第一章绪论
本研究从空间数据变化快速发现、提取与及时更新出发，针对自发地理信息中变化数据的发现与提取、有效性评价、增量描述和多库更新关联等环节幵展系统的研宄，探索基于VGI数据的空间数据变化发现与更新方法，将自发地理信息作为一种数据来源，多途径发现和提取地理信息更新数据，并与传统专业测绘数据更新方式相结合，在一定程度和范围上缩短更新周期，提高更新效率，实现地理信息的及时更新来满足目前更新需求。基于VGI的空间数据变化发现与更新方法将现势的自发地理信息与专业测绘数据，主要是矢量数据，经过数据预处理，进行同名地物的识别和匹配，发现数据变化，将变化信息经过专业部门高分辨率影像验证后，更新基础地理信息，并联动更新到对象化的框架要素库和各类型产品库，得到现势性更强、符合专业测绘标准的新数据，缩短空间数据更新周期。目前自发地理信息己然成为地理信息科学中的一个研究热点，不但对其本身的数据采集方式、数据质量等问题展开研究而且数据以免费易获取、更新及时和细节丰富等优势在导航、灾害应急等各研宄领域得到了应用。在目前用自发地理信息作为专业测绘部门的更新数据源的研宄中，也有专家学者幵始进行探索，但还处于初步阶段，因此具有很大的研宄价值。
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第二章基于自发地理信息的空间数据变化发现与更新框架
2.1VGI项目发展历程
选取来自于公众的VGI数据作为更新数据源的关键在于及时发现变化数据，并验证变化数据的有效性，从而为专业测绘部门后续的空间数据加工与处理奠定坚实基础，诸如横向与纵向的数据库联动更新等。不过，由于VGI来源于对专业测绘知识了解不深入的互联网用户，存在对现实世界中的同一地物可能存在不同的理解，所持GPS设备的精度不一，恶意数据等问题，因此公众提供的数据可靠性、数据精度、数据结构等可能与专业测绘部门的数据标准存在一定的差距，直接采用并非易事。本章对VGI的发展历史和现状进行了深入分析和研宄，针对目前VGI作为更新数据源的可行性问题从几个方面做进一步阐述，通过对该问题更深刻的把握与剖析，提出基于自发地理信息的空间数据变化发现与更新框架，为后续几章提供理论依据。
2.2VGI数据分类与特点
由于公众的文化背景、教育水平、职业和对地理信息认知水平等存在差异，对于同一地理现象或者实体存在不同角度和层次的认知，因此通过协作创造和集体智慧获得的自发地理信息数据具有非常丰富的几何和语义细节，对于传统的专业测绘方式难以获得的地名等语义信息，来自于公众的自发地理信息具有很大的优势。一方面，用户没有专业测绘知识，经过手机或者车载GPS、在遥感影像上勾勒得到数据缺乏专业软件和测绘常识，比如选取要素特征点不够典型），根据自身经验添加属性信息，具有人为主观性，数据质量得不到保证。由手机或者车载GPS得到的数据：GPS提供两种标准服务：精密级定位服务和标准级定位服务。精密级定位服务的主要用于军事部门和一些特别部门，其精度可以达到2米之内；标准定位服务主要用于民用方面，经过差分技术处理后定位精度可以达到10米之内，专业测绘仪器设备经过精密级的差分算法可以达到厘米级的精度。目前北京OSM数据和专业测绘数据基本误差在10米-15米左右，验证了民用GPS的精度。在遥感影像上勾勒得到矢量数据，在制图学中，点线面的地物均要符合制图要求，详略得当，不同地物的特征点线面的选取和简化也要符合相关标准，但是在VGI应用环境下，用户没有经过专业知识训练，所绘制的地物可能不完全满足制图的要求。专业测绘数据关注于属性数据的规范性，字长和数据类型都有一定的要求，而在VGI的操作环境下，虽然也制定了一些规范用户的输入和修改行为，但是用户不同角度的认知局限，也给地物的属性信息的采集带来很多困难。
第三章矢量要素多层次蔓延匹配算法一以道路网为例.......29
3.1矢量要素匹配方法............29
3.2道路网表达与匹配方法.......37
第四章基于髙分辨率影像的变化地物数据有效性验证........46
4.1基于影像的道路网变化检测方法..........46
4.2矢量与高分辨率影像的图像配准........49
第五章基于更新规则的多库联动更新....65
5.1多数据库联动更新存在的问题.................65
5.2分布式环境下的更新任务协同.......66
第六章源于VGI数据的更新原型系统一以城市道路网为例
6.1实验系统用例
城市道路网，作为与人类社会生活密切相关的城市基础建设之一，承载着城市居民大部分的活动，但随着社会经济的不断发展和城市化进程的进一步加快，城市面积迅速扩张，道路也随着快速变化，这种变化信息往往难以及时快速地被发现和识别。目前道路网的更新主要基于专业测绘部门或商业机构通过实地外业和遥感影像变化检测的方法进行，更新速度依赖于规划的更新周期，难以满足公众和与之相关各行业的更新需求。本章节以城市道路网为实验用例，采用上文中所提出的基于自发地理信息的空间数据变化识别和更新方法，设计和实现从数据变化识别、有效性验证和联动更新一体化的原型系统，验证本文方法的有效性。
6.2实验环境
根据以上章节的分析和研宄，本章节以城市道路网为例，对基于自发地理信息的空间数据变化识别和更新方法进行实现，主要从变化识别、有效性验证和联动更新三个环节进行设计原型系统，其功能模块设计如下图所示，其中矢量匹配模块主要实现本文第三章提出的多层次蔓延的矢量数据匹配算法，将VGI矢量数据与专业测绘部门数据进行同名要素匹配，得到增量变化；变化监测和数据验证模块是将得到的增量信息通过高分辨率影像进行验证，确定得到数据的有效性；多数据库联动模块是将第五章中基于更新规则的多库联动更新方法进行实现，将验证后的可靠数据联动更新到各数据库中，形成完整的从数据采集到数据入库和发布的更新流程。
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第七章总结与展望
本文所做的工作主要如下：
1) 深入分析了目前的空间数据更新现状，对目前国内外主流VGI项目进行了详细阐述，对其平台发展历程和运作机制进行了深入分析，并归纳总结自发地理信息数据类型与特点，讨论了自发地理信息作为专业测绘部门的更新来源和依据所存在的数据有效性等问题，
2) 针对自发地理信息平台和专业测绘部门不同的更新方法和机制，本章提出了基于自发地理信息的空间数据变化发现与更新框架，框架旨在实现从自发地理信息中获取更新数据来源，补充地理框架数据的不足，为专业测绘部门提供更及时有效的更新依据。该框架将为后续的自发地理信息变化发现、高分辨率影像验证数据有效性和要素级多数据库联动更新提供平台支撑。
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参考文献（略）