殷 敏 王式太 徐丹丹

隨著全球定位系統(tǒng)、遙感等測繪技術(shù)的不斷進(jìn)步,測繪工作者已能夠快速高效地獲取空間數(shù)據(jù),而日益快速增長的空間數(shù)據(jù)也給測繪工作者帶來了新的問題:在測繪成果管理過程中,往往會出現(xiàn)資料類型多樣、版本不一的狀況,使得資料共享困難,工作重復(fù)進(jìn)行,從而造成人力物力的極大浪費。如何建立基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的測繪成果數(shù)據(jù)庫、加快和加強(qiáng)與各相關(guān)部門數(shù)據(jù)的共建共享,如何把空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)有機(jī)地結(jié)合起來,實現(xiàn)不同格式的地理信息數(shù)據(jù)的入庫,都是測繪成果數(shù)據(jù)建庫過程中應(yīng)該關(guān)注并不斷完善和解決的問題。

1 數(shù)據(jù)類型

根據(jù)服務(wù)對象和內(nèi)容,測繪可以分為基礎(chǔ)測繪、專業(yè)測繪、軍事測繪、地籍測繪、工程測量、海洋大地測量等。綜合各類測繪的成果數(shù)據(jù),其涵蓋了圖形、表格、文檔等形式。其中,圖形類數(shù)據(jù)主要包括4D產(chǎn)品(數(shù)字線劃圖(Digital Line Graphie,縮寫DLG)、數(shù)字正射影像圖(Digital Orthophoto Map,縮寫 DOM),數(shù)字柵格地圖(Digital Raster Graphie,縮寫DRG)和數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model,縮寫 DEM))、圖像數(shù)據(jù)(.bmp,.jpg,.tif等格式);表格類數(shù)據(jù)主要包括測量點位數(shù)據(jù)、屬性信息、報表數(shù)據(jù)等;文檔數(shù)據(jù)主要包括數(shù)據(jù)更改歷史文件、成果報告等。此外,還有其他相關(guān)電子資料[1-3]。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

根據(jù)測繪成果數(shù)據(jù)類型,將測繪成果數(shù)據(jù)庫分為空間數(shù)據(jù)庫、圖像數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫和元數(shù)據(jù)庫。

2.1 空間數(shù)據(jù)庫

空間數(shù)據(jù)庫主要存儲各種比例尺的數(shù)字地圖,即4D產(chǎn)品。根據(jù)空間數(shù)據(jù)位置信息記錄方式的不同,可將4D產(chǎn)品劃歸為兩大類:一類是采用空間點位的坐標(biāo)數(shù)據(jù)記錄空間數(shù)據(jù)的位置信息,即矢量數(shù)據(jù)模型,如數(shù)字線劃圖DLG;另一類是采用規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù)記錄空間數(shù)據(jù)的位置信息,即柵格數(shù)據(jù)模型,如數(shù)字柵格圖DRG、數(shù)字正射影像圖DOM和數(shù)字高程模型DEM。

2.1.1 矢量數(shù)據(jù)的組織方式

矢量數(shù)據(jù)的組織方式可分為基于圖幅的組織和基于要素的組織兩種方式?；趫D幅組織方法遵循數(shù)據(jù)分類分層的原則,把具有相同實體意義和空間特征的同類圖形要素存放在同一個圖層,對于跨圖幅要素物理上不進(jìn)行任何處理?；谝氐慕M織方法在空間地理數(shù)據(jù)入庫時將跨圖幅要素合并為一個要素。該方法嚴(yán)格保持了地物的完整性、連續(xù)性和一致性。

根據(jù)測繪成果數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用的需求,本文采用后一種管理方式對數(shù)字線劃數(shù)據(jù)進(jìn)行組織。即入庫前先將同一個比例尺同一分帶中的數(shù)字線劃分幅數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理。首先,依據(jù)數(shù)字線劃圖的比例尺分類;其次,再按地形實體的大類進(jìn)行邏輯分層,每一個邏輯層就是一個要素集。

