众包协同增量制图技术:提高制图效率 3-5 倍,满足国家应急救灾等需求

2024-10-29 23:03:54发布    浏览139次    信息编号:95969

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众包协同增量制图技术:提高制图效率 3-5 倍,满足国家应急救灾等需求

作者信息

吴晨晨,刘万藏,彭云禄,朱秀丽,刘建伟(国家基础地理信息中心,北京)

[摘要] 针对国家紧急救灾、战略规划、重大活动等对“又快又好”的公益地图支撑服务的需求,提出了众包协同增量制图的技术思路,并提出了一系列算法并开发了增量协作绘图算法。 Tools,开发众包协同精细化测图系统,测图效率提升3~5倍。

【关键词】众包协作;地图测绘;精细化映射

【中国分类号】P283.7

[证件识别码] A

[文章编号]1672-1586(2020)01-0114-04

引用格式:吴晨晨,刘万藏,彭云禄,等。公益地图协同精细制图技术设计与实践[J].地理信息世界, 2020, 27(1): 114-117.

文本

0简介

党的十九大以来,我国进入新时代、新气象。新的国家战略、新的规划需要新的蓝图。公益地图是国家紧急救灾、战略规划和重大活动的基本保障。在管理型政府向服务型政府转变的过程中,其保障对象不断扩大,服务部门不断增多。公益地图的需求呈现常态化、扩大化的趋势。

在服务过程中,地图使用部门对公益地图的需求越来越多,要求越来越高,特别是时效性、准确性、美观性。迫切需要同时实现多种、快速的服务。 ,好目标。因此,如何实现高效率、高质量的公益性地图服务是本文的主要目的。

1总体思路

近年来,公益性地图服务所采用的技术和方法并不能完全满足又快又好测绘的目标。例如,应急快速系统可以实现高效测绘的目标,但无法保证准确性和美观性;等商业出版地图软件具有强大的地图编辑功能,可以实现地图的精细编辑,解决地图美观问题。但其对人工的依赖程度较高,建图效率较低,无法满足高效建图的需求。

可见,如何同时提高测绘质量和测绘效率一直是地图测绘面临的难题。针对这一问题,本文提出了一种协同工作方法,充分发挥人和机器各自的优势,通过程序自动完成大规模通用测绘任务。程序无法自动完成需要手动详细编辑的部分。采用众包协作机制来完成任务。该区域被划分为多个子区域,分配给不同的工作人员进行精细化编辑。然后,利用增量集成功能恢复各子区域数据库中的编辑痕迹,将多人协同编辑产生的增量信息进行集成,快速形成任务区域的原始完整高质量地图。这样,作业模式从以前的串行作业变成了现在的并行作业,将人类和机器各自的优势有机结合起来,从而达到“又快又好”的公益地图绘制目标。

基于上述总体思路,本文开发公益地图编制系统,利用协同精细化制图技术,实现高效、高质量的公益地图服务。

2技术框架设计

众包协同精细化测图整体路线由系统运行层、数据管理层、组件支撑层、业务逻辑层四部分组成,并通过技术标准和制度机制来保障测图能力和服务质量。技术框架如图1所示。

图1 技术框架图

图1

2.1 系统运行层

支持数据库和系统运行的软硬件环境构成系统运行层,包括图形和打印设备、网络系统、安全系统等物理环境,以及操作系统、底层软件、支撑软件等软件环境。软硬件环境部署在专用机房环境中,为计算机、网络、安全保密系统以及各类应用服务提供稳定可靠的运行基础。

2.2 数据管理

数据管理层用于管理系统后台所需的地理数据和物质数据,保持数据内容的完整性和数据结构的完整性,方便系统各模块对数据的使用。主要包括:基础地理信息数据、基础地图数据成果以及符号库、字体库、模板库等素材数据。

基础地理信息数据是公益测绘的框架数据。根据测绘需求,进行数据定位、投影转换、比例尺选择、模板调用等,形成数据服务,完成公益地图的基本表达;基础测绘数据成果是指国家基础地理信息动态更新工程产生的地图数据成果,主要用于水系的表达;利用符号库、字体库、模板库等材质数据为数据可视化提供材质支撑。

2.3 组件支撑层

组件支撑层建立在数据层的基础上,面向应用系统的开发。主要包括:产品选择、政区定位、地图快速制作、协同工作、精细编辑、增量更新、地图输出等功能模块。

2.4 业务逻辑层

业务逻辑层主要是指利用组件支撑层提供的组件,基于具体业务流程,结合众包和协同精细化测绘模块,优化公益地图测绘技术流程,构建满足的公益地图测绘业务逻辑。的需求。

3 工艺设计

根据公益地图的需求和特点,公益地图绘制需要简单实用、集中管理、简化环节的技术流程,如图2所示。

图2 技术流程图

图2

众包协同精细化制图的核心是人机协作,即根据地理数据和材质数据自动创建相应地图产品的地图实例,通过注册机制记录多人协同编辑的增量,并融合增量编辑完成后。最终形成所需的数据产品。整个绘图阶段流程包括:

1)产品选型

系统设置了三类测绘产品模型。通过产品选型,确定当前测绘任务所需的地理数据、物质数据等。通过模板调用、数据切换等功能,确定当前测绘任务所需的全部数据内容。

2)政区定位

通过行政区划单元逐级定位、鼠标选择定位、地名查询等方式选择测图范围并确定当前比例尺。

3)工作区搭建

根据政治区域定位、产品类型、图像大小和数据内容来组织和可视化数据。通过投影转换、要素符号化、注记推导等过程构建当前的制图工作空间。系统设计了比例尺自适应模式和帧固定模式两种制图方式,满足多格式、多比例尺地图的需求。

