資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要： 該文通過(guò)廣東省資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)信息系統(tǒng)的建設(shè)，有效集成了全省的資源、環(huán)境以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展決策提供信息依據(jù)。系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)管理和信息服務(wù)兩個(gè)子系統(tǒng)，提供了對(duì)數(shù)據(jù)的管理和信息服務(wù)。重點(diǎn)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新模塊、多邊形切割查詢模塊和專題分析評(píng)價(jià)模塊。在數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)中，建立統(tǒng)一的空間參照系和數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)，并且采用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)SQLServer 2000與空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎ArcSDE，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多數(shù)據(jù)源、多尺度、多時(shí)相的海量資源環(huán)境數(shù)據(jù)的無(wú)縫存儲(chǔ)。

關(guān)鍵詞：資源環(huán)境；數(shù)據(jù)庫(kù)；信息系統(tǒng)；無(wú)縫

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044(2009)05-1032-03

The Design and Realization of Resource and Environment Database Information System

LI Hong-li， XU Wei-ying

(Department of computer engineering， Suzhou Vocational University， Suzhou 215104， China)

Abstract: The paper effectively integrates resource， environment and society-economy statistic data of Guangdong province and provides information basis for decision-making of regional sustainable development by building resource and environment database information system in Guangdong province. The system provides data management function and information service function by two subsystems: the data management subsystem and the information service subsystem. Some practical module are designed and exploited such as dynamic updating data module， querying module with polygon incision and thematic analysis and estimate module. As designing storage schema of database， unitive spatial frame of reference and data code criterion are built， and big relational database management system SQLServer 2000 and spatial data engine ArcSDE are adopt to realize seamless storage of multiple sources， multiscale， multitemporal resource and environment data.

Key words: Resource and Environment; Database; Information System;Seamless

1 引言

環(huán)境與發(fā)展是當(dāng)今人類社會(huì)所面臨的兩大主題，如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)與資源、環(huán)境的關(guān)系，在保護(hù)環(huán)境與生態(tài)平衡的前提下發(fā)展經(jīng)濟(jì)，是持續(xù)發(fā)展的核心問(wèn)題[1]。地理信息系統(tǒng)技術(shù)具有綜合各種社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境要素，進(jìn)而產(chǎn)生新的信息和提供決策支持的能力，為協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的關(guān)系和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展需要科學(xué)的規(guī)劃與決策，而資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，是科學(xué)管理的信息基礎(chǔ)。本文以廣東省地區(qū)（重點(diǎn)區(qū)珠江三角洲）作為研究對(duì)象，以地理信息系統(tǒng)技術(shù)和遙感技術(shù)作為支撐，建立廣東省資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全省資源、環(huán)境以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理，使得這些數(shù)據(jù)成為決策的信息依據(jù)，并且提供空間數(shù)據(jù)的處理、分析、模型模擬和專題分析評(píng)價(jià)等核心功能，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展決策提供參考依據(jù)。

2 信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)

廣東省資源環(huán)境信息系統(tǒng)建設(shè)以區(qū)域可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，有效集成全省基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，建立一個(gè)長(zhǎng)期的、穩(wěn)定的資源環(huán)境數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，使內(nèi)部業(yè)務(wù)人員能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行管理以及資源環(huán)境問(wèn)題的分析、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，對(duì)外部提供數(shù)據(jù)交流與共享。

2.2系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以金科網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、工作站及其他外圍設(shè)備為運(yùn)行平臺(tái)，在全省基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、專題空間數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)等資源的支持下，通過(guò)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和信息服務(wù)子系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)，提供資源環(huán)境數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用服務(wù)功能。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.3數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)采用C/S兩層架構(gòu)，分客戶端和服務(wù)器端。服務(wù)器選用Windows 2000 Server作為平臺(tái)，MS SQL Server2000作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，并通過(guò)SDE進(jìn)行擴(kuò)展，來(lái)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)。對(duì)于客戶端，應(yīng)用ArcObject作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用Visual Basic6.0作為客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)工具。

該子系統(tǒng)主要面向內(nèi)部業(yè)務(wù)人員，提供資源環(huán)境數(shù)據(jù)管理和有效應(yīng)用的工作平臺(tái)。同時(shí)可以與前端信息服務(wù)系統(tǒng)相結(jié)合，加強(qiáng)與用戶的交流。系統(tǒng)除了提供數(shù)據(jù)輸入輸出、空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理、空間數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)查詢、元數(shù)據(jù)管理、圖形編輯等常規(guī)空間數(shù)據(jù)庫(kù)功能設(shè)計(jì)外，重點(diǎn)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了多個(gè)實(shí)用功能模塊，這些模塊主要包括：

