基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的研建

郭范春

（遼寧省測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

“數(shù)字城市”建設(shè)通過(guò)有效整合多源城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，為各類與地理位置有關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息的集成、共享提供權(quán)威、統(tǒng)一的地理空間信息公共平臺(tái)?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)作為“數(shù)字地球”、“數(shù)字省”、“數(shù)字城市”以及各專題地理信息系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，越來(lái)越受到各行各業(yè)的高度重視?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)可以保證空間數(shù)據(jù)的一致性，對(duì)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的、規(guī)范的、標(biāo)準(zhǔn)的管理。將基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息共享。

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的管理對(duì)象是基礎(chǔ)地理信息，通過(guò)綜合運(yùn)用先進(jìn)的GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，建立以數(shù)字化基礎(chǔ)測(cè)繪成果為主要內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)?；A(chǔ)地理信息系統(tǒng)是構(gòu)建城市地理空間基礎(chǔ)框架的核心［1］。數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建立為其它示范系統(tǒng)應(yīng)用以及不同部門提供了完整而準(zhǔn)確的基礎(chǔ)地理信息，避免了重復(fù)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)采集和處理，大大節(jié)約了資金投入。在提供基礎(chǔ)地理信息資源共享的前提下，保障了基礎(chǔ)地理信息的實(shí)時(shí)更新，促進(jìn)信息化進(jìn)程的同時(shí)，為數(shù)字化建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、ArcGIS軟件的優(yōu)勢(shì)，與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的需求以及面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語(yǔ)言結(jié)合起來(lái)，展開(kāi)研究工作。主要內(nèi)容包括：

根據(jù)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的要求和特點(diǎn)，運(yùn)用GIS理論方法，結(jié)合ArcGIS 10軟件的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)ArcSDE10連接大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle11g，在Visual Studio 2010中以C#為編程語(yǔ)言，結(jié)合ArcEngine10開(kāi)發(fā)一套面向不同用戶的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)預(yù)處理、輸入輸出、數(shù)據(jù)表達(dá)、查詢統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)更新、歷史數(shù)據(jù)管理與回溯、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)維護(hù)和安全管理等功能。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)多源、多比例尺、多類型、時(shí)空一體化的連續(xù)無(wú)縫基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)質(zhì)檢、入庫(kù)更新、統(tǒng)計(jì)瀏覽、專題圖制作數(shù)據(jù)輸出等功能。

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)總體設(shè)計(jì)

具體目標(biāo)應(yīng)滿足數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)一致性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)實(shí)體化［2］。

城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建立的目的是將分幅分層生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，使之符合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效組織與管理，便于空間數(shù)據(jù)的查詢、分發(fā)與制圖［3］。因此，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的基本要求是：標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、編碼統(tǒng)一、格式統(tǒng)一。在整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)操作空間數(shù)據(jù)時(shí)，必須建立邏輯上或物理上無(wú)縫的數(shù)據(jù)庫(kù)。平面方面，分幅的數(shù)據(jù)要組織成一個(gè)無(wú)縫的整體；垂直方向，各種數(shù)據(jù)相互疊加和套合。功能上，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)輸入輸出、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表達(dá)、數(shù)據(jù)更新、歷史數(shù)據(jù)管理、元數(shù)據(jù)管理、安全管理以及高效的空間數(shù)據(jù)查詢等功能。

結(jié)合ArcGIS10.0軟件體系在空間數(shù)據(jù)組織、管理上的改進(jìn)和變化，對(duì)空間數(shù)據(jù)的邏輯組織采用以下組織規(guī)則［4］（見(jiàn)圖1）：

圖1 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)組織規(guī)則

1）數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按對(duì)象類型組織和設(shè)計(jì)子庫(kù)；

2）DLG組織方式按數(shù)據(jù)幾何特征、空間位置組織成不同數(shù)據(jù)集；

3）DEM、DOM空間位置、分辨率信息等劃分為不同的柵格編目進(jìn)行組織存儲(chǔ)；

4）專題數(shù)據(jù)按矢量數(shù)據(jù)類組織，單獨(dú)存儲(chǔ)，但可與DLG數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織管理；

5）元數(shù)據(jù)采用關(guān)系表單獨(dú)存儲(chǔ)。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)城市測(cè)繪與地理信息局的業(yè)務(wù)要求以及數(shù)據(jù)建庫(kù)需求，將城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)入庫(kù)模塊、數(shù)據(jù)更新模塊、數(shù)據(jù)提取模塊、數(shù)據(jù)瀏覽查詢模塊、空間分析模塊、數(shù)據(jù)制圖模塊、符號(hào)化展示與平臺(tái)環(huán)境配置模塊［5］。

1）數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。提供入庫(kù)前的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換以及質(zhì)量檢查功能，通過(guò)該子模塊，確保入庫(kù)數(shù)據(jù)在格式、坐標(biāo)參考以及質(zhì)量等方面滿足入庫(kù)要求。它的作用在于確保數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)（實(shí)體數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)）的完整性、正確性、權(quán)威性。各子模塊功能包括。投影轉(zhuǎn)換模塊、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、格式轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)質(zhì)檢模塊等。

