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顾及共享交换的行业地理空间数据关联模式.docx
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顾及共享交换的行业地理空间数据关联模式.docx
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摘要
在数字城市、“多规合一”、大数据建设推动下,政府管理部门和行业部门对地理空间数据共享有强
烈需求。然而,其行业特殊性导致行业部门所拥有的数据无法进行有效融合与交换,数据共享成本
大。以不改变行业原有的数据规范,实现行业之间地理空间数据的及时有效共享与交换为目标,通
过分析行业地理空间数据特征,提炼数据的关联特征,认知并结构化表达关联模式,利用建立的关
联模式实现行业间地理空间数据高效率、低成本的共享与交换。
Abstract
With the development of digital city, “multi-plan integration” and big data,
government departments and industry departments have very strong requirements
for geospatial data sharing. However, because of the particularity of this
industry,the data owned by the industry departments can not be effectively
integrated and exchanged,which makes high cost of data sharing. In order to
realize the timely and effective sharing and exchange of geospatial data between
industries without changing the original data specifications of the industry, firstly
we analyze the characteristics of industry geospatial data and refine the correlation
characteristics of the data. Then we recognize and structure the expression of the
correlation model. After that we use the established association model to realize the
high-efficiency and low-cost sharing and exchange of geospatial data between
industries.
译
关键词
地理信息系统; 地理空间数据; 关联模式; 共享; 多规合一
Keywords
GIS; geospatial data; association model; sharing; multi-plan integration
译
经过“十一五”“十二五”,中国很多城市已构建了城市地理信息共享平台,实现了行业地理空间数据
共享。但国家新型城镇化十三五规划中提出加强城市规划与经济社会发展、主体功能区建设、国土
资源利用、生态环境保护、基础设施建设等规划的相互衔接,推动有条件地区的经济社会发展总体
规划、城市规划、土地利用规划等“多规合一”建设
[ 1]
。2018 年 3 月发布的《国务院关于部委管理
的国家局设置的通知》中,将国土资源部的职责,国家发展和改革委员会的组织编制主体功能区规
划职责,住房和城乡建设部的城乡规划管理职责,水利部的水资源调查和确权登记管理职责,农业
部的草原资源调查和确权登记管理职责,国家林业局的森林、湿地等资源调查和确权登记管理职责,
国家海洋局的职责,国家测绘地理信息局的职责整合,组建自然资源部
[ 2 ]
。“多规合一”及自然资
源部建设更注重行业空间地理数据融合,对行业地理空间数据的共享与交换提出更高要求。
目前,地理空间数据共享与交换研究主要是共享模式及技术的研究,共享模式研究主要集中在地理
空 间 框 架 、 基 于 元 数 据 的 数 据 共 享 系 统 框 架 及 基 于 地 理 科 学 标 记 ( earth science markup
language,ESML)、 符 号多接口显 示 技术(multi-interface symbol display technology,
MSDT)的地理信息共享与互操作框架等方面
