許友蓮

(漳州市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院，福建漳州 363000)

1 引言

當(dāng)前，“數(shù)字城市”建設(shè)方興未艾，基礎(chǔ)地理空間框架建設(shè)初顯成效，社會(huì)各界對(duì)基礎(chǔ)地理信息的需求空前高漲［1］。如何高效地管理好不同來源、不同比例尺、不同階段、不同用途的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)，更好地利用這些數(shù)據(jù)為政府和各行各業(yè)提供決策支持和信息服務(wù)，是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)勘測(cè)產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代地理信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變所亟待解決的問題。

漳州市地理空間數(shù)據(jù)集成管理，就是在制定基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、加工、建庫(kù)、更新及維護(hù)，在各種先進(jìn)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)海量基礎(chǔ)地理信息的整合入庫(kù)和高效管理，奠定了“數(shù)字漳州”地理空間框架的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，促進(jìn)了整個(gè)城市現(xiàn)代化、信息化進(jìn)程。

2 技術(shù)體系

2.1 軟硬件環(huán)境

操作系統(tǒng)，選用功能強(qiáng)大、界面友好、使用方便的Windows操作系統(tǒng)，客戶端為Windows XP或Windows 2000 Professional，服務(wù)器端為 Windows 2003 Server。

數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，選用Oracle 11g數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它采用客戶機(jī)/服務(wù)器(Client/Server)體系，特別適用于管理大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

地理空間數(shù)據(jù)集成管理的關(guān)鍵技術(shù)是空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。目前的空間數(shù)據(jù)庫(kù)基本上是在通用數(shù)據(jù)庫(kù)上，附加一個(gè)中間層(空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，SDE(Spatial Database Engine))，將不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的差異屏蔽在中間件之后，這樣使系統(tǒng)功能應(yīng)用和后臺(tái)數(shù)據(jù)訪問相分離，從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，也使得空間數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)得以充分利用和共享。ArcSDE作為ESRI公司SDE解決方案的商業(yè)產(chǎn)品，是ArcGIS和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(RDBMS)之間的 GIS通道［2～3］。由于采用客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，它允許多用戶管理和并發(fā)訪問;采用協(xié)作處理和緩沖數(shù)據(jù)處理方式，既可以在客戶端也可以在服務(wù)器完成操作，提高了數(shù)據(jù)處理效率，使工作流程更為順暢;而且提供了對(duì)空間屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行高效率操作的接口，滿足對(duì)不同層次用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)需求。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

由于地理空間數(shù)據(jù)一般分為空間圖形數(shù)據(jù)、空間屬性數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)這三大類來管理［4］，因而在系統(tǒng)構(gòu)建中，綜合考慮各方面因素，參照數(shù)據(jù)集成管理的目標(biāo)，系統(tǒng)體系架構(gòu)主要涉及兩個(gè)子系統(tǒng)的建設(shè)，即基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和基礎(chǔ)空間元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

3.1 基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，面向基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及各專業(yè)圖形數(shù)據(jù)的管理及系統(tǒng)維護(hù)人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的輸入、編輯、管理、查詢、空間分析和輸出等應(yīng)用。系統(tǒng)按功能可以劃分為數(shù)據(jù)入庫(kù)更新、圖形瀏覽定位、查詢檢索、圖形編輯、統(tǒng)計(jì)分析、輸出轉(zhuǎn)換、模型顯示和接口服務(wù)等8大部分，其系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.2 基礎(chǔ)空間元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

基礎(chǔ)空間元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，是對(duì)數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖、地名數(shù)據(jù)、綜合管線數(shù)據(jù)、專題信息等各類地理信息的空間數(shù)據(jù)庫(kù)的元數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、檢索、查詢、統(tǒng)計(jì)、輸出等管理的應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)功能的不同，可以分為元數(shù)據(jù)內(nèi)容管理、系統(tǒng)安全管理、數(shù)據(jù)庫(kù)接口3個(gè)模塊。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 基礎(chǔ)空間元數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

4 基于ArcSDE的數(shù)據(jù)組織與管理

4.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)化是數(shù)據(jù)整理建庫(kù)、信息交換共享的前提。在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，以相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合地方標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)際需求，制定空間數(shù)據(jù)的分類體系和編碼標(biāo)準(zhǔn)，以消除“信息孤島”，保障系統(tǒng)的交互性和聯(lián)通性。

4.2 空間數(shù)據(jù)庫(kù)組織

漳州市地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，內(nèi)容包括地形圖、數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型、地名數(shù)據(jù)庫(kù)、綜合地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)、控制測(cè)量成果庫(kù)、元數(shù)據(jù)等部分。由于數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富、種類繁多，專業(yè)性較強(qiáng)，以下筆者分別從空間數(shù)據(jù)庫(kù)的管理模式、邏輯結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)、更新維護(hù)機(jī)制等方面加以說明。

