本發(fā)明涉及地理空間數(shù)據(jù)庫，特別是在對(duì)多尺度海量地理空間數(shù)據(jù)實(shí)施更新過程中使用的一種面向動(dòng)態(tài)增量更新的地理空間數(shù)據(jù)版本管理方法。

二、

背景技術(shù)：

近年來世界各國測(cè)繪與地理信息機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門陸續(xù)建立了1：100萬、1：25萬、1：5萬等大量基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和其他空間數(shù)據(jù)成果。隨著現(xiàn)實(shí)世界的快速發(fā)展變化，這些數(shù)據(jù)成果都面臨快速更新和高效管理問題。早期地理空間數(shù)據(jù)更新主要采用全面更新、整版更新、定期更新等模式，既會(huì)造成數(shù)據(jù)冗余、更新周期長、效率低、成本高等問題，也會(huì)導(dǎo)致管理成本增加、維護(hù)和查詢效率下降。基于數(shù)據(jù)庫的動(dòng)態(tài)增量更新在縮短更新周期、提高更新效率、減少數(shù)據(jù)冗余等方面具有突出優(yōu)勢(shì)，而實(shí)現(xiàn)面向數(shù)據(jù)庫動(dòng)態(tài)增量更新的地理空間數(shù)據(jù)高效管理方法非常必要。為解決現(xiàn)有多時(shí)態(tài)地理空間數(shù)據(jù)更新管理中存在的大量多時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)冗余、組織管理不夠科學(xué)高效、查詢調(diào)度效率低下等問題，本發(fā)明提出一種面向動(dòng)態(tài)增量更新的地理空間數(shù)據(jù)版本管理方法。

三、

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種面向動(dòng)態(tài)增量更新的地理空間據(jù)版本管理方法，實(shí)現(xiàn)基于空間數(shù)據(jù)庫的動(dòng)態(tài)增量更新中多時(shí)態(tài)地理空間數(shù)據(jù)更新成果的高效存儲(chǔ)與管理。

其解決的技術(shù)方案是：首先基于版本管理機(jī)制建立多時(shí)態(tài)地理空間數(shù)據(jù)庫，按照5年更新周期和年度區(qū)間更新兩級(jí)版本模式進(jìn)行組織管理，對(duì)原始數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新處理后生成具有時(shí)態(tài)、版本狀態(tài)標(biāo)識(shí)的增量包，通過版本合并和沖突處理完成增量數(shù)據(jù)包入庫，將所有增量數(shù)據(jù)按照5年更新周期和年度區(qū)間更新兩級(jí)版本模式管理維護(hù)，并在兩級(jí)時(shí)態(tài)版本索引基礎(chǔ)上疊加操作狀態(tài)版本索引、空間幾何索引(如四叉樹)實(shí)施多時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)快速查詢檢索。本發(fā)明能有效提高面向動(dòng)態(tài)增量更新的多時(shí)態(tài)地理空間數(shù)據(jù)組織管理水平和查詢檢索效率。

其實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1、建立基于版本管理機(jī)制的多時(shí)態(tài)地理空間數(shù)據(jù)庫，擴(kuò)展版本標(biāo)識(shí)和更新狀態(tài)屬性字段，建立一系列多時(shí)態(tài)管理元數(shù)據(jù)表；

2、整合基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)入庫，構(gòu)建基態(tài)修正后的地理空間數(shù)據(jù)庫；

3、啟動(dòng)5年周期的地理空間數(shù)據(jù)更新和管理：以5年作為一個(gè)完整的地理空間數(shù)據(jù)更新管理周期，以周期內(nèi)第1年初數(shù)據(jù)狀態(tài)為基態(tài)修正數(shù)據(jù)，從第1年度開始至第5年度結(jié)束，逐年度實(shí)施年度增量更新管理，周期結(jié)束后形成一個(gè)完整版歷史空間數(shù)據(jù)庫，作為下一周期更新的初始數(shù)據(jù)；

