一种osm数据到专业gis矢量数据的模型自动转换及osm增量数据动态整合方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于众源地理信息（志愿者地理信息，VGI)应用技术领域，具体设及一种 化enStreetMap(0SM)到专业GIS矢量数据的模型自动转换及0SM增量数据动态整合方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国改革开放的深入与世界全球化的发展，我国企业和公民"走出 去"的步伐加快。据统计我国境外中资企业已达20000多家，遍布近200个国家和地区； 2014年中国内地出境公民人数达到1. 17亿人次。但是危及我国企业与公民人生与财产安 全的境外公共安全事件时有发生，2014年外交部共处理5. 9万起领事保护与协助案件，设 及中国公民73107人。海外护侨、应急救援等境外服务已成为我国政府、企业、公民的迫切 需求。然而，一直W来，我国地理信息建设的重点在境内，境外的测绘地理信息工作远不能 满足"走出去"战略实施的要求。因此迫切需要发展高效低成本的境外地理信息获取方法。
[0003] 在web2.0的模式下，用户与数据提供部口实现了双向协作，用户不仅能访问web 站点上提供的公开信息，还能根据自己对周边环境的认知，上传用户创建的内容扣ser GeneratedContent,UGC)到在线数据库中。Goodchild将运种区别于传统地理信息采集 服务的方式称为"志愿者地理信息"（VolunteeredGeographicInformation,VGI)。目前 比较成功的VGI实例有：GoogleMapMaker、维基地图、Flickr、OpenStreetMap等，其中 化enStreetMap(OSM)是我国境外数据获取最丰富的数据源W。
[0004] 0SM数据获取模式与传统专业测绘数据采集方式不同，其数据质量与可靠性进行 处理后方可放屯、使用，因此多位学者对0SM数据进行了评价与分析，如化klay对伦敦W及 整个英国区域的0SM数据与英国测绘局（化化anceSurvey)提供的数据进行了对比，结果 显示0SM数据与专业测绘数据相比，道路数据精度较高，但属性信息缺乏，数据完整性不够 ?;Neis对德国0SM道路数据与商业汽车导航数据进行对比，2011年6月两者的差别只有 9%03;Wang提出了一种0SM数据质量的分析模型，利用该模型对武汉0SM数据进行评价， 结果显示0SM城市道路数据具有较高的位置精度与完整性W。 阳0化]由于0SM由非专业人员采集与管理，其数据模型与专业GIS矢量数据模型存在很 大不同，如其数据不包含专业GIS矢量数据模型的要素代码、专题图层等信息。为了满足专 业GIS空间分析、导航应用等需求，需要对0SM数据进行模型转换与虚假、低质量数据过滤， 重复目标优选，零散目标整合，拓扑一致性检查与修正，并与其他数据源进行融合W补充其 不完整性数据等质量控制处理。模型转换是最关键的步骤之一，虽然目前有公司W能够提 供部分SHP格式矢量格式文件下载，但其提供的转换数据知识0SM原始数据的一部分，不包 含由relation表达的复杂目标和转换，并且由于0SM用户更新操作频繁，0SM数据每天都 在，具有高动态特征W。因此其也将成为我国境外空间信息变化数据获取的一个重要的数 据来源。但由于质量控制处理目前仍需要大量人工介入，是一个高劳动成本的工作，因此我 们不能每天重复对0SM新数据进行模型转换、与虚假、低质量数据过滤，重复目标优选，零 散目标整合，拓扑一致性检查与修正，并与其他数据源进行融合w补充其不完整性数据等 操作W保持境外数据的现势性。
[0006] 在利用0SM数据准实时性特点，来发现变化数据并更新专业数据库方面，田文文 ^博±论文中W道路数据为例阐述了一种将0SM当前数据与专业数据库当前数据进行叠 加匹配，发现0SM增量数据并与最新遥感影像叠加W确认变化，并采用联动更新规则更新 专业数据库的框架与流程。
[0007] 目前急需针对我国境外空间数据缺乏问题，发展W0SM数据作为主要数据源整合 其他数据资料形成基础快照数据，再W0SM发布的全球每日增量数据为基础，自动生成某 个空间范围（如一个国家、一个省市等）某个时间区间（如一周、一月等）的增量数据，来 维护我国境外数据现势性的方法，现势性是指维持其最新状态。
【发明内容】
[0008] 本发明所解决的技术问题是，针对现有技术方法在获取我国境外地理空间数据时 存在的不足，提供了一种通过动态整合志愿者贡献的0SM开源数据快速低成本获得我国境 外地理空间数据的方法，为我国境外地理空间数据收集提供了一条有效途径。
[0009] 一种0SM数据到专业GIS矢量数据的模型自动转换方法，包括几何类型转换和核 屯、属性转换； 阳010] 其中，几何类型转换是指将采用几何类型node、way或relation表达的0SM矢量 数据转换为专业GIS矢量数据的点、线、面目标；
[0011] 核屯、属性转换是指将采用基于规则的方法对来源于0SMXML格式的点、线、面赋予 目标模型的要素代码，并根据要素代码确定相应的目标图层。
[0012] 【0SM数据有node、way relation S种OSMGeoPrim几何类型：node数据包含了经 缔度信息；way数据主要表达线要素，但封闭的way也能表达面要素；relation数据描述了 地物的拓扑约束W及一些复杂地物。
