PGIS空間數據實時同步技術研究

張建，呂楠，劉寓

(重慶數字城市科技有限公司，重慶 400020)

1 引言

警用地理信息平臺(Police Geographice Information System Platform，簡稱“PGIS平臺”)是公安信息化的重要基礎設施［1］。在公安業(yè)務工作中，70%的信息均與地理位置和空間分布有關，通過地理信息系統(tǒng)多元化的空間分析技術可將公安業(yè)務關注的“人”、“地”、“物”、“事”和“組織”五要素進行整合，實現(xiàn)五要素之間的關聯(lián)分析。近年來，根據公安部統(tǒng)一部署，重慶市公安局依托全國PGIS平臺軟件，建立了市、區(qū)(縣)兩級PGIS數據庫，建設了首批重點PGIS應用，為全局推廣PGIS應用打下了堅實的基礎。

重慶市是中國最年輕和最大的直轄市，由于地理上的特殊，使重慶市公安局既肩負省級公安機關對下屬分縣局的管理職能，同時又要承擔主城區(qū)的具體警務工作。與其他省市的PGIS平臺建設模式相比，重慶的管理模式和應用需求有其自身特點。首先，重慶市公安局PGIS平臺建立了全市統(tǒng)一的警用地理信息數據庫，集中管理全市警用地理的警用基礎、公共等信息;其次，為降低重慶市公安局中心數據庫的訪問壓力，保障各區(qū)縣分局的業(yè)務應用，各區(qū)縣分局分別建立了區(qū)縣級警用地理數據庫。因此，針對重慶市PGIS平臺采用了市－區(qū)(縣)兩級分布式構架，需建立數據分發(fā)機制，以重慶市公安局市級警用地理數據庫的數據為基準，通過空間矢量數據庫同步技術，將重慶市公安局市級警用地理數據分發(fā)到各區(qū)縣的地理信息子數據庫中。本文針對重慶市公安行業(yè)的需求，提出了一種基于Oracle數據庫的空間矢量數據實時同步技術，通過本方法，解決了分布式空間數據同步的問題，實現(xiàn)了市－區(qū)(縣)兩級警務資源共享。

2 技術難點

2.1 空間數據存儲技術

ArcSDE是Esri公司的發(fā)布的GIS數據管理中間件，它提供了高級的、高性能的GIS數據管理的接口，支持海量的空間數據管理。在傳統(tǒng)的存儲方式中，每一個圖層由業(yè)務表(business table)、要素表(feature table)和空間索引表(spatial index table)組成，屬性數據和空間數據分開存儲在B表和F表中，數據同步時需考慮多表間的級聯(lián)關系，不容易保證同步成功。ArcSDE for Oracle提供了ST_Geometry類型來存儲空間數據。ST_Geometry是一種遵循ISO和OGC規(guī)范的，可以通過SQL直接讀取的空間信息存儲類型。采用這種存儲方式能夠更好的利用Oracle的資源，更好的兼容oracle的特征，并且能夠更快的讀取空間數據。本次研究中，我們采用ST_Geometry存儲空間數據，將業(yè)務數據和空間數據存儲到一張表中，簡化了空間數據的管理，實現(xiàn)了空間數據的快速讀取。

2.2 分布式數據庫訪問技術

由于需要同步的數據存儲在不同的數據庫中，因此需要解決分布式數據之間互相訪問的技術難點。Database Link支持一個數據庫中的對象訪問另一個數據庫中的對象。當創(chuàng)建了一個Database Link后，可以用它來引用其他數據庫中的表和視圖。在SQL語句中，可以在表名或視圖名后加@Database Link以引用其他數據庫中的表或視圖，不僅可以通過Select語句查詢其他數據庫的表或視圖，還可以使用任何Insert，Update，Delete或Lock Table語句訪問遠程數據庫［2］。

2.3 記錄同步復制技術

當市級數據庫的記錄發(fā)生變化時，需要及時將這種變化傳遞給區(qū)縣數據庫，在此，需借助Oracle的物化視圖。Oracle的物化視圖是一種將視圖所對應數據加以實際物理存儲的技術，它是遠程數據庫目標表某一時間點在本地的副本。物化視圖最重要的功能和特性之一，就是其數據會隨著基表(或稱主表，master表)的變化而變，基表數據增加了，物化視圖數據會變多;基表數據刪除了，物化視圖數據也會變少［3］。本次研究中，我們通過建立市－區(qū)(縣)兩級PGIS平臺數據庫更新數據記錄物化視圖，將市級PGIS數據庫的增、刪、改操作傳遞給區(qū)縣PGIS數據庫，從而實現(xiàn)兩級數據庫的操作記錄同步。

3 技術實現(xiàn)