4、啟動(dòng)5年更新與管理周期下的年度區(qū)間動(dòng)態(tài)增量更新管理：在5年周期內(nèi)的每一年度區(qū)間實(shí)施不定期、實(shí)時(shí)化、動(dòng)態(tài)化增量更新，更新采用服務(wù)器-客戶端模式部署，通過版本合并等方式完成增量更新數(shù)據(jù)包的提交，每一年度結(jié)束后將歷次動(dòng)態(tài)更新增量數(shù)據(jù)匯總形成年度增量數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)入下一年度；

5、實(shí)施基于5年周期-年度區(qū)間索引并疊加操作狀態(tài)版本索引、空間幾何索引構(gòu)成混合時(shí)空索引的多時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)快速查詢檢索。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、增量更新過程一方面從地理空間數(shù)據(jù)庫檢出待更新的完整數(shù)據(jù)包，另一方面提交更新處理后生成的增量更新數(shù)據(jù)包，所處理和提交的數(shù)據(jù)規(guī)模小、操作效率高，降低了數(shù)據(jù)庫受損風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)了恢復(fù)機(jī)制；

2、基態(tài)版本和增量版本兩級(jí)版本模式將多時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫劃分為現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)庫和若干歷史數(shù)據(jù)庫，通過5年為一個(gè)完整歷史數(shù)據(jù)庫、每年度一個(gè)完整增量包的組織模式，對(duì)現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了大幅度瘦身，極大節(jié)約了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；

3、5年更新管理周期形成一個(gè)完整歷史數(shù)據(jù)庫、每年度構(gòu)成一個(gè)年度增量數(shù)據(jù)包，這種劃分模式構(gòu)成了5年周期-年度兩級(jí)索引模式，并疊加操作狀態(tài)版本索引和已有空間幾何索引構(gòu)成了混合時(shí)空索引，提高了時(shí)空數(shù)據(jù)查詢檢索效率，有利于數(shù)據(jù)快速獲取和多時(shí)序分析應(yīng)用。

四、附圖說明

圖1是本發(fā)明方法設(shè)計(jì)流程圖。

圖2是5年周期-年度版本管理流程圖。

圖3是多時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫組織和查詢檢索模式。

圖4 1：5萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)增量更新管理流程。

五、具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種面向動(dòng)態(tài)增量更新的空間數(shù)據(jù)版本管理方法的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。

由圖1給出，本發(fā)明是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

1、建立融合版本管理機(jī)制的多時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展版本標(biāo)識(shí)和更新狀態(tài)屬性字段，建立一系列多時(shí)態(tài)管理元數(shù)據(jù)表。

針對(duì)空間數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展設(shè)計(jì)基態(tài)版本、歷史版本和年度時(shí)態(tài)的兩級(jí)管理模式，將空間數(shù)據(jù)庫劃分為現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)庫和5年一個(gè)周期的歷史數(shù)據(jù)庫，建立具有版本擴(kuò)展信息的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使其成為多時(shí)態(tài)版本數(shù)據(jù)庫。地理實(shí)體要素?cái)?shù)據(jù)集在原有屬性項(xiàng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展空間實(shí)體要素時(shí)態(tài)版本標(biāo)識(shí)Datetimes(如：2005/10/12 12：32：21)和操作狀態(tài)版本標(biāo)識(shí)Vers(如：增加、刪除、修改)屬性字段，用來記錄要素編輯更新后的時(shí)態(tài)和狀態(tài)版本信息；構(gòu)建面向時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)表、歷史數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)表、年度增量數(shù)據(jù)包元數(shù)據(jù)表等一系列數(shù)據(jù)表，分別用來標(biāo)識(shí)管理每個(gè)5年更新周期下形成的現(xiàn)勢(shì)庫和歷史庫描述信息，標(biāo)識(shí)5年周期內(nèi)5個(gè)年度中每一年度區(qū)間實(shí)施的地理實(shí)體要素更新變化統(tǒng)計(jì)信息。

2、整合基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)入庫，構(gòu)建經(jīng)過基態(tài)修正后的第1版空間數(shù)據(jù)庫；此步驟涉及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)統(tǒng)一、地理要素?cái)?shù)據(jù)版本基本化標(biāo)識(shí)、質(zhì)量檢查等環(huán)節(jié)，不是本發(fā)明的主要內(nèi)容，不做詳細(xì)介紹。

