測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)管理平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

耿麗麗，甘 泉，楊 雪，張 偉

(四川省基礎(chǔ)地理信息中心，四川成都610041)

一、引 言

近年來，我國因地震、地質(zhì)、旱澇、海洋等自然災(zāi)害給人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大的損失，自然災(zāi)害已經(jīng)成為影響我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會安全的重要因素，依靠科技進(jìn)步，提高我國防災(zāi)減災(zāi)的綜合能力已成為當(dāng)務(wù)之急［1］。

測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)在應(yīng)對各種自然災(zāi)害時起了不可或缺的作用，為災(zāi)害的災(zāi)情研判、決策部署、應(yīng)急救援、災(zāi)情評估等提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。因此，應(yīng)急數(shù)據(jù)的高效管理在防災(zāi)減災(zāi)工作中占有十分重要的地位。

測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)具有多源多時態(tài)的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)更新快、時效性及對比性強(qiáng)。目前，應(yīng)急數(shù)據(jù)的管理主要采用檔案的人工管理方式，而沒有一個專門的管理平臺，信息的查詢、瀏覽、更新等非常不便，從而導(dǎo)致災(zāi)害防治及空間分析達(dá)不到及時、準(zhǔn)確的目標(biāo)。

本文基于對測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)存儲與管理技術(shù)的研究，采用ArcGIS Server作為基礎(chǔ)平臺，研究開發(fā)了測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)管理平臺。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)管理平臺采用B/S結(jié)構(gòu)搭建，系統(tǒng)總體架構(gòu)分為3層，分別是數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和服務(wù)層，如圖1所示。數(shù)據(jù)層提供數(shù)據(jù)的管理服務(wù)，包括測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急數(shù)據(jù)目錄數(shù)據(jù)庫，以及為測繪應(yīng)急影像數(shù)據(jù)構(gòu)建的影像鑲嵌數(shù)據(jù)集，作為應(yīng)急數(shù)據(jù)管理平臺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)層，包括ArcGIS Engine應(yīng)用組件、ArcGIS服務(wù)軟件、FTP文件管理軟件等，為應(yīng)急數(shù)據(jù)管理平臺提供數(shù)據(jù)處理、分析、服務(wù)發(fā)布、文件庫存儲等功能實(shí)現(xiàn)的軟件平臺。服務(wù)層實(shí)現(xiàn)了測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)管理平臺的所有功能，包括目錄數(shù)據(jù)查詢、實(shí)體數(shù)據(jù)查看、多期影像對比、數(shù)據(jù)提取分發(fā)等，并實(shí)現(xiàn)與用戶的動態(tài)交互。

圖1 測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)管理平臺總體架構(gòu)

2.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

平臺數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)遵循可靠性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性等原則［2］。平臺數(shù)據(jù)庫分為測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急數(shù)據(jù)的目錄數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫3部分，如圖2所示。

(1)測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)庫

測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)庫主要包含基礎(chǔ)地理信息標(biāo)準(zhǔn)分幅影像數(shù)據(jù)和測繪應(yīng)急保障事件中獲取的分區(qū)應(yīng)急影像數(shù)據(jù)、DEM地形數(shù)據(jù)，以及包括境界、道路、水系、地名點(diǎn)數(shù)據(jù)等的矢量數(shù)據(jù)。測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)采用FTP文件數(shù)據(jù)庫的方式進(jìn)行管理，文件數(shù)據(jù)庫以文件夾的形式存放在服務(wù)器端，客戶端通過FTP協(xié)議訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，管理和提取文件數(shù)據(jù)。

圖2 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

(2)目錄數(shù)據(jù)庫

為便于對測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)庫中分幅、分區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，需建立應(yīng)急數(shù)據(jù)的目錄數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)分布圖和查詢索引表。目錄數(shù)據(jù)庫分為現(xiàn)勢庫和歷史庫，現(xiàn)勢庫中存放現(xiàn)勢性最強(qiáng)的數(shù)據(jù)，歷史庫中存放被更新數(shù)據(jù)的目錄數(shù)據(jù)。目錄數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)包括文件名、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)子類、比例尺、分辨率、數(shù)據(jù)格式、入庫時間、存放位置等關(guān)鍵字段，能夠進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)查詢檢索，為用戶提供整體、高效的瀏覽查詢服務(wù)。

(3)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括用戶信息、日志信息、文件索引、數(shù)據(jù)提取分發(fā)信息、地名信息等。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫由一系列關(guān)系表組成，存儲在SQL Server數(shù)據(jù)庫中，記錄系統(tǒng)操作及數(shù)據(jù)查詢、檢索、提取、分發(fā)的相關(guān)信息。

