测绘地理信息应急快速制图系统研究

测绘地理信息应急快速制图系统研究

孙功岩

自然资源部黑龙江基础地理信息中心  黑龙江省   哈尔滨市  150086

摘要：我国的自然灾害种类多、分布广、频率高、强度大，常常造成巨大的损失。及时高效地掌握灾情，科学有效地防灾减灾，对保障人民生命财产安全意义重大。在突发事件应急处置和防灾减灾中，测绘地理信息具有不可或缺的作用，应急测绘保障的核心任务之一是为突发公共事件高效有序地开展地图制作服务。防灾减灾工作对快速制图服务的时效性提出了非常高的要求，通常为几小时或更短时间，而常规制图需要1~2d，甚至更长时间。为提高应急制图效率，从应急制图知识分解与匹配方面进行研究，为测绘地理信息快速制图系统提供关键技术支持。

关键词：应急；快速制图；地理信息系统；应用

一、应急快速制图系统总体思路和关键技术

1、应急快速制图利用基础地理信息数据和应急专题数据，研究应急地图制图模型，完成应急综合信息的快速处理，实现应急制图流程化，提高制作专题图、影像图等地理图件的效率，形成多种形式的地图，支撑应急救援、灾情评估、灾后重建等不同阶段、不同类型应急地图的快速制作和服务，相对于常规制图的规划性和确定性，突发事件具有不确定性和救援时效性高等特点，使得应急快速制图具有随机性、高效性，常规制图在工艺流程、技术等方面无法满足应急制图的要求。解决制图随机性和高效性的问题，必须解决应急制图知识分解与匹配、应急专题数据快速动态集成、多因子触发制图规则的自适应快速制图等关键技术。其中，应急制图知识分解与匹配、应急专题数据快速动态集成是知数一体化建模主要技术，用于快速构建应急制图数据库；多因子触发制图规则的自适应快速制图技术用于研制系统。

2、关键技术

（1）应急制图知识分解与匹配。采用搭积木的原理，实现应急专题数据与制图知识的多重关联与一体化存储，为构建测绘应急知数一体化模型提供支持见图。

将应急制图知识分解为符号、注记、制图整饰、制图规则等，并进一步细化分解，从而形成制图知识的积木，为搭建特定需求的制图提供组件。符号细化分解为点符号、线符号、面符号以及字体和生僻字，这些点、线、面符号还可按照水系、居民地及设施、交通等要素分类方式进一步细分。注记也细分为点注记、线注记、面注记，同样按照要素分类方式进一步细分。制图规则可以细分为图层选取和放置规则、要素与符号关联规则、自动标注注记规则、冲突处理规则、图外整饰规则等。制图整饰可以根据地图种类以及版面大小细分为若干种。现实中制图目标要求是多样的，根据制图目标要求利用制图知识，基于规范化的数据，采用要素编码、地理编码等变量与地理要素进行匹配，形成1∶n 的要素与制图知识的关联关系，满足多重制图表达需求，实现数据与制图知识的分离，为知识复用奠定基础。本文通过应急制图知识分解与匹配技术，形成了以应急制图符号库为基础的原子知识库、以制图规则为主体的知识介质库、以模板为核心的策略库这一多层应急制图知识体系。

（2）数据匹配与抽取技术。将自然语言处理分词技术与灾情专题信息中的空间信息进行整合，提出了基于统计模型的地名地址空间化匹配方法，实现了灾情专题信息的快速整合处理。分词技术作为信息挖掘的基础，通过对中文文本进行词义区分来实现基于自然语义的模型化理解。词是稳定的字的组合，在文中，相邻的字同时出现的次数越多，就越有可能构成一个词。因此，字与字相邻共现的频率或概率能够较好地反映成词的可信度。马尔科夫链模型的基本思想是将上文中出现的字作为观测事件，下文出现的字的条件概率取决于统计样本中相同词组出现的频次。

统计语言模型。统计语言模型是描述自然语言内在规律的数学模型，其核心是计算一个句子的概率的模型，基本计算公式为：

匹配向量相关性计算。为了更好地将统计模型中的词频和词序参数同时应用于文本的相似度计算，需设计出衡量灾情信息中文本字段与待匹配空间中地名地址的相似性量度，定量化地描述灾情信息中地名识别与匹配的精确性与可靠性。采用了多维向量的欧氏空间距离作为其相似性量度，将分词所得的各级地名作为不同维度的空间向量，以统计模型的条件概率参数作为向量的距离来计算向量间的相关性。

二、应急测绘中测绘地理信息的应用

1、数据采集技术

（1）航空遥感数据采集技术的应用。航空遥感数据采集技术作为应急测绘数据采集技术的重要技术之一，主要是借助小型飞机或者无人机，对低空数据信息进行采集，保证数据采集准确性，提高数据信息传输效率，能够帮助应急测绘人员及时了解突发事件区域的地理信息情况，保证数据信息准确性，可以及时了解当地的灾情现状，对突发事件情况和影响作出分析，提供相应的支持。在具体的操作中，主要是通过无人机或者小型飞机，利用相应的摄像系统，做好建筑物纹理和表面数据多角度拍摄，构建相应的三维立体模型，通过雷达系统和航拍设备，保证模型的清晰度。通过航空遥感技术获得数据信息，技术方式非常灵活，信息采集效率比较高，可以保证采集信息的准确性，对于飞行难度高的区域，通过此种方式也可以获取相应的地理信息，为应急部门提供重要的数据信息。

（2）航天遥感数据采集技术的应用。借助航天遥感技术采集数据信息，主要是借助航天飞机或是卫星，通常情况下，航天飞机的飞行高度达到10千米，卫星运行轨道在910千米左右，能够对大范围的地理信息进行采集，保证突发事件区域数据信息更加真实。此项技术在数据采集中有两个层面的优势。第一，时间短，速度快。借助相应的卫星系统对突发事件区域进行地理信息数据采集，卫星轨道经过区域都可以采集，并且能够及时更新。第二，航天遥感技术拍摄的高度比较高，不会被自然环境因素影响，很少受到恶劣条件的影响。同时，航天遥感数据采集技术可以根据对象不同，采取相应的检测波段，获取相应的地理信息。

（3）地面激光雷达数据采集技术。在应急测绘数据采集中，此项技术是使用较多的技术方式，携带较为方便，操作比较简单，可以在地面、车上以及手中进行稳定测量，确保数据信息更加准确。

2、数据处理技术。一般情况下，在应急测绘中利用测绘地理信息，相关的数据信息需要通过相应的技术进行处理和加工，形成易于看懂的影像资料，面对突发事件提供相应的信息。在对应急测绘地理信息处理时，通常采取快速制图系统技术和遥感影像一体化技术。通过快速制图系统，根据掌握的地理信息数据，对其中的数据信息进行筛选，找出关键性信息，根据其基础数据重新整合编辑，做好相应的标注，快速利用制图软件为图形添加色彩，形成应急测绘图像。遥感影像一体化技术主要通过摄影技术对数据信息中的内容进行还原，校正其内部信息，做好色彩调节等，形成相应的图像，在最短的时间内容进行数据收集，完成相应的模型构建。上述的两种技术是应急测绘数据处理中常见的技术方式。

在我国应急测绘中，测绘技术有着非常重要的作用，在任何时期都是不可或缺的。目前，我国数据采集技术相对较少，需要进一步地去发掘和研究，为突发事件提供有效的技术支撑，保证各项数据信息的真实、可靠，将人民财产损失降低到最低，确保人民生命安全。  

参考文献：

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