楊倩倩

摘 要：文章展開(kāi)對(duì)我國(guó)地理國(guó)情信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究，目的在于了解當(dāng)前地理國(guó)情信息系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)及應(yīng)用。在經(jīng)濟(jì)文化繁榮發(fā)展的趨勢(shì)下，我國(guó)政治、軍事等領(lǐng)域均取得突出性的進(jìn)展。地理國(guó)情信息系統(tǒng)在軍事領(lǐng)域中，主要是結(jié)合地理信息、數(shù)字地球和空間數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理國(guó)情信息的綜合管理與表達(dá)?；诘乩韲?guó)情信息系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用，文章首先分析了地理國(guó)情信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。其次，探討了地理國(guó)情信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)及服務(wù)。最后，重點(diǎn)研究了地理國(guó)情信息系統(tǒng)的空間表達(dá)。

關(guān)鍵詞：地理國(guó)情；信息系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

在科學(xué)技術(shù)日益創(chuàng)新的時(shí)代下，地理國(guó)情信息系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)發(fā)展中。通常情況下，地理國(guó)情信息想通下的國(guó)情監(jiān)測(cè)，是從全面角度掌握我國(guó)地理環(huán)境要素的重要基礎(chǔ)。地理國(guó)情信息系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是借助先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)和豐富的數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)各地區(qū)地表覆蓋物和地形地貌信息的搜集，從而掌握所監(jiān)測(cè)地區(qū)的人為地理要素。作為一項(xiàng)相對(duì)復(fù)雜的信息管理工程，地理國(guó)情信息系統(tǒng)監(jiān)測(cè)下的數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛。因此，其所獲得的數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用領(lǐng)域也較為寬泛，包括生態(tài)分析領(lǐng)域、環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域和安全防控領(lǐng)域。

1 地理國(guó)情信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

地理國(guó)情信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是依據(jù)CS架構(gòu)模式，由客戶(hù)端和服務(wù)端兩部分組成的?？蛻?hù)端在信息系統(tǒng)中，通常是從信息系統(tǒng)平臺(tái)角度出發(fā)，提供具有針對(duì)性的信息服務(wù)，從而完成信息系統(tǒng)用戶(hù)的交互性任務(wù)。服務(wù)端在信息系統(tǒng)中，通常是用來(lái)對(duì)地理國(guó)情信息系統(tǒng)所搜集的信息加以存儲(chǔ)，并定期、及時(shí)地將所存儲(chǔ)的地理國(guó)情信息，加以發(fā)布，實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)。深入分析地理國(guó)情信息系統(tǒng)的構(gòu)架應(yīng)用，信息處理系統(tǒng)在應(yīng)用中可以從數(shù)據(jù)服務(wù)、存儲(chǔ)和應(yīng)用3個(gè)層次展開(kāi)。一般來(lái)說(shuō)，地理國(guó)情信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)服務(wù)，屬于邏輯角度的分層。此兩層之間能夠借助系統(tǒng)的IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的獲取[1]。數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)，多是由信息系統(tǒng)的客戶(hù)端提供的，該層借助HTTP協(xié)議能夠有效獲取符合數(shù)據(jù)服務(wù)層的相關(guān)數(shù)據(jù)。具體地理國(guó)情三維地理信息系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2 地理國(guó)情信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)及服務(wù)分析

2.1 地理國(guó)情信息系統(tǒng)的矢量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

就數(shù)據(jù)格式來(lái)說(shuō)，在地理國(guó)情信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，其所監(jiān)測(cè)和存儲(chǔ)的地表覆蓋分類(lèi)信息都屬于矢量數(shù)據(jù)。在矢量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)期間，圖層與數(shù)據(jù)是相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，且對(duì)應(yīng)空間數(shù)據(jù)表。矢量數(shù)據(jù)庫(kù)與土層的關(guān)系對(duì)應(yīng)，呈現(xiàn)出兩方面的特點(diǎn)[2]。（1）不同的圖層和數(shù)據(jù)空間表中，所涵蓋的內(nèi)容和信息具有單一性，具有同質(zhì)性。比如，地表覆蓋信息和水域信息等。（2）不同的土層和數(shù)據(jù)空間表中，其所呈現(xiàn)的矢量數(shù)據(jù)形狀具有單一性，或者是點(diǎn)形，或者是面形，或者是線形。在對(duì)地理國(guó)情數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲(chǔ)存時(shí)，通常采用矢量形狀，一般采用ST-CEOMETRY數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)情信息數(shù)據(jù)的綜合存儲(chǔ)。

