郭海青，霍 亮，程宏宇，楊耀東，朱王璋

(1. 山西省基礎(chǔ)地理信息院，山西 太原 030001； 2. 北京建筑大學(xué)，北京 100044；3. 北京中有聯(lián)科技有限公司，北京 100036)

測(cè)繪資料檔案信息一站式管理平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

郭海青1，霍 亮2，程宏宇2，楊耀東3，朱王璋3

(1. 山西省基礎(chǔ)地理信息院，山西 太原 030001； 2. 北京建筑大學(xué)，北京 100044；3. 北京中有聯(lián)科技有限公司，北京 100036)

在對(duì)現(xiàn)有測(cè)繪資料管理方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)信息化測(cè)繪的要求，設(shè)計(jì)了測(cè)繪資料檔案信息一站式管理方案，實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪資料檔案信息一站式管理平臺(tái)。實(shí)踐證明，該方案能夠適應(yīng)不同部門的測(cè)繪資料管理需求，在提高資料管理效率的同時(shí)能夠?yàn)橛脩籼峁└鼮楸憬莸臏y(cè)繪資料服務(wù)。

測(cè)繪資料；檔案管理；一站式；數(shù)據(jù)中心

為了適應(yīng)現(xiàn)代化測(cè)繪資料信息管理科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，滿足信息化測(cè)繪的要求，需要提高空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位測(cè)繪資料管理的科學(xué)水平與信息化程度[1]。隨著測(cè)繪科學(xué)的進(jìn)步，測(cè)繪技術(shù)與應(yīng)用不斷發(fā)展深化，與此同時(shí)，測(cè)繪部門積累了海量寶貴的歷史測(cè)繪資料，包括4D(DEM、DLG、DOM、DRG)數(shù)據(jù)、航片數(shù)據(jù)、衛(wèi)片數(shù)據(jù)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、控制資料、文檔資料、檔案資料等，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的載體也種類繁多，包括磁盤、數(shù)據(jù)庫(kù)、光盤、紙質(zhì)文件等。測(cè)繪資料的數(shù)據(jù)量日益增長(zhǎng)，測(cè)繪資料的管理也成為各測(cè)繪單位必須應(yīng)對(duì)的復(fù)雜工作。

當(dāng)前測(cè)繪資料的組織方式主要包括：基于元數(shù)據(jù)的組織方式、基于地圖分幅的組織方式和基于圖層的組織方式。其存儲(chǔ)方式主要包括：文件方式、數(shù)據(jù)庫(kù)和文件混合方式、基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展方式。管理人員根據(jù)部門的不同需求，選擇不同的組織與存儲(chǔ)方式。當(dāng)前很多測(cè)繪單位采用基于元數(shù)據(jù)的組織方式與文件存儲(chǔ)方式對(duì)現(xiàn)有測(cè)繪資料進(jìn)行管理。由于測(cè)繪資料管理工作固有的復(fù)雜性，以及基于元數(shù)據(jù)的管理方式依據(jù)不同的分類需求將會(huì)產(chǎn)生多種分類方案，導(dǎo)致該項(xiàng)工作的工作量巨大，其在可移植性、可拓展性、可視化、自動(dòng)化方面仍有較大的提升空間。如何在數(shù)字化條件下充分利用現(xiàn)有手段和技術(shù)對(duì)海量測(cè)繪資料進(jìn)行全面、高效的管理，從而方便測(cè)繪成果的有效利用，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供更為高效、便捷的數(shù)據(jù)服務(wù)，這將成為測(cè)繪資料能否充分發(fā)揮其應(yīng)有價(jià)值的關(guān)鍵。

本文設(shè)計(jì)了測(cè)繪資料檔案信息管理一體化解決方案，該方案允許資料管理員根據(jù)需要靈活配置資料檔案信息，管理流程與測(cè)繪資料的可視化效果直觀，有效地提高了資料管理的效率。

1 測(cè)繪資料管理方案的關(guān)鍵問(wèn)題

測(cè)繪資料不同于其他普通檔案資料，它具有時(shí)域性、區(qū)域性、海量性、涉密性等特征[2]，同時(shí)是對(duì)真實(shí)復(fù)雜地理空間的信息化表達(dá)，空間特征是測(cè)繪資料與其他類型資料的本質(zhì)區(qū)別。設(shè)計(jì)和實(shí)施測(cè)繪資料管理方案需要綜合考慮測(cè)繪資料的特點(diǎn)，同時(shí)兼顧實(shí)際的資料管理環(huán)境，需要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

