[发明专利]一种海量多源异构空间信息数据无缝集成管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息中空间数据管理的技术领域,特别是一种海量多源异构空间信息数据无缝集成无损管理方法。 

背景技术

多源信息的集成和融合是地球信息科学领域的一大热点问题，其意义和必要性与地球信息本身的特征、采集手段特征、信息处理平台或系统的特点这三方面紧密相联。然而现实中，由于缺少标准基础数据，数据多语义性、多时空性以及表达的多尺度性，数据获取手段的复杂多样性，导致了多源异构空间数据的产生，一方面是丰富的不同格式的海量数据，另一方面是人们对数据的需求不能满足。现在也提出了一些相关理论进行不同格式的数据转换，但是转换的过程复杂，耗费时间和人力资源，并且容易丢失信息。从数据共享意义上来讲也需要进行数据集成的研究，而且GIS应用需要集成多种数据源以及不同格式的数据才能完成。

空间数据无缝集成理论及方法的发展经历了传统GIS图幅拼接、无缝GIS、无缝空间数据库、分布式GIS、分布式多空间数据库、分布式异构环境下的空间数据无缝集成等阶段，与GIS本身的发展呈现相似的历程，即从单机到多机、从网络到分布式、从同构到异构。早在20世纪80年代，一些国际学者便率先开始了关于空间数据高级集成的研究，在GIS空间数据集成、GIS空间数据的多重表达以及多尺度、多分辨率空间数据的集成等方面产生了众多理论成果。ARCGIS能够支持多数据源、多比例尺、多时态数据的统一数据库高效一体化存储管理，多源、多比例尺、多时态数据的统一表现，图形、图像、DEM、属性表格、规划文本的一体化显示以及多数据源的实时多条件属性、空间查询能力，实现了栅格的无缝集成和显示。

国内学者在这一领域也做了相关研究。从分布式异构环境下空间数据产生的缝隙层面考虑，目前无缝融合的研究主要包括以下几个方面：l）多图幅边界间几何和多属性的无缝融合；2）数据表达的无缝融合(矢量、栅格、不规则三角网等)；3）多尺度数据无缝集成；4）多投影和坐标系统的无缝集成等等。关于多图幅边界间几何和多属性的无缝融合研究，王卉等提出通过建立图块边界要素间的拼接关系，使得海量数据在逻辑使用上达到连续，并深入研究了各种形态要素的拼接策略。多尺度数据的无缝集成研究是一个热点，王晏民、李德仁等提出一种分层分级分区式多比例尺方案，按照地图制图综合方法发展了多比例尺模型。艾廷华指出实现连续的尺度表达，目前面临着划分合适的比例尺变化粒度、数据容量最小化、兼顾考虑语义特征、操作响应速度实时以及横向数据表达一致等关键问题。就多投影和坐标系统的无缝集成问题，胡鹏等指出，“无缝空间数据库”问题实际上是地理空间的空间数学基础问题，指出放弃欧氏空间将GIS的地理空间真正统一于地球科学的地理空间，才能从根本上消去“无缝空间数据库”问题。李爱勤等设计了一种改良Morton码的“分级4象限扩散四叉树编码”方案进行地理数据的无缝管理和空间索引，并详细探讨了多比例尺数据的无缝组织，但关注数据的组织而非原有数据的集成。王密等主要关注影像数据的无缝化问题，实现了大型影像数据库的数据结构、空间索引及调度机制，并研究了多分辨率、多数据源、多波段、多时相影像数据组织，以及影像数据的跨带调度与平滑显示。也有一些学者认为针对空间数据的无缝集成侧重于集成，而无缝是指无差别的对分布式异构空间数据源的访问方式。例如宋关福等提出了一种多源空间数据无缝集成技术(SIMS)来实现空间数据共享以及多格式空间数据集成，SIMS借助虚拟空间数据引擎屏蔽各种数据源专用引擎的差异，提供对多种数据格式的直接访问。

相比较而言，分布式异构空间数据的无缝集成对空间数据的要求相对较低，但所有数据有可能不具备整体特征，也有可能在空间范围上重复或冗余，这就造成了无缝集成实现上的困难性。另一方面由于分布式异构空间数据在空间、属性、专题、拓扑、语义、数据表达、尺度、时相、投影和坐标系统等等方面的缝隙因素相互影响，就单独一种缝隙的融合方法有了一定的研究，如何综合考虑这些缝隙，使其能够完整地融合于分布式海量空间数据库中仍需要进一步地探索。空间数据无缝集成技术实质上是一种数据融合方法，既要考虑对分布式异构数据的集成及透明的互操作，也要提供多种对空间数据进行融合处理的手段。综上所述，异构空间数据的无缝集成的研究大多停留在理论研究阶段，还未达到实用化，仍然需要做大量的工作。