李香清

(1.蘭州市勘察測繪研究院，甘肅蘭州730030;2.蘭州市地理信息中心，甘肅蘭州730030)

市縣級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)設(shè)計思路探討

李香清1，2

(1.蘭州市勘察測繪研究院，甘肅蘭州730030;2.蘭州市地理信息中心，甘肅蘭州730030)

重點(diǎn)關(guān)注市縣級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)過程中的幾個關(guān)鍵問題，并對這幾個問題的設(shè)計思路進(jìn)行探討。

基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng);空間數(shù)據(jù)庫;系統(tǒng)設(shè)計

一、引 言

近年來，隨著地理信息技術(shù)的發(fā)展及“數(shù)字城市”理論與方法的延伸，市縣級國土與規(guī)劃等部門逐漸開始重視本地區(qū)公共服務(wù)與共享平臺的建設(shè)。其中，基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)作為“數(shù)字城市”的核心支撐和主要內(nèi)容之一，其建設(shè)涵蓋標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)、管理及應(yīng)用等多個內(nèi)容，將為當(dāng)?shù)馗餍袠I(yè)提供基礎(chǔ)、權(quán)威、及時和準(zhǔn)確的公共空間基礎(chǔ)地理信息，滿足各類基于空間地理信息的應(yīng)用需求，特別是能為各行業(yè)的專題數(shù)據(jù)信息提供更加直觀、準(zhǔn)確的地理屬性和支撐，為社會和公眾提供空間地理信息服務(wù)，從而為“數(shù)字城市”建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

二、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定

基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)的主要目的之一是多個部門之間實現(xiàn)基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)共享，避免重復(fù)建設(shè)。為此，必須建立基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，同時須充分考慮數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的通用性和可擴(kuò)展性，以便其他專業(yè)部門使用。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定主要包括空間坐標(biāo)系統(tǒng)、要素分類與代碼、數(shù)據(jù)采集等。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建議參考國標(biāo)及相關(guān)規(guī)范。

1.空間坐標(biāo)系統(tǒng)

市縣級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的空間坐標(biāo)系統(tǒng)可以采用地方坐標(biāo)系統(tǒng)或者國家最新發(fā)布的2000國家大地坐標(biāo)系(CGCS2000)，并提供該地其他常用坐標(biāo)系統(tǒng)到該坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，以便數(shù)據(jù)整合。

2.要素分類與代碼

統(tǒng)一的基礎(chǔ)地理信息分類與編碼是實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息共享和持續(xù)運(yùn)行服務(wù)的基礎(chǔ)。國家于2006年發(fā)布了《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》(GB/T 13923—2006)，地方基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)要素分類與代碼可參照該標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)各地實際情況及各行業(yè)情況，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)擴(kuò)充和細(xì)化。

3.數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)主要包括要素采集的幾何精度、采集要求和表示方法，元數(shù)據(jù)的采集要求，以及分類信息屬性采集內(nèi)容及屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。

三、市縣級基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1.數(shù)據(jù)庫基本構(gòu)成

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫存儲和管理各類基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，是基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)各種功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。市縣級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)通常涉及大比例尺基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，主要包括1∶500和1∶5000或1∶10 000兩種比例尺地形圖數(shù)據(jù)、1∶5000比例尺數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)(DOM)、元數(shù)據(jù)、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、地籍?dāng)?shù)據(jù)等。地籍?dāng)?shù)據(jù)包含1∶500城鎮(zhèn)地籍及1∶5000第二次農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù);控制點(diǎn)數(shù)據(jù)包括點(diǎn)名、點(diǎn)號、等級、類別等;元數(shù)據(jù)劃分為數(shù)據(jù)集級元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)類級元數(shù)據(jù)、要素級元數(shù)據(jù)和圖幅級元數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫構(gòu)成情況如圖1所示。

2.數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫包括多個子庫，數(shù)據(jù)庫中子庫的劃分主要依據(jù)數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)的比例尺，如圖2所示。