[0013] 0SM数据通过地物类别osm_tag.k、地物类别详值osm_tag.V来记录目标语义信 息。】
[0014] 所述几何类型转换包括W下四种情况：
[0015] 1)将几何类型为node且关键属性地物类别OSMtag.k和地物类别详值OSMtag.V 均不为空的0SM数据转换为专业GIS矢量数据中的一个点目标；
[0016] 2)将一个非封闭的way数据转换为专业GIS矢量数据中的一个线目标；
[0017] 3)如果一个封闭的way数据的地物类别详值osm_tag.V的值为墙，输电线，围 墙，树篱，栅栏，主干线，铁路，人行道，街道，高速路，道路，步行街，跑道，路，村 镇公路，小路，防波堤或防浪堤中的任意一个，则将该数据转换为线目标，否则将该矢量数 据转换为简单面目标；
[0018] 4) 一个0SMrelation数据的地物类别osm_tag.k=type且地物类别详值osm_ tag.V=multipolygon，并且至少一个外多边形和一个内多边形，则该relation数据转换 为一个复杂多边形目标。
[0019] 所述核屯、属性转换包括=类：
[0020] 第一类为在0SM要素定义文档中定义的一般对象；
[0021] 第二类为志愿者根据自己的理解标注的在OSM要素定义文档中定义不存在但具 有通用性的对象；
[0022] 第S类为志愿者根据自己的理解标注的，在0SM要素定义文档中不存在，且不具 有通用性、或不完整、或存在错误的对象；
[0023] 对于第一类对象，通过对比OSM-Map-FeETtures的定义与目标模型的要素定义，建 立基本规则库，采用基本规则库实现自动转换；
[0024] 对于第二类对象，采用人机交互确定其转换后的要素代码与目标图层，并自动记 忆为规则的方式实现转换方法的重复利用；
[00巧]对于第=类对象，采用人机交互确定其转换后的要素代码与目标图层，且不存储 为规则的方式进行转换；
[0026] 所述基本规则库为通过义用0SM提供的Map_Fea化res中的Primary features、 References和Additional properties建立获得。
[0027] 一种OSM增量数据动态更新方法，首先从OSM发布的全球每日变化数据文件中提 取出研究区域内的0SM增量数据，然后整合多日研究区域内的0SM增量数据，最后，采用整 合后的0SM增量数据来更新专业GIS矢量基态数据；
[0028] 用于更新专业GIS矢量基态数据的0SM增量数据在更新操作前需采用所述的一种 0SM数据到专业矢量数据的模型自动转换方法，将整合后的0SM增量数据转换成专业GIS增 量数据；
[0029] 所述专业GIS矢量基态数据是指初始0SM数据采用所述的一种0SM数据到专业矢 量数据的模型自动转换方法转换获得。
[0030]【所述0SM发布的全球每日变化数据文件即为Diff文件；】
[0031] 所述提取出研究区域内的0SM增量数据是通过采用顾及目标演化过程的线目标 与研究区域边界拓扑关系，通过如下5条规则来确定该目标与研究区域的拓扑关系，继而 确定是否保留该对象，完成0SM增量数据的提取； W巧顾及目标演化过程的线目标为Way ;
[003引设NodelnWay表示增量线中的点集数据，BaseNodeInReg表示研究区域内的基态 点数据，IncNodeInReg表示研究区域内的增量点数据； 阳034] IsWaWnterReg表示判断线数据与研究区域边界之间有无交集的函数；
[0035] IsWayl祀xist表示判断线数据ID编号是否存在于研究区域基态线数据中的函 数；ChgNodeInReg表示研究区域内的变化点集，化抓aWnReg表示研究区域内的变化线集， QiangeType表示0SM提供的目标变化类型，其取值包括modify、delete及create ;
[0036] 规则A:如果增量线对象中有一个或一个W上结点存在于基态点集与增量点数据 并集中，则该线对象作为研究区域内增量线对象；
[0037] 规则B:如果增量线对象中没有结点存在于基态点集与增量点数据并集中，但是 增量线数据与研究区域有交，则该线对象作为研究区域内增量线对象；
[0038] 规则C:如果增量线对象内部点集与基态点数据和增量点数据的并集相交结果为 空集，并且线对象与研究区域无交，且其变化类型为create,则该线对象不在研究区域内， 不保留该线对象；
[0039] 规则D :如果增量线对象内部点集与基态点数据和增量点数据的并集相交结果为 空集，并且线对象与研究区域无交，但其变化类型为modify,且该线对象ID已存在于基态 线数据和变化线数据的并集中，则保留该线对象，并设置该线对象标志为disjoint;
[0040] 规则E:如果增量线对象内部点集与基态点数据和增量点数据的并集相交结果为 空集，并且线对象与研究区域无交，但其变化类型为modify,且该线对象ID不存在于基态 线数据和变化线数据的并集中，则该线对象不在研究区域内，不保留该线对象。
[0041] 所述整合多日研究区域内的0SM增量数据是采用顾及相邻版本间的目标变化类 型演化关系来确定最后版本增量数据的变化类型，具体采用如下7条规则来确定变化目标 整合后版本的变化类型；
[0042] 设化排bjectInReg