許泉立，易俊華

（1．云南師范大學(xué) 旅游與地理科學(xué)學(xué)院，云南 昆明650092； 2．西部資源環(huán)境GIS技術(shù)教育部工程研究中心，云南 昆明650092；3．云南省航測(cè)遙感信息院，云南 昆明650032）

面向基礎(chǔ)測(cè)繪的空間數(shù)據(jù)版本管理工具研發(fā)

許泉立1,2，易俊華3

（1．云南師范大學(xué) 旅游與地理科學(xué)學(xué)院，云南 昆明650092； 2．西部資源環(huán)境GIS技術(shù)教育部工程研究中心，云南 昆明650092；3．云南省航測(cè)遙感信息院，云南 昆明650032）

以ESRI公司的空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)端產(chǎn)品ArcSDE為平臺(tái)，利用ArcEngine開(kāi)發(fā)組件，討論了版本管理技術(shù)在基礎(chǔ)測(cè)繪空間管理中的應(yīng)用原理、模式、方法及其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程，最后給出了軟件開(kāi)發(fā)的界面及其主要功能。

ArcSDE；ArcEngine；版本管理；長(zhǎng)事務(wù)處理；回溯

近幾年，空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，特別是面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已經(jīng)從理論邁向?qū)嶋H應(yīng)用，諸如空間數(shù)據(jù)圖文表一體化無(wú)縫管理和多版本管理的技術(shù)為空間數(shù)據(jù)管理和維護(hù)提供了一種較好的解決機(jī)制[1-3]。版本管理能夠很好地支持地理空間數(shù)據(jù)編輯中遇到的“長(zhǎng)事務(wù)處理”需求，同時(shí)通過(guò)引入版本沖突檢測(cè)和處理機(jī)制，較好地支持空間數(shù)據(jù)分布式編輯的長(zhǎng)事務(wù)處理需求，并且可以無(wú)限保留歷史數(shù)據(jù)的快照備份，方便實(shí)現(xiàn)不同歷史時(shí)期數(shù)據(jù)的回溯[4,5]。本文利用空間數(shù)據(jù)引擎中間件ArcSDE和oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，以基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)部門(mén)為應(yīng)用對(duì)象，探討海量空間數(shù)據(jù)版本管理的原理和實(shí)現(xiàn)策略、模式及其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程，為版本管理在實(shí)際基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理中的運(yùn)用提供管理思路和解決方案。

1 ArcSDE中的版本管理概述

ArcSDE是ESRI公司推出的優(yōu)秀空間數(shù)據(jù)引擎中間件，它具有一套完整的空間數(shù)據(jù)版本管理機(jī)制和策略，較好地解決了空間數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問(wèn)和多用戶編輯問(wèn)題。利用其理念和技術(shù)，可以設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)空間數(shù)據(jù)版本管理工具，從而提升空間數(shù)據(jù)管理與編輯的效率[6]。

版本管理的實(shí)質(zhì)是以某個(gè)數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，只記錄變化的情況和信息，不重復(fù)記錄不變的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用特定的表來(lái)分別記錄特征和對(duì)象被添加、刪除或修改的情況。因此，版本管理并不是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)復(fù)制，而是變化數(shù)據(jù)的快照和記錄。當(dāng)ArcSDE服務(wù)器的一個(gè)實(shí)例第一次啟動(dòng)時(shí)，就建立了數(shù)據(jù)庫(kù)缺省的狀態(tài)和版本（SDE．DEFAULT），它是所有版本的父版本，在它或它的子版本之下可以創(chuàng)建新版本。創(chuàng)建之初，子版本與父版本的數(shù)據(jù)狀態(tài)相同[7-8]。

多用戶編輯是版本管理的另一個(gè)特色，它通過(guò)對(duì)不同版本用戶權(quán)限的規(guī)定，靈活方便地定制（約束或者允許）針對(duì)該用戶和版本下空間數(shù)據(jù)的訪問(wèn)或編輯權(quán)限。這種機(jī)制不僅有利于統(tǒng)一不同級(jí)別版本之間的聯(lián)絡(luò)和協(xié)作，而且可以大大提高版本管理中的安全性。ArcSDE中提供了3種用戶級(jí)別的版本權(quán)限，其描述如表1所示。

表1 ArcSDE版本管理中的用戶權(quán)限

另外，對(duì)于空間數(shù)據(jù)編輯中經(jīng)常遇到的同要素編輯矛盾，ArcSDE也給出了專(zhuān)門(mén)的沖突檢測(cè)和處理方法，并且將最后的決定權(quán)交給沖突雙方的上級(jí)版本（用戶）來(lái)協(xié)調(diào)解決，較好地規(guī)避了并發(fā)用戶空間數(shù)據(jù)編輯的問(wèn)題，提高了基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)的效率。