(1)空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式

漳州市地理空間數(shù)據(jù)是經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換后以O(shè)racle+ArcSDE的形成存儲(chǔ)管理。存儲(chǔ)在ArcSDE中的地理數(shù)據(jù)在邏輯上分為3層:第一層為地圖，按空間數(shù)據(jù)的性質(zhì)劃分，例如 1∶500地形圖，其命名規(guī)則以地圖類型代碼+地圖編號(hào)表示，例如 1∶500地形圖命名為DLG5H;第二層為邏輯圖層，按數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)意義劃分，例如居民地、植被等，其命名規(guī)則以所屬地圖名+邏輯圖層類型代碼表示，邏輯圖層類型代碼用兩個(gè)英文字母表示，例如 1∶500地形圖植被圖層命名為DLG5H_ZB;第三層為物理圖層，按GIS特征劃分，例如點(diǎn)層、線層、面層、注記層等，其命名規(guī)則以所屬邏輯圖層名+物理圖層類型代碼表示，例如:1∶500地形圖植被面層命名為 DLG5H_ZB_POLY。存儲(chǔ)在ArcSDE中的地理數(shù)據(jù)在物理上分為兩層:第一層為要素集，是具有共同的空間參照的要素類的容器，一般與邏輯上的地圖相對(duì)應(yīng);第二層為要素類，直接存儲(chǔ)具有共同的GIS特征和屬性結(jié)構(gòu)的空間數(shù)據(jù)，與邏輯上的物理圖層相對(duì)應(yīng)。

(2)空間數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)

納入漳州市地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的空間信息可以按3個(gè)時(shí)態(tài)進(jìn)行劃分，即現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和臨時(shí)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)是指當(dāng)前最新的數(shù)據(jù);歷史數(shù)據(jù)是現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)被最新數(shù)據(jù)替代之后保存的數(shù)據(jù);而臨時(shí)數(shù)據(jù)則指新獲取的基礎(chǔ)測(cè)繪成果資料，按照入庫(kù)的要求經(jīng)過預(yù)處理但尚未正式輸入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。因而，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，對(duì)應(yīng)建立3個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫(kù):現(xiàn)勢(shì)庫(kù)、歷史庫(kù)和臨時(shí)庫(kù)，在邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)下又各分若干子庫(kù)，現(xiàn)勢(shì)庫(kù)包括DLG、DEM、DOM、地名數(shù)據(jù)庫(kù)、控制測(cè)量成果庫(kù)、綜合管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)等子庫(kù)。

(3)元數(shù)據(jù)庫(kù)層次結(jié)構(gòu)

元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。由于地理空間數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、保密要求高，應(yīng)用需求廣泛等特點(diǎn)，通過建立地理空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)庫(kù)，是實(shí)現(xiàn)地理空間信息查詢、發(fā)布等功能行之有效的手段。在地理空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集描述中，由于空間數(shù)據(jù)集具有繼承關(guān)系，并綜合考慮減少數(shù)據(jù)冗余和實(shí)際可操作性，漳州地理空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)分為3個(gè)層次結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)集系列元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)集元數(shù)據(jù)(按測(cè)區(qū)劃分)和數(shù)據(jù)集元數(shù)據(jù)(按圖幅劃分)。對(duì)于數(shù)字線劃圖、數(shù)字正射影像圖這類以標(biāo)準(zhǔn)分幅進(jìn)行采集和生產(chǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集系列層次的元數(shù)據(jù)定在圖一級(jí)，而數(shù)據(jù)集層次的元數(shù)據(jù)有兩個(gè):測(cè)區(qū)一級(jí)和單幅圖一級(jí)。以數(shù)字化線劃圖為例，數(shù)據(jù)集系列層次的元數(shù)據(jù)保存的是不同比例尺數(shù)字線劃圖的描述內(nèi)容;按測(cè)區(qū)劃分的數(shù)據(jù)集層次的元數(shù)據(jù)保存某一比例尺下某一測(cè)區(qū)的數(shù)字線劃圖的描述內(nèi)容;按圖幅分幅劃分的數(shù)據(jù)集層次的元數(shù)據(jù)保存的是某一比例尺下數(shù)字線劃圖每張分幅圖的描述內(nèi)容。對(duì)于專題數(shù)據(jù)，保留數(shù)據(jù)集系列層次的元數(shù)據(jù)以及按測(cè)區(qū)劃分的數(shù)據(jù)集層次的元數(shù)據(jù)。

(4)數(shù)據(jù)庫(kù)更新維護(hù)

