郭范春

（遼寧省測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，遼寧 沈陽 110034）

“數(shù)字城市”建設(shè)通過有效整合多源城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，為各類與地理位置有關(guān)的社會經(jīng)濟信息的集成、共享提供權(quán)威、統(tǒng)一的地理空間信息公共平臺?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫作為“數(shù)字地球”、“數(shù)字省”、“數(shù)字城市”以及各專題地理信息系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，越來越受到各行各業(yè)的高度重視?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫可以保證空間數(shù)據(jù)的一致性，對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的、規(guī)范的、標(biāo)準(zhǔn)的管理。將基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，可以實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息共享。

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的管理對象是基礎(chǔ)地理信息，通過綜合運用先進的GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，建立以數(shù)字化基礎(chǔ)測繪成果為主要內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?；A(chǔ)地理信息系統(tǒng)是構(gòu)建城市地理空間基礎(chǔ)框架的核心［1］。數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建立為其它示范系統(tǒng)應(yīng)用以及不同部門提供了完整而準(zhǔn)確的基礎(chǔ)地理信息，避免了重復(fù)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)采集和處理，大大節(jié)約了資金投入。在提供基礎(chǔ)地理信息資源共享的前提下，保障了基礎(chǔ)地理信息的實時更新，促進信息化進程的同時，為數(shù)字化建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

以GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、ArcGIS軟件的優(yōu)勢，與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的需求以及面向?qū)ο蟮母呒壘幊陶Z言結(jié)合起來，展開研究工作。主要內(nèi)容包括：

根據(jù)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的要求和特點，運用GIS理論方法，結(jié)合ArcGIS 10軟件的優(yōu)勢，通過ArcSDE10連接大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Oracle11g，在Visual Studio 2010中以C#為編程語言，結(jié)合ArcEngine10開發(fā)一套面向不同用戶的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)預(yù)處理、輸入輸出、數(shù)據(jù)表達、查詢統(tǒng)計、數(shù)據(jù)更新、歷史數(shù)據(jù)管理與回溯、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)維護和安全管理等功能。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的目標(biāo)是實現(xiàn)對多源、多比例尺、多類型、時空一體化的連續(xù)無縫基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)質(zhì)檢、入庫更新、統(tǒng)計瀏覽、專題圖制作數(shù)據(jù)輸出等功能。

2.1 數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計

具體目標(biāo)應(yīng)滿足數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)一致性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)實體化［2］。

城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建立的目的是將分幅分層生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進行整理，使之符合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并對數(shù)據(jù)進行有效組織與管理，便于空間數(shù)據(jù)的查詢、分發(fā)與制圖［3］。因此，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的基本要求是：標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、編碼統(tǒng)一、格式統(tǒng)一。在整個區(qū)域范圍內(nèi)操作空間數(shù)據(jù)時，必須建立邏輯上或物理上無縫的數(shù)據(jù)庫。平面方面，分幅的數(shù)據(jù)要組織成一個無縫的整體；垂直方向，各種數(shù)據(jù)相互疊加和套合。功能上，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)輸入輸出、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表達、數(shù)據(jù)更新、歷史數(shù)據(jù)管理、元數(shù)據(jù)管理、安全管理以及高效的空間數(shù)據(jù)查詢等功能。

結(jié)合ArcGIS10.0軟件體系在空間數(shù)據(jù)組織、管理上的改進和變化，對空間數(shù)據(jù)的邏輯組織采用以下組織規(guī)則［4］（見圖1）：

圖1 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)組織規(guī)則

1）數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計按對象類型組織和設(shè)計子庫；

2）DLG組織方式按數(shù)據(jù)幾何特征、空間位置組織成不同數(shù)據(jù)集；

3）DEM、DOM空間位置、分辨率信息等劃分為不同的柵格編目進行組織存儲；

4）專題數(shù)據(jù)按矢量數(shù)據(jù)類組織，單獨存儲，但可與DLG數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織管理；

5）元數(shù)據(jù)采用關(guān)系表單獨存儲。

2.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)城市測繪與地理信息局的業(yè)務(wù)要求以及數(shù)據(jù)建庫需求，將城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)入庫模塊、數(shù)據(jù)更新模塊、數(shù)據(jù)提取模塊、數(shù)據(jù)瀏覽查詢模塊、空間分析模塊、數(shù)據(jù)制圖模塊、符號化展示與平臺環(huán)境配置模塊［5］。

1）數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。提供入庫前的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換以及質(zhì)量檢查功能，通過該子模塊，確保入庫數(shù)據(jù)在格式、坐標(biāo)參考以及質(zhì)量等方面滿足入庫要求。它的作用在于確保數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)（實體數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)）的完整性、正確性、權(quán)威性。各子模塊功能包括。投影轉(zhuǎn)換模塊、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、格式轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)質(zhì)檢模塊等。

2）數(shù)據(jù)入庫模塊。主要實現(xiàn)多源空間數(shù)據(jù)成果的入庫、加載、顯示。

3）數(shù)據(jù)更新模塊?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的更新與歷史數(shù)據(jù)查看。各子模塊功能有數(shù)據(jù)版本注冊、更新數(shù)據(jù)編輯、更新數(shù)據(jù)提交和歷史數(shù)據(jù)查看等。

4）數(shù)據(jù)提取模塊。通過導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分發(fā)工作。