2 版本管理的應(yīng)用

2.1 版本管理模式設(shè)計(jì)

ArcSDE中默認(rèn)Default是所有版本的祖先，其他創(chuàng)建的所有版本都是它的子版本，父版本與子版本之間組成一種樹(shù)狀關(guān)系，稱(chēng)之為“版本樹(shù)”。ArcSDE提供了3種基本的版本管理模式來(lái)實(shí)現(xiàn)這些關(guān)系，分別是集中式、串聯(lián)式和并聯(lián)式。集中式又稱(chēng)為單獨(dú)式，是最簡(jiǎn)單的版本管理模式。該模式下只有一個(gè)版本，所有的用戶都直接在該版本上訪問(wèn)和編輯空間數(shù)據(jù)。這種模式無(wú)法獨(dú)立完成空間數(shù)據(jù)編輯中的“長(zhǎng)事務(wù)處理”要求。串聯(lián)式是一種簡(jiǎn)單的版本繼承關(guān)系，可以無(wú)限擴(kuò)展下去，所得子版本都?xì)w屬于最近的父版本，直到它們最初的祖先版本為止。串聯(lián)式可以用于管理不同時(shí)期的空間數(shù)據(jù)。并聯(lián)式衍生出一系列一級(jí)子版本，這些子版本之間在級(jí)別上是并聯(lián)的，都?xì)w屬于同一個(gè)父版本。這種版本模式適合管理不同地域的地理空間數(shù)據(jù)，有利于多用戶的分工合作，提高工作效率。

在實(shí)際中，版本模式的實(shí)現(xiàn)通常不是單一的，而是混合的，這樣才能夠充分發(fā)揮各種模式的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)版本管理的高效運(yùn)作。以航測(cè)遙感院的實(shí)際組織結(jié)構(gòu)設(shè)置為例，版本管理的實(shí)際模式如圖1所示。

圖1 版本管理的混合模式

其中橫向?yàn)椴⒙?lián)式，豎向則為串聯(lián)式，而所有版本最終提交給一個(gè)父版本（Default）。版本的管理等級(jí)與實(shí)際的測(cè)繪生產(chǎn)管理級(jí)別相對(duì)應(yīng)，分別部署不同的版本管理用戶，從而達(dá)到“實(shí)時(shí)互動(dòng)，逐級(jí)決策，保障質(zhì)量，安全生產(chǎn)”的測(cè)繪生產(chǎn)目標(biāo)。決策層往往是對(duì)測(cè)繪任務(wù)進(jìn)行下達(dá)和安排的領(lǐng)導(dǎo)層，這可能包括院行政中心部門(mén)和技術(shù)總監(jiān)部門(mén)；監(jiān)督層往往是生產(chǎn)任務(wù)的第一線部門(mén)，可能包括各分院、生產(chǎn)管理部門(mén)和質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)等。為了引入?yún)f(xié)作機(jī)制，還可為技術(shù)開(kāi)發(fā)和信息中心等輔助部門(mén)部署版本用戶，但原則上該版本只有瀏覽權(quán)限，而沒(méi)有編輯權(quán)限。作業(yè)層往往是一線工作人員，一般是一人一號(hào)，有時(shí)可以設(shè)置作業(yè)小組，每個(gè)小組分配一個(gè)版本帳號(hào)。

上述模式較好地規(guī)避了實(shí)際測(cè)繪生產(chǎn)中一些固有矛盾（比如多用戶編輯、重復(fù)生產(chǎn)、管理混亂等），將監(jiān)督機(jī)制引入生產(chǎn)過(guò)程，分工明確，責(zé)權(quán)清晰，能有效提升基礎(chǔ)測(cè)繪部門(mén)的實(shí)際生產(chǎn)效率和安全性。

2.2 版本管理的應(yīng)用策略

ArcSDE的版本管理有2種應(yīng)用策略，即平臺(tái)托管式和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)式。平臺(tái)托管式就是在ArcGIS的桌面版本中嵌入版本管理工具，其優(yōu)點(diǎn)是直觀、實(shí)用、便捷；缺點(diǎn)是不能完全滿足用戶的需求。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)式是指通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)集成的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)版本管理，優(yōu)點(diǎn)是功能強(qiáng)大，定制靈活，缺點(diǎn)是基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)工作量較大，實(shí)現(xiàn)周期相對(duì)較長(zhǎng)。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)還可視具體情況分別選用不同的開(kāi)發(fā)模式，表2列舉了基于ArcSDE的版本管理應(yīng)用策略及其說(shuō)明。