4)任务管理

协同工作功能是本系统的主要功能,用于满足多人同时编辑图纸的需求,如图3所示。整个协同流程分为测绘实例配置、地图绘制等功能模块。实例创建、增量注册、编译任务分发、增量监控、增量比较协调、增量合并。对于用户来说,主要包括数据分发、数据编辑和数据同步三个过程。

图3 协同工作流程图

图3

数据分发包括地图实例配置、地图实例创建、增量注册等功能模块,用于在预定数据模型的支持下,按要求提取并实例化地图快速制作所需的后台数据,并建立增量管理机制。供多个操作员一起编辑和绘制。其中,测绘实例配置需要完成实例数据框架的创建、工作区数据提取、动态注记到静态注记转换、符号配置和制图表达集成、众包协作区域划分、地图状态注册等。

5)协同编辑

数据编辑是指通常意义上的添加、修改、删除数据等编辑操作。从操作体验上来说,每个用户都是直接操作(编辑、修改)数据库,但是为其建立了一条增量记录,记录了所有修改的“痕迹”。

系统设计了一系列注释编辑工具,用于编辑当前页面布局中的注释,包括通用注释编辑功能,如选择、删除、分散、合并、旋转、特殊排列切换等。对于注释密集的区域,系统提出了基于空间关系编码匹配的空间冲突快速检测、基于信息熵的元素选择和简化等算法,并设计了自动标注过滤功能。通过“过滤注释”按钮,根据注释优先级规则,根据粗细和密度从所选注释中隐藏部分注释,解决注释过密、绘图负荷过大的问题。

系统设计了一系列元素编辑工具,用于编辑当前页面布局中的元素,包括选择、删除、节点捕捉编辑、灵活修改线条等通用功能。它还设计了简单易用的工具来满足特殊元素的需求。水流渐变、境界跳画、丝带翻转等功能。

6)增量集成

数据同步由地图模型支持、增量比对协调、增量合并等模块组成,用于整合多个算子产生的增量信息。增量集成本质上是从映射实例复制的编辑内容中提取增删改查的痕迹信息,最后将内容与这三个操作进行整合并反映到同一个图中,从而使所有映射实例都复制数据。状态已集成到最新状态中。增量集成组件目前的设计策略是记录和分析用户对原始数据和地图信息所做的所有编辑信息,同时提供接口使这些编辑信息满足查询和导出功能。集成过程自动检测需要协作的冲突区域,并通过预设策略选择编辑内容,自动解决图纸编辑冲突。

针对公益测绘的业务场景,本文开发的公益测绘系统支持多种协同区域划分方式:行政区划、网格划分、要素划分。每个协作区域对应于不同的制图实例。制图实例在初始状态后搜索注册表查找增量编辑内容。增量是元素级记录,包括符号和注释,分为添加、删除、修改3类。类型。

在增量集成过程中,仅回收各个协作区域内的增量。根据注册状态,提取注册标记后的增量信息,写入当前整体映射实例库。在区域边缘,通过预设策略进行边缘连接处理。系统支持时间优先、几何优先、方向优先等多种集成策略,可根据具体系统编辑内容进行选择。

7) 地图输出

地图输出环节包括模板输出、打印文件输出、输出参数管理等,作为整个测绘过程的最后一个环节,是保证地图质量的重要步骤。

4 系统实施

基于上述设计思路,本文开发了一款以众包协作、精细化测绘为目标的公益地图测绘系统。该系统是一个操作系统,也是一个研发平台。其主要功能包括地图精细编辑、众包协同管理、数据库年度更新三部分。具体模块包括地图显示模块、通用编辑模块、专用编辑模块、协同操作模块和增量数据库。海量更新模块、地图管理模块、地图快速打印和系统配置等。

系统开发了完整的模型模板素材库,实现智能符号配置和标注导出;它开发了一个多尺度轮廓计算模块,能够自适应地定位缩略图、图例和其他装饰元素以及图像框架。从而优化了初始绘图效果,为精细化编辑提供了良好的数据基础。此外,系统还开发了自动工具集作为有针对性的批处理工具,用于处理高频图元冲突,包括如图4所示的自动注释回避、如图5所示的水体梯度、如图5所示的水系梯度图6中所示的境界是跳跃式的,道路、水系等线状地物之间的关系是协调的。精化后的编辑对比图如图7所示。

图4 过滤标注前后对比

图4 地图及之后

图5 河流坡度前后对比

图5 河流地图及之后

图6 境界跳跃绘画前后效果对比

图6 地图及跳线后

图7 精细化编辑对比图

图7 地图及之后

系统支持省、市、县、地方等多级地图以及A0、A1、A3、A4等多格式地图的编制,支持行政区划图等多类别地图的编制、城区地图、影像地图等,形成后端图库综合数据库。建立了测绘区域分库协同管理机制,建立了年度增量更新机制,保证母库现状,具备高效便捷的公益地图测绘能力。

5结论

系统应用于自然资源部公益性地图支撑工作,支撑完成230余张地图的精细化制图任务,为政府部门宏观规划、决策和决策提供及时、可靠的地图支撑。命令。经过两年的实践证明,该系统可以将精细化测绘效率提高3~5倍。用它来创建 A1 大小的地图。在快速模式下,无需任何编辑,即可创建基本满足使用需求的公益地图。大约需要3到5分钟;在2人协同精细化模式下,耗时1小时制作出一张精细化程度高、基本达到出版质量的公益图。由于该系统是基于开发的,系统底层尚不支持并行渲染,影响了绘制效率的进一步提升。未来将基于最新的基础设施进行进一步的性能提升研究。

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