(1)數(shù)字線劃數(shù)據(jù)(DLG)子庫

DLG數(shù)據(jù)子庫主要存儲數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)。DLG包含以矢量結(jié)構(gòu)描述的帶有拓?fù)潢P(guān)系的空間信息和以關(guān)系結(jié)構(gòu)描述的屬性信息。DLG中包括大地測量控制點(diǎn)、水系及其附屬設(shè)施、居民地和工礦設(shè)施、交通及其附屬設(shè)施、管線、地貌、行政區(qū)界線和地名、植被等內(nèi)容。它可直接應(yīng)用于規(guī)劃建設(shè)、資源管理、投資環(huán)境分析、商業(yè)布局等各方面，可作為人口、資源、環(huán)境、交通、水利和公安報警等各專業(yè)信息系統(tǒng)的空間定位基礎(chǔ)，還可以生產(chǎn)數(shù)字或模擬地形圖產(chǎn)品，以及各種不同類型的專題測繪產(chǎn)品。

圖1 市縣級基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫構(gòu)成

圖2 數(shù)據(jù)庫子庫劃分示意圖

(2)正射影像數(shù)據(jù)子庫

數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)子庫主要存儲數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)。DOM是具有正射投影的數(shù)字影像的數(shù)據(jù)集合。它生產(chǎn)周期較短，信息豐富直觀，具有良好的可判讀性和可測量性，可直接應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)，可作為影像背景從中提取自然地理和社會經(jīng)濟(jì)信息，可用于評價其他測繪數(shù)據(jù)的精度、現(xiàn)勢性和完整性，還可以結(jié)合數(shù)字地形數(shù)據(jù)庫中的部分信息或其他相關(guān)信息制作各種形式的數(shù)字或模擬正射影像圖，作為有關(guān)數(shù)字或模擬測繪產(chǎn)品的影像背景。

(3)元數(shù)據(jù)(metadata，MD)子庫

元數(shù)據(jù)是說明數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其他有關(guān)特征的背景信息的數(shù)據(jù)。通過元數(shù)據(jù)可以檢索訪問數(shù)據(jù)庫，可以有效地利用計算機(jī)的系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)效率。因此，建立有效的元數(shù)據(jù)儲存體系在整個數(shù)據(jù)庫建設(shè)中占有重要的位置。

(4)控制測量成果子庫

控制測量成果子庫主要存儲控制測量成果數(shù)據(jù)?？刂茰y量成果是由新測的所有大地控制點(diǎn)及保存完好可供使用的原有大地控制點(diǎn)組成。

(5)地籍?dāng)?shù)據(jù)成果子庫

地籍?dāng)?shù)據(jù)成果子庫主要存儲地籍成果數(shù)據(jù)。地籍成果數(shù)據(jù)由用戶方提供的1∶500城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)成果和1∶5000第二次農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)成果組成。

四、系統(tǒng)設(shè)計

基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)設(shè)計是一項復(fù)雜性、綜合性、專業(yè)性極強(qiáng)的系統(tǒng)工程，系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)嚴(yán)格遵循軟件工程的規(guī)范程序，在保證系統(tǒng)具備科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)框架的基礎(chǔ)上，力求先進(jìn)和高效。這里將系統(tǒng)軟件設(shè)計分為兩部分:一是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的建設(shè)和管理部分;二是數(shù)據(jù)的應(yīng)用、共享和發(fā)布部分，分別采用C/S架構(gòu)和B/S架構(gòu)。

