CN101561816A - 地理空间数据增量信息的发布方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地理空间数据增量信息的发布方法，该方法通过对地理增量信息进行组织与建模，确定增量信息的语义定义、分类、量度与存储。建立以XML为地理增量信息存储介质，使其利于地理增量信息的发布与客户端的更新。将得到的增量信息以XML的格式进行保存，对XML增量信息进行发布。本发明根据要素变化类型和操作类型，以及增量信息的典型语义和分类，提出面向数据库操作的增量信息的数据描述；在地理信息数据文本表达和SGML表达的基础上提出了使用XML表达增量信息数据；基于XML的地理增量信息存储，具有自我描述性、灵活性、独立性、可扩展性、结构性强、良好跨平台性的优点。

Description

地理空间数据增量信息的发布方法

技术领域

本发明涉及一种地理数据增量信息的发布方法，属于地理信息技术领域。

背景技术

随着空间数据服务领域的扩展和应用的不断深入，用户对空间数据的准确性、完整性和现势性提出了更高的要求。因此，对地理空间数据库进行持续不断的更新，提高地理空间数据的现势性，并且向数据用户分发更新信息，已成为空间数据生产商的当务之急。

根据向其用户提供的数据内容，可将现有更新服务分为批量式更新和增量式更新两种方式。批量式更新向用户提供新版数据的全部内容，该种更新方式存在传输效率低下、用户端更新困难等诸多问题，而增量式更新只向客户提供发生变化的信息，这种更新方式更加科学，是一种更有效的更新信息发布策略。目前对增量信息的更新研究仍处于起步阶段，在理论和方法上都存在许多需要深入研究的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种增量信息发布的方法，将地理数据增量信息以XML的格式进行保存，对其进行发布。从而实现比以往批量式更新更高效的数据更新方法。

本发明的技术方案包括以下步骤：

步骤1制定增量信息分类标准及确定增量信息分类量度。不同类型的空间数据以不同的空间属性为分类依据，不同类型的变化又以不同的变化程度为标准。

步骤2依据增量信息分类标准对增量信息进行建模，将所得的地理增量信息存储到XML文档之中，得到XML增量信息。

步骤3对XML增量信息进行发布。

上述地理空间数据增量信息分类标准和度量，是进行增量信息提取的前提和基础。地理增量信息与快照、事件和快照差相关，快照是指在某个时刻客观世界中要素的数据表达，事件是快照差产生的原因，快照差体现事件造成的地理信息的差异程度，增量信息是快照差和事件的合成体。

基本的地理信息包括地理语义、几何形态及特征和专题属性三个方面，同时地理要素依据点、线、面几何特征将要素分类。用事件来描述现实世界种的地理要素的变化，依据地理信息的语义、几何和属性的变化，可描述目标的变化事件如下：点要素的位移、语义及专题属性变化；线要素的延长、缩短、变形、位移、语义及专题属性变化；面要素的扩张、收缩、变形、位移、语义及专题属性变化。可根据具体的地理信息(如基础地理信息)的地理编码、几何描述和专题特征，对上述分类标准进行具体的参数描述和度量，以为后面的增量信息提取提供基础。

本发明通过XML文档来描述地理数据的增量信息，存储于服务器端，根据用户的请求和定制，Web服务器复杂对XML文档进行解析和查询，返回有关信息给用户端，供用户浏览和使用，实现地理空间数据增量信息的发布。Web服务器接受客户端的服务请求，根据客户端的请求，向数据服务器增量数据XML的解析和查询指令，完成从数据库中提取增量信息，生成用于传输的基于XML的增量信息描述文件，然后对于增量信息文件设计出样式表文件XSL，最后将XML文件和对应的XSL样式表文件一起发送到客户端。

数据服务器完成版本数据的入库、更新，为用户的查询和显示提供数据源。

本发明根据要素变化类型和操作类型，以及增量信息的典型语义和分类，提出面向数据库操作的增量信息的数据描述；在地理信息数据文本表达和SGML表达的基础上提出了使用XML表达增量信息数据；还提出了基于XML的增量信息发布的服务框架。基于XML的地理增量信息存储，具有自我描述性、灵活性、独立性、可扩展性、结构性强、良好跨平台性的优点。

附图说明

图1是事件类型与数据库中的操作对照图。

图2是增量信息发布流程图。

具体实施方式

为方便客户端数据库的更新，本发明基于事件和快照差类型，提出一种面向数据库操作的增量信息定义，其中隐含着客观世界中的各个事件。基于操作和快照差的增量信息记为ΔObject，ΔObject＝[Diff，Operate]，快照差 $\mathrm{Diff}=\{\mathrm{ID}\_\mathrm{old},\mathrm{ID}\_\mathrm{new},\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\∪}}}\mathrm{\ΔAttribute},\mathrm{\ΔGeo}\}.$ ID_old，ID_new，

