點移動、TC2:簡單分割，TC3:公共邊界調(diào)整，TC4: 一個多邊形分割為多個多邊形，TC5:由一條簡單線將n個多邊形調(diào)整為n+l個多邊形；TC6:有一條環(huán)線將n個多邊形調(diào)整為n+l個多邊形；TC7:其他復合變形
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具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。實施例1-
本發(fā)明的實施主要包括三項內(nèi)容①變化信息采集與增量信息文件生成，②變化信息采集終端與主(客戶)數(shù)據(jù)庫服務器的數(shù)據(jù)通訊，③主(客戶)數(shù)據(jù)庫增量更新。下面分別闡述這三個環(huán)節(jié)的具體實施方式
。1.變化信息采集與增量信息文件生成
變化信息采集與增量信息文件生成功能由變化信息采集系統(tǒng)來實現(xiàn)。如圖2所示，變化信息采集系統(tǒng)安裝在一個便攜式的智能終端(如PDA、筆記本電腦、平板電腦等)上，其包括一個空間數(shù)據(jù)獲取模塊，可連接GNSS、全站儀、全能儀等地面空間信息采集儀器；空間數(shù)據(jù)處理模塊；增量信息文件生成模塊和一個通信模塊。其關(guān)鍵技術(shù)為對地理空間目標的變化情況進行分類、并針對不同類型設計相應的變化信息釆集與組織方法(即增量信息文件格式)。
仔細分析"GB/T 13923.-2006基礎地理信息要素分類與代碼"和"CH5002~94中華人民共和國測繪行業(yè)標準《地籍測繪規(guī)范》"中的不同空間要素類型的變化情況，參考當前國內(nèi)外在該領域的研究進展。根據(jù)要素的變化特點和變化目標的獲取途徑與增量更新系統(tǒng)重構(gòu)變化目標狀態(tài)的應用需求將上述地理空間要素變化分為三大類地理空間要素變化的分類和識別為現(xiàn)有技術(shù)(1)單一實體的獨立變化(或稱基本變化)，可以是人為變化、也可以是自然變化，如定位基礎、水系、居民地及附屬設施、交通、植被與地貌和土質(zhì)要素中的自然地貌和人工地貌等的變化情況，地籍地塊的出現(xiàn)、消失變化、管線的新建、延長、縮小、廢棄變化等；(2)拓撲聯(lián)動變化，如管線、境界與政區(qū)(包括地籍要素)的聯(lián)動變化；(3)派生要素變化，如地貌中的等高線、等深線、高程注記點和水下注記點的變化等。
(1)基本變化一般指單一地形、地物要素的獨立變化，綜觀國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，這類變化又可細分為9種類型(如圖4所示)出現(xiàn)、消失、屬性變化、擴大、縮小、變形、移動、旋轉(zhuǎn)和重現(xiàn)。單個該類要素的變化一般不會引起周邊其他要素的變化，且變化后要素的空間位置完全依據(jù)測量數(shù)據(jù)來確定，其變化類型、變化時間、要素屬性等信息也往往是到達現(xiàn)場的人員最清楚。因此其增量信息文件格式需記錄完整的空間、時間、屬性、變化類型等信息。
10(2) 拓撲聯(lián)動變化是由于目標間的鄰接、連通、包含等拓撲關(guān)系而引起的。主要 包括管線間的結(jié)點移動、行政區(qū)域(包括地籍地塊)的劃撥調(diào)整等。綜觀國內(nèi)外的研究 成果，拓撲聯(lián)動變化主要包括如圖5所示的5種基本情況，即結(jié)點移動、合并、分割、 公共邊界調(diào)整和復合分并等。
上述拓撲聯(lián)動變化往往都是由于人的活動引起的，其變化時間、變化類型和相關(guān)的 屬性信息在室內(nèi)都能夠得到，只有少數(shù)空間位置信息需要通過野外數(shù)據(jù)采集獲得，如結(jié) 點移動中移動后結(jié)點的位置，分割和公共邊界調(diào)整中新形成的邊界等。但其增量更新操 作卻非常復雜，往往涉及多個目標的連續(xù)互動，如一個結(jié)點界址點的移動，可能牽動多 個地塊的界址線、空間形狀和面積甚至是拓撲關(guān)系的改變。存在待編輯更新的目標多、 工作量大等問題。