[ 3-5]
。共享技术研究主要集中在数据格式转换、数据
互操作、直接数据访问、云计算等方面
[ 4-6]
。当前,“多规合一”建设中针对数据共享交换的研究多
集中在建立统一数据标准,采用数据格式转换等技术将行业部门数据进行整合
[ 7]
等方面。该模式
在一定程度上可以实现行业之间的地理空间数据共享,但是由于行业数据的特别性,数据处理、转
换等难度大,同时整合的地理数据不能完全达到各行业的要求,对此行业部门执行标准规范是件难
事,制定统一的“多规合一”数据标准是一项长期且缓慢的工作,且需要政府支持。本文从行业地理
数据特征的研究出发,研究地理空间数据之间存在的关联模式,在不改变原有行业地理空间数据的
标准下,实现行业间地理数据的有效共享交换,为“多规合一”及地理空间数据共享建设提供技术支
撑。
1 行业地理空间数据关联及描述
1)关联特征。地理学第一定律认为“地表所有事物和现象在空间上都是关联的,距离越近,关联程
度就越强,距离越远,关联程度就越弱”。该定律反映了空间数据之间存在空间关联,空间关联存
在于地理空间数据的地理认知、组织、地理空间分析、地理空间建模等全过程
[ 8]
。
行业地理空间数据在共享与交换过程中存在许多关联,主要关联如下:①行业间地理空间数据在空
间位置存在重叠、包含等关系;②行业地理空间数据在命名、编码等方面相同或者相近;③行业地
理空间数据均由图形与属性表组成,且存在一对一或者一对多关系;④行业地理空间数据属性表之
间存在一对一或者一对多关系。
2)关联特征描述——关联模式。关联模式表示数据项之间的关联规则
[ 8]
。关联模式的基本元素是
关联,也可以称为关联纲目。一个关联纲目就好像一个资料表,表中每一列记载一串资料值,称为
序列值;表中每一行则用来记录一个属性的属性值。一个序列值是一个关联的各个属性值。关联纲
目包含了关联名称、关联项、关联关系,可表示为 R(A1,A2,B)。其中,R 代表关联名称;A1、A2
分别表示关联项的主动项和被动项;B 代表关联关系
[ 8, 9]
。
3)关联模式分类。依据行业地理空间共享数据的关联特征,将关联模式按类别分为 4 种:空间关
联模式、语义关联模式、图表关联模式、表关联模式
[ 7]
。
空间关联模式是指时间相同、空间位置不同的事物和现象之间的关联模式;语义关联模式是指数据
库中存在语义相关的不同事物之间的关联模式;图表关联模式是指数据库中图形与数据库表之间存
在的关联模式;表关联模式是指数据库中数据表之间存在的关联模式。
2 关联模式表达
2.1 结构化表达
关联纲目各组成要素表达方式如下:
1)关联名称由关联发起者所在表的名称及关联字段加上被关联者所在的表的名称及关联字段组成。
2)关联项包含关联发起者与被关联者,两者的值用各自关联字段的字段值表示,关联项的数目一
定小于等于两个。对于超过两个的关联项,将关联项两两拆分,形成多个两两组合的关联项。
3)关联关系通过谓词算子表示。
关联纲目的结构化表达式如下:
R(A,B,S)R(A,B,S)
(1)
式中,S 代表谓词算子。
关联模式的基本要素是关联纲目,则关联模式的结构化表达式为:
M{R1(A1,B1,S1),... ,Ri(Ai,Bi,Si),... ,Rn(An,Bn,Sn)}M{R1(A1,B1,S1),... ,Ri(Ai,Bi,Si),... ,Rn(An,B
n,Sn)}
(2)
式中,M 代表关联模式,可以根据不同的关联模式类别以不同的序号代替。在行业地理空间数据库
中存在空间关联模式、语义关联模式、图表关联模式、表关联模式 4 种,分别用 M1、M2、M3、M4
来表示。Ri(Ai,Bi,Si)代表关联纲目。例如,M1{ZD[宗地号]-Parcels[丘号](A1,B1, to-
equal)}表示国土部门的宗地图层 ZD 图形数据 A1 与房产的丘图层 Parcels 图形数据 B1 完全相
同。
2.2 谓词算子
谓词主要指认知逻辑学的逻辑谓词,是用来表示个体词的性质或事物之间关系的词,是对关联关系
的逻辑化描述
[ 8]
。谓词算子是谓词算术化的表达,通过谓词算子可以算术化描述出关联关系,通
过关联关系能 表达 出对象之间的关联。GIS 空间数 据库 中关联的相关谓词(不考 虑时 间)算子如
表 1 所示。
表 1 GIS 空间数据库中关联的相关谓词(不考虑时间)算子
Tab.1 Related Predicates Associated with GIS Spatial Database (not
Considering Time)
谓
词
类
别
谓词算子
举例
说明
意
义
认
知
模
态
谓
词
必然
AA:一个事件
BB:另一个事件
若
事
件
A
A
必
定
发
生
,
则
B
B
发
生
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