基于要素对象空间信息指纹的空间数据变化捕获方法

摘要

本发明涉及一种基于要素对象空间信息指纹的空间数据变化捕获方法。首先，对更新区域空间库内以及获取更新区域修测的地形地物要素数据提取坐标数组和主要对象属性，而后通过信息加密算法，得到更新区域空间库内以及获取更新区域修测的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹，并进行对比，提取增量数据集，并进而提取出更新区域的数据集，最后对空间数据进行更新操作。本发明大大幅度提高了识别地形地物要素实体的变化数据的速度，进行数据动态更新维护，使增量更新数据量大大减少，提高了空间数据更新的效率和空间库的性能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于要素对象空间信息指纹的空间数据变化捕获方法。

背景技术

随着技术的进步以及用户需求的提升，城市测绘行业正面临着从“数字化测绘”向“信息化测绘”过渡的重大课题，以适应信息化时代对测绘行业提出的更高的要求。

地理信息系统即GIS技术的发展已经经历了大约30多年的时间，我国GIS空间数据库已经从探讨、研究、试验走到了规模化生产以及提供全面服务等较为成熟的阶段。空间数据的现势性是衡量其使用价值的主要指标，因此，对空间数据的变化检测提取，提供更新就非常有必要，世界各国的GIS空间数据都面临着“数据更新”，确保现势性的重要挑战。空间数据库的更新问题已经得到国际学术组织的广泛重视，比如，1999年国际制图协会（CIA）和国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）成立了“增量更新和空间数据版本”（Incremental Updating and Versioning of Spatial Database）联合工作组，先后3次组织了专题的研讨会，2003年8月ICA又将该工作组升格为“增量更新和空间数据库版本”委员会，以进一步增强这一领域的学术交流活动，2004年7月召开了第20界ISPRS大会设立了“地理空间数据库变化检测与更新”、“核心数据库修订与维护”两个主题单元。

从我国的空间数据库的发展现状分析，全国已经建成了1：100万，1：25万和1：5万等比例尺的基础空间数据库，各主要城市也相继建立了1：5000、1：2000、1：1000、1：500等大比例尺的空间基础数据库，这些空间数据库的建成和投入使用，所面临的主要问题就是海量数据库的更新问题，这也是GIS发展的必然阶段。

目前，主要的空间数据更新方式分为两种，一种是按图幅进行管理，将整幅图进行测绘采集生产、加工后修测数据整幅替换库数据，然后进行接边处理，这种方式存在致命的弱点：跨图幅的要素往往被打断，要素连续性和完整性无法保证，同时带来巨大的数据整理工作量（如接边、数据检查等），同时历史冗余数据量会随着更新急剧增大，影响系统性能，增加管理难度；第二种采用基于地理要素方式建库，通过识别测绘采集生产、加工后修测数据的变化数据，以增量方式更新数据库，融合到数据库中，同时保留历史数据，通过增量方式更新空间数据库，由于其方式灵活，更新数据和历史数据量少，可满足高频度的动态更新需求，保证数据的现势性，而成为未来数据库更新的主要趋势。

而如何快速准确的识别测绘采集、加工后的修测数据的变化数据，成为影响增量更新准确性和提高性能的主要因素。传统的识别方法基本上是采用空间几何关系计算方法，从地物的位置、形状和大小等几何特征，以及与相邻地物的空间关系等角度判断数据的变化情况，这样提取空间变化数据的性能都相对比较低，为提高效率，也有提出很多改进型的算法，比如相似性判断，但存在算法可靠性等问题产生的误差识别等问题。

信息指纹是信息时代互联网上的新兴技术，信息指纹就是把网页里面正文信息，提取一定的信息，可以是关键字、词、句子或者段落及其在网页里面的权重等，对它进行加密，如MD5等，从而形成的一个字符串。信息指纹如同人的指纹，只要内容不相同，信息指纹就不一样。

空间特征是地理信息系统或者说空间信息系统所独有的。空间特征是指空间地物的位置、形状和大小等几何特征，以及与相邻地物的空间关系，空间位置可以通过坐标来描述，GIS中地物的形状和大小一般也是通过空间坐标来体现。