3.1 統(tǒng)一數據標準

為保證市、區(qū)(縣)兩級PGIS數據庫能實現(xiàn)數據同步，首先需要建立統(tǒng)一的數據標準。根據《警用地理信息基礎平臺與系統(tǒng)建設規(guī)范》，我們建立了警用基礎地理信息，警用公共地理信息，專業(yè)地理信息、標準地址信息、業(yè)務關聯(lián)地理信息等數據庫［4，5］，保障了市區(qū)兩級空間數據結構的一致性，為空間矢量數據同步奠定了基礎。

圖1 PGIS建庫標準

3.2 系統(tǒng)關鍵表

系統(tǒng)主要包含4個關鍵表:DCQ_SYN_DATABASE、DCQ_SYN_CONFIG、DCQ_SYN_LOG 和 DCQ_SYN_LOG_LOCAL，其中 DCQ_SYN_DATABASE記錄了所有區(qū)縣數據庫連接信息，DCQ_SYN_CONFIG記錄了同步圖層的信息，DCQ_SYN_LOG記錄了同步圖層的所有操作日志，DCQ_SYN_LOG_LOCAL記錄了本區(qū)縣同步操作日志，用于保證所有操作日志只處理一次，DCQ_SYN_LOG和DCQ_SYN_LOG_LOCAL字段結構相同。詳細信息如下:

DCQ_SYN_DATABASE表屬性 表1

DCQ_SYN_CONFIG表屬性 表2

DCQ_SYN_LOG和DCQ_SYN_LOG_LOCAL表屬性 表3

3.3 同步步驟

(1)調整市－區(qū)(縣)兩級PGIS數據庫的基本參數，保持市－區(qū)(縣)兩級PGIS數據庫的空間坐標系、空間對象編碼、元數據描述等參數完全一致;

(2)建立市級PGIS數據庫數據監(jiān)控器，當市級PGIS平臺空間矢量數據產生更新時，將更新信息寫入市級PGIS平臺更新日志記錄表中;

(3)建立市－區(qū)(縣)兩級PGIS數據庫更新數據記錄物化視圖，實現(xiàn)市－區(qū)(縣)兩級PGIS平臺更新數據記錄數據同步;

(4)區(qū)縣PGIS平臺定時訪問市級平臺PGIS更新日志記錄表，發(fā)現(xiàn)有更新內容后，將更新內容按區(qū)縣分發(fā)至各區(qū)縣更新記錄表中;

(5)建立區(qū)縣PGIS數據庫數據監(jiān)控器，當監(jiān)控到本地更新記錄表中數據發(fā)生變化時，根據變化操作，更新本地空間數據。

在市局數據庫，使用觸發(fā)器監(jiān)控所有同步圖層的INSERT、UPDATE、DELETE操作，并將變化記錄到DCQ_SYN_LOG日志表中。在區(qū)縣數據庫中，通過物化視圖將市局DCQ_SYN_LOG表記錄同步到區(qū)縣DCQ_SYN_LOG表中，在插入到區(qū)縣DCQ_SYN_LOG表的同時，通過唯一標識GUIDBSM判斷DCQ_SYN_LOG_LOCAL表中是否已經存在該記錄，如果沒有則將該記錄插入到DCQ_SYN_LOG_LOCAL表中，在插入到DCQ_SYN_LOG_LOCAL之前，分析該日志記錄，更新本區(qū)縣矢量數據，如圖2所示。

圖2 數據同步示意圖

4 應用效果

根據上述的數據同步方法，我們使用Microsoft.NET平臺實現(xiàn)了市－區(qū)(縣)兩級空間數據實時同步系統(tǒng)，并為42個區(qū)縣局部署了該同步系統(tǒng)。在公安專網內，100萬數據能在1小時內同步到各個區(qū)縣局，數據同步準確率100%，結果如圖3所示。

圖3 數據同步結果

5 結語

本文提出了大規(guī)?？臻g數據實時同步系統(tǒng)的技術設計，結合PGIS平臺在重慶市公安行業(yè)警用地理信息基礎平臺建設中得到了較好的應用，有效解決了市－區(qū)兩級PGIS空間數據同步的問題，有力支撐了全市PGIS應用的運行。

［1］賀日興，孫丕龍.警用地理信息平臺及其建設部署模式［J］.警察技術，2011(3):3～7.

［2］姚文琳，王存剛，劉世棟等.基于Oracle的分布式數據庫設計與技術［J］.計算機工程，2006(20):89～91.

［3］丁鯤，嚴浩，刁興春.分布式數據庫數據同步技術研究［J］.海軍工程大學學報，2004(5):100～104.

［4］GA/T 493－2004.城市警用地理信息系統(tǒng)建設規(guī)范［S］.

［5］GA/T 529－2005.城市警用地理信息屬性數據結構［S］.

［6］GA/T 532－2005.城市警用地理信息數據分層及命名規(guī)則［S］.