若采用人工交互方式進行更新處理的話，在添加、刪除、修改等過程 中往往難以有效地處理目標間的各種拓撲聯(lián)動問題，容易產(chǎn)生遺漏、錯誤，直接影響著 更新后數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量。本發(fā)明針對拓撲聯(lián)動變化的變化信息采集設計了簡易變化信息記 錄格式，即對于這些變化類型只記錄必須通過野外數(shù)據(jù)采集獲得的少數(shù)目標的空間位置 信息，聯(lián)動變化后的目標的完整位置和屬性信息則在室內(nèi)根據(jù)變化的特點由系統(tǒng)自動 (或半自動)生成。單一目標的變化類型則通過相應的規(guī)則來自動判斷，進而實現(xiàn)空間 數(shù)據(jù)的自動或半自動更新。具體方法參見"陳軍，周曉光，2008.基于拓撲聯(lián)動的增量 更新方法研究，測繪學報,37(3): 322-329"。
在圖5所示的5種基本聯(lián)動變化中，合并不需要到野外采集任何空間數(shù)據(jù)；根據(jù)外 業(yè)數(shù)據(jù)采集與存儲的特點，地塊分割可分為一個地塊分割為兩個地塊和一個地塊分割為 多個地塊兩種情況；復合分并又可分為(1)由一條簡單線將n個地塊調(diào)整為n+l個地 塊；(2)由一條環(huán)線將n個地塊調(diào)整為n+l個地塊；(3)其他復合分并三種情況，如 圖6所示。這樣需要外業(yè)采集空間數(shù)據(jù)的拓撲聯(lián)動變化(Topological Change,簡稱 TC)可細分為如圖6所示7種情況。
(3) 在"GB/T 13923.-2006基礎地理信息要素分類與代碼"中的等高線、等深線 為派生要素， 一方面它們不是地理空間實體，另一方面其空間位置往往不是直接測定的， 而是根據(jù)野外測量獲得的離散高程點數(shù)據(jù)，生成數(shù)字高程模型(或室內(nèi)根據(jù)航空、航天 影像生成數(shù)字高程模型)，然后根據(jù)數(shù)字高程模型來生成等高線或等深線。而高程注記 點和水下注記點本身也不是空間實體，而是根據(jù)判讀地圖的需要選擇性注記的。因此其 變化信息采集與增量更新方法都有別于單一要素的基本變化和拓撲聯(lián)動變化。有鑒于 此，本發(fā)明針對這種情況設計了相應的增量信息記錄格式，只記錄變化區(qū)域的外邊界及變化區(qū)域內(nèi)部少量必要特征點的平面位置和高程信息，然后生成局部數(shù)字高程模型，并 構(gòu)建等高線的方法。
根據(jù)對空間要素變化的以上分析，以《地球空間數(shù)據(jù)交換格式》 (GB/T17798-1999， Geo-spatial data transfer format,簡稱CNSTDF)為基礎，設計 了相應的增量信息文件格式，其記錄內(nèi)容包括空間實體類型編碼、實體變化類型編碼、 變化信息采集時間、變化時間、實體空間和屬性等信息。
實施實例
采用微軟windows mobile5. 0操作系統(tǒng)的PDA設備作為智能終端。以微軟Visual Studio 2005作為開發(fā)平臺，利用冗++語言編程，研究開發(fā)出了一個變化信息采集系統(tǒng) eVillage Collection 1.0,實現(xiàn)了變化信息采集與增量信息文件生成等功能。
2.變化信息采集終端與主(客戶)數(shù)據(jù)庫服務器的數(shù)據(jù)通訊
變化信息采集終端為移動終端， 一般情況下數(shù)據(jù)采集終端與主(客戶)數(shù)據(jù)庫服務 器之間存在一定的距離。目前通訊技術(shù)非常發(fā)達，完全可以支持移動終端與遠程服務器 之間的高效通訊。
實施實例
發(fā)明人及其研究小組采用無線網(wǎng)絡連接方式，在移動終端PDA上安裝一個GPRS卡， 通過HTTP協(xié)議將采集的增量信息文件和野外生成的現(xiàn)場草圖(快照文件，為可選文件， 以便正確性檢查)實時發(fā)送到指定服務器的指定路徑。在服務器端開發(fā)了一個小線程， 定時訪問(如2分鐘訪問一次)該指定路徑，發(fā)現(xiàn)新文件即請求更新。從而實現(xiàn)了變化 信息采集終端與主(客戶)數(shù)據(jù)庫服務器間的實時通訊，大大縮短了變化信息采集與數(shù) 據(jù)庫更新之間的時間間隔，提高了工作效率。
3.主(客戶)數(shù)據(jù)庫增量更新