2.1.2 柵格數(shù)據(jù)的組織方式

柵格數(shù)據(jù)(DOM,DRG,DEM)按照Geodatabase數(shù)據(jù)模型中的柵格數(shù)據(jù)集(Raster Dataset)進(jìn)行組織和存儲。

為了加快柵格數(shù)據(jù)的顯示速度和網(wǎng)上傳輸速度,柵格數(shù)據(jù)采用金字塔的存儲方式存儲數(shù)據(jù),即分級分塊的存儲策略。對于較小比例尺顯示時只顯示上級的粗略的柵格信息,而當(dāng)放大到較大比例尺時,把下一級較詳細(xì)的信息顯示出來。可用不同的方法構(gòu)建金字塔,相鄰采樣法用于名義數(shù)據(jù)或者彩色地圖類(宗地數(shù)據(jù)、掃描地圖、偽彩色影像)的柵格數(shù)據(jù);雙線性采樣法和立方采樣法用于衛(wèi)星影像和航空影像等連續(xù)數(shù)據(jù)。構(gòu)建數(shù)據(jù)金字塔是在服務(wù)器端完成的。數(shù)據(jù)如果被壓縮,服務(wù)器首先解壓縮數(shù)據(jù),然后構(gòu)建數(shù)據(jù)金字塔,最后再次壓縮并將該數(shù)據(jù)插入柵格數(shù)據(jù)塊表。

2.2 圖像數(shù)據(jù)庫

圖像數(shù)據(jù)庫用于存儲和管理測繪成果相關(guān)的圖像信息。為了節(jié)約數(shù)據(jù)庫的存儲空間,在存儲過程中,將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮,表示成二進(jìn)制文件,提取時再將相應(yīng)的文件進(jìn)行解壓釋放。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表見表1。

表1 圖像數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)表

2.3 屬性數(shù)據(jù)庫

根據(jù)空間實體的特征建立相應(yīng)的屬性表結(jié)構(gòu),如表2所示為行政區(qū)劃屬性結(jié)構(gòu)表。

表2 行政區(qū)劃屬性結(jié)構(gòu)表

2.4 元數(shù)據(jù)庫

測繪成果元數(shù)據(jù)庫用于記錄測繪成果數(shù)據(jù)和信息的描述性信息,它包括測繪成果數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、繼承關(guān)系、數(shù)據(jù)組織、參考系、發(fā)行信息、參考信息等,如表3所示。

表3 圖像數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表

3 ArcSDE數(shù)據(jù)加載

3.1 矢量數(shù)據(jù)的加載

矢量數(shù)據(jù)的加載通常使用兩種方法:1)使用ArcCatalog或ArcToolbox中的Shapefile(covera-ge等)to Geodatabse;2)直接使用命令行shp2sde(cov2sde)。前者操作簡單,后者可實現(xiàn)批處理[4]。

加載中的參數(shù)問題:

1)精度問題(Precision)。ArcSDE是采用正整數(shù)坐標(biāo)來存儲空間數(shù)據(jù)(32位,但坐標(biāo)的最大值為231)。把連續(xù)的矢量數(shù)據(jù)存儲在這些小網(wǎng)格里面,但會出現(xiàn)變形。ArcSDE采用的解決方法是在存儲前對矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行放大。隨著放大比例的增加,變形會縮小。

2)偏移問題(ShiftX,ShiftY)。數(shù)據(jù)如何存儲在ArcSDE存儲空間里面也是很有講究的。一般情況下數(shù)據(jù)的空間范圍是會變化的,比如隨著城市范圍的不斷擴(kuò)大,數(shù)據(jù)也隨著擴(kuò)大。這樣在加載數(shù)據(jù)時就要慎重考慮。ArcSDE推薦是將數(shù)據(jù)的中心放到ArcSDE坐標(biāo)空間中心點進(jìn)行存儲。實現(xiàn)的方法就是將坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行平移。這就是加載數(shù)據(jù)時的ShiftX和ShiftY。

