多源数据融合方法研究

摘要：多源数据融合对基础地理信息在各行业的应用有着很大的促进作用, 该方法弥补了测绘数据属性采集的局限性。本文通过“数字惠民”公共服务平台建设中对多比例尺、多格式、多专题设置的数据集成所面临的问题进行了阐述和分析，提出了数字城市公共服务平台建设中多源数据融合方法研究，并对各项关键技术进行了探讨和研究。

关键词：数字惠民；测绘数据；基础地理信息数据库；多源数据融合；

1.引言

惠民县地处鲁西北平原，属环渤海经济圈、黄河三角洲、半岛城市群、济南城市群经济圈四大经济区结合部，版图面积1363.4平方千米，辖12镇、3个事处和1个省级经济开发区。

近年来，惠民县经济的迅速发展，对信息化建设的要求越来越高，提出了构建“数字惠民”公共服务平台的迫切要求，以减少重复建设，实现及各部门间的数据交换和共享。 

 “数字惠民”公共服务平台项目建设以先进的GIS技术为主导技术,，在现有地理空间数据基础上，通过数据采集、信息提取、要素扩充等方式，建立现势性强、信息完备的基础地理信息公共服务平台[1]，分别依托惠民县政务网和互联网，提供一站式地理信息在线服务；以公共平台为基础，建立综合县情信息系统、国土综合管理信息系统、城市规划三维辅助决策信息系统、城市户外广告牌可视化管理信息系统等典型应用示范，为宏观决策、应急管理、社会公益服务提供在线地理信息服务，全面提升信息化条件下地理信息公共服务能力和水平。

2.具体建设目标及实现

“数字惠民”公共服务平台项目建设的具体目标可归纳为“一库、一平台、五应用、一环境”，即一个基础地理信息数据库、一套地理信息公共平台、五项应用示范系统、一套运行支撑环境。

（1）一个基础地理信息数据库

基础地理信息数据库是基础地理信息数据及实现其输入、编辑、浏览、查询、统计、分析、表达、输出、更新等管理、维护与分发功能的软件和支撑环境的总称。

本项目将在现有DLG、DOM、DEM、DRG等数据的基础上，通过航空摄影、数据采集、更新、整理、入库，配置空间数据管理软件，建立现势性强的、多类型、多尺度数据一体化管理的基础地理信息数据库。

（2） 一套地理信息公共平台

依托完善后的基础地理信息数据库，通过信息提取、实体加工、地理编码、整合重组等处理，研发网络化运行的应用服务与运行维护系统，建立惠民县唯一的、权威的、全覆盖的、多尺度无缝集成的地理信息公共平台。

(3) 五项应用示范系统

本项目将基于所构建的地理信息公共平台，选择县委办、县府办、国土、规划、、公众等部门或领域进行应用示范，开展综合县情信息系统、国土综合管理信息系统、城市规划三维辅助决策信息系统、城市户外广告牌可视化管理信息系统、门户网站公众电子地图系统等五项应用示范系统建设，并总结应用模式，在及其各部门全面推广。

(4)一套支撑环境

建立支撑项目实施、运行和应用的基础环境，包括领导机构、软硬件网络环境和安全保障体系、平台运维、更新、管理机制、共建共享协调机制等的建立。

数字惠民地理空间框架建设将推进部门间空间数据的“共建共享”机制建设，为辅助决策提供技术和信息支持，为社会民众提供便捷的公共信息服务。

在“数字惠民”公共服务平台建设中，收集统一权威的数据是关键。长期以来由于缺乏统一的规划协调，多部门各自为政，重复测绘现象较为严重，不仅造成经费资源的浪费，而且还分散了本来就十分有限的技术队伍，导致基础地理信息资源难以共享。各部门建设的地理信息数据库普遍存在内容缺失、信息匮乏等现象，难以满足数字城市建设和办公数字化的需求。