3、啟動(dòng)基于5年周期的空間數(shù)據(jù)更新和管理

(1)以5年為一個(gè)周期實(shí)施高一級(jí)的數(shù)據(jù)更新組織版本管理。若第1次啟動(dòng)5年更新管理周期，從第1版空間數(shù)據(jù)檢出空間數(shù)據(jù)庫作為本周期第1年初始版本數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上連續(xù)實(shí)施5個(gè)年度區(qū)間的動(dòng)態(tài)增量更新管理；若啟動(dòng)后續(xù)的5年版本管理周期時(shí)，從上一個(gè)5年周期完成后形成的完整歷史數(shù)據(jù)庫檢出空間數(shù)據(jù)庫作為本周期初始版本數(shù)據(jù)，開始實(shí)施本周期5個(gè)年度各年度區(qū)間內(nèi)的動(dòng)態(tài)增量更新；

(2)每個(gè)5年版本管理周期結(jié)束后，將本周期內(nèi)初始時(shí)基態(tài)數(shù)據(jù)和最終的增量更新數(shù)據(jù)包相加形成本周期的完整歷史數(shù)據(jù)庫，如下式；

$GDB\left(V_i\right)=GDB\left(V_{i-1}\right)+\underset{n=1}{\overset{5}{\Σ}}\mathrm{\Δ}GDB\left(y_n\right)$

其中，GDB(V_i)代表本周期結(jié)束時(shí)的完整現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)庫，V_i代表本周期數(shù)據(jù)庫版本標(biāo)識(shí)，GDB(V_i-1)代表上一5年周期形成的完整歷史數(shù)據(jù)庫，也是本周期開始時(shí)的基態(tài)版本數(shù)據(jù)庫，V_i-1代表上一5年周期的版本標(biāo)識(shí)；ΔGDB(y_n)代表本周期5個(gè)年度中任一年度累積完成的動(dòng)態(tài)增量更新包，y_n代表本周期中任意一年度；

(3)上一5年更新周期結(jié)束后，形成的歷史數(shù)據(jù)庫自動(dòng)檢出下一5年周期更新所需的初始版本數(shù)據(jù)庫，移植并存儲(chǔ)至新周期數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)年度區(qū)間更新狀態(tài)自動(dòng)切換至新周期。

4、啟動(dòng)5年更新與管理周期下的年度區(qū)間動(dòng)態(tài)增量更新管理

如附圖2所示，啟動(dòng)一個(gè)5年更新管理周期后，從該周期第1年度起依次實(shí)施年度區(qū)間內(nèi)的更新管理。年度區(qū)間更新管理屬于一種不定期的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)增量更新管理，基于版本化機(jī)制和面向多人多機(jī)協(xié)同式作業(yè)模式下的并發(fā)機(jī)制，年度內(nèi)動(dòng)態(tài)增量更新與管理在數(shù)據(jù)庫服務(wù)端和生產(chǎn)更新客戶端部署展開。每年度更新數(shù)據(jù)僅對(duì)上一年度更新數(shù)據(jù)包基礎(chǔ)上進(jìn)行增量存儲(chǔ)，未發(fā)生更新的空間數(shù)據(jù)并不重復(fù)存儲(chǔ)。具體做法如下：

(1)數(shù)據(jù)庫服務(wù)端從多時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)庫檢出帶有版本狀態(tài)標(biāo)識(shí)的待更新數(shù)據(jù)工作庫下發(fā)至生產(chǎn)更新端，生產(chǎn)更新端完成多源更新數(shù)據(jù)融合、人工編輯處理等更新處理，生成帶有時(shí)間和更新操作狀態(tài)標(biāo)記的增量更新數(shù)據(jù)包；

(2)增量更新數(shù)據(jù)包提交至數(shù)據(jù)庫服務(wù)端，通過版本合并和版本沖突，將增量更新數(shù)據(jù)導(dǎo)入到年度增量版本數(shù)據(jù)庫下，完成增量更新數(shù)據(jù)包檢入；