3)索引網(wǎng)格大小(Gridsize)。在加載數(shù)據(jù)時,還需要給數(shù)據(jù)指定索引網(wǎng)格的大小,選擇合適的索引網(wǎng)格可以提高工作效率。具體選擇多大的網(wǎng)格,理論上是使得一個索引網(wǎng)格里面只有一個要素。經(jīng)驗值是所研究要素平均值的1.5倍～3倍。此外,索引網(wǎng)格的大小在加載后仍可以根據(jù)實際需要進(jìn)行修改。

3.2 柵格數(shù)據(jù)的加載

柵格數(shù)據(jù)的加載亦有兩種:1)使用ArcCatalog向SDE中加載;2)使用SDERASTER向SDE中加載。柵格數(shù)據(jù)存儲到ArcSDE數(shù)據(jù)庫時,被轉(zhuǎn)換成許多小的二進(jìn)制對象(BLOB)或片(tile)。通過這種存儲方式,在檢索柵格數(shù)據(jù)時,只會影響并且返回需要的片,而不是整個柵格數(shù)據(jù)集。

3.2.1 柵格數(shù)據(jù)的壓縮方式

柵格數(shù)據(jù)加載時需要經(jīng)過壓縮。常用的有兩種壓縮方法,即LZ77和JPEG。LZ77是一種無損壓縮算法,壓縮可以節(jié)省存儲空間,產(chǎn)生較小的數(shù)據(jù)文件,從而可以提高應(yīng)用程序的顯示性能;但對于那些像元值很重要的數(shù)據(jù)如分類數(shù)據(jù)(或用于分析的數(shù)據(jù))來說,應(yīng)該采用無損壓縮,對于提取有效像元不是很重要的數(shù)據(jù),則可以采用有損壓縮。

3.2.2 加載柵格數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)置

1)Pyramid:為輸出的數(shù)據(jù)建造ArcSDE地理數(shù)據(jù)庫的金字塔。當(dāng)選擇要建造時,還要選擇構(gòu)建金字塔時重采樣的方法,有最鄰近法(nearest)、雙線性內(nèi)插(bilinear)最緊以及立方卷積(cubic)的方法。

2)Raster statistics:可以在地理數(shù)據(jù)庫中建立時生成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計值。當(dāng)選擇建立統(tǒng)計值時,需要設(shè)定統(tǒng)計計算的采樣間隔,即X skip和 Y skip的值。系統(tǒng)默認(rèn)為1。

3)Compression:指定在ArcSDE中數(shù)據(jù)壓縮方式。LZ77是一種保留所有柵格數(shù)據(jù)式;JPEG是有損壓縮方式,是利用國際上通用的JPEG算法對像進(jìn)行壓縮,用戶可以在下面的復(fù)選框中選擇壓縮率;JPEG2000也是有損壓縮方法,它采用小波技術(shù)對圖像進(jìn)行壓縮,使圖像表面上看起來沒有什么損失,同樣用戶需要設(shè)定壓縮率;NONE指對柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行不壓縮存儲。

4)Tile size:設(shè)定ArcSDE地理數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的大小,系統(tǒng)默認(rèn)的寬度和高度都是128。

4 結(jié)語

本文從測繪工作的實際出發(fā),將測繪成果進(jìn)行了分類,對測繪成果數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了設(shè)計,并對數(shù)據(jù)加載過程中出現(xiàn)的相關(guān)參數(shù)問題進(jìn)行了說明。

[1]樊文有,謝 靖,邵 隆.MAPSUV數(shù)字測繪成果管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,2006,31(5):715-718.

[2]梅樹紅.基于GIS控件開發(fā)測繪成果目錄檢索系統(tǒng)[J].鐵道勘察,2006(4):20-22.

[3]江春發(fā),廖寶勇.廈門市測繪成果的GIS方式管理[J].城市勘測,2001(1):44-47.

[4]桂潤堂,鐘霞薛,重 生.基于ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)的應(yīng)用研究[J].微機(jī)發(fā)展,2003(3):13-15.