多源数据即多来源数据，包括测绘数据、遥感数据、文本数据等。多源数据融合是将外业数据、实地考察和各个部门提供的资料信息相结合并且合理集成[2]。以测绘数据为主，实地考察和各部门提供的资料信息为辅，达到了数据信息的完整性和共享性，从而实现数据集成的三个目标： 1）丰富现有基础测绘数据信息量；2）检核基础测绘数据正确性，对缺失数据进行补充；3）提升基础测绘数据的权威性。

3.数据融合前的空间数据准备工作

多源数据融合是基于基础地理空间数据，集成来自各行业的多比例尺、多格式、多专题设置的数据信息，从而丰富数据信息，提高数据共享。基础地理空间数据的提取和地理要素的完整性关乎数据集成质量，需要对数据进行提取和整理。

3.1 基础地理空间数据的提取

面向用户提供空间信息服务,需要简洁的GIS数据作为支撑,而非完整的地形图数据,因此需要基于基础空间数据库进行信息提取。公共平台从基础地理信息数据库中提取的数据内容包括水系数据、居民地及设施数据、交通数据、境界与政区数据、植被与土质数据、地名数据和数字正射影像数据。

3.2 地理要素完整性处理

从地理要素的完整性上来说，提取的基础空间数据还不能满足数字城市建设数据的要求。一方面，cad格式下的地形图数据组成要素是点线，导出的格式不能完全满足数据库建设数据的要求。例如河流、水库、植被等面状数据没有闭合，导致数据导出的不完整。另一方面，测绘数据讲究的是直观的表现地物，这就形成了地形图绘制过程中的一线多用，导致地理要素缺失[3]。例如道路边的陡坎水库，依照目前的内业作图方式，道路边线、陡坎、水崖线同时使用一条线表示，从而在数据转换过程中导致地理要素丢失。在数据库建设过程中，需要对提取的基础空间数据进行要素完整性处理。

4．多源数据融合所面临的问题及数据整理方案

4.1多源数据融合所面临的问题

数据整理和标准化是多源数据融合的基础，针对参与集成的数据整理过程中发现以下几个问题：

4.1.1多比例尺问题

城市基础地理信息数据库建设所需的数据为1:500大比例尺地形图，数据测区范围仅针对县城城区及各乡镇驻地，其余为1:1万及其它比例尺地形图数据。

4.1.2多格式数据问题

各行业根据自己使用的习惯和特点，使用的软件、数据格式也不相同，包括CAD数据、MapGIS格式数据、遥感影像、纸质图纸、文字数据等。

4.1.3多专题设置问题

各单位、部门侧重点和服务的目标不同，导致部分集成数据无坐标系或坐标系与建库区域坐标系不尽相同等现象。

4.2多源数据融合整理方案

数据信息融合的多少，对基础地理信息数据库拓展的功能有很大影响。通过对数据的整理和标准化处理，解决了多比例尺、多格式、多专题设置数据成果存在的各种问题。

4.2.1多比例尺数据解决方案

以测区内的1:500的大比例尺地形图为基准，对1:1万地形图进行配准，填补各测区之间的空测区域信息。利用国道、省道、跨区域河流等为框架，对空测区内的行政村等进行补充，从而做到把握全面，重点突出的效果。

4.2.2多数据格式的解决方案

对所有矢量电子数据以测区1:500大比例尺地形图为基准，进行配准，全部转换为ArcGIS格式的数据。对遥感数据进行配准，用于丰富和核实测区内地名信息和核实建筑物信息。所有的文字数据成果根据关键字，作为属性扩充到基础空间数据的属性表中。

4.2.3多专题设置数据的解决方案

不同的行业根据自己的需求形成各自专题的数据，本着直观、简洁的原则这些数据基本都是专题示意图，如消防栓示意图等。将数据区域性划分，核实测区该区域内的数据信息，对有异议的区域进行核实，个别变动区域进行取舍。