本发明提出了将地形地物要素数据的坐标数组通过加密算法生成固定长度字符串的“要素对象空间信息指纹”作为判定要素数据变化的方法，将传统的几何计算改为字符串比较，大大幅度提高了识别地形地物要素实体的变化数据的速度，进行数据动态更新维护，使增量更新数据量大大减少，提高了空间数据更新的效率和空间库的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于要素对象空间信息指纹的空间数据变化捕获方法，该方法大大幅度提高了识别地形地物要素实体的变化数据的速度，进行数据动态更新维护，使增量更新数据量大大减少，提高了空间数据更新的效率和空间库的性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于要素对象空间信息指纹的空间数据变化捕获方法，包括如下步骤，

S1：获取更新区域空间库内的地形地物要素数据，以及获取更新区域修测的地形地物要素数据；

S2：提取每一条更新区域空间库内以及更新区域修测的地形地物要素数据的坐标数组字符串和主要属性字符串；

S3：根据更新区域空间库内的地形地物要素数据的坐标数组字符串、主要属性字符串，以及更新区域修测的地形地物要素数据的坐标数组字符串和主要属性字符串，通过信息加密算法，获得更新区域空间库内的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹，以及更新区域修测的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹；

S4：对获得的更新区域空间库内的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹与更新区域修测的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹进行比较；

S5：根据步骤S4的比较结果，提取出更新区域的数据集，包括更新区域的空间数据的新增数据集、修改数据集、删除数据集合属性修改数据集；

S6：根据步骤S5提取出的更新区域的空间数据的新增数据集、修改数据集、删除数据集合属性修改数据集，对空间数据进行更新操作，具体包括新增空间数据、修改空间数据、删除空间数据。

在本发明一实施例中，所述要素对象空间信息指纹是指通过提取要素数据的坐标数组字符串，再通过信息加密算法生成固定长度的字符串，所述要素对象属性信息指纹是指通过提取要素数据的主要属性组成属性字符串，属性间的数据能够使用符号进行隔开，再通过信息加密算法生成固定长度的字符串。

在本发明一实施例中，所述空间库内建有要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹字段，以便于对空间库内的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹进行提取及更新，提高执行效率。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、速度快，采用“要素对象空间信息指纹”识别方法，将传统的空间几何计算，变换成字符串比较，大幅度提高了变化数据的提取速度；

2、可靠性高，随着加密算法技术的发展，加密碰撞的概率也越来越低，同时在一定区域范围内的空间要素的坐标数组，生成的信息指纹碰撞的概率几乎是为零的，其信息指纹可以作为该空间要素的唯一识别码，因此可以确保高可靠性的识别率。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明的一种基于要素对象空间信息指纹的空间数据变化捕获方法，包括如下步骤，

S1：获取更新区域空间库内的地形地物要素数据，以及获取更新区域修测的地形地物要素数据；

S2：提取每一条更新区域空间库内以及更新区域修测的地形地物要素数据的坐标数组字符串和主要属性字符串；

S3：根据更新区域空间库内的地形地物要素数据的坐标数组字符串、主要属性字符串，以及更新区域修测的地形地物要素数据的坐标数组字符串和主要属性字符串，通过信息加密算法，获得更新区域空间库内的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹，以及更新区域修测的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹；

S4：对获得的更新区域空间库内的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹与更新区域修测的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹进行比较；

S5：根据步骤S4的比较结果，提取出更新区域的数据集，包括更新区域的空间数据的新增数据集、修改数据集、删除数据集合属性修改数据集；

S6：根据步骤S5提取出的更新区域的空间数据的新增数据集、修改数据集、删除数据集合属性修改数据集，对空间数据进行更新操作，具体包括新增空间数据、修改空间数据、删除空间数据。

在本发明中，所述要素对象空间信息指纹是指通过提取要素数据的坐标数组字符串，再通过信息加密算法生成固定长度的字符串，所述要素对象属性信息指纹是指通过提取要素数据的主要属性组成属性字符串，属性间的数据能够使用符号进行隔开，再通过信息加密算法生成固定长度的字符串。所述更新区域空间库内的要素对象空间信息指纹及更新区域修测的要素对象空间信息指纹均为固定长度的字符串，如128个比特位、160比特位、192比特位和256比特位等。