(1) 可移植性、可拓展性?？梢浦残灾苯雨P(guān)系方案的實(shí)用價(jià)值，對(duì)測(cè)繪資料的管理既要考慮管理部門內(nèi)部的具體情況，又要考慮不同資料管理部門之間的差異，由于不同部門之間實(shí)際情況和作業(yè)方式的不同，其對(duì)資料的分類及管理方式也將會(huì)有所區(qū)別，這就要求管理方案的設(shè)計(jì)要具有靈活的拓展性，以適應(yīng)不同的管理要求。

(2) 管理流程與測(cè)繪資料的可視化?；诠芾砹鞒痰奶攸c(diǎn)與UI技術(shù)設(shè)計(jì)便捷的操作界面，在地圖視圖中展現(xiàn)海量測(cè)繪資料的空間信息，便于用戶了解當(dāng)前資料分布現(xiàn)狀，良好的可視化效果是提高用戶體驗(yàn)的重要手段。

(3) 測(cè)繪資料管理各流程的高效優(yōu)化與整合。測(cè)繪資料管理包括資料的前期整理、資料建檔、資料入庫(kù)、資料發(fā)布等環(huán)節(jié)，在對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化與整合，這將在不同程度上提高測(cè)繪資料的管理效率，是方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 測(cè)繪資料檔案信息一站式管理方案

2.1 概念設(shè)計(jì)

本文將數(shù)據(jù)的基本組成單元稱為數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部關(guān)系如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)包示意圖

數(shù)據(jù)包由文件和檔案兩部分構(gòu)成，文件是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形態(tài)，庫(kù)房是文件的存儲(chǔ)空間。檔案是對(duì)數(shù)據(jù)的描述，本文將檔案劃分為基本信息、數(shù)據(jù)類型、文件格式、操作記錄4部分?；拘畔瑪?shù)據(jù)的公共屬性，如名稱、所屬項(xiàng)目等。數(shù)據(jù)類型分為必選類型與可選類型，必選類型包括原始數(shù)據(jù)、過(guò)程數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、非空間數(shù)據(jù)、DEM、DOM、DLG、DRG、文檔共10種，可選類型支持用戶自定義，每一數(shù)據(jù)類型都對(duì)應(yīng)各自的元數(shù)據(jù)，同一數(shù)據(jù)可能隸屬于多種數(shù)據(jù)類型。文件格式由主文件格式與附屬文件格式組成，如shapefile的主文件格式為SHP，附屬文件格式包括SHX、PRJ、DBF等。數(shù)據(jù)類型與文件格式存在弱關(guān)聯(lián)，如大部分shapefile文件屬于空間數(shù)據(jù)及DLG數(shù)據(jù)。操作記錄包括入庫(kù)記錄、更新記錄、遷移記錄、備份記錄。檔案是測(cè)繪資料管理的關(guān)鍵依據(jù)，建立清晰的檔案結(jié)構(gòu)與靈活的檔案設(shè)計(jì)能夠提高管理方案的可移植性與可拓展性。

2.2 邏輯架構(gòu)

大部分測(cè)繪單位都積累了大量的歷史測(cè)繪資料，占用了單位內(nèi)部絕大多數(shù)存儲(chǔ)空間，而且不同類型的數(shù)據(jù)可能采用不同的方式進(jìn)行組織，難以統(tǒng)一管理，如果對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織和存儲(chǔ)，將會(huì)產(chǎn)生很大的工作量。本文在不改變現(xiàn)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的前提下，基于數(shù)據(jù)包的概念和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了基于元數(shù)據(jù)的、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的一站式測(cè)繪資料管理方案，如圖2所示。

圖2 一站式測(cè)繪資料管理方案

該方案依次包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檔案管理、數(shù)據(jù)管理、信息提取4個(gè)主要模塊。

2.2.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

虛擬庫(kù)房是指建立在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)基礎(chǔ)上，將存儲(chǔ)介質(zhì)不同、地理上分散的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容器進(jìn)行整理，在軟件系統(tǒng)中形成具有統(tǒng)一形態(tài)、統(tǒng)一特性的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射。虛擬庫(kù)房的種類包括服務(wù)器、硬盤、光盤、真實(shí)房間。該方案沒(méi)有改變測(cè)繪資料現(xiàn)有的存儲(chǔ)方式，用戶僅需要將現(xiàn)有存儲(chǔ)設(shè)備配置為虛擬庫(kù)房。

2.2.2 檔案管理

檔案管理模塊提供了靈活的檔案配置方式，用戶可以快速定制新的數(shù)據(jù)類型及其元數(shù)據(jù)、文件格式、項(xiàng)目檔案等。該模塊為測(cè)繪資料提供了高拓展性的管理框架，由于檔案管理的高可配置性，該框架幾乎可以兼容所有類型的測(cè)繪資料。

