基于時態(tài)數據庫技術的導航信息空間關系局部動態(tài)更新方法

1、 0引言增量更新是GIS數據更新中的一個研究熱點13,其中包括導航電子地圖增量更新36。目前導航電子地圖的更新方法主要采用離線完全版本替換模式實現(xiàn)更新。離線完全版本替換方法是對現(xiàn)有的導航電子地圖數據進行更新維護,根據用戶的請求將全部數據類型(未更新的或更新的制作成具有新版本號的數據集,通過光盤或網絡下載的模式完全替換用戶原有的導航電子地圖數據。這種模式更新周期長,使得更新信息不能及時提交給客戶;用戶更新的數據量大,且在更新過程中容易受網絡等因素的影響。隨著無線通訊、終端導航儀的技術改進,在線式增量更新成為一種新的解決途徑6。但是導航電子地圖數據的增量更新不僅涉及交通導航線,還涉及POI、交通規(guī)

2、制等實用業(yè)務數據;不但需要實現(xiàn)導航線幾何拓撲關系的動態(tài)更新,還需解決POI和導航線、導航線與節(jié)點層、交通規(guī)制等導航要素的幾何拓撲關系和邏輯拓撲關系的動態(tài)更新和維護。一些研究人員開始探索智能化方法在導航數據關系自動維護中7,為導航電子地圖增量更新提出了一種新思路。本文采用Oracle為數據服務器和導航數據時空數據模型構建二級拓撲動態(tài)維護系統(tǒng)。以oracle存儲導 航電子地圖數據,用導航時空數據結構管理導航電子地圖數據集。數據生產服務器由外業(yè)實測導航軌跡點和軌跡線導入模塊、數據生命周期狀態(tài)觸發(fā)器模塊、一級幾何拓撲維護模塊、二級邏輯拓撲維護模塊、通用交換格式增量數據生成模塊構成。外業(yè)軌跡點和軌跡線通

3、過導入模塊進入系統(tǒng),導航數據的任何變化均觸發(fā)數據生命周期狀態(tài)觸發(fā)器模塊實時修改其狀態(tài);編輯時動態(tài)維護一級幾何拓撲和二級邏輯拓撲;導航數據的所有變化通過增量數據生成模塊導出,提交給用戶。用戶參考增量數據說明將歷史數據和增量數據合并,實現(xiàn)導航數據及其二級拓撲關系更新。通過上述解決方案,不但解決了傳統(tǒng)更新方法周期長、更新風險大的諸多弊端,而且實現(xiàn)了導航電子地圖數據實體、幾何拓撲關系、邏輯語義拓撲關系的及時更新,縮短了導航電子地圖更新的成本和周期,降低了更新風險。1導航電子地圖增量更新維護過程和時空數據模型增量更新是在某種版本數據產品上的增量更新,以某導航數據生產公司的導航電子地圖數據集為基礎數據導入

4、Oracle 數據庫中,該基礎數據采用分幅分層組織,直接面向導航應用。外業(yè)軌跡點和軌跡線通過導入系統(tǒng)作為臨時圖層以便于編輯。數據集的變化通過觸發(fā)數據生命周期狀態(tài)觸發(fā)器實現(xiàn)數據變化的跟蹤記錄:增加、修改、刪除。POI 、導航軌跡線、方向看板、交通規(guī)制等實體在幾何層面的編輯由一級幾何拓撲維護模塊全自動處理,由此引起的邏輯層面上的變化由二級邏輯拓撲維護模塊半自動處理。完成數據生產編輯和質量檢查后通過增量導出模塊將數據導出為M ID/M IF 交換格式數據增量包。用戶通過主動或被動的方式獲取增量包,與歷史數據合并形成新的導航數據集,實現(xiàn)導航實體及其關系的完全更新。詳細流程如圖1所示:1.1通用導航數據

5、時空數據模型和增量存儲模塊通用導航數據時空數據模型由主表和副表構成,主表除了存儲導航實體數據集外還需存儲各實體數據的生命周期狀態(tài)。因此需要增加相關字段存儲其生命周期,增加的字段包括START_TIM E ,END_TIM E ,EDIT_STATUS ,VER-SION_ID 等,在數據編輯過程中實時記錄數據編輯狀態(tài)。副表記錄實體數據的刪除情況,結構如表1所列。圖1導航電子地圖二級拓撲維護系統(tǒng)Fig.1Level-2topological maintaining system ofnavigation digital map表1增量更新中的DEL 表Tab.1The DEL table in

