基于時態(tài)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的導(dǎo)航信息空間關(guān)系局部動態(tài)更新方法

1、 0引言增量更新是GIS數(shù)據(jù)更新中的一個研究熱點13,其中包括導(dǎo)航電子地圖增量更新36。目前導(dǎo)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(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)進行更新維護,根據(jù)用戶的請求將全部數(shù)據(jù)類型(未更新的或更新的制作成具有新版本號的數(shù)據(jù)集,通過光盤或網(wǎng)絡(luò)下載的模式完全替換用戶原有的導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)量大,且在更新過程中容易受網(wǎng)絡(luò)等因素的影響。隨著無線通訊、終端導(dǎo)航儀的技術(shù)改進,在線式增量更新成為一種新的解決途徑6。但是導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)的增量更新不僅涉及交通導(dǎo)航線,還涉及POI、交通規(guī)

2、制等實用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);不但需要實現(xiàn)導(dǎo)航線幾何拓撲關(guān)系的動態(tài)更新,還需解決POI和導(dǎo)航線、導(dǎo)航線與節(jié)點層、交通規(guī)制等導(dǎo)航要素的幾何拓撲關(guān)系和邏輯拓撲關(guān)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(dǎo)航數(shù)據(jù)關(guān)系自動維護中7,為導(dǎo)航電子地圖增量更新提出了一種新思路。本文采用Oracle為數(shù)據(jù)服務(wù)器和導(dǎo)航數(shù)據(jù)時空數(shù)據(jù)模型構(gòu)建二級拓撲動態(tài)維護系統(tǒng)。以oracle存儲導(dǎo) 航電子地圖數(shù)據(jù),用導(dǎo)航時空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)管理導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)生產(chǎn)服務(wù)器由外業(yè)實測導(dǎo)航軌跡點和軌跡線導(dǎo)入模塊、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)生成模塊構(gòu)成。外業(yè)軌跡點和軌跡線通

3、過導(dǎo)入模塊進入系統(tǒng),導(dǎo)航數(shù)據(jù)的任何變化均觸發(fā)數(shù)據(jù)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(dǎo)航數(shù)據(jù)的所有變化通過增量數(shù)據(jù)生成模塊導(dǎo)出,提交給用戶。用戶參考增量數(shù)據(jù)說明將歷史數(shù)據(jù)和增量數(shù)據(jù)合并,實現(xiàn)導(dǎo)航數(shù)據(jù)及其二級拓撲關(guān)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(fēng)險大的諸多弊端,而且實現(xiàn)了導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)實體、幾何拓撲關(guān)系、邏輯語義拓撲關(guān)系的及時更新,縮短了導(dǎo)航電子地圖更新的成本和周期,降低了更新風(fēng)險。1導(dǎo)航電子地圖增量更新維護過程和時空數(shù)據(jù)模型增量更新是在某種版本數(shù)據(jù)產(chǎn)品上的增量更新,以某導(dǎo)航數(shù)據(jù)生產(chǎn)公司的導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入

4、Oracle 數(shù)據(jù)庫中,該基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采用分幅分層組織,直接面向?qū)Ш綉?yīng)用。外業(yè)軌跡點和軌跡線通過導(dǎo)入系統(tǒng)作為臨時圖層以便于編輯。數(shù)據(jù)集的變化通過觸發(fā)數(shù)據(jù)生命周期狀態(tài)觸發(fā)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)變化的跟蹤記錄:增加、修改、刪除。POI 、導(dǎo)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(shù)據(jù)生產(chǎn)編輯和質(zhì)量檢查后通過增量導(dǎo)出模塊將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為M ID/M IF 交換格式數(shù)據(jù)增量包。用戶通過主動或被動的方式獲取增量包,與歷史數(shù)據(jù)合并形成新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)集,實現(xiàn)導(dǎo)航實體及其關(guān)系的完全更新。詳細流程如圖1所示:1.1通用導(dǎo)航數(shù)據(jù)

5、時空數(shù)據(jù)模型和增量存儲模塊通用導(dǎo)航數(shù)據(jù)時空數(shù)據(jù)模型由主表和副表構(gòu)成,主表除了存儲導(dǎo)航實體數(shù)據(jù)集外還需存儲各實體數(shù)據(jù)的生命周期狀態(tài)。因此需要增加相關(guān)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(shù)據(jù)編輯過程中實時記錄數(shù)據(jù)編輯狀態(tài)。副表記錄實體數(shù)據(jù)的刪除情況,結(jié)構(gòu)如表1所列。圖1導(dǎo)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(wǎng)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(wǎng)時動態(tài)維護一級幾何拓撲關(guān)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(jīng)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(shù)據(jù)生成模塊將增量包設(shè)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(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)(或者導(dǎo)入數(shù)據(jù)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(yīng)用案例服務(wù)器端采用Oracle 存儲空間數(shù)據(jù),導(dǎo)航電子地圖增量編輯軟件采用VC+.NET 底層開發(fā),調(diào)用OCI 接口存取空間數(shù)據(jù),所有導(dǎo)航數(shù)據(jù)均采用分層分幅管理。增加兩條導(dǎo)航線,如圖4所示,導(dǎo)出的增量包如圖5所示。在整個過程中,增加了5條導(dǎo)航線,刪除1條導(dǎo)航線;

9、增加了1個導(dǎo)航結(jié)點,修改了6個結(jié)點信息。6結(jié)論導(dǎo)航電子地圖增量更新是目前國內(nèi)外研究的熱點,也是一個迫切需要解決的難題。由于導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)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(dǎo)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(jié)果可以看出,增量包數(shù)據(jù)量很小,完全適用于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)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(shè)計了某種導(dǎo)航儀數(shù)據(jù)格式的增量包,但是,本文設(shè)計的增量更新流程和技術(shù)方法離實際應(yīng)用還有差距,需要進一步深入研究和實踐。目前導(dǎo)航電子地圖正在從2維向3維方向發(fā)展,因

10、此,3維導(dǎo)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(shù)據(jù)庫增量更新J .中國圖像圖形學(xué)報,2006,11(10:1431-1438.2張保鋼,石強.地形圖數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫驅(qū)動的增量更新制圖研究J .武漢大學(xué)學(xué)報:信息科學(xué)版,2010,35(12:1478-1481.4徐敬海,李清泉.基于時態(tài)GIS 的導(dǎo)航電子地圖增量更新研究J .武漢大學(xué)學(xué)報:信息科學(xué)版,2008,33(11:1182-1185.5李連營,李清泉,趙衛(wèi)鋒等.導(dǎo)航電子地圖增量更新方法研究J .中國圖像圖形學(xué)報,2009,14(7:1238-1244.6楊兆升,汪健,李麗麗.導(dǎo)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(wǎng)交通關(guān)系自動化