2）數(shù)據(jù)入庫(kù)模塊。主要實(shí)現(xiàn)多源空間數(shù)據(jù)成果的入庫(kù)、加載、顯示。

3）數(shù)據(jù)更新模塊?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的更新與歷史數(shù)據(jù)查看。各子模塊功能有數(shù)據(jù)版本注冊(cè)、更新數(shù)據(jù)編輯、更新數(shù)據(jù)提交和歷史數(shù)據(jù)查看等。

4）數(shù)據(jù)提取模塊。通過(guò)導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)工作。

5）數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽子模塊。其是保障基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理的空間數(shù)據(jù)得以方便、快捷應(yīng)用的專業(yè)軟件系統(tǒng)，它提供了一系列地理信息系統(tǒng)軟件功能，具體包括：數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、量算、選擇、符號(hào)化、標(biāo)注等功能。各模塊功能有數(shù)據(jù)瀏覽模塊、查詢統(tǒng)計(jì)模塊、數(shù)據(jù)量算模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊、符號(hào)化標(biāo)注模塊等。

6）空間分析模塊。在數(shù)據(jù)基本查詢統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上提供更高級(jí)別的數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)，具體包括緩沖區(qū)分析和疊加分析。各模塊功能有緩沖區(qū)分析模塊和疊加分析模塊。

7）數(shù)據(jù)制圖子模塊。定位于為圖庫(kù)一體和多樣化產(chǎn)品快速制作提供技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速提供和數(shù)據(jù)庫(kù)快速出圖，滿足數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)的需求。各模塊功能有制圖數(shù)據(jù)配置功能、制圖視圖功能和部件添加編輯功能等。

8）平臺(tái)環(huán)境配置模塊。定位于為整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)格、權(quán)限、用戶、系統(tǒng)日志、以及數(shù)據(jù)庫(kù)連接參數(shù)配置的統(tǒng)一管理和維護(hù)。該模塊是城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的根基，為整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供支撐。各模塊功能有數(shù)據(jù)庫(kù)配置模塊、日志管理模塊和用戶管理模塊等。

3 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

3.1 平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境

由于城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)采用C/S架構(gòu)，利用ArcSDE連接大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle，以嵌入式開(kāi)發(fā)組件ArcEngine作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)［6］，因此，平臺(tái)運(yùn)行的環(huán)境如下：

服務(wù)器端：Oracle11g R2、ESRI ArcSDE10；

客戶端：ArcEngine Runtime10、城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

3.2 平臺(tái)運(yùn)行實(shí)例

用戶對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容的加載與刪除操作都會(huì)被系統(tǒng)保存到本地業(yè)務(wù)庫(kù)中，當(dāng)用戶登錄進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶類型、用戶名記錄該用戶最近時(shí)間內(nèi)最后一次對(duì)數(shù)據(jù)視圖的有效操作，并從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取當(dāng)前數(shù)據(jù)加載情況進(jìn)行數(shù)據(jù)展示。圖2～4是系統(tǒng)的主界面和功能圖。

圖2 系統(tǒng)主界面

ArcEngine連接ArcSDE［7］需要用到IPropertyset接口，通過(guò)設(shè)置連接ArcSDE的服務(wù)地址、實(shí)例名稱、數(shù)據(jù)庫(kù)名、用戶名稱、用戶密碼和版本庫(kù)名6個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)ArcSDE［8］數(shù)據(jù)的加載。

圖3 SDE數(shù)據(jù)連接與加載

數(shù)據(jù)更新與管理模塊［9］提供數(shù)據(jù)版本化注冊(cè)/非注冊(cè)、歷史歸檔、在線版本化更新方式、離線更新方式以及歷史數(shù)據(jù)回溯等功能，通過(guò)該模塊可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新與歷史數(shù)據(jù)的管理查看。

圖4 數(shù)據(jù)更新與歷史數(shù)據(jù)管理菜單

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于C/S架構(gòu)采用ArcEngine、ArcSDE、Oracle10g、C#技術(shù)設(shè)計(jì)并建立了具有能夠?qū)Χ啾壤?、多?shù)據(jù)源、多類型的4D產(chǎn)品進(jìn)行入庫(kù)、更新、分發(fā)、查詢、制圖能力的城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

隨著“數(shù)字城市”的不斷普及，城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)也日趨完善，因此對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的需求也在不斷增加。本系統(tǒng)是在C/S模式下開(kāi)發(fā)的，還可以根據(jù)需要進(jìn)行改進(jìn)與完善，可以考慮結(jié)合C/S和B/S兩種模式開(kāi)發(fā)出功能更強(qiáng)大、實(shí)用性更廣泛的混合架構(gòu)模式的應(yīng)用軟件，這方面的研究還有待加強(qiáng)和完善。

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