基于GIS技術(shù)的測繪成果檔案快速提供系統(tǒng)建設(shè)

張維娜

(山西省測繪資料檔案館，山西太原030002)

基于GIS技術(shù)的測繪成果檔案快速提供系統(tǒng)建設(shè)

張維娜

(山西省測繪資料檔案館，山西太原030002)

測繪成果檔案是重要的科技檔案之一，近年來隨著山西經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展和應(yīng)急處理的需要，各行業(yè)及部門對測繪成果及檔案的需求不斷增加。如何能快捷、準(zhǔn)確地為用戶提供測繪產(chǎn)品服務(wù)，是當(dāng)前面臨的重要問題?；凇吧轿魇y繪成果檔案快速提供項(xiàng)目”建設(shè)中的一些思路和方法，闡述GIS技術(shù)在測繪成果檔案管理和地圖數(shù)字化方面的應(yīng)用。

測繪成果檔案;數(shù)字檔案管理;地圖數(shù)字化;GIS技術(shù)

一、引 言

山西省測繪資料檔案館，是山西省唯一的測繪專業(yè)檔案館［1］，館藏內(nèi)容豐富、價(jià)值珍貴，在山西省經(jīng)濟(jì)建設(shè)和應(yīng)急處理方面發(fā)揮著重要的作用。尤其近年來在自然災(zāi)害頻發(fā)、地區(qū)基建投入量大的情況下，更使得各單位對測繪成果檔案的需求不斷增加。針對測繪成果檔案這一特殊的檔案項(xiàng)目，如何能夠便捷、準(zhǔn)確地為用戶提供測繪產(chǎn)品服務(wù)是當(dāng)前需要解決的重要問題。本文以山西省測繪資料檔案館“山西省測繪成果檔案快速提供項(xiàng)目”的建設(shè)過程和建設(shè)內(nèi)容為例，闡述GIS技術(shù)在測繪數(shù)字檔案管理和服務(wù)方面技術(shù)方法的應(yīng)用。

二、測繪檔案數(shù)據(jù)分類

測繪成果檔案涉及的內(nèi)容復(fù)雜、種類繁多，但是從數(shù)據(jù)類型上可以分為測繪成果實(shí)體數(shù)據(jù)、測繪成果元數(shù)據(jù)和系統(tǒng)建設(shè)輔助數(shù)據(jù)［2］3大類。

1)測繪成果實(shí)體數(shù)據(jù):主要是指各類已經(jīng)形成數(shù)字化的實(shí)際數(shù)據(jù)體，包括大地成果數(shù)據(jù)、4D成果數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、航空攝影數(shù)據(jù)等，以及與這些數(shù)據(jù)相關(guān)的電子文檔資料，如檔案、文件、多媒體等要素。

2)測繪成果元數(shù)據(jù):顧名思義就是用來描述測繪成果的數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)的管理需要同測繪成果實(shí)體數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以發(fā)揮元數(shù)據(jù)索引的作用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的相互查詢。

3)系統(tǒng)建設(shè)輔助數(shù)據(jù):主要是指在信息化系統(tǒng)建設(shè)過程中用于對測繪成果數(shù)據(jù)進(jìn)行展示、檢索、發(fā)布的輔助性空間數(shù)據(jù)，在本系統(tǒng)中主要涉及的有全國行政轄區(qū)背景數(shù)據(jù)、山西省行政轄區(qū)背景數(shù)據(jù)、1∶5 000～1∶1 000 000比例尺全國接圖表數(shù)據(jù)。

三、總體框架

山西省測繪成果檔案快速提供系統(tǒng)的整體框架，采用“N”層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由下到上分為數(shù)據(jù)層、支持層、服務(wù)層、應(yīng)用層和表示層。框架結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 山西省測繪成果檔案快速提供系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

1)表示層:是采用Struts框架實(shí)現(xiàn)MVC模式的展現(xiàn)層，是展現(xiàn)給系統(tǒng)所有用戶的圖形界面，它包括 Ajax、HTML、JSP、Servlet、Java Applet。采用MVC模式的優(yōu)勢在于:MVC可以使用多種用戶圖形界面而系統(tǒng)核心處理功能無需改變;Java開發(fā)人員與頁面的美編人員的工作可同時(shí)獨(dú)立地進(jìn)行，并且圖形界面的變更不會導(dǎo)致核心處理功能的變化;可以在不需要重新編譯核心處理功能的情況下修改系統(tǒng)的圖形界面。

2)應(yīng)用層:是實(shí)現(xiàn)所有的檔案管理業(yè)務(wù)邏輯、空間數(shù)據(jù)庫的管理和應(yīng)用、元數(shù)據(jù)的管理和發(fā)布及系統(tǒng)管理工具集。工作流引擎貫穿整個(gè)系統(tǒng)的功能及業(yè)務(wù)流程，可使各個(gè)相對獨(dú)立或有先后次序的功能可以有機(jī)地結(jié)合起來，功能之間有相互調(diào)用的接口。