具體采用哪種應(yīng)用模式需要根據(jù)實(shí)際情況而定。一般情況下，如果生產(chǎn)規(guī)模偏小，數(shù)據(jù)版本本身不復(fù)雜，建議使用平臺(tái)托管式；如果生產(chǎn)規(guī)模較大，作業(yè)部門(mén)較多，建議使用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)式。

表2 版本管理的應(yīng)用策略比較

圖2 版本管理的驅(qū)動(dòng)及作用流程

2.3 版本管理的實(shí)施步驟

2.3.1 安裝和部署ArcSDE服務(wù)

一般情況下，ArcSDE可以和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)安裝在同一臺(tái)服務(wù)器上，該方法具有維護(hù)方便、節(jié)約成本和部署快捷等優(yōu)點(diǎn)。

ArcSDE的安裝按照提示進(jìn)行即可，部署的主要任務(wù)是創(chuàng)建服務(wù)和啟動(dòng)服務(wù)，這既可以通過(guò)視窗操作實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)sdeservice和sdemon提供的命令行實(shí)現(xiàn)，例如：

c:sdeservice-o create-d ORACLE,ORACLE_SID -p PASSWORD –n

其中，ORACLE表示鏈接的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型，ORACLE_SID表示與哪個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例建立鏈接?？梢杂肙_oneBase表示一分院，O_twoBase表示二分院等，PASSWORD表示該數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)密碼。

2.3.2 驅(qū)動(dòng)版本管理功能

不管是平臺(tái)托管式還是軟件開(kāi)發(fā)式，版本管理首先都是一個(gè)事務(wù)處理過(guò)程，這個(gè)過(guò)程應(yīng)該包含了基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)中所應(yīng)該具有的版本管理功能。以云南省某測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)部門(mén)的應(yīng)用為例，該部門(mén)空間數(shù)據(jù)版本管理的驅(qū)動(dòng)和作用流程如圖2所示。

2.3.3 基于版本的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)［9,10］

數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)是基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)和管理中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，可從整體和局部來(lái)分別處理。整體備份與恢復(fù)主要通過(guò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)本身提供的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，選擇何種備份方案依據(jù)具體情況而定。針對(duì)我院的實(shí)際情況，建議采用差異備份和增量備份即可，這樣不僅維護(hù)量小，而且節(jié)約備份的成本。局部備份則可依賴(lài)ArcSDE提供的技術(shù)支持完成。局部備份主要的操作對(duì)象是重要局部數(shù)據(jù)，比如大地控制點(diǎn)、元數(shù)據(jù)信息等。該操作需要利用ArcSDE提供的sdeexport命令完成，例如以下命令過(guò)程就是對(duì)版本號(hào)為Default的存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的Road（道路）數(shù)據(jù)進(jìn)行備份和恢復(fù)操作。

①將指定圖層的特定版本備份到備份文件：

sdeexport -o create -l Road,shape -f d: oad．exp -V Default -i O_oneBase -u sde -p sde

此操作將名為O_oneBase（一分院）的sde服務(wù)（ArcSDE for Oracle）內(nèi)的指定圖層“Road”的Default版本備份到文件d: oad．exp中。

②拷貝備份文件到目標(biāo)服務(wù)器上。

③將備份文件恢復(fù)至目標(biāo)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中：

sdeimport -o create -l MainRoad,shape -f d: oad．exp -i O_twoBase -u sde -p sde

此操作將備份文件恢復(fù)到名為O_twoBase（二分院）的sde服務(wù)（ArcSDE for Oracle）中，圖層名為：MainRoad。

2.3.4 版本管理工具的實(shí)現(xiàn)方法

總體來(lái)講，系統(tǒng)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上采用了組件GIS的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)思想，利用ESRI的ArcEngine組件庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了基于ArcSDE for oracle的空間數(shù)據(jù)版本管理工具軟件（如圖3）。

圖3 空間數(shù)據(jù)版本管理的技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)制

從圖3可以看出，基于AO/AE的組件GIS開(kāi)發(fā)技術(shù)在系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)中起著至關(guān)重要的作用，也是系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。以下是版本創(chuàng)建和版本刪除等功能的實(shí)現(xiàn)示例。

對(duì)于版本創(chuàng)建和刪除，涉及到的組件接口主要是IversionedWorkspace和Iversion。第一個(gè)接口主要為版本創(chuàng)建指定一個(gè)已經(jīng)存在的空間數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯位置，然后由Iversion接口創(chuàng)建一個(gè)新版本。

