基于拓扑关系的地籍数据库增量更新方法研究

【摘要】：地籍数据库更新是现代地籍的生命所在,是地籍、地籍管理可持续发展的客观要求。由于地块拓扑关系的影响,目前地籍数据库的人工交互更新操作方式存在编辑时间长、劳动强度大、而且容易产生错误难以保证空间数据一致性等问题。鉴于此,本文研究了基于拓扑关系的地籍数据库增量更新方法,其是根据地块/地块目标间的拓扑关系对地籍图形变更类型进行细分,按照变更前后目标间的拓扑关系推断每种细分类型中的实体变化情况,继而根据地块实体变化类型设计相应更新操作算子以实现地籍数据库增量更新处理操作的自动化或半自动化。主要包括以下研究工作: 1) 首先比较系统地分析了地块拓扑关系及其在地籍数据库增量更新中的主要作用。分析了地块实体的拓扑性质、地块实体间的二元拓扑关系特点、地籍变更中的地块时空拓扑关系特点及其在地籍增量更新中的作用与特殊要求等。 2) 从VW方法中提取∩(交)、\(差)两个操作算子,形成地块拓扑关系描述的WID3方法,并用WID3描述了地块实体间的拓扑关系。在对现有空间拓扑关系描述模型进行分类总结的基础上,重点分析了VW方法中各要素与算子的作用,并选择其中的∩(交)、\(差)算子,对地块目标整体进行拓扑关系判断,针对地块/地块拓扑关系描述引入形状量算算子欧拉数,针对界址线/界址线拓扑关系描述,引入结点度,形成基于目标整体交、差的三算子(WID3)方法。用WID3描述了地块实体间的空间拓扑关系,归纳出同时性地块间的空间拓扑关系类型,并分析了WID3的描述与计算特点。 3) 在WID3描述的地块拓扑关系的基础上发展了地块实体变化类型推断方法。其是以地块/地块目标间的同时性拓扑关系为基础对地籍图形变更类型进行细分,按照变更前后目标间的拓扑关系推断每种变更类型中的实体变化情况,并发展了基于WID3的细分类型的描述与判断方法。针对不同细分类型的发生概率存在较大差异的特点,在细分类型的判断中,引入赫夫曼树(Huffman tree)来优化其判断过程、提高判断效率。 4) 设计了一套将地块实体变化映射到其数据库对象变化的更新操作算子,尝试用EPL语言对地籍更新的操作过程进行了形式化描述。在对目前时空数据更新操作算子的研究现状进行分类和总结的基础上,通过分析地块实体变化到其数据库对象标识状态变化之间的映射关系,设计了一套基于变化映射的更新操作算子。并通过将更新操作算子定义为原子事件,将每次地籍图形变更的更新处理操作过程定义为一个复合事件,尝试用EPL语言对地籍图形变更的更新操作过程进行了形式化描述。 5) 最后,本文以Visual C++为开发工具,运用面向对象的方法和COM技术集成MapInfo和Oracle Spatial开发了一个地籍数据库增量式更新的原型系统。并以实际和模拟空间数据为例对本文提出的模型和方法进行了实验,有力地验证了作者所提出方法与模型的合理性与可行性。 研究表明,基于拓扑关系的地籍数据库增量更新是实现地籍数据增量更新处理及拓扑关系一致性维护操作自动化或半自动化的一条可行途径,为此类系统的设计与实现提供了一种新的方法,有助于推进此类系统的应用与发展。