洪明格

(福州市勘測院 福建福州 350108)

基于ArcGIS平臺的像控點信息管理系統(tǒng)開發(fā)

洪明格

(福州市勘測院 福建福州 350108)

通過像控點數(shù)據(jù)庫建庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)研發(fā)，將像控點信息入庫統(tǒng)一管理，實現(xiàn)不同時間和空間的像控點疊加分析和資源共享，可提高像控點資源使用效率與頻率，節(jié)約大量時間、人力和物力資源，有效地擺脫了傳統(tǒng)的基于文檔式管理方式。

像控點信息管理系統(tǒng)；GIS；系統(tǒng)設計；數(shù)據(jù)庫

0 引言

隨著測量技術的發(fā)展和城市建設步伐的不斷加大，基礎地理信息的數(shù)量逐年增加。測量控制點信息管理系統(tǒng)是基礎地理信息系統(tǒng)的重要組成部分，而控制點數(shù)據(jù)的管理是一件系統(tǒng)性、工程性和技術性相結合的工作，所以，如何有效管理和使用這些控制點數(shù)據(jù)是測繪工作者長期關注的問題[1]。但大多時候這些資料往往以文件的形式存儲，給管理、更新、維護與應用帶來居多不便：①文件形式存儲，安全性不高；②圖形與屬性分離，資料分散，手工管理，查找困難，重復利用效率低；③不能以圖形化的形式顯示位置信息，不能與其他空間數(shù)據(jù)疊加，定位困難，閱覽不直觀。如何有效對這些像控制點信息進行管理，方便查詢應用，成為當前必須解決的問題。

針對以上這些缺點，可綜合應用測繪、計算機、信息管理(MIS)、數(shù)據(jù)庫管理(DBMS)、地理信息管理(GIS)等技術，開發(fā)一套像控點信息管理系統(tǒng)，對像控點資料進行集中統(tǒng)一管理，實現(xiàn)像控點成果信息方便快捷入庫、存儲、管理、更新、查詢、輸出與應用等功能，實現(xiàn)不同時間和空間重疊區(qū)域像控點資源共享，減少像控點資源的浪費與重復建設，快速為所需人員提供及時準確像控點信息，節(jié)省時間、人力與物力。

1 系統(tǒng)結構設計

像控點信息管理系統(tǒng)是以各類控制點數(shù)據(jù)為主要處理對象的應用型地理信息系統(tǒng),系統(tǒng)以提供真實、準確的控制點信息，實現(xiàn)快速且有效的查詢、統(tǒng)計等功能為目的，為測繪業(yè)務的開展提供可靠支持[2]。根據(jù)軟件設計原則，該項目采用先進的架構技術與層次化設計思想來搭建系統(tǒng)的總體架構，系統(tǒng)設計為4個層次，分別為基礎設施層、數(shù)據(jù)服務層、軟件服務平臺層、用戶應用層，采用SOA(面向服務)技術將面向像控點資源管理的不同應用與服務進行統(tǒng)一封裝，通過C/S和B/S表現(xiàn)出來，并通過統(tǒng)一的登錄門戶進行管理，具體框架設計見圖1。

圖1 像控點信息管理系統(tǒng)總體框架

(1)第一層是用戶應用層，主要為系統(tǒng)的使用用戶對象。例如系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理員、系統(tǒng)數(shù)據(jù)使用人員與部門，系統(tǒng)信息查閱人員，系統(tǒng)信息審批人員與領導等。不同用戶對系統(tǒng)有不同的需求，通過不同的功能模塊實現(xiàn)操作。系統(tǒng)采用B/S+C/S模式在企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)上運行。

(2)第二層是軟件服務平臺層，主要為該應用系統(tǒng)的實現(xiàn)提供基礎平臺支撐。除第三方的商業(yè)開發(fā)平臺(如微軟的.Net平臺；GIS平臺等)，還包括針對該項目工程實際需求開發(fā)的軟件組件，例如GIS應用組件、統(tǒng)計分析組件、數(shù)據(jù)庫管理組件、數(shù)據(jù)更新管理組件以及地圖視圖瀏覽組件等。

(3)第三層是數(shù)據(jù)服務層，是系統(tǒng)的核心信息資源。在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準與技術規(guī)范的規(guī)定下，數(shù)據(jù)層由基礎地理空間數(shù)據(jù)庫(包括基礎影像地圖、基礎矢量地圖等)、像控點信息數(shù)據(jù)庫以及系統(tǒng)管理維護信息數(shù)據(jù)庫等組成。