①版本創(chuàng)建

Dim pVerWorkspace As IVersionedWorkspace

’預(yù)先已經(jīng)配置好的數(shù)據(jù)庫(kù)空間

Set pVerWorkspace = m_Workspace

Dim pVersion As IVersion

’給定一個(gè)父版本

Set pVersion = pVerWorkspace．FindVersion (“FVer”)

’在當(dāng)前父版本的基礎(chǔ)上創(chuàng)建子版本

pVersion．CreateVersion (“NewVer”)

’重新定位到這個(gè)剛剛創(chuàng)建的子版本

Set pVersion = pVerWorkspace．FindVersion(“NewVer”)

’給這個(gè)子版本配置訪問(wèn)權(quán)限，這里以“公共”為例

pVersion．Access = esriVersionAccessPublic

’描述剛剛創(chuàng)建的子版本

pVersion．Description = “版本描述”

②版本刪除

Dim pVersion As IVersion

Dim pVersionWS As IVersionedWorkspace

Set pVersionWS = m_Workspace

’找到版本號(hào)為“NewVer”版本信息

Set pVersion = pVersionWS．FindVersion (“NewVer”)

’刪除該版本

pVersion．Delete

類(lèi)似的，可以用上述方式開(kāi)發(fā)完成空間數(shù)據(jù)版本管理最核心功能，利用ArcEngine開(kāi)發(fā)的基于ArcSDE的版本管理工具的界面與主要功能如圖4所示。

圖4 版本管理工具界面與功能

3 結(jié) 語(yǔ)

本文探討了基于ArcSDE的版本管理技術(shù)在實(shí)際數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理中的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，并以云南省某基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門(mén)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)了版本管理技術(shù)的應(yīng)用模式、策略和實(shí)施步驟等，部署了以ArcSDE和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的版本管理軟硬件需求，給版本管理技術(shù)在實(shí)際測(cè)繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)中的應(yīng)用建議了一套較為完整的設(shè)計(jì)方案。最后，還根據(jù)當(dāng)前版本管理實(shí)現(xiàn)技術(shù)的趨勢(shì)，給出了利用組件GIS和ArcEngine的基礎(chǔ)測(cè)繪空間數(shù)據(jù)版本管理工具的技術(shù)路線和技術(shù)方法，并給出了具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（軟件界面和主要功能），為推進(jìn)基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品和成果的科學(xué)化管理提供了應(yīng)用工具。

[1] 晁輝． 淺析新形勢(shì)下基礎(chǔ)測(cè)繪成果管理中存在的問(wèn)題及對(duì)策[J]．才智,2011(9):240-241

[2] 萬(wàn)宏德,李軍吉． 淺析基礎(chǔ)測(cè)繪項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的管理工作[J]．地理空間信息, 2012,10(3): 175-176

[3] 王飛．基礎(chǔ)測(cè)繪成果管理系統(tǒng)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)更新研究[D]．江西：江西理工大學(xué),2008

[4] 何保國(guó),朱國(guó)賓． 基于版本管理的多用戶并發(fā)編輯控制策略研究[J]． 地理空間信息,2007,5(4):1-4

[5] 汪匯兵,唐新明,洪志剛． 版本差量式時(shí)空數(shù)據(jù)模型研究[J]．測(cè)繪科學(xué),2006(5):131-133

[6] 夏宇,朱欣焰,咼維． 基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)版本管理問(wèn)題研究[J]． 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2007(14):14-16

[7] 張沖,吳健平,錢(qián)大君． 基于ArcSDE的GIS版本管理應(yīng)用研究[J]．甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007(21):65-70

[8] 操震洲,李清泉． 基于ArcSDE和ArcGIS Engine的版本管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J]．測(cè)繪與空間地理信息，2006 ，29(2):75-78

[9] 孟成,彭明軍,石騫． Oracle+ArcSDE模式下空間數(shù)據(jù)庫(kù)用戶監(jiān)控技術(shù)研究[J]． 地理空間信息,2013,11(4):43-45

[10] 夏小裕,文鴻雁,蔣霖,等． 基于Oracle Spatial的基礎(chǔ)測(cè)繪信息管理、發(fā)布系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]． 桂林工學(xué)院學(xué)報(bào),2006(1):69-72

[11] 楊昆,許泉立,彭雙云，等．基于GIS的警務(wù)決策支持系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[J]．測(cè)繪科學(xué)，2006(3): 106-108

P208

B

1672-4623（2014）05-0013-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2014.05.005

許泉立，博士，從事地理信息系統(tǒng)與地理模擬。

2013-10-30。

項(xiàng)目來(lái)源：云南省科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（2011XX2005）；云南省教育廳科技資助項(xiàng)目（2011Y307）。