及ΔGeo为快照差项，其中ID_old，ID_new分别为地理目标在旧、新版本中的标识，

表示地理目标专题属性变化的集合，ΔGeo表示地理目标的几何变化，Operate则是隐含现实世界事件的数据库更新操作。

根据事件类型与数据库中的操作对应关系，如附图1所示。

当单个目标发生“出现”、“消亡”、“几何或属性变化”事件时，对应到数据库中的三种基本操作为：增加，删除，修改。当多个地理目标发生“合并”、“分裂”、“多对多”的事件时，其复杂操作均可分解为上述三种基本操作，即原地理目标的删除和新地理目标的增加。其中，事件“几何或属性变化”对于不同的地理要素类，意义并不一样。不同要素种类对应的几何或属性变化情况，如下表所示：

要素种类	几何或属性变化的情况
		点要素	位移，属性变化
线要素	延长、缩短、变形、位移、属性变化
		面要素	扩张、收缩、变形、位移、属性变化

各种事件引起的增量信息都可以表示为：

当单个地理目标出现时， $\mathrm{\ΔObject}\left(\mathrm{Insert}\right)=[\mathrm{ID}\_\mathrm{new},\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\∪}}}\mathrm{\ΔAttribute},\mathrm{\ΔGeo},\mathrm{Insert}].$

当单个地理目标消亡时， $\mathrm{\ΔObject}\left(\mathrm{Delete}\right)=[\mathrm{ID}\_\mathrm{old},\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\∪}}}\mathrm{\ΔAttribute},\mathrm{\ΔGeo},\mathrm{Delete}].$

当单个地理目标几何或属性发生变化时， $\mathrm{\ΔObject}\left(\mathrm{Modify}\right)=[\mathrm{ID}\_\mathrm{old},\mathrm{ID}\_\mathrm{new},\underset{i=1}{\overset{n}{\∪}}\mathrm{\ΔAttribute},\mathrm{\ΔGeo},\mathrm{Modify}].$

当多个地理目标合并时， $\mathrm{\ΔObject}\left(\mathrm{Merge}\right)=[\mathrm{ID}\_\mathrm{ol}{d}_1,\mathrm{ID}\_\mathrm{ol}{d}_2,\·\·\·,\mathrm{ID}\_\mathrm{ol}{d}_M,$ $\mathrm{ID}\_\mathrm{new},\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\∪}}}\mathrm{\ΔAttribute},\mathrm{\ΔGeo},\mathrm{Merge}]=$ $\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Delete}\right)}_1+\mathrm{\Δbject}{\left(\mathrm{Delete}\right)}_2+\·\·\·+\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Delete}\right)}_M+\mathrm{\ΔObject}\left(\mathrm{Insert}\right).$

当地理目标分裂时， $\mathrm{\ΔObject}\left(\mathrm{Split}\right)=[\mathrm{ID}\_\mathrm{old},\mathrm{ID}\_{\mathrm{new}}_1,\mathrm{ID}\_{\mathrm{new}}_2,\·\·\·,$ ${\mathrm{ID}\_\mathrm{new}}_N,\underset{i=1}{\overset{n}{\∪}}\mathrm{\ΔAttribute},\mathrm{\ΔGeo},\mathrm{Split}]=$ $\mathrm{\ΔObject}\left(\mathrm{Delete}\right)+\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Insert}\right)}_1+\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Insert}\right)}_2+\·\·\·\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Insert}\right)}_N.$

当地理目标发生多对多的变化时， $\mathrm{\ΔObject}\left(\mathrm{MvsN}\right)=[\mathrm{ID}\_\mathrm{ol}{d}_1,$ ${\mathrm{ID}\_\mathrm{old}}_2,\·\·\·,{\mathrm{ID}\_\mathrm{old}}_M,\mathrm{ID}\_{\mathrm{new}}_1,\mathrm{ID}\_{\mathrm{new}}_2,\·\·\·,{\mathrm{ID}\_\mathrm{new}}_N,\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\∪}}}\mathrm{\ΔAttribute},\mathrm{\ΔGeo},$ $\mathrm{MvsN}]=$ $\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Delete}\right)}_1+\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Delete}\right)}_2+\·\·\·+\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Delete}\right)}_M+\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Insert}\right)}_1$ $+\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Insert}\right)}_2+\·\·\·\mathrm{\ΔObject}{\left(\mathrm{Insert}\right)}_N.$

本发明采用可视化和标准化的XML相关工具来设计直观的图形结构然后生成物理的XML Schema。

增量信息的XML Schema文档根节点为增量地图(ChangeOnlyMap)，主要从元数据(MetaData)和主数据体的更新集合(UpdateCollection)来描述。