(3)本年度結(jié)束后，年度內(nèi)完成的多次不定期動(dòng)態(tài)更新成果累計(jì)形成本年度增量更新數(shù)據(jù)包，自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一年度更新。

$\mathrm{\Δ}GDB\left(y_i\right)=\mathrm{\Δ}GDB\left(y_{i-1}\right)+\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔGDB}}_{vj}$

其中，y_i代表本年度，ΔGDB(y_i)代表本年度結(jié)束時(shí)取得的增量更新包；y_i-1代表上一年度，ΔGDB(y_i-1)代表上一年度完成的增量更新包，也是本年度初開始更新時(shí)的初始數(shù)據(jù)包；ΔGDB_vj代表本年度任意一次完成的動(dòng)態(tài)增量更新包，j＝1，2，...，n，n指本年度一共更新的次數(shù)。

5、實(shí)施基于5年周期-年度區(qū)間索引并疊加操作狀態(tài)版本索引、空間幾何索引構(gòu)成混合時(shí)空索引的多時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)快速查詢檢索

如附圖3所示，多時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)庫由一個(gè)最新現(xiàn)勢(shì)庫和若干歷史庫組成。最新現(xiàn)勢(shì)庫是指當(dāng)前年份處于最新的5年更新管理周期內(nèi)所屬的完整版數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中所管理的空間數(shù)據(jù)既包括當(dāng)前最新版本，也包括本年度乃至歷史年度被更新過的歷史數(shù)據(jù)。

歷史數(shù)據(jù)庫是指當(dāng)前最新5年周期之前的每個(gè)5年周期所對(duì)應(yīng)的完整空間數(shù)據(jù)庫，每個(gè)歷史庫中既包括本周期第1年初為基線開始時(shí)的原始基態(tài)版本空間數(shù)據(jù)，也包括經(jīng)過歷次更新后所累積的多個(gè)歷史版本空間數(shù)據(jù)，這兩種數(shù)據(jù)構(gòu)成該周期歷史階段對(duì)應(yīng)的完整空間數(shù)據(jù)庫。

基于5年周期-年度區(qū)間組織管理模式的多時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫具有優(yōu)秀的空間查詢檢索效率，將基于5年周期-年度區(qū)間索引、操作狀態(tài)版本索引并疊加幾何空間索引構(gòu)成了混合時(shí)空索引，實(shí)施多時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)查詢檢索。例如查詢最新的空間數(shù)據(jù)時(shí)，只需用空間幾何索引精確篩選現(xiàn)勢(shì)庫中版本最新的空間實(shí)體要素即可；查詢某一時(shí)間切片的歷史數(shù)據(jù)時(shí)，首先基于第1級(jí)5年周期索引判斷所屬歷史庫，其次基于第2級(jí)年度索引定位至所屬年度數(shù)據(jù)包并且定位至該時(shí)間切片對(duì)應(yīng)的版本數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上疊加空間幾何索引快速查找滿足該時(shí)間要求的空間要素?cái)?shù)據(jù)。

實(shí)施例

以面向1：5萬基礎(chǔ)地理信息動(dòng)態(tài)增量更新及版本管理為例，如附圖4所示，數(shù)據(jù)管理單位根據(jù)各生產(chǎn)單位的更新任務(wù)范圍，從多時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)庫中檢出待更新的地理信息數(shù)據(jù)，分發(fā)至各生產(chǎn)單位的地理信息數(shù)據(jù)子庫；各數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位基于地理信息生產(chǎn)更新軟件和多源現(xiàn)勢(shì)性資料通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、采集編輯和綜合處理等手段進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)更新，標(biāo)定時(shí)態(tài)和狀態(tài)變化信息，如新增、修改和刪除等變化信息，形成增量數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位將增量數(shù)據(jù)包提交至數(shù)據(jù)管理單位，數(shù)據(jù)管理單位根據(jù)要素實(shí)體標(biāo)識(shí)確定更新數(shù)據(jù)與被更新數(shù)據(jù)間的關(guān)系，進(jìn)行版本合并、版本沖突解決等完成增量數(shù)據(jù)包的檢入。