2.2 地理國(guó)情信息系統(tǒng)的柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

在地理國(guó)情信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)地理國(guó)情信息生成文件的通常是Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)地理國(guó)情信息空間數(shù)據(jù)提供模型和編碼的通常是ArcSDE。利用地理國(guó)情信息系統(tǒng)中的數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）和數(shù)字對(duì)象模型（Digital Object Model，DOM），能夠快速將柵格信息存儲(chǔ)到空間數(shù)據(jù)庫(kù)中[3]。此種信息存儲(chǔ)不僅能夠提高信息系統(tǒng)對(duì)柵格數(shù)據(jù)的綜合性管理，同時(shí)也可以將此類(lèi)柵格信息作為背景，在數(shù)據(jù)庫(kù)中用來(lái)表達(dá)所監(jiān)測(cè)的地貌形態(tài)和信息。一般來(lái)說(shuō)，在對(duì)柵格數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，多是借助6個(gè)業(yè)務(wù)表實(shí)現(xiàn)的。即將柵格影像添加到國(guó)情信息系統(tǒng)中時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建與柵格影像相適合的用戶(hù)業(yè)務(wù)表。在上傳圖片影像時(shí)，ArcSDE會(huì)將柵格影像添加記錄加以保存，形成數(shù)據(jù)索引表。通過(guò)柵格數(shù)據(jù)的表間關(guān)聯(lián)性，提升柵格影像信息的完整性。

2.3 地理國(guó)情信息系統(tǒng)的服務(wù)

在地理國(guó)情信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，信息系統(tǒng)的服務(wù)接口是系統(tǒng)服務(wù)發(fā)揮作用的前提。如圖2所示為地理國(guó)情信息系統(tǒng)服務(wù)接口構(gòu)架圖。根據(jù)圖2中相關(guān)信息顯示，該信息服務(wù)接口采用的時(shí)REST接口規(guī)范。設(shè)計(jì)的地理國(guó)情信息系統(tǒng)服務(wù)，主要表現(xiàn)為以下幾項(xiàng)特點(diǎn)。（1）不同格式返回[4]。依據(jù)地理國(guó)情信息系統(tǒng)中的不同參數(shù)，可以在不同的格式下，將客戶(hù)端對(duì)服務(wù)器的請(qǐng)求結(jié)果進(jìn)行返回。比如，JSON，AMF等格式，都是可以被返回的格式。（2）借助URI實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)。在地理國(guó)情信息服務(wù)系統(tǒng)中，包括柵格信息和矢量信息等，在對(duì)國(guó)情信息系統(tǒng)典型的業(yè)務(wù)功能進(jìn)行查詢(xún)或是編輯時(shí)，都能夠通過(guò)對(duì)URI的訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)的開(kāi)展。由此，可以明確在地理國(guó)情信息系統(tǒng)服務(wù)中，可以針對(duì)國(guó)情信息服務(wù)的具體情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)情信息系統(tǒng)服務(wù)的合理設(shè)計(jì)。

3 地理國(guó)情信息系統(tǒng)的空間表達(dá)研究

3.1 地理國(guó)情信息數(shù)據(jù)的加載

在完成對(duì)地理國(guó)情信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，明確其如何實(shí)現(xiàn)空間表達(dá)，是提升系統(tǒng)日后應(yīng)用水平的重要基礎(chǔ)。從某種角度來(lái)說(shuō)，地理信息國(guó)情空間的表達(dá)，實(shí)際上就是將地理國(guó)情信息轉(zhuǎn)化為可視化的過(guò)程。在實(shí)現(xiàn)空間表達(dá)期間，可以根據(jù)地理國(guó)情信息數(shù)據(jù)信息，完成對(duì)國(guó)情數(shù)據(jù)的加載。一般在加載數(shù)據(jù)時(shí)，主要借助的是資源定位器[5]。在對(duì)服務(wù)端空間數(shù)據(jù)進(jìn)行切片式處理后，REST的請(qǐng)求格式為http：//服務(wù)器：端口號(hào)/arcgis（動(dòng)態(tài)添加圖層）/services（服務(wù)）/服務(wù)名/MapServer/Level/X/Y。根據(jù)對(duì)該格式的分析，對(duì)其中幾個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容加以細(xì)化。比如，數(shù)據(jù)層級(jí)用Level表示；地理國(guó)情信息服務(wù)所服務(wù)的區(qū)域?yàn)榈貓D服務(wù)，用MapServer表示；服務(wù)系統(tǒng)中所請(qǐng)求的瓦片，在經(jīng)緯度方向上的具體索引值和整數(shù)類(lèi)型，則用X和Y表示。借助該資源定位器，能夠快速獲取數(shù)據(jù)瓦片，為信息數(shù)據(jù)的加載奠定基礎(chǔ)。

