ArcSDE在GIS中空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)應(yīng)用研究

張 旭 鮑慶鵬 胡廣洲

（東北石油大學(xué)華瑞學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150027）

在全球協(xié)作的信息時(shí)代，絕大部分的決策數(shù)據(jù)與空間位置、空間信息相關(guān)。融合計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)于一體的地理信息系統(tǒng)(GIS：Geographic Information System)則正是存儲(chǔ)和處理空間信息的高新技術(shù)，它把地理位置和相關(guān)屬性有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，根據(jù)用戶(hù)的需要將空間信息技術(shù)及其屬性信息準(zhǔn)確真實(shí)、圖文并茂地輸出給用戶(hù)，滿足人們對(duì)空間信息的需求，借助其獨(dú)有的空間分析功能和可視化表達(dá)功能，進(jìn)行各種輔助決策。近些年來(lái)，已廣泛應(yīng)用于資源、環(huán)境、電力、測(cè)繪、農(nóng)業(yè)、交通、電信、城市設(shè)施管理、航空航天及軍事等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理是以文件方式來(lái)完成的，在早期的各種GIS應(yīng)用系統(tǒng)和研究中，文件的存儲(chǔ)組織，可以較好地完成系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，包括系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理、查詢(xún)等。但隨著GIS系統(tǒng)應(yīng)用的推廣，以及GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，文件方式的數(shù)據(jù)管理難于適應(yīng)應(yīng)用的需要.數(shù)據(jù)在客戶(hù)應(yīng)用中的實(shí)時(shí)更新較為困難，數(shù)據(jù)量大小受到一定的限制。同時(shí)數(shù)據(jù)的共享和應(yīng)用的擴(kuò)展也受到一定的影響。

1 ArcSED介紹

1.1 ArcSDE簡(jiǎn)介

目前，InternetGIS的應(yīng)用為典型的3層結(jié)構(gòu)。3層結(jié)構(gòu)包括客戶(hù)機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。這種方式又稱(chēng)瘦客戶(hù)機(jī)系統(tǒng).在客戶(hù)機(jī)端沒(méi)有或者有很少的應(yīng)用代碼，客戶(hù)機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示和用戶(hù)請(qǐng)求的提交；應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)和處理用戶(hù)的請(qǐng)求；而數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理工作。所有的空間數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序都放在服務(wù)器端，客戶(hù)端只是提出請(qǐng)求，所有的響應(yīng)都在服務(wù)器端完成。不難看出，優(yōu)化服務(wù)器端的應(yīng)用是提高響應(yīng)速度的關(guān)鍵。Oracle+ArcSDE是服務(wù)器端的典型應(yīng)用，也是目前國(guó)際上最先進(jìn)的地理信息管理方案之一，可提供強(qiáng)大的地理信息存儲(chǔ)訪問(wèn)機(jī)制。筆者以O(shè)racle+AzcSDE應(yīng)用為例，探討空間信息訪問(wèn)優(yōu)化技術(shù)，即優(yōu)化Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器配置和ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎配置，達(dá)到合理組織數(shù)據(jù)和有效地提取數(shù)據(jù)的目的。

ArcSDE是Spatial Database Engine的縮寫(xiě)，其中文涵義是“空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎”。ArcSDE是美國(guó)著名的地理信息研究機(jī)構(gòu)ESRI推出的空問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案，它在現(xiàn)有的關(guān)系或?qū)ο箨P(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行空間擴(kuò)展，可以將空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)集成在目前絕大多數(shù)的商用RDBMS中。其訪問(wèn)模式如下：ARCSDEJ]E務(wù)器內(nèi)存放有空間對(duì)象模型，用戶(hù)的應(yīng)用程序(User Application)通過(guò)ArcSDE應(yīng)用編程接口(ArcSDE API)向ArcSDE服務(wù)器提出空間數(shù)據(jù)請(qǐng)求。ArcSDE)服務(wù)器依據(jù)空間對(duì)象的特點(diǎn)在本地完成空問(wèn)數(shù)據(jù)的搜索。并將搜索結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向用戶(hù)的應(yīng)用程序返回。ArcSDE的開(kāi)放式數(shù)據(jù)訪問(wèn)模型，支持最新的標(biāo)準(zhǔn)(OpenGIS，SQL，SQL Muhimedia)，提供快速的、多用戶(hù)的數(shù)據(jù)存取，提供開(kāi)放的應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境。是目前非常成功的空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎系統(tǒng)。在DBMS中融入空間數(shù)據(jù)后，ARCSDE可以提供對(duì)空間、非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行高效率操作的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。