图1 系统建设总体框架图

5．关键技术

在多源数据融合时，首要前提是保证测区内大比例尺地形图数据的数据内容及其空间位置，其目的是在此基础上，丰富数据信息，从而拓展基础地理信息数据库的功能。

5.1不同坐标系数据的集成

我国的测量坐标系经历了1954年北京坐标系和1980西安坐标系，发展到目前的2000国家大地坐标系。测绘行业在不同的坐标系下测制了各种比例尺地形图。由于不同坐标系所参照的椭球体和参数的不同，导致不同坐标系下数据之间存在着偏差[4]。各地市数据的投影经线也不是严格按照3°或6°分带。导致不同坐标系数据转到同一坐标系之后任然存在很大误差。最佳解决方案：确定最终数据的坐标系，通过仿射变换及部分参数的调整变换，解决误差过大问题，使不同坐标系下的数据能够在最终的坐标系下很好的吻合，从而做到数据集成的目的。

5.2 同一坐标系下，不同比例尺的数据集成

不同比例尺的数据集成，以大比例尺数据为基准，将小比例尺的数据配准到大比例尺尺度下。数据配准的参照基准点以道路的交点为优先选取基准点。同一条道路选取基准点为2-3个为佳。

5.3 文本、图纸成果数据的集成

文本、图纸数据集成又分为图形数据集成和属性数据集成：图形数据集成，利用施工示意图、文字说明，参照外业测量数据的部分数据，产生完整的新数据；属性数据集成，将文本数据通过关键字匹配到属性中去，添加的属性要简单、扼要。图纸的属性集成大多为道路、河流的横切面图，如道路的条带划分、机动车道宽度，河流的底宽、比降、控制面积等。将图纸的信息转换成文字信息，通过关键字匹配扩展到空间数据属性中去。

6. 结语

数据是数据库最基本、最重要的组成部分，数据共享和应用程度影响着数据库建设的优劣，进而影响到以此数据库开发的系统的功能和应用。因此，在基础地理信息数据库建设过程中，如何对数据进行多源集成，实现数据的共享和深入应用，成为了基础地理信息数据库建设进一步发展的关键技术

惠民县“数字惠民”公共服务平台建设中秉承多源数据融合的方法，对管网数据、房屋数据、地址地名等进行多源集成、实现了数据的共享和深入应用，为基础地理信息数据库的应用和推广，数字城市的建设的提供了基础条件, “数字惠民”公共服务平台的建设，将大大提高惠民县综合竞争力，促进基础地理信息的广泛应用和共享。 

参考文献：

[1]  白友兵.地理信息公共服务平台的研建与应用[J].测绘与空间地理信息,2010,33(5).

[2]  刘争齐,李新佳,高苏新,袁铭.“数字苏州”基础地理信息平台的设计与实现[J].现代测绘,2011,34(4).

[3]  史德杰. 监测地理国情形势下传统测绘的发展.《科技促进发展》 北京:科学出版社，2012.

[4]  数字温州地理空间框架建设列入全国试点[J].测绘信息与工程

[5]  尹建国,曲党政,张英.浅谈“数字城市”建设与城市规划[J].山东国土资源,2011,(05):63-.

[6]  刘乾忠,郑聪,刘晓婧,杨先连.数字潍坊地理信息公共平台服务模式探讨[J].山东国土资源,2012,

[7]  李宗华,彭明军.武汉市地理空间信息共享服务平台的建设与应用[J].测绘与空间地理信息,2009,32(3):1-3.

[8]  袁存忠,简灿良,张伟.省级地理信息公共服务平台数据体系初步设计[J].地理空间信息,2011(5).

[9]  卫东.面向服务的山西省地理信息公共服务平台建设[J].地理信息世界,2012(1).

[10]  靖剑波,辛亚芳.贵阳市基础地理信息公共服务平台的建设与应用[J].地理信息世界,2012,10(5).

[11]张鹏程,杜剑光.广州市公众地理信息服务平台的设计与开发[J].地理空间信息,2010,8(6).下载本文