曾明宇，董雅雯，鄭 紅，彭檢貴

(國(guó)家林業(yè)和草原局中南調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長(zhǎng)沙 410014)

自然資源部門統(tǒng)一管理著包括山、水、林、田、湖、草、沙的自然資源，但現(xiàn)有的自然資源數(shù)據(jù)來(lái)自機(jī)構(gòu)調(diào)整前的多個(gè)管理部門，各管理部門的標(biāo)準(zhǔn)和側(cè)重點(diǎn)存在局部差異，形成了自然資源多源矢量數(shù)據(jù)。自然資源多源矢量數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中采用的影像底圖、地理信息標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)處理要求和數(shù)據(jù)質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)等不一致，造成多源矢量數(shù)據(jù)幾何特征[1-3]、屬性特征的差異[4-7]，大大增加數(shù)據(jù)融合的難度，現(xiàn)階段的研究只對(duì)某種特征不一致的情況，實(shí)操性不強(qiáng)，難以形成較為成熟的操作體系。

1 現(xiàn)有技術(shù)分析

1)空間數(shù)據(jù)的融合方法。首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將其轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)；然后再對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合與邊緣匹配；最后對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并與輸出，掛接原始數(shù)據(jù)中的屬性。該方案僅能對(duì)細(xì)小圖斑進(jìn)行合并，未考慮屬性特征沖突的解決方案，幾何特征融合與屬性特征融合彼此割裂。

2)公路矢量數(shù)據(jù)的融合更新方法。首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后通過(guò)幾何、語(yǔ)義和拓?fù)淦ヅ?，以及?guī)律性知識(shí)匹配進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，并選取精度高的融合數(shù)據(jù)來(lái)建立路網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布。此方案未考慮到面數(shù)據(jù)的融合，直接選取精度較高的數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致精度較低數(shù)據(jù)中含有的關(guān)鍵信息丟失，數(shù)據(jù)成果融合不夠充分；也未能考慮屬性特征沖突的解決方案，幾何特征融合與屬性特征融合彼此割裂。

3)海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后將同名實(shí)體匹配并合并。該方案包括圖形幾何的匹配，但未考慮圖形的幾何調(diào)整，難以保證融合數(shù)據(jù)的精度，也未能考慮屬性特征沖突的解決方案，幾何特征融合與屬性特征融合彼此割裂。

2 融合方案對(duì)比

現(xiàn)有技術(shù)均未考慮屬性特征沖突的解決方案，同時(shí)幾何特征融合與屬性特征融合彼此割裂，無(wú)法完全解決目前自然資源多源矢量數(shù)據(jù)融合中所存在的問(wèn)題，需要一種更加優(yōu)化的方案，解決自然資源多源矢量數(shù)據(jù)融合。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本論文提供了一種自然資源多源矢量數(shù)據(jù)融合的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)幾何特征融合結(jié)果與屬性特征融合結(jié)果的聯(lián)動(dòng)調(diào)整，并且針對(duì)融合數(shù)據(jù)中存在的細(xì)碎圖斑、細(xì)長(zhǎng)條圖斑、尖銳角圖斑等不合理圖斑分別進(jìn)行調(diào)整，有效的減少了融合結(jié)果中的數(shù)據(jù)冗余。

自然資源多源矢量數(shù)據(jù)融合方案在保留現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)預(yù)處理、圖形幾何特征匹配、屬性特征匹配的基礎(chǔ)上，再增加了圖形幾何調(diào)整、幾何特征與屬性特征聯(lián)動(dòng)調(diào)整及融合成果質(zhì)檢。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案的優(yōu)點(diǎn)在于：

1)可減少融合數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)冗余。本方案在得到幾何特征的融合結(jié)果，以及屬性特征融合結(jié)果后，進(jìn)一步將屬性特征具有相似性的圖斑進(jìn)行合并，從而將自然資源多源矢量數(shù)據(jù)的幾何特征與屬性特征聯(lián)動(dòng)調(diào)整，有效減少了融合數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)冗余。

