郝君

摘 要：基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫是搭建數(shù)字城市的基礎(chǔ)平臺。本文以數(shù)字溫州為例，采用Oracle11g數(shù)據(jù)庫平臺和ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫引擎，對包括矢量、柵格以及DEM等各種類型、各種比例尺的地圖數(shù)據(jù)實施集中、統(tǒng)一、高效的管理。詳細闡述了系統(tǒng)軟硬件環(huán)境搭建、空間數(shù)據(jù)的組織和建設(shè)涉及到的關(guān)鍵技術(shù)及主要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：ArcSDE 空間數(shù)據(jù)庫 Oracle

中圖分類號：P208 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0031-02

數(shù)字城市是一個覆蓋整個城市的信息模型，它將分散在城市各個地方的信息從不同渠道采集，并按照地理空間坐標(biāo)組織起來，既能體現(xiàn)城市內(nèi)部各種信息的內(nèi)在有機聯(lián)系，又便于按地理空間位置進行檢索和利用。城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫是數(shù)字城市的基礎(chǔ)，隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)正在呈幾何級數(shù)增長，如何組織調(diào)度存儲與管理海量的空間數(shù)據(jù)，滿足國內(nèi)數(shù)字化生產(chǎn)和國家基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)業(yè)建設(shè)的迫切需要，更好地促進數(shù)字城市的發(fā)展，是當(dāng)前GIS界面臨的重大問題。針對上述問題，本文在介紹了ArcSDE在空間數(shù)據(jù)庫中應(yīng)用的基礎(chǔ)上以溫州市為例，介紹了該技術(shù)在基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫中的實現(xiàn)方法。

1 ArcSDE在空間數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的GIS空間數(shù)據(jù)往往以文件方式存儲在服務(wù)器中，用這種方式管理空間數(shù)據(jù)安全性較差，存在著圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)和圖形分離存儲的問題，與文件方式的數(shù)據(jù)管理相比，采用面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫來存儲空間數(shù)據(jù)可以更好消除數(shù)據(jù)分離存儲問題，它具有信息提供實時、數(shù)據(jù)共享性強，數(shù)據(jù)冗余低等優(yōu)點。因此，如何應(yīng)用面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理空間數(shù)據(jù)，是高效存儲管理空間數(shù)據(jù)的一個較好途徑。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)在GIS中的應(yīng)用徹底地改變了GIS的應(yīng)用模式，它不僅解決了傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)存儲管理問題，也解決了多用戶編輯、數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)安全機制等諸多問題。在這種情況下，ArcSDE技術(shù)為人們解決GIS空間數(shù)據(jù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫之間進行高效交互提供了一個通道和技術(shù)支持。

ArcSDE是ESRI公司開發(fā)的空間數(shù)據(jù)庫引擎，它是目前對多源和多尺度數(shù)據(jù)進行存儲和管理比較流行的方法之一。ArcSDE允許用戶向數(shù)據(jù)庫中加入空間數(shù)據(jù)，除了提供用戶已經(jīng)在使用中的其他類型的信息以外，還可提供地理要素的空間位置及形狀等信息，在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中融入空間數(shù)據(jù)后，ArcSDE可以提供對空間、非空間數(shù)據(jù)進行高效率操作的數(shù)據(jù)庫服務(wù)。相對于其所選用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來說，ArcSDE是一個中間件，它的功能是在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）之間充當(dāng)一個應(yīng)用接口，以充分地把GIS和RDBMS集成起來。ArcSDE管理空間數(shù)據(jù)并為訪問這些數(shù)據(jù)的軟件提供接口，為用戶在任意應(yīng)用中嵌入查詢和分析這些數(shù)據(jù)的功能。ArcSDE將地理特征數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一地集成在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（RDBMS）中，利用從關(guān)系數(shù)據(jù)庫環(huán)境中繼承的強大數(shù)據(jù)庫管理功能，對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一而有效的管理。ArcSDE充當(dāng)了客戶端和服務(wù)器端的中間件，可以屏蔽不同操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的差異，使面向特定領(lǐng)域（如空間數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用）所需的技術(shù)得以實現(xiàn)，供不同的客戶端高效地共享和互操作。

2 空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

2.1 軟硬件環(huán)境建設(shè)

結(jié)合數(shù)字溫州現(xiàn)有的軟硬件設(shè)備進行ArcSDE相關(guān)軟件的部署。

（1）硬件方面采用的是兩臺IBM P570小型機（操作系統(tǒng)為AIX6.1），共用的存儲為IBM N6060存儲。軟件配置方面，安裝的是ArcSDE10.0，后臺數(shù)據(jù)庫采用Oracle11g Rac負載均衡配置。

（2）ArcSDE軟件安裝方面，由于需要在AIX操作系統(tǒng)上進行ArcSDE的安裝，需要用到SecureCRT軟件進行AIX系統(tǒng)的連接、命令操作以及軟件和注冊文件的傳輸。另外在安裝軟件前需要對系統(tǒng)環(huán)境進行設(shè)置，如對SDEHOME和Oracle_HOME進行路徑設(shè)置。同時在創(chuàng)建Oracle的SDE用戶時需要注意SDE用戶權(quán)限的特殊性，既不能賦予DBA權(quán)限，又比普通的用戶權(quán)限級別高，建議通過更改安裝目錄下的createsdeoracle.sql語句進行授權(quán)。

