許友蓮

(漳州市測繪設(shè)計研究院，福建漳州 363000)

1 引言

當(dāng)前，“數(shù)字城市”建設(shè)方興未艾，基礎(chǔ)地理空間框架建設(shè)初顯成效，社會各界對基礎(chǔ)地理信息的需求空前高漲［1］。如何高效地管理好不同來源、不同比例尺、不同階段、不同用途的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)，更好地利用這些數(shù)據(jù)為政府和各行各業(yè)提供決策支持和信息服務(wù)，是實現(xiàn)傳統(tǒng)勘測產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代地理信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變所亟待解決的問題。

漳州市地理空間數(shù)據(jù)集成管理，就是在制定基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)標準上，進行數(shù)據(jù)采集、加工、建庫、更新及維護，在各種先進技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實現(xiàn)海量基礎(chǔ)地理信息的整合入庫和高效管理，奠定了“數(shù)字漳州”地理空間框架的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，促進了整個城市現(xiàn)代化、信息化進程。

2 技術(shù)體系

2.1 軟硬件環(huán)境

操作系統(tǒng)，選用功能強大、界面友好、使用方便的Windows操作系統(tǒng)，客戶端為Windows XP或Windows 2000 Professional，服務(wù)器端為 Windows 2003 Server。

數(shù)據(jù)庫平臺，選用Oracle 11g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它采用客戶機/服務(wù)器(Client/Server)體系，特別適用于管理大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

地理空間數(shù)據(jù)集成管理的關(guān)鍵技術(shù)是空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)。目前的空間數(shù)據(jù)庫基本上是在通用數(shù)據(jù)庫上，附加一個中間層(空間數(shù)據(jù)庫引擎，SDE(Spatial Database Engine))，將不同的操作系統(tǒng)平臺和數(shù)據(jù)庫平臺的差異屏蔽在中間件之后，這樣使系統(tǒng)功能應(yīng)用和后臺數(shù)據(jù)訪問相分離，從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，也使得空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)得以充分利用和共享。ArcSDE作為ESRI公司SDE解決方案的商業(yè)產(chǎn)品，是ArcGIS和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)之間的 GIS通道［2～3］。由于采用客戶機/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，它允許多用戶管理和并發(fā)訪問;采用協(xié)作處理和緩沖數(shù)據(jù)處理方式，既可以在客戶端也可以在服務(wù)器完成操作，提高了數(shù)據(jù)處理效率，使工作流程更為順暢;而且提供了對空間屬性數(shù)據(jù)進行高效率操作的接口，滿足對不同層次用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)需求。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

由于地理空間數(shù)據(jù)一般分為空間圖形數(shù)據(jù)、空間屬性數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)這三大類來管理［4］，因而在系統(tǒng)構(gòu)建中，綜合考慮各方面因素，參照數(shù)據(jù)集成管理的目標，系統(tǒng)體系架構(gòu)主要涉及兩個子系統(tǒng)的建設(shè)，即基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和基礎(chǔ)空間元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能設(shè)計與系統(tǒng)實現(xiàn)。

3.1 基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，面向基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及各專業(yè)圖形數(shù)據(jù)的管理及系統(tǒng)維護人員，實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的輸入、編輯、管理、查詢、空間分析和輸出等應(yīng)用。系統(tǒng)按功能可以劃分為數(shù)據(jù)入庫更新、圖形瀏覽定位、查詢檢索、圖形編輯、統(tǒng)計分析、輸出轉(zhuǎn)換、模型顯示和接口服務(wù)等8大部分，其系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.2 基礎(chǔ)空間元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

基礎(chǔ)空間元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，是對數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖、地名數(shù)據(jù)、綜合管線數(shù)據(jù)、專題信息等各類地理信息的空間數(shù)據(jù)庫的元數(shù)據(jù)進行編輯、檢索、查詢、統(tǒng)計、輸出等管理的應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)功能的不同，可以分為元數(shù)據(jù)內(nèi)容管理、系統(tǒng)安全管理、數(shù)據(jù)庫接口3個模塊。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 基礎(chǔ)空間元數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

4 基于ArcSDE的數(shù)據(jù)組織與管理

4.1 數(shù)據(jù)標準

標準化是數(shù)據(jù)整理建庫、信息交換共享的前提。在數(shù)據(jù)標準制定過程中，以相關(guān)的國家標準、部頒標準為基礎(chǔ)，結(jié)合地方標準以及實際需求，制定空間數(shù)據(jù)的分類體系和編碼標準，以消除“信息孤島”，保障系統(tǒng)的交互性和聯(lián)通性。