在本发明中，所述空间库内建有要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹字段，以便于对空间库内的要素对象空间信息指纹、要素对象属性信息指纹进行提取及更新，提高执行效率。

以下具体讲述本发明的实现方案。

本发明提出了将地形地物要素数据的坐标数组通过加密算法生成固定长度字符串的“要素对象空间信息指纹”作为判定要素数据变化的方法，将传统的几何计算改为字符串比较，大大幅度提高了识别地形地物要素实体的变化数据的速度，进行数据动态更新维护，使增量更新数据量大大减少，提高了空间数据更新的效率和空间库的性能。实现步骤如下：

1）提取地形地物要素数据的坐标数组，地形地物要素数据都是由多个点或一个点按某一顺序构建而成的，构建顺序不同代表了地物的变化， 我们将点坐标数组作为一个信息来看待，可以对这个坐标数组信息进行管理。提取坐标数组，可以根据空间数据库的精度要求，截取适当的精度数据以避免因精度误差造成的识别错误。

如POLYGON(( 428467.66534424 2893946.51153564, 428464.80456543 2893947.90954590, 428463.89038086 2893948.33453369, 428473.70031738 2893943.66607666, 428471.44854736 2893945.04119873, 428470.82904053 2893945.44287109, 428470.52661133 2893945.11242676, 428467.66534424 2893946.51153564))

2）通过信息加密算法，如MD5等，得到的“要素对象空间信息指纹”字符串 ：d9a8f6946726cb6c18c2bbc7935fcd30；

3）同样提取空间要素重要属性组成属性字符串，属性间的数据可以使用特殊符号进行隔开，通过信息加密算法，等到“要素对象属性信息指纹”；

4）提取库内更新区域所包含的空间要素的“要素对象空间信息指纹”、“要素对象属性信息指纹”与修测数据的“要素对象空间信息指纹”、“要素对象属性信息指纹”进行比较，获取更新要素数据集，然后更新到空间数据库中。

下面结合图1对上述步骤的具体实现流程描述如下：

在步骤101中，获取空间库中更新区域所包含的空间要素数据，然后执行步骤102。

在步骤102中，将每一条要素进行提取空间坐标数组字符串和主要属性字段组成的字符串（每个字段可以用特殊符号隔开），提取坐标数组，可以根据空间数据库的精度要求，截取适当的精度数据以避免因精度误差造成的识别错误。然后执行步骤103。

在步骤103中，通过信息加密技术，计算出固定长度的“要素对象空间信息指纹”、“要素对象属性信息指纹”字符串后等待203步骤完成，执行步骤301。为了提高执行效率，可以对库内的数据增加“要素对象空间信息指纹”、“要素对象属性信息指纹”字段，将加密后的指纹信息存储到对应的字段中，取数据可直接提取这两个字段数据即可，提高系统执行效率。

在步骤201中，获取修测数据中更新区域所包含的空间要素数据，然后执行步骤202。

在步骤202中，将每一条修测数据进行提取空间坐标数组字符串和主要属性字段组成的字符串（每个字段可以用特殊符号隔开）。然后执行步骤203。

在步骤203中，通过信息加密技术，计算出的“要素对象空间信息指纹”、“要素对象属性信息指纹”后等待103步骤完成，执行步骤301。

在步骤301中，对更新区域的空间库的“要素对象空间信息指纹”、“要素对象属性信息指纹”数组与修测数据的“要素对象空间信息指纹”、“要素对象属性信息指纹”数组进行识别比较，提取增量数据集，执行302；

在步骤302中，提取出更新区域的数据集，包括空间数据的新增数据集、修改数据集、删除数据集合属性修改数据集。然后进入步骤303；

在步骤303中，根据更新区域的空间数据的新增数据集、修改数据集、删除数据集合属性修改数据集，队空间数据进行更新操作，包括新增空间数据、修改空间数据，删除空间数据（同时并存到历史版本数据中），为了提高执行效率，可以对库内的数据增加“要素对象空间信息指纹”、“要素对象属性信息指纹”字段，将加密后的指纹信息存储到对应的字段中，更新维护到空间库中，更新过程结束。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。