3)服務(wù)層:作為整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)總線，為整體系統(tǒng)提供面向服務(wù)架構(gòu)的開發(fā)工具包。其原理是將基礎(chǔ)功能合并到開發(fā)工具包中，統(tǒng)一提供API接口或封裝為應(yīng)用服務(wù)供“應(yīng)用層”調(diào)用，其中包括檔案數(shù)據(jù)管理服務(wù)、工作流服務(wù)、矢量數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)和瓦片數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)。

4)支持層:是指支持山西省測繪成果檔案快速提供系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)軟件平臺。主要包含用于檔案管理的東方飛揚(yáng)ES-OAIS數(shù)字化檔案管理系統(tǒng)，用于測繪成果數(shù)據(jù)管理與發(fā)布的中地公司MapGIS K9-IMS平臺和用戶檔案、資料數(shù)據(jù)信息存儲和管理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle 10g。

5)數(shù)據(jù)層:存放需要管理的各類專題數(shù)據(jù)，是上層的數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)管理可以根據(jù)數(shù)據(jù)體的特點(diǎn)采用不同的數(shù)據(jù)源管理，對于信息或?qū)傩詳?shù)據(jù)可以采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)如Oracle進(jìn)行管理;對于實(shí)體數(shù)據(jù)庫可以采用目錄文件集方式。

四、功能構(gòu)成

該系統(tǒng)從應(yīng)用功能上分為系統(tǒng)管理功能、檔案管理功能和空間圖形管理功能3個(gè)子系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

圖2 山西省測繪數(shù)字檔案快速提供系統(tǒng)功能構(gòu)成示意圖

系統(tǒng)管理子系統(tǒng)，可以作用于檔案管理子系統(tǒng)和空間數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，對系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)，基本配置等設(shè)置起作用;檔案管理子系統(tǒng)和空間數(shù)據(jù)子系統(tǒng)之間可相互切換，實(shí)現(xiàn)檔案數(shù)據(jù)的圖數(shù)一體化管理［3］及圖數(shù)互動操作。各子系統(tǒng)中可根據(jù)業(yè)務(wù)需要設(shè)定相應(yīng)的系統(tǒng)功能，以實(shí)現(xiàn)對測繪檔案的著錄、存儲、管理、服務(wù)和分發(fā)。

五、關(guān)鍵技術(shù)

山西省測繪成果檔案快速提供系統(tǒng)建設(shè)，采用基于面向服務(wù)的思路進(jìn)行建設(shè)，基于文件和商業(yè)數(shù)據(jù)庫兩種策略存儲和管理檔案、資料和測繪成果數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的構(gòu)建充分考慮了系統(tǒng)可擴(kuò)展和可維護(hù)性［4］，采用成熟的ES-OAIS檔案管理平臺和Map-GIS-K9 GIS平臺共同構(gòu)建，數(shù)據(jù)存儲采用Oracle 10g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)涉及對檔案信息、檔案實(shí)體、空間數(shù)據(jù)的管理，可謂內(nèi)容復(fù)雜、集成強(qiáng)度高。因此，先進(jìn)的技術(shù)運(yùn)用是保證系統(tǒng)高效運(yùn)行的前提，在本案中主要運(yùn)用到的關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾種。

1.空間數(shù)據(jù)庫多源、多元數(shù)據(jù)管理與集成存儲技術(shù)［5］

山西省測繪數(shù)據(jù)檔案快速提供系統(tǒng)，采用多級分類數(shù)據(jù)組織管理模型，所管理的數(shù)據(jù)內(nèi)容和形式多少無關(guān)。由此，要實(shí)現(xiàn)各比例尺的測繪成果4D數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、航測數(shù)據(jù)、測量控制點(diǎn)數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)融合，通過動態(tài)投影統(tǒng)一分帶坐標(biāo)系，就可以很好地解決不同比例尺數(shù)據(jù)之間的融合銜接問題，使各種比例尺空間數(shù)據(jù)庫信息數(shù)據(jù)有機(jī)地融合在一起，實(shí)現(xiàn)一體化矢量、柵格、DEM、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)等測繪相關(guān)空間數(shù)據(jù)的管理和動態(tài)更新。

2.基于地圖服務(wù)器的數(shù)據(jù)發(fā)布技術(shù)

地圖服務(wù)器模型是以服務(wù)為中心，根據(jù)客戶端的需要向其提供地圖數(shù)據(jù)與分析結(jié)果。在這種策略下，數(shù)據(jù)與進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的軟件都是運(yùn)行在服務(wù)器上，客戶端則沒有任何數(shù)據(jù)處理能力，僅僅是組織和發(fā)送請求和現(xiàn)實(shí)服務(wù)器響應(yīng)結(jié)果。如果使用高性能服務(wù)器，則可以讓用戶訪問到難于通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸或在客戶端本地?zé)o法處理的數(shù)據(jù)，如Map-GIS矢量圖形庫、高分辨率衛(wèi)星影像等。這種策略還可以讓專業(yè)背景薄弱的用戶輕松使用復(fù)雜的空間分析程序，可以有效地控制用戶對數(shù)據(jù)的訪問，保證數(shù)據(jù)的安全。客戶端的任何請求都必須返回到服務(wù)器端進(jìn)行處理，處理請求后通過局域網(wǎng)返回客戶端。這種策略非常適合對空間分析能力要求較少，而對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)要求較高的用戶。