數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新模塊：在系統(tǒng)建成后，所有現(xiàn)有數(shù)據(jù)都已入庫(kù)。后期會(huì)有新的數(shù)據(jù)加入數(shù)據(jù)庫(kù)，按原來(lái)入庫(kù)方式輸入數(shù)據(jù)顯然比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因而，對(duì)于分幅的數(shù)據(jù)，應(yīng)用Visual Basic6.0，結(jié)合Arcobject開(kāi)發(fā)出自動(dòng)添加數(shù)據(jù)模塊，根據(jù)圖幅編號(hào)、地圖投影類型、經(jīng)緯度范圍等條件作相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，并且按照其區(qū)域范圍進(jìn)行拼接，然后入庫(kù)保存。這樣使后期數(shù)據(jù)的更新變得極為簡(jiǎn)便，易操作，且不易出錯(cuò)。

多邊形切割查詢模塊：對(duì)于圖像分幅存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢，一般通過(guò)點(diǎn)擊屬性、輸入SQL語(yǔ)句、按圖幅編號(hào)等條件進(jìn)行查詢。由于該系統(tǒng)在存儲(chǔ)時(shí)，是按照區(qū)域，對(duì)該區(qū)域所包含的圖幅進(jìn)行物理拼接后入庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)物理無(wú)縫存儲(chǔ)，對(duì)于后期的查詢提供了方便?；谶@個(gè)存儲(chǔ)前提，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出多邊形查詢模塊，使用該模塊，用戶可以對(duì)感興趣的區(qū)域，通過(guò)多邊形劃定界限，對(duì)界限內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行高分辨率查詢，實(shí)現(xiàn)多比例尺的無(wú)級(jí)比例尺漫游顯示。

專題分析評(píng)價(jià)模塊：專題分析模塊是廣東省資源環(huán)境信息系統(tǒng)應(yīng)用的綜合體現(xiàn)，為管理者和用戶提供科學(xué)的依據(jù)，是系統(tǒng)重點(diǎn)長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)的內(nèi)容。分析評(píng)價(jià)工作流程分為3個(gè)步驟：信息檢索、分析評(píng)價(jià)和趨勢(shì)預(yù)測(cè)。用戶通過(guò)信息檢索獲得資源環(huán)境變化信息，基于變化信息利用方法庫(kù)中的方法進(jìn)行變化分析，根據(jù)模型庫(kù)中的評(píng)價(jià)模型進(jìn)行資源環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)，最后進(jìn)行變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)。主要包括土地利用和土地覆蓋變化分析、植被及綠化狀況分析、水資源及流域治理環(huán)境效果分析等等，在此基礎(chǔ)上建立生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用多種數(shù)學(xué)模型和方法對(duì)資源環(huán)境狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，基于前面資源環(huán)境現(xiàn)狀和分析評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)一步總結(jié)歸納資源環(huán)境的區(qū)域差異、空間規(guī)律、變化過(guò)程特點(diǎn)，并結(jié)合相對(duì)獨(dú)立的指標(biāo)體系，發(fā)現(xiàn)變化原因，進(jìn)行資源環(huán)境變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)[2]。

2.4信息服務(wù)子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

信息服務(wù)子系統(tǒng)采用基于瀏覽器的B/S架構(gòu)，前端開(kāi)發(fā)工具采用ASP，web服務(wù)器采用微軟的IIS和ARCIMS相結(jié)合，數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)屬性信息采用ASP和ADO相結(jié)合，矢量數(shù)據(jù)則應(yīng)用ARCIMS進(jìn)行發(fā)布，ARCIMS以其強(qiáng)大的功能進(jìn)行地圖的編輯和網(wǎng)上發(fā)布。

該子系統(tǒng)面向公眾發(fā)布資源環(huán)境動(dòng)態(tài)信息，增強(qiáng)行業(yè)界內(nèi)的信息交流；同時(shí)根據(jù)用戶不同的權(quán)限，提供信息檢索、在線下載與上傳、在線注冊(cè)等服務(wù)。其主要模塊有網(wǎng)上宣傳模塊、數(shù)據(jù)顯示瀏覽模塊、信息查詢模塊、數(shù)據(jù)下載與上傳模塊和在線注冊(cè)模塊。

3信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與建設(shè)

系統(tǒng)建設(shè)的核心任務(wù)之一是數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。由于系統(tǒng)在復(fù)雜性、集成性、并發(fā)性等方面的要求很高，傳統(tǒng)的文件形式存儲(chǔ)及矢量、柵格分離的空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和表示方法，已經(jīng)無(wú)法滿足需求。ESRI公司的ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎具有較全面的空間數(shù)據(jù)管理功能，利用SQL語(yǔ)言對(duì)空間與非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，使空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)一體化集成。因而，本文采用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)SQL Server2000和空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎ArcSDE來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)。