主(客戶)數(shù)據(jù)庫更新的原理相同，都是當通信模塊接到更新請求后，自動啟 動(或由數(shù)據(jù)庫管理員啟動)更新程序，更新模塊將增量信息文件讀入內(nèi)存，根據(jù)增量 信息文件的頭文件中變化目標空間范圍確定將主(客戶)數(shù)據(jù)庫中相應區(qū)域變化前的相 應數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存；主(客戶)數(shù)據(jù)庫更新控制模塊根據(jù)增量信息文件記錄的變化目標的 變化類型、時間、空間和屬性信息對變化前的相應數(shù)據(jù)進行添加、刪除和修改等生成變
12化后該區(qū)域的現(xiàn)勢數(shù)據(jù)，檢査一致性，并更新主(客戶)數(shù)據(jù)庫使之在保持空間數(shù)據(jù)現(xiàn) 勢性的同時保存歷史數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的特點在于主(客戶)數(shù)據(jù)庫為時態(tài)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)更新不是簡單地用現(xiàn) 勢數(shù)據(jù)替換原有數(shù)據(jù)(即快照式更新)，而是基于對象版本的時態(tài)數(shù)據(jù)更新。主(客戶) 數(shù)據(jù)庫的時空數(shù)據(jù)模型可以多樣，如基態(tài)修正模型、面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型或?qū)ο箨P(guān) 系型時空數(shù)據(jù)模型等。 實施實例
本實例采用基態(tài)修正模型，用shapefile格式作為基態(tài)文件格式，自主設計了差 文件格式及相應的時空數(shù)據(jù)查詢、差文件檢索與合并等方法。用VC.NET從底層開發(fā)了 一個時態(tài)地理信息系統(tǒng)平臺軟件，實現(xiàn)了基于增量信息文件的增量更新方法，并用實際 和模擬數(shù)據(jù)進行了檢驗。
應該說明的是，以上實施方法僅用來說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管上述 實施方法與實例都是以大比例尺基礎地理信息為例來詳細說明的，本發(fā)明同樣適合于各 種比例尺基礎地理信息及地理空間專題數(shù)據(jù)庫的變化信息采集與更新。
權(quán)利要求
1.一種變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體化的系統(tǒng)，其特征在于，包括地理空間變化信息采集終端、主數(shù)據(jù)庫服務器和客戶數(shù)據(jù)庫服務器；所述的地理空間變化信息采集終端包括用于采集空間數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)獲取模塊、用于對已有數(shù)據(jù)和新采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理的空間數(shù)據(jù)處理模塊、用于生成增量信息文件的增量信息文件生成模塊以及第一通信模塊；所述的主數(shù)據(jù)庫服務器包括地理空間主數(shù)據(jù)庫、負責更新地理空間主數(shù)據(jù)庫的主數(shù)據(jù)庫增量更新模塊、第二通信模塊；所述的客戶數(shù)據(jù)庫服務器包括地理空間客戶數(shù)據(jù)庫、負責更新地理空間客戶數(shù)據(jù)庫的客戶數(shù)據(jù)庫增量更新模塊、第三通信模塊；所述的第一通信模塊、第二通信模塊和第三通信模塊之間無線通信連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體化的系統(tǒng)，其特征在 于，所述的空間數(shù)據(jù)獲取模塊連接地面空間信息采集儀器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體化的系統(tǒng)，其特征在 于，所述的地理空間主數(shù)據(jù)庫和地理空間客戶數(shù)據(jù)庫均為時態(tài)數(shù)據(jù)庫，所述時態(tài)數(shù)據(jù)庫 的時空數(shù)據(jù)模型為基態(tài)修正模型、面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型或?qū)ο箨P(guān)系型時空數(shù)據(jù)模 型。