元数据部分：

元数据(MetaData)可继续分成以下五个方面：旧版本地图的相关信息(BeforeUpdateMap)，新版本地图的相关信息(AfterUpdateMap)，有关本次数据处理的信息(AboutProcessing)，要素类的字段信息集(FieldsInfo)和ChangeStatic。

在BeforeUpdateMap和AfterUpdateMap中，其子节点都记录了新旧地图的地图图幅名称(MapSheetName)，要素类名称(MapSheetName)，要素几何类型(Geometry)，地图生产商(MapProducer)，地图提供者(MapProvider)，地图发布者(Release)，地图发布日期(ReleaseDate)，密级(securitylevel)，地理坐标系(GeoSystem)，高程基准(elevationbase)，投影系统(ProjectSystem)，地图分幅标准(MapSheetStandard)，图幅序号(MapSheetNumber)，总图幅数(MapSheetTotal Number)。

在AboutProcessing中，其子节点记录了本系统的版本(Version)，开发者(Supplier)，发布者(Release)。在FieldsInfo中，其子节点要素类的字段信息(Field)记录了字段名称(Name)，字段类型(Type)。

主数据体部分：

UpdateCollection根据其属性图幅号(PartitionID)的不同，分成多个更新数据集(UpdateDataSet)，而UpdateDataset又根据其属性要素类名(FeatureClassName)又分别记录了基础信息(BaseInformation)，简单更新(SimpleUpdate)，复杂更新(CompositeUpdate)三个子节点。

在BaseInformation中记录了空间数据几何类型(ShapeType)，主键(PrimaryKey)。

在SimpleUpdate中，记录了简单更新的总个数(SimpleTotalNum)和简单更新操作(SimpleOperation)。其中，SimpleOperation又分为增加(AddFeature)，删除(DeleteFeature)，修改(ModifyFeature)。

在AddFeature中，记录了增加的总个数(AddFeatureNum)和增加的操作(AddOperation)，其中AddOperation包含了增加的来源(Source)，新增目标的[D(FeatureAfterID)以及新增目标FeatureAfter的几何和属性信息。Source的取值只包含以下四种：分割中增加的(SplitAdd)，纯增加的(PureAdd)，合并中增加的(CombinationAdd)，多对多情况中增加的(MvsNAdd)，

在DeleteFeature中，记录了删除的总个数(DeleteFeatureNum)和删除的操作(DeleteOperation)，其中DeleteOperation里包含了删除的来源(Source)，被删除目标的ID号FeatureBeforeID以及被删除目标FeatureBefore的几何和属性信息。这里Source的取值只包含以下四种：分割中删除的(SplitDelete)，纯删除的(PureDelete)，合并中删除的(CombinationDelete)，多对多情况中删除的(MvsNDelete)。

在ModifyFeature中，记录了修改的总个数(ModifyFeatureNum)和修改的操作(ModifyOperation)，其中ModifyOperation包含了修改的来源(Source)，原目标的ID号(FeatureBeforeID)、前目标FeatureBefore的几何和属性信息和新目标的ID号(FeatureAfterID)、后目标FeatureAfter的几何和属性信息。这里的Source的取值包含以下五种：扩张(Expansion)，收缩(Reduction)，变形(Reshape)，平移(Move)，属性变化(AttributeChange)。

在CompositeUpdate中，记录了发生复杂更新的总个数(CompositeTotalNum)和复杂更新操作(CompositeOperation)，其操作包含三个子节点：分割(SplitFeature)，合并(CombinationFeature)，多对多(MvsN)。

在SplitFeature中记录了目标分割的总个数(SplitFeatureNum)和分割操作(SplitOperation)。其操作中记录了原目标的个数(FeatureOldNum)，原目标的ID号(FeatureOldID)，新目标的个数(FeatureNewNum)，新目标的ID号(FeatureNewID)。对于每一个分裂事件，这里的FeatureOldID只出现一次，而FeatureNewID可出现无穷次。

在CombinationFeature中，记录了目标合并的总个数(CombinationFeatureNum)和合并操作(CombinationOperation)，其中合并操作记录了原目标的个数(FeatureOldNum)，原目标的ID号(FeatureOldID)，新目标的个数(FeatureNewNum)，新目标的ID号(FeatureNewID)。对于每一个合并事件，这里的FeatureOldID出现无穷次，而FeatureNewID只出现一次。

在MvsN中，记录了地理目标多对多情况的总个数(MvsNFeatureNum)和多对多操作(MvsNOperation)。其中，多对多操作记录了原目标的个数(FeatureOldNum)，原目标的ID号(FeatureOldID)，新目标的个数(FeatureNewNum)，新卖部的ID号(FeatureNewID)。对于每一个多对多事件，这里的FeatureOldID和FeatureNewID均可出现无穷次。