4.2 空間數(shù)據(jù)庫組織

漳州市地理空間數(shù)據(jù)庫，內(nèi)容包括地形圖、數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型、地名數(shù)據(jù)庫、綜合地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、控制測量成果庫、元數(shù)據(jù)等部分。由于數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富、種類繁多，專業(yè)性較強，以下筆者分別從空間數(shù)據(jù)庫的管理模式、邏輯結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)、更新維護機制等方面加以說明。

(1)空間數(shù)據(jù)庫管理模式

漳州市地理空間數(shù)據(jù)是經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換后以O(shè)racle+ArcSDE的形成存儲管理。存儲在ArcSDE中的地理數(shù)據(jù)在邏輯上分為3層:第一層為地圖，按空間數(shù)據(jù)的性質(zhì)劃分，例如 1∶500地形圖，其命名規(guī)則以地圖類型代碼+地圖編號表示，例如 1∶500地形圖命名為DLG5H;第二層為邏輯圖層，按數(shù)據(jù)的現(xiàn)實意義劃分，例如居民地、植被等，其命名規(guī)則以所屬地圖名+邏輯圖層類型代碼表示，邏輯圖層類型代碼用兩個英文字母表示，例如 1∶500地形圖植被圖層命名為DLG5H_ZB;第三層為物理圖層，按GIS特征劃分，例如點層、線層、面層、注記層等，其命名規(guī)則以所屬邏輯圖層名+物理圖層類型代碼表示，例如:1∶500地形圖植被面層命名為 DLG5H_ZB_POLY。存儲在ArcSDE中的地理數(shù)據(jù)在物理上分為兩層:第一層為要素集，是具有共同的空間參照的要素類的容器，一般與邏輯上的地圖相對應(yīng);第二層為要素類，直接存儲具有共同的GIS特征和屬性結(jié)構(gòu)的空間數(shù)據(jù)，與邏輯上的物理圖層相對應(yīng)。

(2)空間數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)

納入漳州市地理空間數(shù)據(jù)庫的空間信息可以按3個時態(tài)進行劃分，即現(xiàn)勢數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和臨時數(shù)據(jù)?，F(xiàn)勢數(shù)據(jù)是指當(dāng)前最新的數(shù)據(jù);歷史數(shù)據(jù)是現(xiàn)勢數(shù)據(jù)被最新數(shù)據(jù)替代之后保存的數(shù)據(jù);而臨時數(shù)據(jù)則指新獲取的基礎(chǔ)測繪成果資料，按照入庫的要求經(jīng)過預(yù)處理但尚未正式輸入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。因而，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，對應(yīng)建立3個邏輯數(shù)據(jù)庫:現(xiàn)勢庫、歷史庫和臨時庫，在邏輯數(shù)據(jù)庫下又各分若干子庫，現(xiàn)勢庫包括DLG、DEM、DOM、地名數(shù)據(jù)庫、控制測量成果庫、綜合管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫等子庫。

(3)元數(shù)據(jù)庫層次結(jié)構(gòu)

元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。由于地理空間數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、保密要求高，應(yīng)用需求廣泛等特點，通過建立地理空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)庫，是實現(xiàn)地理空間信息查詢、發(fā)布等功能行之有效的手段。在地理空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集描述中，由于空間數(shù)據(jù)集具有繼承關(guān)系，并綜合考慮減少數(shù)據(jù)冗余和實際可操作性，漳州地理空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)分為3個層次結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)集系列元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)集元數(shù)據(jù)(按測區(qū)劃分)和數(shù)據(jù)集元數(shù)據(jù)(按圖幅劃分)。對于數(shù)字線劃圖、數(shù)字正射影像圖這類以標準分幅進行采集和生產(chǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集系列層次的元數(shù)據(jù)定在圖一級，而數(shù)據(jù)集層次的元數(shù)據(jù)有兩個:測區(qū)一級和單幅圖一級。以數(shù)字化線劃圖為例，數(shù)據(jù)集系列層次的元數(shù)據(jù)保存的是不同比例尺數(shù)字線劃圖的描述內(nèi)容;按測區(qū)劃分的數(shù)據(jù)集層次的元數(shù)據(jù)保存某一比例尺下某一測區(qū)的數(shù)字線劃圖的描述內(nèi)容;按圖幅分幅劃分的數(shù)據(jù)集層次的元數(shù)據(jù)保存的是某一比例尺下數(shù)字線劃圖每張分幅圖的描述內(nèi)容。對于專題數(shù)據(jù)，保留數(shù)據(jù)集系列層次的元數(shù)據(jù)以及按測區(qū)劃分的數(shù)據(jù)集層次的元數(shù)據(jù)。