(4)第四層是基礎設施層，是本系統(tǒng)的信息化基礎設備平臺。該層主要提供了系統(tǒng)需要的基礎網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、桌面操作系統(tǒng)(例如Windows)及企業(yè)級數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(例如Oracle)等基礎軟件環(huán)境，提供系統(tǒng)運行所需要的存儲設備、網(wǎng)絡設施、通訊設施、安全設備等，是信息系統(tǒng)的軟硬件設施基礎。

除了上述4層外，還需建立相應的數(shù)據(jù)規(guī)范標準、信息化技術標準、管理運行機制以及安全保證機制等，防止數(shù)據(jù)信息管理混亂，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息有序，信息利用充分便捷，信息建設、運作與維護有章可循，確保數(shù)據(jù)與系統(tǒng)安全。

2 數(shù)據(jù)庫設計

2.1 數(shù)據(jù)結構設計

系統(tǒng)管理的控制點成果數(shù)據(jù)結構復雜、類型多樣，既有與地理位置相關的空間數(shù)據(jù)(如1∶500與1∶2 000索引圖，矢量與影像電子地圖、像控點分布圖等)，又有與地理位置無關的屬性數(shù)據(jù)(如像控點屬性信息、點之記數(shù)據(jù)等)，具體可概括為3部分，分別是基礎地理空間數(shù)據(jù)庫、像控點信息管理數(shù)據(jù)庫以及系統(tǒng)信息管理數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結構詳見圖2?；A地理空間數(shù)據(jù)庫主要有矢量與影像電子地圖、定位熱點、索引圖等，輔助像控點信息查詢與定位；系統(tǒng)信息管理數(shù)據(jù)庫主要管理系統(tǒng)用戶人員信息、系統(tǒng)功能信息、系統(tǒng)操作日志、登錄密碼信息以及用戶系統(tǒng)權限信息等；像控點信息管理數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫，主要管理像控點數(shù)據(jù)信息及相關信息，主要內(nèi)容有：

(1)像控點數(shù)據(jù)：包括像控點點名、測量方法、測量等級、測量人員、測量時間、歸屬項目、坐標位置等。

(2)點之記數(shù)據(jù)：包括點位概略放大圖、點位略圖、點位說明、測量位置現(xiàn)場照片、測量方法、測量人員、檢查人員、測量日期等[3]。

(3)其他相關數(shù)據(jù)：航線設計數(shù)據(jù) 、航攝相片索引圖、像片曝光點位數(shù)據(jù)(POS)等。

圖2 像控點信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結構圖

2.2 物理存儲設計

為提高系統(tǒng)瀏覽性能，基礎地理空間數(shù)據(jù)采用切片，以文件方式存儲在服務端，利用ArcGISServer進行發(fā)布，與其他空間數(shù)據(jù)無縫聯(lián)動；像控點數(shù)據(jù)利用Oracle 11g平臺和ArcSDE10.1進行空間數(shù)據(jù)存儲和管理，利用ArcSDE空間數(shù)據(jù)管理技術將像控點空間數(shù)據(jù)與其它相關屬性數(shù)據(jù)存放在同一個關系型數(shù)據(jù)庫中進行集中統(tǒng)一管理。像控點成果數(shù)據(jù)根據(jù)存儲形式不同分為空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和文件數(shù)據(jù)3大類[5]。

(1)像控點空間數(shù)據(jù)：像控點空間點位數(shù)據(jù)，包括像控點經(jīng)緯度坐標信息與平面坐標信息等，采用ArcSDE+ Oracle技術存儲在數(shù)據(jù)庫中，利用索引字段(像控點編號)與屬性數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)關聯(lián)。

(2)像控點屬性數(shù)據(jù)：像控點空間點位數(shù)據(jù)的說明數(shù)據(jù)，包括像控點點名、測量方法、測量等級、測量人員、測量時間、測量精度等，以屬性表方式存儲在數(shù)據(jù)庫中，利用索引字段(像控點編號)與空間數(shù)據(jù)關聯(lián)。

(3)像控點文件數(shù)據(jù)：像控點相關說明數(shù)據(jù)，包括像控點點之記等文件信息，以文件形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，通過索引字段(像控點編號)與屬性數(shù)據(jù)關聯(lián)。