地理空間數(shù)據(jù)的生命力依賴于空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性，因而，必須建立與完善數(shù)據(jù)更新維護(hù)機(jī)制，使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相對(duì)處于最新狀態(tài)。一方面，通過建立數(shù)據(jù)更新機(jī)制不斷獲取現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行運(yùn)維管理;另一方面，通過保存歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)對(duì)比操作。

數(shù)據(jù)更新一般分為兩個(gè)層次:一是不定期的局部數(shù)據(jù)更新，二是周期性的全局?jǐn)?shù)據(jù)更新。測(cè)繪部門在承擔(dān)日常測(cè)繪任務(wù)時(shí)，要考慮把基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)更新作為一項(xiàng)任務(wù)，在完成工作任務(wù)同時(shí)，也對(duì)周圍變化的地物進(jìn)行測(cè)繪，由漳州市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院信息中心的工作人員進(jìn)行更新，這樣可以把工作化整為零，減少全局?jǐn)?shù)據(jù)更新的工作量，同時(shí)確保基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)具有較優(yōu)的現(xiàn)勢(shì)性。

5 多源數(shù)據(jù)集成

漳州市地理空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)由矢量核心地形要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)(DLG)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫(kù)(DOM)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫(kù)(DEM)、控制測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)、地名數(shù)據(jù)庫(kù)、綜合管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)、專題數(shù)據(jù)庫(kù)、元數(shù)據(jù)庫(kù)等構(gòu)成;在地理范圍上是以漳州市全市范圍為最終控制和管理目標(biāo)，并按照不同比例尺分類建庫(kù)。集成的數(shù)據(jù)庫(kù)成果如圖3～圖6所示。

圖3 DLG建設(shè)成果圖

圖4 DEM建設(shè)成果圖

圖5 DOM建設(shè)成果圖

圖6 元數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)成果圖

(1)地形圖庫(kù):100 km2的 1∶500地形圖和1∶1 000地形圖按標(biāo)準(zhǔn)入庫(kù);200 km21∶2 000地形圖按標(biāo)準(zhǔn)入庫(kù);所有 1∶10 000和 1∶50 000地形圖原樣轉(zhuǎn)換入庫(kù)。

(2)影像圖庫(kù):300 km2的1∶2 000航攝影像數(shù)據(jù)的整理建庫(kù)，1∶5 000正射影像圖的整理建庫(kù)(2005年影像數(shù)據(jù) 500 km2，2008年影像數(shù)據(jù) 320 km2)。

(3)數(shù)字高程模型:現(xiàn)有城市DEM數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化整理與建庫(kù)。

(4)綜合管線庫(kù):100 km2范圍內(nèi)的MapGIS綜合管線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化整理與建庫(kù)，部分竣工測(cè)量數(shù)據(jù)DWG、Excel數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化整理與建庫(kù)。

(5)控制測(cè)量成果庫(kù):覆蓋中心城區(qū)的C級(jí)、D級(jí)、E級(jí)GPS控制點(diǎn)。

(6)元數(shù)據(jù)庫(kù)。

6 結(jié)語(yǔ)

基于ArcSDE結(jié)構(gòu)集成的多源、多尺度、多時(shí)態(tài)、多種類的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，采用集中式存儲(chǔ)管理，支持分布式維護(hù)更新，實(shí)現(xiàn)了大型GIS平臺(tái)上海量、異構(gòu)數(shù)據(jù)的一體化、標(biāo)準(zhǔn)化管理。通過多源信息整合，可以提供便捷、高效的綜合決策服務(wù)，滿足多行業(yè)多部門用戶的需求。因此，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)屬性調(diào)查工作，充分利用上層GIS系統(tǒng)圖形與屬性一體化管理功能，在集成管理之上擴(kuò)充地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，加大基礎(chǔ)地理信息承載量，開拓基礎(chǔ)地理信息應(yīng)用新領(lǐng)域。

［1］肖建華，羅名海，王厚之等．城市基礎(chǔ)地理信息集成與綜合管理［M］．北京:測(cè)繪出版社，2006．

［2］桂潤(rùn)堂，鐘霞，薛重生．基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎技術(shù)的應(yīng)用研究［J］．微機(jī)發(fā)展，2003(13):50～54．

［3］ 張佐幫，尚穎娟．基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)組織和管理［J］．研究與開發(fā)，2007(9):58～60．

［4］楊春成，何列松，謝鵬等．基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的多源地理空間數(shù)據(jù)管理［J］．測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，27(5):366～370．

［5］朱秀麗，苗作華．基于ArcGIS的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．山西建筑，2009，35(6):363～365．

［6］劉爭(zhēng)齊，李新佳，高蘇新等．“數(shù)字蘇州”基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．現(xiàn)代測(cè)繪，2011，34(4):31～33．