2)能有效保證數(shù)據(jù)成果的質(zhì)量和有效性。本方案在幾何特征融合過(guò)程中，針對(duì)矢量數(shù)據(jù)融合后所存在的細(xì)碎圖斑、細(xì)長(zhǎng)圖斑及尖銳角圖斑均提出了相應(yīng)的處理方法，從而保證了數(shù)據(jù)成果的質(zhì)量和有效性。

3)保證結(jié)果的正確性，同時(shí)還可減少人為干擾。本方案在屬性特征融合過(guò)程中，針對(duì)圖斑的專題數(shù)據(jù)屬性和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)屬性產(chǎn)生沖突的情況，利用遙感影像的紋理特征進(jìn)行圖斑屬性的判定，將正確結(jié)果替換融合數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤信息，確保屬性特征融合結(jié)果的正確性，同時(shí)減少了人為因素的干擾。

3 融合方案步驟

自然資源多源矢量數(shù)據(jù)融合方案具體流程包括：數(shù)據(jù)預(yù)處理、圖形幾何特征匹配、圖形幾何調(diào)整、屬性特征融合、幾何特征與屬性特征聯(lián)動(dòng)調(diào)整和融合成果質(zhì)檢六大步驟。詳見圖1。

圖1 自然資源多源矢量數(shù)據(jù)融合方案

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理包括原始數(shù)據(jù)檢查和原始數(shù)據(jù)處理兩個(gè)部分。原始數(shù)據(jù)檢查主要是對(duì)自然資源多源矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間拓?fù)錂z查，避免融合成果數(shù)據(jù)產(chǎn)生拓?fù)鋯?wèn)題，包括露天、多部件、面空隙、面重疊、細(xì)碎圖斑、細(xì)長(zhǎng)圖斑和尖銳角等檢查；原始數(shù)據(jù)處理主要包括原始數(shù)據(jù)的拓?fù)鋯?wèn)題修改、標(biāo)準(zhǔn)化及整合。

3.2 圖形幾何特征匹配

圖形幾何特征匹配采用直接空間疊加分析的方式來(lái)進(jìn)行。圖形幾何特征匹配包括：①設(shè)置不參與裁切的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，自然資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中無(wú)須根據(jù)專題數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化的部分?jǐn)?shù)據(jù)，可設(shè)置條件不參與裁切；②數(shù)據(jù)裁切，裁切時(shí)圖斑自動(dòng)打散多部件；③面積計(jì)算及平差，本方案中對(duì)小班面積等進(jìn)行數(shù)據(jù)平差。

3.3 圖形幾何特征調(diào)整

圖形幾何調(diào)整包括圖斑合理性檢查及不合理圖斑處理兩個(gè)部分。圖斑合理性檢查包括細(xì)碎圖斑、細(xì)長(zhǎng)圖斑和含尖銳角圖斑的檢查，具體包括：①選取不合理圖斑，進(jìn)行細(xì)碎圖斑、細(xì)長(zhǎng)圖斑和含尖銳角圖斑的檢查；②批量處理不合理圖斑，具體包括細(xì)碎圖斑、細(xì)長(zhǎng)圖斑以及含有尖銳角圖斑的處理。處理前后示意圖詳見圖2。

圖2 圖形幾何調(diào)整示意圖

3.4 屬性特征融合

屬性特征融合包括相同要素的屬性特征提取、不同要素的屬性特征提取、要素的屬性特征邏輯轉(zhuǎn)換和不一致圖斑判定四個(gè)內(nèi)容。若基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)的圖形要素相同，依據(jù)融合數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)字典，直接提取每個(gè)圖形要素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)屬性字段和專題數(shù)據(jù)屬性字段；若基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)的圖形要素不相同，設(shè)置屬性映射傳遞的方案，選取每個(gè)圖形要素的專題數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)融合需要的字段，并設(shè)置融合數(shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)的屬性映射傳遞的方案進(jìn)行屬性傳遞，屬性傳遞過(guò)程中通過(guò)專題數(shù)據(jù)的地類信息和緩沖區(qū)來(lái)篩選可接受傳遞信息的數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)映射傳遞時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)糾正，最后得到映射后的專題數(shù)據(jù)屬性字段，同時(shí)提取對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)屬性字段。若同一圖斑對(duì)應(yīng)的所有圖形要素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)屬性和專題數(shù)據(jù)屬性沒(méi)有沖突，將所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)屬性和專題數(shù)據(jù)屬性合并得到所述圖斑的融合數(shù)據(jù)屬性；若同一圖斑對(duì)應(yīng)的所有圖形要素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)屬性和專題數(shù)據(jù)屬性存在沖突，根據(jù)圖斑區(qū)域遙感影像的紋理信息修改所述專題數(shù)據(jù)屬性信息，將所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)屬性和修改后的專題數(shù)據(jù)屬性合并得到所述圖斑的融合數(shù)據(jù)屬性。