3.1 數(shù)據(jù)源分析[3]

廣東省資源環(huán)境信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括四大類數(shù)據(jù)：基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。具體內(nèi)容：

1）基礎(chǔ)地理信息。主要包括基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、測(cè)量控制點(diǎn)、數(shù)字高程模型、水系。居民地。境界、交通網(wǎng)、管線等數(shù)據(jù)內(nèi)容。

2）專題數(shù)據(jù)。專題信息主要包括：地質(zhì)、土地利用、土壤、植被初級(jí)生產(chǎn)能力、農(nóng)業(yè)區(qū)劃，以及各種土壤養(yǎng)分圖等專題圖。

3）遙感數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)是通過(guò)遙感手段獲取的對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)，主要包括TM數(shù)據(jù)、ETM數(shù)據(jù)、SPOT數(shù)據(jù)、SAR數(shù)據(jù)等。

4）屬性數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)主要包括環(huán)境質(zhì)量信息、社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)及發(fā)展規(guī)劃信息，以及一些專題信息的詳細(xì)描述性屬性數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)總體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的主要功能是提供對(duì)資源環(huán)境數(shù)據(jù)有效的管理和應(yīng)用。從邏輯上，我們對(duì)總數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)一步分成四個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)：基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、專題信息數(shù)據(jù)庫(kù)、遙感數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)[4]。如圖2所示。

3.2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源涵蓋了整個(gè)廣東省區(qū)域；其獲取手段多樣，包括紙質(zhì)地圖的數(shù)字化、遙感影像的處理、資料的統(tǒng)計(jì)等；數(shù)據(jù)有著多種比例尺或分辨率；數(shù)據(jù)有著不同年份的版本。由此可以看出系統(tǒng)數(shù)據(jù)是具有多源性、多分辨率、多時(shí)相的海量數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn)以及在數(shù)據(jù)的采集、處理過(guò)程中，數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)縫隙，如何有效地對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，建立無(wú)縫的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，是我們重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)采用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)MS SQL Server2000與空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一無(wú)縫存儲(chǔ)與管理，消除了圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間的縫隙。同時(shí)，為了使前端客戶端能夠更加方便的瀏覽與管理數(shù)據(jù)，對(duì)于經(jīng)過(guò)數(shù)字化、配準(zhǔn)、校正、分層后的矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)，本文應(yīng)用ArcGIS軟件首先對(duì)各圖幅按不同區(qū)域和比例尺分別進(jìn)行拼接處理，拼接后的整幅圖像存入SDE數(shù)據(jù)庫(kù)。其中廣東省1：25萬(wàn)的整個(gè)區(qū)域矢量圖進(jìn)行拼接，然后按圖層分別進(jìn)行保存；1：5萬(wàn)和1：1萬(wàn)矢量圖，則針對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行圖幅拼接，然后分層進(jìn)行保存。這樣在物理存儲(chǔ)上合并成了一個(gè)文件，圖幅之間在物理上真正變成無(wú)縫。這種物理無(wú)縫的存儲(chǔ)方式有利于客戶端的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，特別是為多邊形切割查詢操作提供了方便。

5 結(jié)論

廣東省資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)信息系統(tǒng)按照上述設(shè)計(jì)，目前已基本完成。系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和信息服務(wù)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并在廣東省金科網(wǎng)絡(luò)信息中心進(jìn)行了部署，基本上滿足了管理人員進(jìn)行資源環(huán)境數(shù)據(jù)管理，業(yè)務(wù)人員進(jìn)行資源環(huán)境分析評(píng)價(jià)的要求，同時(shí)可對(duì)外進(jìn)行信息服務(wù)。其中在數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)中，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)了動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)加載模塊和多邊形切割查詢模塊，使得對(duì)數(shù)據(jù)的管理更新以及用戶對(duì)數(shù)據(jù)的查詢更加方便。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐘耳順. 區(qū)域持續(xù)發(fā)展與地理信息系統(tǒng)的協(xié)調(diào)作用[1]. 中國(guó)人口.資源與環(huán)境. 1994. 4-1.

[2] 諸云強(qiáng)，賈萍等. 國(guó)家資源環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].吉首大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2005.26-1.

[3] 楊昆，曹彥波等.基于ArcSDE和Oracle的警務(wù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào). 2005.25－5.

[4] 李巖，陳世經(jīng)等.資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)體系及其在可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用[J]. 熱帶地理. 1998. 18-4.

[5] 劉斌，辛海強(qiáng)等. 新疆國(guó)土資源環(huán)境信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 測(cè)繪科學(xué). 2004. 29-7.

[6] 馬榮華. 大型GIS海量數(shù)據(jù)的無(wú)縫組織初步研究[J]. 遙感信息.2003（3）.