(4)數(shù)據(jù)庫更新維護

地理空間數(shù)據(jù)的生命力依賴于空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，因而，必須建立與完善數(shù)據(jù)更新維護機制，使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相對處于最新狀態(tài)。一方面，通過建立數(shù)據(jù)更新機制不斷獲取現(xiàn)勢數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)庫進行運維管理;另一方面，通過保存歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)對比操作。

數(shù)據(jù)更新一般分為兩個層次:一是不定期的局部數(shù)據(jù)更新，二是周期性的全局數(shù)據(jù)更新。測繪部門在承擔(dān)日常測繪任務(wù)時，要考慮把基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫更新作為一項任務(wù)，在完成工作任務(wù)同時，也對周圍變化的地物進行測繪，由漳州市測繪設(shè)計研究院信息中心的工作人員進行更新，這樣可以把工作化整為零，減少全局數(shù)據(jù)更新的工作量，同時確?；A(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫具有較優(yōu)的現(xiàn)勢性。

5 多源數(shù)據(jù)集成

漳州市地理空間信息數(shù)據(jù)庫由矢量核心地形要素數(shù)據(jù)庫(DLG)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫(DOM)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫(DEM)、控制測量數(shù)據(jù)庫、地名數(shù)據(jù)庫、綜合管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成;在地理范圍上是以漳州市全市范圍為最終控制和管理目標，并按照不同比例尺分類建庫。集成的數(shù)據(jù)庫成果如圖3～圖6所示。

圖3 DLG建設(shè)成果圖

圖4 DEM建設(shè)成果圖

圖5 DOM建設(shè)成果圖

圖6 元數(shù)據(jù)庫建設(shè)成果圖

(1)地形圖庫:100 km2的 1∶500地形圖和1∶1 000地形圖按標準入庫;200 km21∶2 000地形圖按標準入庫;所有 1∶10 000和 1∶50 000地形圖原樣轉(zhuǎn)換入庫。

(2)影像圖庫:300 km2的1∶2 000航攝影像數(shù)據(jù)的整理建庫，1∶5 000正射影像圖的整理建庫(2005年影像數(shù)據(jù) 500 km2，2008年影像數(shù)據(jù) 320 km2)。

(3)數(shù)字高程模型:現(xiàn)有城市DEM數(shù)據(jù)的標準化整理與建庫。

(4)綜合管線庫:100 km2范圍內(nèi)的MapGIS綜合管線數(shù)據(jù)標準化整理與建庫，部分竣工測量數(shù)據(jù)DWG、Excel數(shù)據(jù)的標準化整理與建庫。

(5)控制測量成果庫:覆蓋中心城區(qū)的C級、D級、E級GPS控制點。

(6)元數(shù)據(jù)庫。

6 結(jié)語

基于ArcSDE結(jié)構(gòu)集成的多源、多尺度、多時態(tài)、多種類的空間數(shù)據(jù)庫，采用集中式存儲管理，支持分布式維護更新，實現(xiàn)了大型GIS平臺上海量、異構(gòu)數(shù)據(jù)的一體化、標準化管理。通過多源信息整合，可以提供便捷、高效的綜合決策服務(wù)，滿足多行業(yè)多部門用戶的需求。因此，應(yīng)進一步加強社會和經(jīng)濟屬性調(diào)查工作，充分利用上層GIS系統(tǒng)圖形與屬性一體化管理功能，在集成管理之上擴充地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，加大基礎(chǔ)地理信息承載量，開拓基礎(chǔ)地理信息應(yīng)用新領(lǐng)域。

［1］肖建華，羅名海，王厚之等．城市基礎(chǔ)地理信息集成與綜合管理［M］．北京:測繪出版社，2006．

［2］桂潤堂，鐘霞，薛重生．基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)的應(yīng)用研究［J］．微機發(fā)展，2003(13):50～54．

［3］ 張佐幫，尚穎娟．基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)組織和管理［J］．研究與開發(fā)，2007(9):58～60．

［4］楊春成，何列松，謝鵬等．基于空間數(shù)據(jù)庫引擎的多源地理空間數(shù)據(jù)管理［J］．測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報，2010，27(5):366～370．

［5］朱秀麗，苗作華．基于ArcGIS的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計［J］．山西建筑，2009，35(6):363～365．

［6］劉爭齊，李新佳，高蘇新等．“數(shù)字蘇州”基礎(chǔ)地理信息平臺的設(shè)計與實現(xiàn)［J］．現(xiàn)代測繪，2011，34(4):31～33．