地理空间框架数据的发展过程

地理空间框架数据的发展过程

2016-11-16 作者: xuzhiping 浏览: 3925 次

摘要: 20世纪70年代以来,世界各国地理空间框架数据建设大体上经历了全要素框架数据和核心框架数据两个主要发展过程,现开始构思新一代地理空间框架数据。 1.全要素框架数据 早期世界各国政府测绘部门主要是生产矢量型全要素框架数据,其是根据平面图数据模型,把现实世界空间实...

20世纪70年代以来,世界各国地理空间框架数据建设大体上经历了全要素框架数据和核心框架数据两个主要发展过程,现开始构思新一代地理空间框架数据。

1.全要素框架数据

早期世界各国政府测绘部门主要是生产矢量型全要素框架数据,其是根据平面图数据模型,把现实世界空间实体抽象地看作是由平面上的点、线、面空间目标,进行纸质地图的数字化,或利用摄影测量手段从影像上获取。这里要顾及点、线、面目标间的一些拓扑关系。美国地质测量局先后完成了1:200万全要素地形数据库、1:10万地形数据库和1:25万土地利用数据库,开始建立全国1:2.4万地形数据库。加拿大完成了1:25万库和南部人口稠密地区的1:5万矢量库。根据矢量化的等高线和地形数据,经过内插等,派生出数字高程模型。

欧洲大多数国家是根据原有的地图比例尺系列,生产矢量型系列框架数据。例如,英国军械测量局从1970年开始从事数字化制图,已完成全国范围的1:5万、1:25万以及城市地区1:1250、农村地区1:2500、山区及荒地1:10000的矢量地图。法国地理院从1985年起建立1:5万全国地形数据库,xd精度为2.5m,z精度为1.0m。荷兰建立了覆盖全国的大比例尺及1:1万数字地形数据库,稍有不同的是,德国自1989年起开始建设全国官方的地形和制图信息系统ATKIS,包括具有拓扑关系的数字景观模型和数字制图模型。其中DLM包括数字地物模型和数字高程模型,只有采样分辨率,并无地图比例尺概念;DKM是从DLM中导出的符号化的数字制图模型,考虑了符号化和图面上的容量和模式化需要,主要用于制图。此外,欧洲一些国家大力发展地籍矢量数据框架,如荷兰于1997年完成了全国地籍图数字化,建立了地籍数据与统计数据之间的自动更新机制,以及地籍数据与商业注册数据之间的联系,将要建立建筑物与地块之间的连接。德国大多数地方都在将1:1000的地籍图连同GPS测定的界址点转换成基于地块的信息系统,到2007年全德国将利用这些基于地块的数据进行地籍管理、城乡规划等。

日本是亚洲地区最早开展地理信息化工作的国家之一。其国土地理院目前向社会提供数字地图、DEM等系列产品。数字地图系列中包括覆盖全国的86幅1:2.5万矢量图,东京、Osaka市的1:2500和1:1万的矢量地图,部分地区的1:2.5万数字影像图、1:20万数字地图和数字影像图、数字道路图等。数字高程模型系列中的50mDEM是根据1:25000地形图生成,全国共有4000幅图;250mDEM根据1:20万的地形图生成的,共88幅;lkmDEM为166幅。

我国国家测绘局先后于1994年和1998年底建成了全国1:100万和1:25万地形数据库、数字高程模型库、地名数据库。其中全匡1:25万地形数据库含819图幅,包括水系、交通、境界、居民点、地形..植被等14层要素,DEM库分为lOOmXlOOm格网和3sX3s格网两种,地名数据库共有805431地名。不少城市测绘部门生产了大比例尺全要素矢量框架数据,如上海市已完成覆盖全市范围的1:2000数字线划地图和1:10000数字线划地图,城乡结合部和城镇地区的1:1000数字线划地图、中心城区的1:500数字线划地图等。

2.核心框架数据

鉴于全要素矢量数据的生产过程复杂、费用较高,美国USGS于20世纪90年代初开始发展以“4D”产品为代表的简化型框架数据。“4D”产品是以栅格数据为基本形式,兼容矢量数据,包括数字高程嘆型、数字正射影像、数字栅格地图和数字线划地图。其中DLG不包括地形图上的所有要素,而是从中选取若干核心要素。由于“4D”产品的生产成本较低、数据组合灵活,加上影像、栅格图形和矢量图形之间能够相互补充,我国在20世纪90年代末期也引人了“4D”产品的概念,在1:5万数据库建设过程中先后完成了全国1:5万DRG、DEM,正在生产1:5万DOM和DLG等。

英国军械测量局从1980年到1999年共花了近20年时间,才完成了1:1250和1:2500纸质地图的数字化,形成了数字线划产品Land-Line,提供给广大用户使用。但不少用户认为Land-Line并不能完全满足他们的应用需求,如无法对所选择的区域范围着色,难以确定一个指定的院落,图幅的接边处理烦琐等。因此,英国军械测量局自2000年起开始研制一种名为数字国家框架的新型产品,其是在原Land-Line数据的基础上,进行一系列加工处理,包括在数据集中增加一些用于表达现实世界客观实体的多边形,以方便符号化和分析;将每一个要素赋予惟一且永久的标识码,以便于关联社会经济信息和追踪变化历史;将所有的数据分块合并成连续数据集,并引入了CoU概念,使用户可以方便地提取所感兴趣范围内的变化要素。

3.向新一代框架数据发展

值得指出的是,迄今为止,人们一直是按照平面图或铺盖数据模型,将具有鲜明的多维、动态特征的现实空间世界抽象为二维、静态目标,所形成的是二维或2.5维框架数据,难以表达或反映三维实体及其时空变化,往往不能满足应用的要求。随着国家信息化的逐步深入和普及,人们对地理空间框架数据的内容、维数、尺度、精度、现势、共享、服务等提出了越来越高的需求。例如,外交、边防与安全等部门需要大比例尺的真三维基础地理数据,用于调解边界纠纷、处理突发事件、开展缉枪缉毒工作等;南水北调、抗洪救灾等需要分米级甚至厘米级的高精度数字高程模型;政府规划、管理与决策需要从宏观到微观的多尺度地理空间数据;许多用户希望在自然或经济变化的周期之内完成数据的更新工作,以确保地理信息的实用价值和意义。

目前,一些国家的测绘部门正在积极地研究和发展新一代的地理空间框架数据。例如,2001年10月初在德国汉诺威召开了一次关于“三维核心框架数据库”的学术研讨会,参加会议的代表包括德国、法国等国家测绘部门的负责人和专家。此外,一些国家积极地发展时序框架数据、多尺度框架数据、导航框架数据等。

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