談數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)

杜云芳

（江西省贛州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，江西 贛州 341000）

1 數(shù)字城市基本概念

“數(shù)字城市”建設(shè),是指將有關(guān)城市的信息,包括城市的自然資源、社會資源、基礎(chǔ)設(shè)施、人文、經(jīng)濟等各個方面,以數(shù)字的形式進行獲取、存儲、管理和再現(xiàn),通過對城市信息系統(tǒng)的綜合分析和有效利用,為提高城市管理效率、節(jié)約資源、保護環(huán)境和城市可持續(xù)發(fā)展提供決策支持。數(shù)字城市系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用和服務(wù)是以數(shù)據(jù)的采集與更新、數(shù)據(jù)的共享與交流、數(shù)據(jù)的分發(fā)與挖掘、數(shù)據(jù)的商業(yè)化和社會化為基礎(chǔ)。對于一個數(shù)字城市的數(shù)據(jù)庫,其包含著多數(shù)據(jù)源、多時態(tài)、多尺度、多時相、多形式表達的數(shù)據(jù),如何對這些數(shù)據(jù)合理管理,對系統(tǒng)的開發(fā)以及開發(fā)后的作用大小都有重大的影響。因此,必須對數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)進行周密的設(shè)計,使其能更好地為數(shù)字城市服務(wù)。

隨著城市信息化建設(shè)的深入,城市現(xiàn)代化管理和社會公眾生活對城市基礎(chǔ)地理空間信息和各類專題地理信息提出了迫切的需求。建立基礎(chǔ)地理空間信息數(shù)據(jù)庫被譽為城市信息化的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)?！皵?shù)字城市”的實質(zhì)就是建立以地理空間信息為核心的城市信息服務(wù)與共享體系,共建共享,避免重復(fù)建設(shè),通過整合信息資源形成統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,并通過一體化的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)發(fā)布平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和信息服務(wù)。

2 城市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)

地理信息是指與所研究對象的空間地理分布有關(guān)的信息，它表示地表物體及環(huán)境固有的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律。地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、處理、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)是綜合運用計算機網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)、航空和航天遙感系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等技術(shù)，按照規(guī)范化的信息分類標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的地理空間關(guān)系，建立一個以多數(shù)據(jù)源、數(shù)字化的城市空間基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)為主要內(nèi)容的基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)，以完善的空間基礎(chǔ)地理信息生產(chǎn)體系、數(shù)據(jù)管理體系和數(shù)據(jù)服務(wù)體系，對各項城市空間基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進行科學(xué)存儲與管理，實現(xiàn)快速采集、更新、查詢、檢索、統(tǒng)計、空間分析和信息發(fā)布，將大規(guī)模的、動態(tài)的空間基礎(chǔ)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的、可操作的、可共享的信息資源。

3 城市空間基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)的核心

城市空間基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的建立是一個牽涉面廣、技術(shù)復(fù)雜的體系，其核心問題，也是關(guān)鍵問題包括數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)的管理、數(shù)據(jù)的更新維護及數(shù)據(jù)庫接口等幾個方面。

3.1 數(shù)據(jù)的存儲

城市空間基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫是建立在多數(shù)據(jù)源、多尺度、多時相、多分辨率的基礎(chǔ)上的，其數(shù)據(jù)量可用“海量”一詞來形容，面對如此龐大的數(shù)據(jù)必須建立科學(xué)的數(shù)據(jù)存儲機制完成數(shù)據(jù)的管理與存儲。

目前，對于海量數(shù)據(jù)主要有兩種管理模式:一是基于文件系統(tǒng)的管理方式，二是基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理方式。對于城市影像數(shù)據(jù)庫而言，可以采取兩種管理模式并行的方法進行，即對于數(shù)據(jù)量非常大且使用頻率不高的數(shù)據(jù)，采用文件的存儲方式近線存儲；而對于使用頻率較高的數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線數(shù)據(jù)存儲，即把數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。

航攝影像數(shù)據(jù)量非常大，相對來說其使用頻率較低，采用文件方式進行存儲與管理，并以近線存儲方式保存在磁帶庫中。通過建立航攝影像快視圖來實現(xiàn)對航攝影像的快速瀏覽、查詢。如果需要提取原始的航攝影像，可以通過快視圖索引迅速找到所需要航片的存儲位置，并以其它方式完成數(shù)據(jù)的提取。對于歷史數(shù)據(jù)，也采用文件方式進行存儲，并建立以時間為序的數(shù)據(jù)存儲機制，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的管理。