下面的示例展示了地理目标多对多的XML表达，其中ID分别为1650与1652的两个旧目标复合变换为为ID分别为1020、1021与1022的三个新目标。

<ChangeOnlyMap>

<UpdateCollection PartitionID＝”h50111101”>

  <UpdateDataSet FeatureName＝”居民地”>

    <CompositeUpdate>

       <CompositeTotalNum>1</CompositeTotalNum>

         <CompositeOperation>

              <MvsN>

                   <MvsNFeatureNum>1</MvsNFeatureNum>

                   <MvsNOperation>

                       <FeatureOldNum>2</FeatureOldNum>

                       <FeatureOldID>1650</FeatureOldID>

                      <FeatureOldID>1652</FeatureOldID>

                       <FeatureNewNum>3</FeatureNewNum>

                       <FeatureNewID>1020</FeatureNewID>

                       <FeatureNewID>1021</FeatureNewID>

                       <FeatureNewID>1022</FeatureNewID>

                    </MvsNOperation>

              </MvsN>

              </CompositeOperation>

      </CompositeUpdate>

    </UpdateDataSet>

  </UpdateCollection>

</ChangeOnlyMap>

本发明通过对增量信息的定义，通过XML文档来描述地理数据的增量信息，存储于服务器端。根据用户的请求和定制，WEB服务器复杂对XML文档进行解析和查询，返回有关信息给用户，供用户浏览和使用。发布流程图如附图2所示。其中客户端与服务器的各自功能如下：

客户端：客户端主要向WEB服务端提出空间数据服务请求，并根据服务端返回的结果进行分析与显示。用户可根据自身需要进行定制增量信息，实现增量更新时，客户端只需要下载描述增量信息的xml文件和客户端更新程序，即可实现用户端数据的更新。

Web服务器：Web服务器负责接受客户端的服务请求，传递给数据服务器，并把结果送回给客户。根据客户端的请求，向数据服务器增量数据XML的解析和查询指令，完成从数据库中提取增量信息，生成用于传输的基于XML的增量信息描述文件。对于增量信息文件设计出样式表文件XSL，然后将XML文件和对应的XSL样式表文件一起发送到客户端，由客户端浏览器自带的解析器进行显示。在此基础上实现用于用户浏览的可视化界面和各种查询功能，并提供服务器端下载地址供用户下载增量信息文件。

数据服务器：数据服务器完成版本数据的入库、更新，为用户的查询和显示提供数据源。

Claims (5)

1.一种地理空间数据增量信息的发布方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：制定增量信息分类标准及确定增量信息分类量度；

步骤2：依据增量信息分类标准对增量信息进行建模，将所得的地理增量信息存储到XML文档之中，得到增量信息的XML表达；

步骤3：对XML增量信息进行发布。

2.根据权利要求1所述地理空间数据增量信息的发布方法，其特征在于：地理增量信息与快照、事件和快照差相关，快照是指在某个时刻客观世界中要素的数据表达，事件是快照差产生的原因，快照差体现事件造成的地理信息的差异程度，增量信息是快照差和事件的合成体；基本的地理信息包括地理语义、几何形态及特征和专题属性，同时地理要素依据点、线、面几何特征将要素分类，用事件来描述现实世界种的地理要素的变化，依据地理信息的语义、几何和属性的变化，可描述目标的变化事件如下：点要素的位移、语义及专题属性变化；线要素的延长、缩短、变形、位移、语义及专题属性变化；面要素的扩张、收缩、变形、位移、语义及专题属性变化，根据具体的地理信息的地理编码、几何描述和专题特征，对上述分类标准进行具体的参数描述和度量。

3.根据权利要求1所述地理空间数据增量信息的发布方法，其特征在于：通过XML文档来描述地理数据的增量信息，存储于服务器端，根据用户的请求和定制，Web服务器对XML文档进行解析和查询，返回有关信息给用户端，供用户浏览和使用，实现地理空间数据增量信息的发布。

4.根据权利要求3所述地理空间数据增量信息的发布方法，其特征在于：Web服务器接受客户端的服务请求，根据客户端的请求，向数据服务器增量数据XML的解析和查询指令，完成从数据库中提取增量信息，生成用于传输的基于XML的增量信息描述文件，然后对于增量信息文件设计出样式表文件XSL，最后将XML文件和对应的XSL样式表文件一起发送到客户端。

5.根据权利要求4所述地理空间数据增量信息的发布方法，其特征在于：数据服务器完成版本数据的入库、更新，为用户的查询和显示提供数据源。

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