2.2.3 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理模塊提供了數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)檢查等整套數(shù)據(jù)管理流程。每個(gè)步驟都設(shè)計(jì)了便捷的交互操作界面，采用條形碼電子標(biāo)簽對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，使用批量操作與數(shù)據(jù)讀取插件提高自動(dòng)化程度。

2.2.4 信息提取

信息提取模塊提供了測(cè)繪資料的查詢、統(tǒng)計(jì)、展示等功能，主要包括信息查詢、信息統(tǒng)計(jì)、二三維展示等。

該方案實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)類型及其元數(shù)據(jù)、文件格式等多種檔案信息的靈活配置與關(guān)聯(lián)，具備較高的可移植性與可拓展性；在資料入庫(kù)時(shí)自動(dòng)提取元數(shù)據(jù)及其相關(guān)空間信息，包括外包框、快視圖、參考系等，自動(dòng)化程度高，并將提取的空間信息轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度坐標(biāo)，便于實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一展示；入庫(kù)成功后自動(dòng)生成條形碼作為唯一標(biāo)識(shí)，為數(shù)據(jù)更新、遷移、備份提供依據(jù)；實(shí)現(xiàn)了多種定制化的查詢和統(tǒng)計(jì)功能，便于用戶了解數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，快速準(zhǔn)確地定位感興趣的數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)了測(cè)繪資料的一體化展示方案，使用二維視圖和三維視圖對(duì)數(shù)據(jù)的外包框和快視圖等空間數(shù)據(jù)概要信息進(jìn)行展現(xiàn)，增強(qiáng)了用戶認(rèn)知體驗(yàn)。

2.3 物理架構(gòu)

測(cè)繪數(shù)據(jù)中心是包括一系列軟件和硬件在內(nèi)的，實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪資料存儲(chǔ)、管理、發(fā)布等綜合性應(yīng)用的測(cè)繪資源服務(wù)設(shè)施。在信息化時(shí)代下，構(gòu)建綜合、高效、安全的測(cè)繪數(shù)據(jù)中心，將會(huì)規(guī)范測(cè)繪資料管理流程，提高測(cè)繪資料管理的效率，增強(qiáng)測(cè)繪資料管理的信息化程度，減少人工操作帶來(lái)的一系列隱患，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性。

該項(xiàng)目基于一站式測(cè)繪資料管理方案，設(shè)計(jì)了內(nèi)網(wǎng)環(huán)境下的測(cè)繪數(shù)據(jù)中心，其架構(gòu)如圖3所示。

圖3 測(cè)繪數(shù)據(jù)中心(物理架構(gòu))設(shè)計(jì)

該數(shù)據(jù)中心主要由以下4個(gè)部分組成。

2.3.1 數(shù)據(jù)超市

數(shù)據(jù)超市是指所有數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的集合，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是存儲(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)的容器，其種類可以包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、磁盤陣列、光盤、真實(shí)房間等，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)可以存儲(chǔ)所有類型的測(cè)繪數(shù)據(jù)，每一數(shù)據(jù)都有唯一標(biāo)識(shí)，在硬件條件支持的前提下，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)量可以無(wú)限增加。

2.3.2 總控機(jī)

總控機(jī)面向的用戶僅限于數(shù)據(jù)管理員，數(shù)據(jù)管理的主要流程在總控機(jī)上完成，包括入庫(kù)、更新、遷移、備份、檢查等?？偪貦C(jī)是數(shù)據(jù)中心的樞紐，控制數(shù)據(jù)中心的各個(gè)部分進(jìn)行協(xié)同工作。

2.3.3 應(yīng)用服務(wù)器集群

應(yīng)用服務(wù)器集群主要用于部署各種后臺(tái)服務(wù)器，包括Web服務(wù)器、地圖服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、業(yè)務(wù)功能服務(wù)器、FTP服務(wù)器、消息服務(wù)器等，各服務(wù)器之間協(xié)同運(yùn)行、相互依賴，為測(cè)繪資料管理提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)與功能服務(wù)。

2.3.4 瀏覽器

瀏覽器端面向的用戶是數(shù)據(jù)使用者，用于瀏覽門戶網(wǎng)站，主要提供數(shù)據(jù)在線查看與三維展示功能。

3 測(cè)繪資料檔案信息一站式管理平臺(tái)