3.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)管理、服務(wù)發(fā)布、地圖操作、目錄查詢、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)服務(wù)6大模塊，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

ArcGIS Server提供了豐富的GIS功能，是一個用于構(gòu)建集中管理、支持多用戶的企業(yè)級GIS應(yīng)用的平臺。系統(tǒng)采用Visual Studio 2010作為集成開發(fā)環(huán)境，以ArcGIS Server10.1作為開發(fā)平臺，數(shù)據(jù)庫選用SQL Server2008。

1.系統(tǒng)管理模塊

該模塊主要包括用戶管理和日志管理。用戶管理功能實(shí)現(xiàn)用戶的添加、刪除，以及用戶信息、密碼和權(quán)限等的修改;日志管理功能實(shí)現(xiàn)查詢和刪除用戶登錄、數(shù)據(jù)下載及數(shù)據(jù)分發(fā)的日志信息。

2.服務(wù)發(fā)布模塊

該模塊主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)急數(shù)據(jù)服務(wù)及多期對比數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布，系統(tǒng)通過創(chuàng)建影像鑲嵌數(shù)據(jù)集發(fā)布數(shù)據(jù)服務(wù)。

3.地圖操作模塊

該模塊主要包括矢量和影像數(shù)據(jù)加載、地圖縮放漫游、屬性查詢、數(shù)據(jù)選擇、前后視圖、全圖顯示、底圖轉(zhuǎn)換等操作。

4.目錄查詢模塊

該模塊主要包括目錄數(shù)據(jù)的查詢、瀏覽、分析功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)勾選加載需要查看的數(shù)據(jù)，并可將多種類型數(shù)據(jù)疊加顯示;實(shí)現(xiàn)按行政區(qū)劃、地名點(diǎn)、經(jīng)緯度坐標(biāo)等進(jìn)行空間查詢;用戶還可以根據(jù)自己的需求繪制點(diǎn)線多邊形進(jìn)行查詢;同時還實(shí)現(xiàn)按屬性查詢功能，如按分辨率查詢、按圖名圖號查詢、按數(shù)據(jù)生產(chǎn)時間查詢等。

查詢后用戶可以查看所查詢數(shù)據(jù)的空間分布情況和篩選條件信息，并且在查詢結(jié)果的基礎(chǔ)上可再作查詢結(jié)果的分析，如按分辨率、數(shù)據(jù)生產(chǎn)時間等進(jìn)行分類總結(jié)數(shù)據(jù)情況。

目錄數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽界面如圖4所示。

圖4 目錄數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽

5.數(shù)據(jù)顯示模塊

該模塊主要包括元數(shù)據(jù)、影像實(shí)體數(shù)據(jù)和多期對比數(shù)據(jù)的展示。

1)元數(shù)據(jù)查看實(shí)現(xiàn)所選擇的每幅數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的逐一查看功能。

2)實(shí)體數(shù)據(jù)查看通過鑲嵌數(shù)據(jù)集實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)通過發(fā)布影像鑲嵌數(shù)據(jù)集服務(wù)為用戶提供查看實(shí)體數(shù)據(jù)的功能;系統(tǒng)對地圖控件顯示范圍進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)僅對當(dāng)前圖幅范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的查看功能。如圖5所示。

圖5 實(shí)體數(shù)據(jù)查看

3)對于某一區(qū)域有多個時間段的影像，系統(tǒng)提供查詢和對比分析功能，用戶可以通過查詢具有多期影像的數(shù)據(jù)，同時調(diào)用多期影像查看變化情況。如圖6所示。

圖6 3期影像對比

6.數(shù)據(jù)服務(wù)模塊

該模塊主要包括數(shù)據(jù)選取、數(shù)據(jù)下載和數(shù)據(jù)分發(fā)。數(shù)據(jù)按類型進(jìn)行選取后才能下載和分發(fā)，分發(fā)的數(shù)據(jù)主要有矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)按照用戶給定的范圍及選擇的要素進(jìn)行裁切、分類提取;影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)根據(jù)范圍選擇相應(yīng)圖幅進(jìn)行下載分發(fā)。如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)下載分發(fā)

四、結(jié)束語

測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)管理平臺充分利用了網(wǎng)絡(luò)地理信息技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了測繪應(yīng)急數(shù)據(jù)的任意查詢、瀏覽、對比分析及快速提取等功能，為加強(qiáng)應(yīng)急數(shù)據(jù)的管理，以及提升科學(xué)減災(zāi)水平、輔助應(yīng)急救援指揮、評估災(zāi)情等提供了輔助決策和技術(shù)支持。

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