1.C/S架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)建設(shè)和管理部分采用3層C/S架構(gòu)，基于Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的存儲和管理。在數(shù)據(jù)層，系統(tǒng)從數(shù)據(jù)的存儲、運(yùn)行維護(hù)、安全等方面進(jìn)行設(shè)計。在具體實現(xiàn)時，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，簡化數(shù)據(jù)對象之間復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過面向?qū)ο蟮男畔⒎?wù)層將數(shù)據(jù)庫封裝起來，為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供對數(shù)據(jù)庫操作的面向?qū)ο蠼涌?，并向各個應(yīng)用系統(tǒng)提供面向?qū)ο蠓?wù)，以達(dá)到維護(hù)數(shù)據(jù)安全、提高系統(tǒng)效率的目的。系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.B/S架構(gòu)設(shè)計

近年來，基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的GIS系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，分布式和共享的GIS已經(jīng)成為主流。在WebGIS設(shè)計上，采用B/S體系結(jié)構(gòu)，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使用Web服務(wù)進(jìn)行發(fā)布，而各種Web應(yīng)用則基于Web服務(wù)進(jìn)行開發(fā)，并將不同的應(yīng)用模塊、子系統(tǒng)集成到系統(tǒng)主框架中。系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)如圖4所示。

五、質(zhì)量控制

市縣級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)按照軟件工程的基本框架，可分成工程準(zhǔn)備、系統(tǒng)設(shè)計、工程實施和系統(tǒng)驗收4個階段。系統(tǒng)對每個階段進(jìn)行階段性評審，只有滿足了該階段質(zhì)量要求才能進(jìn)入到下一個階段，否則不能轉(zhuǎn)入下一個環(huán)節(jié)的工作。

圖3 C/S體系結(jié)構(gòu)圖

圖4 B/S體系結(jié)構(gòu)圖

為了使系統(tǒng)實現(xiàn)用戶要求的功能，系統(tǒng)開發(fā)人員必須進(jìn)行有計劃、有組織的系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)活動，質(zhì)量保證貫穿于開發(fā)的全過程，主要措施如下。

1)進(jìn)度控制:制訂嚴(yán)密的工作計劃，并根據(jù)項目成員個人工作質(zhì)量、工作效率、工作態(tài)度、團(tuán)隊精神，設(shè)立相應(yīng)的獎懲制度，按時完成任務(wù)，從而保證產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度。

2)階段審核制:軟件開發(fā)階段審核制是采用基于現(xiàn)代軟件管理模式的必然產(chǎn)物，在每個工作流程結(jié)束時根據(jù)相應(yīng)軟件開發(fā)管理規(guī)范及應(yīng)用要求對階段成果進(jìn)行評議控制，確保應(yīng)用開發(fā)順利進(jìn)行。

3)文檔要求:所有與項目有關(guān)的需求、建議、解決方案和結(jié)論都必須文檔化、標(biāo)準(zhǔn)化，使之成為項目成果的重要組成部分，以便查閱、交流和引用。

六、結(jié)束語

本文從基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)關(guān)注的幾個部分出發(fā)，分別探討了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計及質(zhì)量控制的思路?；A(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)設(shè)計方面還有很多，本文未能面面俱到，僅從設(shè)計思路方面進(jìn)行了相關(guān)闡述?；A(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)是一個系統(tǒng)的工程，建設(shè)單位在建設(shè)之前一定要進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計和論證，確保工程按期完成，達(dá)到預(yù)期效果。

［1］ 胡智仁.城市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的建設(shè)與數(shù)據(jù)共享探討［J］.江西科學(xué)，2007，25(3):338-340.

［2］ 倪錫春.面向縣市級的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫管理方法研究［D］.杭州:浙江大學(xué)，2007.

［3］ 侯兆泰.南京市基礎(chǔ)地理系統(tǒng)的建立、維護(hù)和發(fā)展［J］.江蘇測繪，2001，24(2):3-4，41.

Discussion on the Design Idea of County-level Fundamental Geographic Information System

LI Xiangqing

0494-0911(2012)06-0093-03

P208

B

2012-01-12

李香清(1978—)，女，青海樂都人，工程師，主要從事GIS技術(shù)應(yīng)用和測繪信息化建設(shè)工作。