3 系統(tǒng)設計

3.1 需求分析

像控點信息管理系統(tǒng)主要服務于像控點輸入、輸出、更新管理和影像空三加密、正射糾正時的像控點匹配查詢。服務人員包括像控點測量人員，高分辨率正射影像生產(chǎn)人員，項目管理人員以及相關領導等。各用戶進入系統(tǒng)前需要使用用戶名和密碼進行登錄，用戶只能利用匹配的功能辦理業(yè)務；數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)管理員更新、管理與維護，包括系統(tǒng)信息管理數(shù)據(jù)庫信息，若數(shù)據(jù)庫信息變更必須先得到上級授權才能進行。各級數(shù)據(jù)使用者可以對庫數(shù)據(jù)信息進行查詢、分析、統(tǒng)計甚至輸出，但若需要導出資料(比如像控點數(shù)據(jù))則必須得到上級授權。相關領導可以通過系統(tǒng)對各使用者進行監(jiān)控，或者對各使用者需要功能進行授權與審批。例如當航飛項目負責人需要對新航飛像片進行空三加密處理，可利用該項目航飛區(qū)域面在像控點信息管理系統(tǒng)中向上級領導申請從庫中提取該區(qū)域最新歷史像控點資料，在獲得批準后即可快速下載已有資料，然后結合其他地圖資料與外業(yè)，對獲取像控點資料進行甄別，對變化區(qū)域像控點進行重新測量，無變化區(qū)域像控點資料直接利用，在完成本項目建設任務后，新獲得的最新像控點資料在獲得系統(tǒng)審批認可后可對系統(tǒng)對象資料進行及時更新，被替換資料作為歷史資料放入備份庫，保證數(shù)據(jù)庫資料持續(xù)“鮮活”和“傳承”。

3.2 功能設計

根據(jù)像控點數(shù)據(jù)庫設計、管理、維護與更新需求分析，像控點數(shù)據(jù)可劃分為像控點空間數(shù)據(jù)和文件數(shù)據(jù)兩部分，系統(tǒng)功能可劃分為數(shù)據(jù)輸入輸出、數(shù)據(jù)瀏覽查詢、數(shù)據(jù)更新管理、數(shù)據(jù)入庫前監(jiān)理等功能模塊，系統(tǒng)功能模塊結構見圖3。

圖3 系統(tǒng)功能模塊結構

系統(tǒng)面向客戶應用，需要具備以下功能：

(1)安全管理，包括用戶管理、權限管理、日志管理。操作過程具有完整日志記錄，記錄管理過程中的每一個細節(jié)。

(2)數(shù)據(jù)連接配置和數(shù)據(jù)庫維護?？蛇M行數(shù)據(jù)庫備份、還原與管理。

(3)數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)錄入、屬性編輯、修改、刪除。提供批量或單個的進行數(shù)據(jù)錄入，數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)刪除，刪除的數(shù)據(jù)移植到備份表中，要徹底刪除需要人為確認，未徹底刪除前可收回。針對像控點對象(含點之記)，新數(shù)據(jù)入庫與舊數(shù)據(jù)刪除均需要經(jīng)過審批才能最終入庫，刪除信息的原始記錄需要寫入備份庫中。新數(shù)據(jù)入庫系統(tǒng)具有一定自我監(jiān)理功能，對提交格式及屬性填寫標準有一定控制。具有一定點位糾錯能力，例如像控點坐標位置不能出所在像片覆蓋的區(qū)域。

(4)圖形顯示：圖形數(shù)據(jù)和屬性信息一體化查看。

(5)多種查詢定位方法，包括屬性復合查詢、空間定位查詢、模糊查詢、按接圖表查詢、按項目名稱查詢、按點位查詢、按航線查詢和按年代查詢等。

(6)統(tǒng)計分析，提供根據(jù)像控點類型、等級、所在項目、行政區(qū)劃、制定區(qū)域和年代等的統(tǒng)計分析功能。

(7)成果輸出，普查記錄、像控點點之記的批量打印，各種統(tǒng)計報表的打印和輸出，拷屏輸出、打印輸出或下載結果可選擇打印所有原始信息或最后更新信息；提供根據(jù)年代、項目名稱、指定區(qū)域等輸出像控點矢量點圖或像控點坐標表格。例如按項目輸出，支持將已刪像控點信息導出，可選輸出所有歷史資料或最后更新資料。

(8)審批流程，包括審批申請，審批記錄、未處理事件等，對于像控點對象及對應點之記資料入庫、編輯、出庫均需要經(jīng)過審批才能成行。

3.3 關鍵技術

按照設計思路，結合像控點獲取與應用的實際情況,空間數(shù)據(jù)采用Geodatabase結構體系存入服務端Oracle庫中，客戶端與服務器通過ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎形成交互訪問，選定ArcGIS作為GIS 開發(fā)組件，C# 為開發(fā)語言，實現(xiàn)了“圖屬一體”管理的“像控點信息管理系統(tǒng)”[3]，像控點信息管理系統(tǒng)業(yè)務應用端采用B/S(瀏覽器/服務器)模式，后臺數(shù)據(jù)管理與維護采用C/S(客戶端/服務器)模式。