5）數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽子模塊。其是保障基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理的空間數(shù)據(jù)得以方便、快捷應(yīng)用的專業(yè)軟件系統(tǒng)，它提供了一系列地理信息系統(tǒng)軟件功能，具體包括：數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、量算、選擇、符號化、標(biāo)注等功能。各模塊功能有數(shù)據(jù)瀏覽模塊、查詢統(tǒng)計模塊、數(shù)據(jù)量算模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊、符號化標(biāo)注模塊等。

6）空間分析模塊。在數(shù)據(jù)基本查詢統(tǒng)計的基礎(chǔ)上提供更高級別的數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)，具體包括緩沖區(qū)分析和疊加分析。各模塊功能有緩沖區(qū)分析模塊和疊加分析模塊。

7）數(shù)據(jù)制圖子模塊。定位于為圖庫一體和多樣化產(chǎn)品快速制作提供技術(shù)支撐，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速提供和數(shù)據(jù)庫快速出圖，滿足數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)的需求。各模塊功能有制圖數(shù)據(jù)配置功能、制圖視圖功能和部件添加編輯功能等。

8）平臺環(huán)境配置模塊。定位于為整個系統(tǒng)的風(fēng)格、權(quán)限、用戶、系統(tǒng)日志、以及數(shù)據(jù)庫連接參數(shù)配置的統(tǒng)一管理和維護。該模塊是城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的根基，為整個系統(tǒng)的正常運行提供支撐。各模塊功能有數(shù)據(jù)庫配置模塊、日志管理模塊和用戶管理模塊等。

3 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理平臺的實現(xiàn)

3.1 平臺運行環(huán)境

由于城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理平臺采用C/S架構(gòu)，利用ArcSDE連接大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Oracle，以嵌入式開發(fā)組件ArcEngine作為開發(fā)平臺［6］，因此，平臺運行的環(huán)境如下：

服務(wù)器端：Oracle11g R2、ESRI ArcSDE10；

客戶端：ArcEngine Runtime10、城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

3.2 平臺運行實例

用戶對數(shù)據(jù)內(nèi)容的加載與刪除操作都會被系統(tǒng)保存到本地業(yè)務(wù)庫中，當(dāng)用戶登錄進入系統(tǒng)時，系統(tǒng)會根據(jù)用戶類型、用戶名記錄該用戶最近時間內(nèi)最后一次對數(shù)據(jù)視圖的有效操作，并從數(shù)據(jù)庫中讀取當(dāng)前數(shù)據(jù)加載情況進行數(shù)據(jù)展示。圖2～4是系統(tǒng)的主界面和功能圖。

圖2 系統(tǒng)主界面

ArcEngine連接ArcSDE［7］需要用到IPropertyset接口，通過設(shè)置連接ArcSDE的服務(wù)地址、實例名稱、數(shù)據(jù)庫名、用戶名稱、用戶密碼和版本庫名6個參數(shù)，實現(xiàn)ArcSDE［8］數(shù)據(jù)的加載。

圖3 SDE數(shù)據(jù)連接與加載

數(shù)據(jù)更新與管理模塊［9］提供數(shù)據(jù)版本化注冊/非注冊、歷史歸檔、在線版本化更新方式、離線更新方式以及歷史數(shù)據(jù)回溯等功能，通過該模塊可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的動態(tài)實時更新與歷史數(shù)據(jù)的管理查看。

圖4 數(shù)據(jù)更新與歷史數(shù)據(jù)管理菜單

4 結(jié)束語

本文基于C/S架構(gòu)采用ArcEngine、ArcSDE、Oracle10g、C#技術(shù)設(shè)計并建立了具有能夠?qū)Χ啾壤?、多?shù)據(jù)源、多類型的4D產(chǎn)品進行入庫、更新、分發(fā)、查詢、制圖能力的城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

隨著“數(shù)字城市”的不斷普及，城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)也日趨完善，因此對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的需求也在不斷增加。本系統(tǒng)是在C/S模式下開發(fā)的，還可以根據(jù)需要進行改進與完善，可以考慮結(jié)合C/S和B/S兩種模式開發(fā)出功能更強大、實用性更廣泛的混合架構(gòu)模式的應(yīng)用軟件，這方面的研究還有待加強和完善。

［1］王見，劉小勇.地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與發(fā)展［J］.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003，23（3）：49－56.

［2］張新長，曾廣鴻，張青年.地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫［M］.北京：科學(xué)出版社，2001：11－19.

［3］黃杏元，馬勁松.地理信息系統(tǒng)概論［M］.北京：高等教育出版社，2008：44.

［4］沃敏等.數(shù)字城市地源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建立方法及質(zhì)量控制［J］.測繪技術(shù)裝備，2002（3）：3－5.

［5］宋關(guān)福，鐘耳順.組件式地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)［J］.中國圖像圖形學(xué)報，1998（4）：313－316.

［6］劉波，李大軍，田為春，等.基于ArcSDE的版本管理和版本合并的算法設(shè)計與實現(xiàn)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（2）：1033－1035.

［7］ESRI，About ArcSde［EB/OL］.www.esri.com/news/arcuser，2000－02.

［8］吳偉，李小帥，張斌.基于ArcGIS Engine的GIS開發(fā)技術(shù)探討［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2006（1）：76－77.

［9］唐華林，肖奇，鄒崢榮.測繪數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.測繪工程，2011，20（5）：63－66.