4. 一種變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體化的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1:由地理空間變化信息采集終端從地理空間主數(shù)據(jù)庫或地理空間客戶數(shù)據(jù)庫獲取現(xiàn)有的地圖數(shù)據(jù)，該地圖數(shù)據(jù)為矢量數(shù)據(jù)或影像數(shù)據(jù)；步驟2:采用地面空間信息采集設備和地理空間變化信息采集終端對地理空間現(xiàn)場 進行變更測量，生成增量信息文件；步驟3:地理空間變化信息采集終端通過通信網(wǎng)絡將增量信息文件分別發(fā)送給主數(shù) 據(jù)庫服務器和客戶數(shù)據(jù)庫服務器；步驟4:主數(shù)據(jù)庫服務器的第二通信模塊檢測到增量信息文件后向主數(shù)據(jù)庫增量更 新模塊發(fā)出增量更新請求；主數(shù)據(jù)庫增量更新模塊將增量信息文件讀入內(nèi)存，根據(jù)增量 信息文件頭文件中所記錄變化目標的空間范圍，將地理空間主數(shù)據(jù)庫中相應區(qū)域的時空 數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存；主數(shù)據(jù)庫增量更新模塊根據(jù)增量信息文件記錄的變化目標的變化類型、 時間、空間和屬性信息生成變化后該相應區(qū)域的現(xiàn)勢數(shù)據(jù)，檢査一致性，并更新地理空 間主數(shù)據(jù)庫；客戶數(shù)據(jù)庫服務器的第三通信模塊檢測到增量信息文件后向客戶數(shù)據(jù)庫增量更新 模塊發(fā)出增量更新請求；客戶數(shù)據(jù)庫增量更新模塊將增量信息文件讀入內(nèi)存，根據(jù)增量 信息文件頭文件中所記錄變化目標的空間范圍，將地理空間客戶數(shù)據(jù)庫中相應區(qū)域的時 空數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存；客戶數(shù)據(jù)庫增量更新模塊根據(jù)增量信息文件記錄的變化目標的變化類 型、時間、空間和屬性信息生成變化后該相應區(qū)域的現(xiàn)勢數(shù)據(jù)，檢査一致性，并更新地理空間客戶數(shù)據(jù)庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變化信息采集與時空數(shù)據(jù)更新一體化的系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)包括地理空間變化信息采集終端、主數(shù)據(jù)庫服務器和客戶數(shù)據(jù)庫服務器。該方法包括以下步驟步驟1獲取現(xiàn)有的地圖數(shù)據(jù)；步驟2對地理空間現(xiàn)場進行變更測量，生成增量信息文件；步驟3地理空間變化信息采集終端通過通信網(wǎng)絡將增量信息文件分別發(fā)送給主數(shù)據(jù)庫服務器和客戶數(shù)據(jù)庫服務器；步驟4主數(shù)據(jù)庫服務器和客戶數(shù)據(jù)庫服務器根據(jù)接收到的增量信息文件實時更新數(shù)據(jù)庫服務器中的地理空間數(shù)據(jù)庫。該方法通過變化信息獲取與更新的一體化來提高時空數(shù)據(jù)更新與一致性維護的自動化程度；能提高空間數(shù)據(jù)更新的反應速度；能減輕網(wǎng)絡傳輸?shù)呢摀?br> 文檔編號G06F17/30GK101645078SQ20091004432
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者劉萬增, 劉軍生, 周曉光, 曾聯(lián)斌, 邢漢發(fā), 軍 陳 申請人:中南大學