1.2 空間數(shù)據(jù)通過(guò)ArcSDE存儲(chǔ)到Oracle中

用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)管理向?qū)Ы⒁粋€(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，創(chuàng)建SDE表空間米存放空問(wèn)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，設(shè)置表空阿容量自動(dòng)增加；創(chuàng)建SDE用戶(hù)并賦予SDE用戶(hù)相應(yīng)的權(quán)限：裝載、啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)，安裝ATcSDE過(guò)程中.需輸入數(shù)據(jù)庫(kù)的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)名(SID)以及空間數(shù)據(jù)引擎運(yùn)行實(shí)例名(缺省為esri_sde)，以便創(chuàng)建窄間數(shù)據(jù)引擎的運(yùn)行蠻倒。在服務(wù)器端的ArcSDE連接到Oracle吼后，就可以導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)了。武漢市地籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)為例：首先，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的總體結(jié)構(gòu)，并確定數(shù)據(jù)庫(kù)的坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)和圖形數(shù)據(jù)存放的方式。然后，對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括：分層、編碼、封閉、接邊等方面。待數(shù)據(jù)滿足建庫(kù)要求后，利用ArcIMS開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)入庫(kù)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，當(dāng)數(shù)據(jù)較少時(shí)，也可以直接利用ArcCatalog的import工具導(dǎo)入。當(dāng)然，在數(shù)據(jù)庫(kù)中，不但存在圖形數(shù)據(jù)還存在屬性數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)以表的方式存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后利用關(guān)鍵字段匹配實(shí)現(xiàn)圖屬掛接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成。

2 空間數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化

2.1 調(diào)整空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的4個(gè)主要參數(shù)是精度值(F表)、偏移量(s表)、索引網(wǎng)格和Oracle存儲(chǔ)參數(shù)。Geodatabase使用整數(shù)來(lái)存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)以取得更高的效率，而空間數(shù)據(jù)基本上都是浮點(diǎn)型的，因此在兩者之間轉(zhuǎn)換時(shí)需要一個(gè)精度控制，選擇合適的精度甚為重要，它直接影響存儲(chǔ)、計(jì)算速度和要素的冗余或丟失。偏移量保證加載的數(shù)據(jù)坐標(biāo)在Geodatabase的整形空間域內(nèi)。索引格網(wǎng)單元大小的確定則直接影響數(shù)據(jù)的響應(yīng)和系統(tǒng)性能，其大小需要在每格網(wǎng)索引的要素?cái)?shù)量和每要素所占格網(wǎng)數(shù)量之間來(lái)平衡選擇，通常以要素封裝邊界平均大小的3倍來(lái)設(shè)置初始的格網(wǎng)單元大小，然后在進(jìn)一步調(diào)整。網(wǎng)單元大小是可以隨時(shí)調(diào)整的，而精度和偏移量需要在數(shù)據(jù)加載前確定。Oracle存儲(chǔ)參數(shù)可參照O－raele的存儲(chǔ)規(guī)則確定。

2.2 參數(shù)配置

參數(shù)DB-FILE-MUITIBLOCK-READCOUNT控制，在一次讀取操作的時(shí)候，系統(tǒng)從硬盤(pán)讀取的數(shù)據(jù)量。磁盤(pán)I/O過(guò)頻，將降低系統(tǒng)的性能，磁盤(pán)讀取的次數(shù)越少越好。通常在GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中該參數(shù)經(jīng)常被設(shè)置成一個(gè)很高的值，但當(dāng)該參數(shù)被設(shè)置為8時(shí)，ArcSDE似乎能運(yùn)行得更好，偏高的參數(shù)值反而會(huì)影響Oracle的執(zhí)行計(jì)劃。

結(jié)論

ArcSDE是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中管理地理數(shù)據(jù)庫(kù)的接口，允許往關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中加入空間數(shù)據(jù)，提供地理要素的空間位置及形狀等信息。ArcSDE應(yīng)用服務(wù)器是對(duì)DBMS的擴(kuò)展，因而它支持DBMS的安全管理機(jī)制。此外，ArcSDE數(shù)據(jù)備份、版本管理和數(shù)據(jù)訪問(wèn)授權(quán)等功能也為數(shù)據(jù)的安全性提供了重要保障。

[1]畢慧亮.基于ArcIMS的學(xué)校實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng).軟件導(dǎo)報(bào)，2008(5).

[2]周敘.用ArcIMS開(kāi)發(fā)佛山市地圖網(wǎng)站.測(cè)繪通報(bào)，2007(7).

[3]陳述彭,程維明.世界森林的數(shù)字地球監(jiān)測(cè).遙感學(xué)報(bào)，2001(9).

[4]趙強(qiáng),趙建濤.基于ArcIMS的配電網(wǎng)WebGIS技術(shù)概述[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào),2006(02).

[5]陳建華,曹俊.基于GIS的電信光纖網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2007(01).

[6]袁俊江,唐斌,褚永彬,梁宇君.基于 Ajax 與ArcIMS的網(wǎng)絡(luò)礦產(chǎn)資源GIS研建.國(guó)土資源科技管理,2008(04).