2.2 空間數(shù)據(jù)庫的組織

基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)包括基礎(chǔ)地理要素數(shù)據(jù)庫、DEM數(shù)據(jù)庫、DOM數(shù)據(jù)庫以及地名數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)的建設(shè)。（1）基礎(chǔ)地理要素數(shù)據(jù)庫中，地理實體以完整的對象存儲，不再細分為圖幅?；A(chǔ)地理要素數(shù)據(jù)庫管理的內(nèi)容主要包括水系、居民地及設(shè)施、交通、管線（地上）、境界與政區(qū)、地貌、植被與土質(zhì)等?；A(chǔ)地理要素數(shù)據(jù)庫是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的核心數(shù)據(jù)庫之一，是個多源、多尺度、海量的矢量數(shù)據(jù)庫，存儲包括1∶500、1∶2000、1∶5000、1∶10000、1∶50000和1∶250000等多個比例尺系列。（2）數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫主要用于存儲數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，應(yīng)建立多比例尺集成的、無縫的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫。（3）數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫主要用于存儲數(shù)字正射影像和衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，包括遙感影像和航空影像。在數(shù)據(jù)庫中應(yīng)建立多分辨率無縫的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫。（4）地名數(shù)據(jù)庫主要存儲各級行政區(qū)劃名稱、居民地名、交通地名信息、各類自然地理名稱、門牌號等數(shù)據(jù)。在該數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程中，存儲1∶500、1∶2000、1∶5000、1∶10000、 1∶25000、1∶50000、1∶250000比例尺DLG中的地名數(shù)據(jù)。

2.3 空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

對于空間數(shù)據(jù)存儲，可以分為矢量數(shù)據(jù)存儲和柵格數(shù)據(jù)存儲。矢量數(shù)據(jù)通過在數(shù)據(jù)庫中建立Feature Dtataset后導(dǎo)入即可。柵格數(shù)據(jù)的存儲目前有柵格數(shù)據(jù)集（Raster Dataset）、柵格目錄（Raster Catalog）、鑲嵌數(shù)據(jù)集（Mosaic Dataset）。鑲嵌數(shù)據(jù)集是ArcGIS 10新出的對柵格數(shù)據(jù)進行管理的一項功能，鑲嵌數(shù)據(jù)集可以說是柵格數(shù)據(jù)集和柵格目錄的混合技術(shù)，它采用與非托管的柵格目錄一樣的方法來管理柵格數(shù)據(jù)；因此，可以對數(shù)據(jù)集進行索引，并且可對集合執(zhí)行查詢，它的存儲方式和柵格目錄類似，但是在使用的時候和普通的柵格數(shù)據(jù)集是一樣的。鑲嵌數(shù)據(jù)集用于管理和發(fā)布海量多分辨率，多傳感器影像，對柵格數(shù)據(jù)提供了動態(tài)鑲嵌和實時處理的功能。其最大優(yōu)勢是具有高級柵格查詢功能及實時處理函數(shù)功能，同時還可用作提供影像服務(wù)的源。

數(shù)據(jù)的存儲不僅需要考慮數(shù)據(jù)集存儲方式，也需要考慮用戶權(quán)限問題。對于Oracle數(shù)據(jù)庫來說，雖然SDE用戶屬于非DBA用戶，但是在ArcSDE架構(gòu)中，SDE地位比較特殊，是ArcSDE管理員。只有SDE可以完成一些特定的工作：比如啟動/停止ArcSDE服務(wù)；終止某些用戶連接；壓縮多版本數(shù)據(jù)庫等。因此，為了增強數(shù)據(jù)的安全性和提高數(shù)據(jù)的管理性，針對不同格式的數(shù)據(jù)定義不同的用戶名和表空間，根據(jù)溫州市的實際情況，定義兩個用戶和表空間分別存放溫州本地坐標(biāo)系的原始數(shù)據(jù)和WGS84坐標(biāo)系下脫密后的數(shù)據(jù)。在不同的權(quán)限下根據(jù)上面介紹的空間數(shù)據(jù)組織，定義四個數(shù)據(jù)集分別進行數(shù)據(jù)存放。不同的用戶下只能看到本用戶下的數(shù)據(jù)，并只能對本用戶下的數(shù)據(jù)進行編輯、刪除功能。SDE作為超級用戶可以看到所有用戶下的數(shù)據(jù)并能進行操作。

數(shù)據(jù)庫建設(shè)完成后，就可以進行連接并執(zhí)行相關(guān)操作。Arcgis10.0下sde的連接方式有兩種，直連和服務(wù)連接。直連具有不用開啟sde服務(wù)、比服務(wù)器連接速度更快等優(yōu)點，越來越受用戶的喜歡，而且隨著Arcgis版本的不斷升級，直連方式的優(yōu)勢體現(xiàn)更明顯，因此我們選擇直連方式進行數(shù)據(jù)連接，連接字符串為：sde：oracle11g：IP@實例名。

4 結(jié)語

基于ArcSDE架構(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(biāo)準(zhǔn)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。

參考文獻

[1] “數(shù)字溫州”地理空間基礎(chǔ)框架平臺建設(shè)工作報告[R].2011（10）.

[2] 田茂義，盧秀山.基于Oracle的數(shù)字城市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)[J].測繪科學(xué)，2005（6）.

[3] 李德仁，關(guān)澤群.空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)[M].武漢測繪科技大學(xué)出版社，2000.

[4] 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)，2007，9：58-65.

[5] 王旭紅，周明全，陳燕.基于Oracle和ArcSDE分布式空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和建立[J].西北大學(xué)學(xué)報，2004，34（2）：151-154.