3.2 地理國(guó)情信息數(shù)據(jù)的調(diào)度

通常情況下，地理國(guó)情信息數(shù)據(jù)加載中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)調(diào)度是比較重要的[6]。在地理國(guó)情信息系統(tǒng)中的客戶(hù)端，其主要的工作任務(wù)除了完成對(duì)數(shù)據(jù)的加載外，同時(shí)也要有根據(jù)數(shù)據(jù)的具體加載情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的角度?？蛻?hù)端在對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度時(shí)，通常采用的是排隊(duì)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)載入列隊(duì)的維持。如圖3所示為地理國(guó)情信息調(diào)度流程示意圖。根據(jù)表中相關(guān)信息可以明確，P1所代表的載入線程，主要是根據(jù)對(duì)用戶(hù)位置的觀察，詳細(xì)計(jì)算視錐體內(nèi)瓦片的三元組信息相關(guān)值，包括LEVEL，X和Y。根據(jù)視點(diǎn)投影中心的位置，按照距離設(shè)置遠(yuǎn)近的優(yōu)先度，將視錐體內(nèi)的三元組信息根據(jù)相應(yīng)的順序，納入到列隊(duì)中，完成對(duì)P3線程的繪制。將P3線程中的棧頂三元組取出，按照在隊(duì)列中取出的P3線程三元組，根據(jù)相應(yīng)的數(shù)值，從地理國(guó)情信息服務(wù)器客戶(hù)端獲取相應(yīng)的瓦片。

3.3 地理國(guó)情信息的信息繪制

根據(jù)對(duì)地理國(guó)情信息系統(tǒng)的分析，明確地理國(guó)情信息系統(tǒng)所搜集的信息，多是空間地理信息。同時(shí)，所有的空間地理信息，都是在比較統(tǒng)一的數(shù)字地球框架中，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息結(jié)構(gòu)的繪制[7]。所以，在地理國(guó)情信息繪制期間，可以從紋理貼圖的角度出發(fā)，對(duì)地理國(guó)情信息數(shù)據(jù)實(shí)施空間性表達(dá)。常見(jiàn)的空間性表達(dá)方法，采用的是橢球四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)方法。在橢球四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)方法中，從該結(jié)構(gòu)角度實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字地球的組織，在結(jié)構(gòu)建立后，數(shù)字地球表面會(huì)在此種構(gòu)建方法下，被分割成眾多的網(wǎng)格。在諸多紋理坐標(biāo)網(wǎng)格中，柵格化矢量數(shù)據(jù)瓦片和DOM瓦片可以在紋理的映射下，實(shí)現(xiàn)地理信息繪制和空間表達(dá)。采用四邊形定點(diǎn)的紋理坐標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)DEM瓦片的空間信息獲取，從而將高程值作為空間坐標(biāo)的Z值，完成對(duì)地理信息的起伏性表達(dá)。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，地理國(guó)情信息系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域中。為了進(jìn)一步提升地理國(guó)情信息系統(tǒng)的應(yīng)用水平，明確該系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)是十分必要的。本研究對(duì)地理國(guó)情信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了綜合的闡述。從矢量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面，分析地理國(guó)情信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)及服務(wù)。此外，從信息數(shù)據(jù)加載、信息數(shù)據(jù)調(diào)度、信息繪制等，研究地理國(guó)情信息系統(tǒng)的空間表達(dá)。經(jīng)過(guò)本次研究，明確地理國(guó)情信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地理國(guó)情信息的高校表達(dá)。希望在本次相關(guān)研究下，可以為日后提升地理國(guó)情信息系統(tǒng)的應(yīng)用水平，提供寶貴的建議。