3.空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)技術(shù)

山西省測繪成果包括1∶10 000～1∶1 000 000間的多尺度基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，主要由4D數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、航測影像數(shù)據(jù)、測量控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)體組成。本項(xiàng)目需要對部分分幅數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整理，使之符合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并對各比例尺數(shù)據(jù)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)。在平行方向上，各分幅數(shù)據(jù)要組成邏輯上的無縫整體;在垂直方向上，庫內(nèi)4D數(shù)據(jù)通過一致的坐標(biāo)定位和投影參數(shù)賦值，使不同比例尺間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)套合，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的組織管理，以便于數(shù)據(jù)查詢，易于更新，實(shí)現(xiàn)簡單快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)提取分發(fā)，提高工作效率。

4.海量地圖庫及影像庫管理技術(shù)

為能夠滿足山西省測繪成果檔案快速提供的要求，必須有效地組織和管理矢量和柵格數(shù)據(jù)的海量存儲問題，并解決這些多源、多比例尺、多時(shí)相的空間數(shù)據(jù)、多種圖像格式［6］數(shù)據(jù)的集成和處理等問題。

對于矢量數(shù)據(jù)的管理在橫向上以圖幅為單位管理各幅地圖;在縱向上以要素層來組織各圖幅數(shù)據(jù)。要素層(層類)主要表現(xiàn)為點(diǎn)、線、面等類型，按這種組織方式，更易于實(shí)現(xiàn)對跨圖幅圖元進(jìn)行整體查詢、歸并、檢索、輸出的需要，以保證系統(tǒng)處理的快速有效。并有效地解決了等高寬矩形、等經(jīng)緯梯形、不規(guī)則(如按行政區(qū)劃等)分幅的多圖幅大容量數(shù)據(jù)的建庫及管理，也簡易地實(shí)現(xiàn)了全圖庫數(shù)據(jù)的分層及變焦顯示和漫游。

針對空間影像，采用金字塔方式是實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)分塊及多尺度組織的最佳結(jié)構(gòu)。簡單地講，就是由原始影像數(shù)據(jù)開始，建立起一系列影像，各幅影像反映了不同的詳盡程度。利用影像文件金字塔結(jié)構(gòu)的不同層具有不同分辨率的特點(diǎn)，在對影像數(shù)據(jù)瀏覽時(shí)，就可以根據(jù)當(dāng)前顯示的分辨率提取相應(yīng)金字塔層的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的快速瀏覽。

六、結(jié)束語

作為對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、更新、分析、輸出等的處理工具，GIS為人們的日常生活提供了方便。運(yùn)用GIS技術(shù)構(gòu)建的測繪成果檔案快速提供系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)圖屬一體化、多源數(shù)據(jù)無縫集成的建庫思想，完成了測繪成果、資料、檔案3大海量實(shí)體數(shù)據(jù)集的唯一身份標(biāo)簽入庫管理，實(shí)現(xiàn)了融信息錄入、查詢統(tǒng)計(jì)、分發(fā)借閱、歸檔備份、信息發(fā)布及用戶管理等眾多功能為一體的測繪成果檔案管理平臺的構(gòu)建工作，極大地提高了測繪成果資料檔案管理的規(guī)范性及標(biāo)準(zhǔn)化水平。該系統(tǒng)運(yùn)行后，將有力地推進(jìn)山西省測繪資料檔案信息化建設(shè)，提升網(wǎng)絡(luò)分發(fā)服務(wù)能力，產(chǎn)生極大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 劉曉云.測繪科技檔案綜合管理與服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.地理空間信息，2010，8(3):49-52.

［2］ 李德仁，程濤.從GIS數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)知識［J］.測繪學(xué)報(bào)，1995，24(1):37-43.

［3］ 高允福.測繪資料成果檔案館平臺設(shè)計(jì)實(shí)踐［J］.測繪通報(bào)，2004(5):53-55.

［4］ 徐梅.測繪科技檔案館綜合管理與服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.遼寧測繪，2009(2):52-54.

［5］ 吳信才，謝忠，郭際元，等.地理信息系統(tǒng)原理與方法［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2002.

［6］ 胡祚成，屠越明.檔案信息數(shù)字轉(zhuǎn)化中的圖像文件格式［J］.中國檔案，2004(9):38-42.

Construction of Mapping Digital Archives Fast Provided System Based on GIS Technology

ZHANG Weina

0494-0911(2011)10-0053-03

P208

B

2011-07-08

張維娜(1962—)，女，山東濟(jì)南人，高級工程師，主要從事數(shù)字檔案管理工作。