(1)ArcGIS平臺

ArcGIS平臺是一個全面的、可伸縮的GIS平臺，具有強大的空間分析和空間數(shù)據(jù)處理功能，可為用戶構建一個完善的GIS系統(tǒng)提供完整的解決方案。ArcGIS平臺包括桌面GIS、嵌入式GIS、服務器GIS、移動GIS、WebGis以及自定義GIS，適用于為Windows、Unix或Linux用戶構建空間數(shù)據(jù)處理維護、空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的綜合動態(tài)GIS應用平臺，僅可以在現(xiàn)有應用程序基礎上進行拓展，也可以構建獨立的自定義應用程序。

(2) ArcSDE+ Oracle空間數(shù)據(jù)庫

ArcSDE+Oracle空間數(shù)據(jù)庫技術是目前最成熟、最穩(wěn)定的海量空間數(shù)據(jù)管理技術之一,是城市基礎地理空間框架建設的主流模式[4]，空間數(shù)據(jù)模型結構為Geodatabase，采用高效、準確的空間索引機制，快速獲取空間信息和定位查詢，提高空間數(shù)據(jù)查詢管理能力。此外ArcSDE+Oracle空間數(shù)據(jù)庫具有強大的并發(fā)控制能力，進行海量空間數(shù)據(jù)存儲與處理時速度快，冗余少，安全穩(wěn)定，可實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)安全高效存儲、管理和維護。

(3)B/S和C/S混合模式

充分考慮不同應用的實際需求，系統(tǒng)采用Client/Server(C/S)結構與Browser/Server(B/S)結構相結合方式進行開發(fā)，以B/S應用模式為主，盡最大可能應用Internet技術，通過Internet發(fā)布規(guī)劃業(yè)務相關的空間和非空間信息。

對于日常的業(yè)務應用(例如定位查看、信息輸出等)主要以B/S結構為主，可根據(jù)需要任意選擇前端應用表現(xiàn)為C/S或B/S；對于系統(tǒng)后臺的數(shù)據(jù)管理與維護以C/S為主。

4 結語

(1) 通過ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫引擎和Oracle數(shù)據(jù)庫集成的方法，設計出一個高效的、能夠存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)像控點及相關數(shù)據(jù)的一體化存儲和管理，方便系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫本身進行數(shù)據(jù)的更新。

(2)結合GIS技術、數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡技術，設計出像控點信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了相關信息的入庫和管理，實現(xiàn)了定位查詢和統(tǒng)計分析等功能。該系統(tǒng)可確保實施。有效的管理數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)重復采集，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時動態(tài)更新，快速準確完成數(shù)據(jù)檢索，使管理更加科學、規(guī)范、方便。

(3)利用可視化語言和GIS組件,開發(fā)GIS應用系統(tǒng)是當前最佳選擇方案之一[6]，將GIS技術應用到控制點的管理當中，實現(xiàn)按像控點的類型、年代、區(qū)域、保存狀況等方式進行統(tǒng)計分析和空間分析的功能，解決了像控點管理混亂的問題，實現(xiàn)以地圖管理為特征的圖屬一體化集成管理。屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)相結合進行雙向查詢，實現(xiàn)像控點數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)化的共享，可節(jié)省大量人力物力，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無紙化管理，促進城市數(shù)字化建設。

[1] 李軍國，翁豐惠.基于GIS的測量控制點管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].廣東水利電力職業(yè)技術學院學報，2005，3(01):45-48.

[2] 丁孝兵，王禮江.基于ArcSDE的測量控制點信息管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].測繪與空間地理信息，2008，31(05)：109-111.

[3] 陳敏，汪元超，師俊峰.基于ArcEngine的像控點成果管理系統(tǒng)開發(fā)[J].科技展望，2015(16).

[4] 陶德明.基于ArcGis的城市排水管網(wǎng)Gis設計[J].地理空間信息，2011(08).

[5] 金麗華，羅曉飛，方圓，等.地理國情監(jiān)測像控點數(shù)據(jù)庫及管理系統(tǒng)建設研究[J].測繪與空間地理信息，2014(06).

[6] 鄔倫,劉瑜.地理信息系統(tǒng)-原理方法與應用[M].北京：科學出版社,2001，15-30.

The development of information management system based on ArcGIS platform

HONGMingge

(Institute of FuZhou Maping and Surveying,FuZhou 350108)

Image Control Point data of different time and areas could be managed,overlaid, shared by constructing Image Control Point Database and developing Management System.This system can improve the efficiency and frequency of the resource usage of the image control point, save lots of Workload and resources ,and get rid of the limitation of traditional document management effectively.

lmage control point information management system; GIS; System design Database

洪明格(1970.9- )，女，工程師。

E-mail:m13859083369@163.com

2016-08-02

TU198

A

1004-6135(2016)12-0095-04