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多源空间数据融合技术探讨
郭黎崔铁军陈应东
解放军信息工程大学测绘学院河南郑州 450052
摘要:地理信息系统的迅速发展和广泛应用导致了空间多源数据的产生,给数据的集成和信息共享带来不便。不同数据源,不同数据精度和不同数据模型的地理数据融合理论与方法的研究,对于降低地理数据的生产成本,加快现有地理信息更新速度,提高地理数据质量有着重要的现实意义。本文对多种空间数据融合的原理与方法进行了讨论,并对数据融合的发展方向进行了展望。
关键词:数据融合
1. 引言
20世纪90年代以来,随着遥感、地理信息系统和***技术在各行各业日益广泛的应用,对空间数据的需求越来越大,国家和军队不同的部门以及公司企业针对本部门的需要经常要进行大量的地理数据获取。由于不同部门的地理信息系统的应用目的不同,同一地区同一比例尺的空间数据往往采用不同的数据源(外业实地测量、航空摄影图像、卫星图像、地形图、海图、航空图和各种各样地图)、不同的空间数据标准、特定的数据模型和特定的空间物体分类分级体系进行重复采集。这不仅造成了人力、财力的巨大浪费,还引发了空间数据的多语义性、多时空性、多尺度性、存储格式的不同以及数据模型与存储结构的差异等,给GIS部门之间的数据共享和数据集成带来极大困难。不同数据源,不同数据精度和不同数据模型的地理数据融合理论与方法的研究,对于降低地理数据的生产成本,加快现有地理信息更新速度,提高地理数据质量有着重要的现实意义。
2. 数据融合的概念
一直以来,数据共享、数据集成、数据互操作、数据融合都是大家讨论研究的热点。它们之间有着技术、原理上的必然联系。但又有着不同的研究侧重点。
信息共享的关键是信息的标准化问题。标准化的工作可以从两方面进行:一是以已经实施的信息技术标准为基础,直接引用或经过修编采用;二是研制地理空间数据标准,包括数据定义、数据描述、数据处理等方面的标准[5]。
地理信息系统互操作的产生是信息共享的必然产物,是在异构数据库和分布计算的情况下出现的。空间数据互操作的模式主要体现在开放地理信息联盟制定的规范。实现互操作最理想的方法是通过公共接口来实现。接口相当于一种规范,在接口中不仅仅考虑到数据格式、数据处理、还要提供对数据处理应该采用的协议[4]。
数据集成是多种数据的叠加。集成后的数据中,仍保留着原来的数据的特征,并没有发生质的变化[1]。
数据融合指将同一地区不同来源的空间数据,采用不同的方法,重新组合专题属性数据,进一步改善物体的几何精度,最终的目的是提高数据质量[3]。数据标准化问题和数据互操作技术的发展对数据融合的技术发展起着基础性推动作用。
尽管不同的数据源采用的数据融合技术千差万别,但都必须经过几何纠正、数据匹配之后,才能进一步进行融合处理。几何纠正的主要任务是统一坐标系和统一投影、数据匹配的主要任务是将同名点匹配在一起以供显示、分析。在此处理基础上,根据数据的来源,空间数据融合可分为矢量数据融合和栅格数据融合,以及矢量与栅格数据之间的融合。不同的数据融合有着不同的处理技术。
3. 矢量数据的融合
矢量数据融合是采用地理数据转换等方法,实现诸数据源的数据模型、分类分级和几何位置融合,是去伪求真、去粗求精的地理数据处理过程。
矢量数据融合的主要任务是消除以下差异:
1) 空间物体在不同的空间数据模型