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的測(cè)繪數(shù)據(jù)中心合理整合利用了測(cè)繪單位現(xiàn)有軟硬件與數(shù)據(jù)資源，建立了高拓展性的數(shù)據(jù)架構(gòu)，適用于數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)類型不斷增加的測(cè)繪資料的管理。本文綜合運(yùn)用GIS、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)技術(shù)，參考OAIS模型，針對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)中心的各功能部件及其特點(diǎn)，在軟件層面設(shè)計(jì)了測(cè)繪數(shù)據(jù)中心的技術(shù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪資料檔案信息一站式管理平臺(tái)，為各級(jí)用戶提供了便捷的操作界面，支持測(cè)繪數(shù)據(jù)的快速定位與溯源，如圖4所示。

圖4 測(cè)繪資料檔案信息一站式管理平臺(tái)架構(gòu)

測(cè)繪資料檔案信息一站式管理平臺(tái)由3個(gè)子系統(tǒng)組成，分別為一站式數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)布子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)三維展示子系統(tǒng)。

3.1 一站式數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

一站式數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)部署在總控機(jī)，面向數(shù)據(jù)管理員，通過(guò)目錄服務(wù)獲取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的文件信息，實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪資料管理流程的各部分操作，依次包括檔案管理、數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)安全、常用工具、用戶管理等模塊。系統(tǒng)主界面如圖5所示。

圖5 一站式數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)主界面

3.2 數(shù)據(jù)發(fā)布子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)發(fā)布子系統(tǒng)部署在應(yīng)用服務(wù)器集群，由地圖服務(wù)器、功能服務(wù)器等組成，實(shí)現(xiàn)了多源、海量、異構(gòu)測(cè)繪數(shù)據(jù)的發(fā)布，客戶端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)地址請(qǐng)求相應(yīng)的功能。

3.3 數(shù)據(jù)三維展示子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)三維展示子系統(tǒng)在瀏覽器端運(yùn)行，面向數(shù)據(jù)使用者，基于WebGL技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了瀏覽器端無(wú)插件的三維展示效果，支持多源、多尺度、多參考系的測(cè)繪數(shù)據(jù)的一體化展示，提供了豐富的查詢統(tǒng)計(jì)功能，使用戶可以實(shí)時(shí)掌握數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)。系統(tǒng)主界面如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)三維展示子系統(tǒng)主界面

4 結(jié) 語(yǔ)

本文的研究成果適用于絕大多數(shù)復(fù)雜異構(gòu)的測(cè)繪檔案與成果數(shù)據(jù)的管理，提高了測(cè)繪資料管理的信息化程度，對(duì)測(cè)繪資料的管理和再利用具有重要的意義。

(1) 設(shè)計(jì)了適用于海量、多源、多尺度、多時(shí)相測(cè)繪資料的一站式數(shù)據(jù)管理解決方案。

(2) 構(gòu)建了測(cè)繪單位內(nèi)部的測(cè)繪數(shù)據(jù)管理體系，合理整合利用了現(xiàn)有軟硬件與數(shù)據(jù)資源，研發(fā)了一站式管理平臺(tái)，為各級(jí)用戶提供了便捷的操作界面。

(3) 實(shí)現(xiàn)了海量測(cè)繪資料的二三維一體化的查詢、檢索與分析功能，增強(qiáng)了場(chǎng)景流暢性，提高了用戶認(rèn)知體驗(yàn)。

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Research on the Key Technology of a Station Management Platformfor Surveying and Mapping Data Archives Information

GUO Haiqing1，HUO Liang2，CHENG Hongyu2，YANG Yaodong3，ZHU Wangzhang3

(1. Basic Geographic Information Institute of Shanxi Province, Taiyuan 030001, China; 2. Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing 100044， China; 3. Beijing ZhongYouLian Technology Co. Ltd., Beijing 100036， China)

Based on the research of existing surveying and mapping data management methods, a station management scheme of surveying and mapping data archives information is designed according to the requirements of informatization surveying and mapping, and a station management platform for surveying and mapping data archives information is realized. Practice has proved that the program can meet the needs of different departments of surveying and mapping data management, improve data management efficiency and also provide users with more convenient surveying and mapping data services.

surveying and mapping data; archives management; a station; data center

2016- 07- 14 作者簡(jiǎn)介： 郭海青(1975—)，男，高級(jí)工程師，主要從事數(shù)字城市建設(shè)、GIS軟件研發(fā)與應(yīng)用、數(shù)碼航空攝影測(cè)量等工作。E- mail：654896575@qq.com

郭海青，霍亮，程宏宇,等.測(cè)繪資料檔案信息一站式管理平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)[J].測(cè)繪通報(bào)，2017(3)：114- 119.

10.13474/j.cnki.11- 2246.2017.0098.

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