基本要素數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、控制成果數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量相對來說較小，以在線方式直接把數(shù)據(jù)存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中。對于基本要素數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)要進行合理的組織并建立高效的空間索引；而對控制成果數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)，可以利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的成熟的索引技術(shù)，快速的完成數(shù)據(jù)的查詢與提取。

3.2 數(shù)據(jù)的管理

城市空間基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫是一個龐大的空間數(shù)據(jù)集，從數(shù)據(jù)管理的角度講，要建立一個高效、便捷的影像數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，能方便、高效地找到所需的數(shù)據(jù)，并在最短的時間限度內(nèi)提供給用戶；從數(shù)據(jù)應(yīng)用的角度講，要將分幅分層生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進行整理，使之符合統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并對數(shù)據(jù)進行有效組織、管理，便于空間數(shù)據(jù)的查詢、分發(fā)及其它應(yīng)用。

用戶可以根據(jù)基本要素數(shù)據(jù)庫中的地名、路名等基本信息進行查詢、定位，迅速找到用戶所需的矢量數(shù)據(jù)；把影像與基本要素疊加，以矢量數(shù)據(jù)作為查詢基準(zhǔn)，根據(jù)地名、路名信息實現(xiàn)影像的查詢、定位，快速實現(xiàn)影像的提取與分發(fā)服務(wù)；另外，用戶還可以根據(jù)元數(shù)據(jù)所提供的信息提取影像與矢量數(shù)據(jù)。

3.3 數(shù)據(jù)的動態(tài)更新維護

城市空間基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)中，如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新及以什么形式進行數(shù)據(jù)更新，是數(shù)據(jù)庫管理者要考慮的問題。在一般的城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中，采用的是對數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)的數(shù)據(jù)進行整體替換的方法來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的更新，即用新的數(shù)據(jù)來替換舊的數(shù)據(jù)。影像數(shù)據(jù)庫的更新一般不會直接對數(shù)據(jù)庫中對某一數(shù)據(jù)單元內(nèi)的局部數(shù)據(jù)進行增、刪、改操作，而是在外部事先把要更新的數(shù)據(jù)制作完畢后再導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中，即對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)更新操作，只是一個數(shù)據(jù)替換的過程。

在進行數(shù)據(jù)更新時，原有的數(shù)據(jù)即成為歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)通過離線的方式存儲在磁帶庫中，當(dāng)需要對數(shù)據(jù)進行歷史對照分析時，可以把不同時間段的歷史數(shù)據(jù)從磁帶庫中調(diào)出。

3.4 數(shù)據(jù)庫接口

城市空間基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲的只是基本的空間數(shù)據(jù)，并不能完全滿足城市對空間基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的需求，因此，城市空間基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫應(yīng)具有良好的可擴充性，即在統(tǒng)一的空間參考信息下，實現(xiàn)與各專題空間數(shù)據(jù)庫的有機銜接。利用統(tǒng)一的空間參考信息，實現(xiàn)與地理編碼數(shù)據(jù)庫、土地覆蓋數(shù)據(jù)庫、地名數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫的疊加顯示、分析；利用基本要素數(shù)據(jù)中的屬性信息，如根據(jù)地名、路名等基本信息，實現(xiàn)與各種社會經(jīng)濟的互連互通。

4 城市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用

目前，很多大型城市都建立了以城市基礎(chǔ)地理信息框架數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)背景數(shù)據(jù)，采用先進的組件式開發(fā)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，以地理信息系統(tǒng)技術(shù)為主要技術(shù)手段，正射影像、矢量數(shù)據(jù)為輔，對地區(qū)的房產(chǎn)圖形信息、房產(chǎn)自然信息、房產(chǎn)權(quán)屬信息進行提取、加工，形成房產(chǎn)地理信息系統(tǒng)的試驗版，完成了房產(chǎn)管理區(qū)域內(nèi)的房產(chǎn)全景圖。

21世紀(jì)我國的城市將會有更大的發(fā)展，城市的發(fā)展將給城市空間基礎(chǔ)地理信息的技術(shù)應(yīng)用帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。隨著城市信息化進程的加快，人們對城市空間基礎(chǔ)地理信息的需求和要求也會日益增長，基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)也將越來越深入和便捷。

[1]陳述彭，地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論[J]，北京：科學(xué)出版社，2000

[2]奚長元，城市空間地理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與應(yīng)用[J]，行業(yè)論壇，2004