基于时态数据库技术的导航信息空间关系局部动态更新方法

1、 0引言增量更新是GIS数据更新中的一个研究热点13,其中包括导航电子地图增量更新36。目前导航电子地图的更新方法主要采用离线完全版本替换模式实现更新。离线完全版本替换方法是对现有的导航电子地图数据进行更新维护,根据用户的请求将全部数据类型(未更新的或更新的制作成具有新版本号的数据集,通过光盘或网络下载的模式完全替换用户原有的导航电子地图数据。这种模式更新周期长,使得更新信息不能及时提交给客户;用户更新的数据量大,且在更新过程中容易受网络等因素的影响。随着无线通讯、终端导航仪的技术改进,在线式增量更新成为一种新的解决途径6。但是导航电子地图数据的增量更新不仅涉及交通导航线,还涉及POI、交通规

2、制等实用业务数据;不但需要实现导航线几何拓扑关系的动态更新,还需解决POI和导航线、导航线与节点层、交通规制等导航要素的几何拓扑关系和逻辑拓扑关系的动态更新和维护。一些研究人员开始探索智能化方法在导航数据关系自动维护中7,为导航电子地图增量更新提出了一种新思路。本文采用Oracle为数据服务器和导航数据时空数据模型构建二级拓扑动态维护系统。以oracle存储导 航电子地图数据,用导航时空数据结构管理导航电子地图数据集。数据生产服务器由外业实测导航轨迹点和轨迹线导入模块、数据生命周期状态触发器模块、一级几何拓扑维护模块、二级逻辑拓扑维护模块、通用交换格式增量数据生成模块构成。外业轨迹点和轨迹线通

3、过导入模块进入系统,导航数据的任何变化均触发数据生命周期状态触发器模块实时修改其状态;编辑时动态维护一级几何拓扑和二级逻辑拓扑;导航数据的所有变化通过增量数据生成模块导出,提交给用户。用户参考增量数据说明将历史数据和增量数据合并,实现导航数据及其二级拓扑关系更新。通过上述解决方案,不但解决了传统更新方法周期长、更新风险大的诸多弊端,而且实现了导航电子地图数据实体、几何拓扑关系、逻辑语义拓扑关系的及时更新,缩短了导航电子地图更新的成本和周期,降低了更新风险。1导航电子地图增量更新维护过程和时空数据模型增量更新是在某种版本数据产品上的增量更新,以某导航数据生产公司的导航电子地图数据集为基础数据导入

4、Oracle 数据库中,该基础数据采用分幅分层组织,直接面向导航应用。外业轨迹点和轨迹线通过导入系统作为临时图层以便于编辑。数据集的变化通过触发数据生命周期状态触发器实现数据变化的跟踪记录:增加、修改、删除。POI 、导航轨迹线、方向看板、交通规制等实体在几何层面的编辑由一级几何拓扑维护模块全自动处理,由此引起的逻辑层面上的变化由二级逻辑拓扑维护模块半自动处理。完成数据生产编辑和质量检查后通过增量导出模块将数据导出为M ID/M IF 交换格式数据增量包。用户通过主动或被动的方式获取增量包,与历史数据合并形成新的导航数据集,实现导航实体及其关系的完全更新。详细流程如图1所示:1.1通用导航数据

5、时空数据模型和增量存储模块通用导航数据时空数据模型由主表和副表构成,主表除了存储导航实体数据集外还需存储各实体数据的生命周期状态。因此需要增加相关字段存储其生命周期,增加的字段包括START_TIM E ,END_TIM E ,EDIT_STATUS ,VER-SION_ID 等,在数据编辑过程中实时记录数据编辑状态。副表记录实体数据的删除情况,结构如表1所列。图1导航电子地图二级拓扑维护系统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编号名称类型备注1DEL_ID NM BER(10,0NOT NULL编号2Row_ID Integer 单元格行号3Col_ID Integer 单元格列号4M ap_ID Integer 要素属于的矩形分幅的网格号5Record_ID NUM BER(10,0删除的记录编号6Delete_Time Date 删除时间7Editor _Name Varchar2(20编辑员8Version_IDVarchar2(10版本编号 图2增加路网时动态维护一级几何拓扑关系Fig.2Dynamically maintain level-1geometry top

7、ologicalrelation when adding route POI 、方向看板图层(Rd_Exchange 要素的进入路段ID (InLinkId ;是不是交通规制图层(Restrict_table要素的经由路段串(NoturnPath中包含的ID ;处理:删除POI 、方向看板或交通规制要素;4通用交换格式增量数据生成模块将增量包设计成两种格式,其中 通用交换格式的增量包将对地图所做的任何修改(增加、修改、删除,用M apInfo 系统的交换格式M id/M if 文件系统保存。通用式增量包以三套文件保存:文件名为“层名_ADD ”的文件记录增加的对象;为“层名_M OD ”的文件

8、记录修改的对象。这两类文件的文件格式与数据库结构(或者导入数据库时的初始M id/M if 文件一致,以便用户能够快速使用。删除部分以txt 文本文件记录删除的记录,文件名为“层名_DEL ”,格式为:Record_ID ,Row_ID ,Col_ID ,M ap ID ,分别存储删除记录的ID 、所在单元的行号、列号和地图图幅号。5应用案例服务器端采用Oracle 存储空间数据,导航电子地图增量编辑软件采用VC+.NET 底层开发,调用OCI 接口存取空间数据,所有导航数据均采用分层分幅管理。增加两条导航线,如图4所示,导出的增量包如图5所示。在整个过程中,增加了5条导航线,删除1条导航线;

9、增加了1个导航结点,修改了6个结点信息。6结论导航电子地图增量更新是目前国内外研究的热点,也是一个迫切需要解决的难题。由于导航电子地图数据的增量更新需要同时解决几何和语义两个方面的难题,这也就增加了其难度。本文采用统一的生命周期状态维护触发器来维护导航电子地图生命周期,将增量维护过程分为两级,解决了几何和语义两个层次上的增量维护。从结果可以看出,增量包数据量很小,完全适用于现有的网络通讯环境。本文给出了通用增量包的格式,在工程实验中也设计了某种导航仪数据格式的增量包,但是,本文设计的增量更新流程和技术方法离实际应用还有差距,需要进一步深入研究和实践。目前导航电子地图正在从2维向3维方向发展,因

10、此,3维导航电子地图增量更新是下一步研究的课题。参考文献1周晓光,陈军,朱建军,等.基于事件的时空数据库增量更新J .中国图像图形学报,2006,11(10:1431-1438.2张保钢,石强.地形图数据库的增量更新J .北京测绘,2007(1:1-4.3胡振龙,李霖,朱海红,等.地理数据库驱动的增量更新制图研究J .武汉大学学报:信息科学版,2010,35(12:1478-1481.4徐敬海,李清泉.基于时态GIS 的导航电子地图增量更新研究J .武汉大学学报:信息科学版,2008,33(11:1182-1185.5李连营,李清泉,赵卫锋等.导航电子地图增量更新方法研究J .中国图像图形学报,2009,14(7:1238-1244.6杨兆升,汪健,李丽丽.导航电子地图增量更新方法研究J .交通信息与安全,2009,27(2:10-14.7陆锋,申排伟.一种支持城市路网交通关系自动化