3.5 幾何特征與屬性特征聯(lián)動(dòng)調(diào)整

幾何特征與屬性特征聯(lián)動(dòng)調(diào)整，采用對(duì)融合成果進(jìn)行相似屬性歸并的模式，一方面保留基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及專題數(shù)據(jù)的重要屬性信息的完整性，另一方面對(duì)融合成果中專題數(shù)據(jù)信息部分的重要屬性相似度高的圖形進(jìn)行歸并，減少數(shù)據(jù)量。首先設(shè)置歸并的分組字段，然后設(shè)置需要進(jìn)行累加的字段，最后將融合數(shù)據(jù)屬性相似度高的相鄰圖斑合并來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)歸并處理，數(shù)據(jù)歸并過(guò)程需要設(shè)置條件來(lái)限制產(chǎn)生多部件等拓?fù)溴e(cuò)誤。

3.6 融合結(jié)果質(zhì)檢

數(shù)據(jù)質(zhì)檢，是對(duì)幾何特征及屬性特征融合后的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，包括空間檢查、屬性檢查和修改后再質(zhì)檢。空間檢查就是采取設(shè)置規(guī)則的圖形拓?fù)錂z查，包括露天、多部件、面空隙、面重疊、細(xì)碎面、尖銳角和細(xì)長(zhǎng)條等檢查，并對(duì)檢查的結(jié)果進(jìn)行標(biāo)識(shí)；屬性檢查，需要檢查數(shù)據(jù)是否符合邏輯關(guān)系，并對(duì)不符合邏輯關(guān)系圖斑進(jìn)行標(biāo)識(shí)，提示此類圖斑的屬性信息需要人工進(jìn)行核實(shí)并修改；修改后再質(zhì)檢，對(duì)標(biāo)識(shí)的錯(cuò)誤圖斑進(jìn)行修改，修改過(guò)程中可進(jìn)行批量處理，再次質(zhì)檢是為了實(shí)現(xiàn)自然資源多源矢量數(shù)據(jù)融合的正確性。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

方案初步形成了較為完整、合理的數(shù)據(jù)預(yù)處理、圖形幾何特征匹配、圖形幾何調(diào)整、屬性特征融合、幾何特征與屬性特征聯(lián)動(dòng)調(diào)整及融合成果質(zhì)檢等操作標(biāo)準(zhǔn)和體系。針對(duì)圖形幾何融合過(guò)程中出現(xiàn)的幾何不一致情況，提出了科學(xué)有效的解決方案。其中針對(duì)幾何不一致的情況，利用空間疊加分析進(jìn)行圖形幾何匹配及不合理圖斑處理；針對(duì)屬性特征不一致情況，提出相同要素屬性特征提取、不同要素的屬性特征提取、要素的屬性特征融合和不一致圖斑判定的處理等流程。并采用對(duì)融合成果進(jìn)行相似屬性歸并的模式，實(shí)現(xiàn)幾何特征與屬性特征聯(lián)動(dòng)調(diào)整，從而達(dá)到減少人為因素干擾、降低數(shù)據(jù)生產(chǎn)周期，以及提高工作效率的目標(biāo)。

4.2 討論

方案未對(duì)自然資源多源矢量數(shù)據(jù)融合中的圖形幾何特征調(diào)整方法、屬性特征融合方式以及屬性特征不一致的快速判定方法等進(jìn)行深入的分析，再接下來(lái)的工作中，將針對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致地研究與討論，并整理出相應(yīng)的論文，以供在此方面有需求的同仁借鑒和參考。