6、incremental updating編號名稱類型備注1DEL_ID NM BER(10,0NOT NULL編號2Row_ID Integer 單元格行號3Col_ID Integer 單元格列號4M ap_ID Integer 要素屬于的矩形分幅的網格號5Record_ID NUM BER(10,0刪除的記錄編號6Delete_Time Date 刪除時間7Editor _Name Varchar2(20編輯員8Version_IDVarchar2(10版本編號 圖2增加路網時動態(tài)維護一級幾何拓撲關系Fig.2Dynamically maintain level-1geometry top

7、ologicalrelation when adding route POI 、方向看板圖層(Rd_Exchange 要素的進入路段ID (InLinkId ;是不是交通規(guī)制圖層(Restrict_table要素的經由路段串(NoturnPath中包含的ID ;處理:刪除POI 、方向看板或交通規(guī)制要素;4通用交換格式增量數據生成模塊將增量包設計成兩種格式,其中 通用交換格式的增量包將對地圖所做的任何修改(增加、修改、刪除,用M apInfo 系統(tǒng)的交換格式M id/M if 文件系統(tǒng)保存。通用式增量包以三套文件保存:文件名為“層名_ADD ”的文件記錄增加的對象;為“層名_M OD ”的文件

8、記錄修改的對象。這兩類文件的文件格式與數據庫結構(或者導入數據庫時的初始M id/M if 文件一致,以便用戶能夠快速使用。刪除部分以txt 文本文件記錄刪除的記錄,文件名為“層名_DEL ”,格式為:Record_ID ,Row_ID ,Col_ID ,M ap ID ,分別存儲刪除記錄的ID 、所在單元的行號、列號和地圖圖幅號。5應用案例服務器端采用Oracle 存儲空間數據,導航電子地圖增量編輯軟件采用VC+.NET 底層開發(fā),調用OCI 接口存取空間數據,所有導航數據均采用分層分幅管理。增加兩條導航線,如圖4所示,導出的增量包如圖5所示。在整個過程中,增加了5條導航線,刪除1條導航線;

9、增加了1個導航結點,修改了6個結點信息。6結論導航電子地圖增量更新是目前國內外研究的熱點,也是一個迫切需要解決的難題。由于導航電子地圖數據的增量更新需要同時解決幾何和語義兩個方面的難題,這也就增加了其難度。本文采用統(tǒng)一的生命周期狀態(tài)維護觸發(fā)器來維護導航電子地圖生命周期,將增量維護過程分為兩級,解決了幾何和語義兩個層次上的增量維護。從結果可以看出,增量包數據量很小,完全適用于現(xiàn)有的網絡通訊環(huán)境。本文給出了通用增量包的格式,在工程實驗中也設計了某種導航儀數據格式的增量包,但是,本文設計的增量更新流程和技術方法離實際應用還有差距,需要進一步深入研究和實踐。目前導航電子地圖正在從2維向3維方向發(fā)展,因

10、此,3維導航電子地圖增量更新是下一步研究的課題。參考文獻1周曉光,陳軍,朱建軍,等.基于事件的時空數據庫增量更新J .中國圖像圖形學報,2006,11(10:1431-1438.2張保鋼,石強.地形圖數據庫的增量更新J .北京測繪,2007(1:1-4.3胡振龍,李霖,朱海紅,等.地理數據庫驅動的增量更新制圖研究J .武漢大學學報:信息科學版,2010,35(12:1478-1481.4徐敬海,李清泉.基于時態(tài)GIS 的導航電子地圖增量更新研究J .武漢大學學報:信息科學版,2008,33(11:1182-1185.5李連營,李清泉,趙衛(wèi)鋒等.導航電子地圖增量更新方法研究J .中國圖像圖形學報,2009,14(7:1238-1244.6楊兆升,汪健,李麗麗.導航電子地圖增量更新方法研究J .交通信息與安全,2009,27(2:10-14.7陸鋒,申排偉.一種支持城市路網交通關系自動化