數(shù)字測(cè)繪成果檔案管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐珊 張辛 楊坤

摘 要：針對(duì)空間公司目前在測(cè)繪成果管理方面存在的問題，并結(jié)合新形勢(shì)下測(cè)繪成果檔案管理的發(fā)展趨勢(shì)，提出建立基于數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、GIS及C/S+B/S的混合體系架構(gòu)設(shè)計(jì)理念的數(shù)字測(cè)繪成果管理系統(tǒng)，建成后的系統(tǒng)能使海量測(cè)繪成果資料的接收、存儲(chǔ)、管理、分發(fā)及服務(wù)更加規(guī)范和高效。

關(guān)鍵詞：測(cè)繪成果 混合架構(gòu) 海量數(shù)據(jù)管理

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（c）-0015-02

1 現(xiàn)狀及存在問題

數(shù)字測(cè)繪成果，指以數(shù)字形式表示的測(cè)繪成果，主要包括基礎(chǔ)測(cè)繪中形成的各種比例尺的數(shù)字地圖、平面和高程控制成果和專業(yè)測(cè)繪中形成的數(shù)字成果。長江空間公司經(jīng)過這幾年的發(fā)展已經(jīng)積累了TB級(jí)的數(shù)字測(cè)繪成果。社會(huì)各界對(duì)測(cè)繪成果資料的利用需求日益增加，而公司仍在采用建帳及制作結(jié)合表的方式進(jìn)行測(cè)繪成果數(shù)據(jù)管理，加之測(cè)繪成果資料檔案本身的特殊性和復(fù)雜性，致使測(cè)繪成果資料管理發(fā)展嚴(yán)重滯后，已無法適應(yīng)新形勢(shì)下測(cè)繪成果資料管理及利用的發(fā)展需求。因此，如何管理海量測(cè)繪成果資料，使其接收、存儲(chǔ)、管理、分發(fā)及服務(wù)更加規(guī)范和高效現(xiàn)已成為公司目前迫切需要解決的問題。

2 數(shù)字測(cè)繪成果檔案管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)字測(cè)繪成果檔案管理系統(tǒng)以測(cè)繪成果的管理、分發(fā)為核心，采用大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)，運(yùn)用先進(jìn)的GIS軟件作為空間數(shù)據(jù)的管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪成果資料的海量存儲(chǔ)和高效管理。建成后的長江空間公司基礎(chǔ)測(cè)繪成果管理系統(tǒng)支持多種方式進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)繪成果的檢索、查閱。實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪成果DLG（數(shù)字線劃圖）、DEM（數(shù)字高程模型）、DOM（數(shù)字正射影像）、DRG（數(shù)字柵格圖）、航空影像、衛(wèi)星影像、控制成果、測(cè)繪專題數(shù)據(jù)的入庫、管理和分發(fā)的現(xiàn)代化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化。實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪成果存儲(chǔ)、保存由人工文檔式的管理向以專業(yè)數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為主的管理方式轉(zhuǎn)移。

根據(jù)成果資料檔案的現(xiàn)有狀況、實(shí)際需求及未來發(fā)展趨勢(shì)，該文提出基于Browser/Server和Client/Server的混合體系架構(gòu)理念，建立基礎(chǔ)測(cè)繪成果管理系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由后臺(tái)數(shù)據(jù)庫、核心業(yè)務(wù)、公眾服務(wù)等三部分組成，其中后臺(tái)數(shù)據(jù)庫基于Oracle 10 g數(shù)據(jù)庫進(jìn)行各類測(cè)繪成果資料檔案的存儲(chǔ)和備份；核心業(yè)務(wù)涉及空間地理數(shù)據(jù)的錄入、分發(fā)、更新工作，這部分業(yè)務(wù)涉及的用戶較少，對(duì)圖形和數(shù)據(jù)的操作又較為復(fù)雜，要求較強(qiáng)的數(shù)據(jù)訪問交互能力，因此，為了保證運(yùn)行速度和運(yùn)行的效率，其設(shè)計(jì)將采用Client/Server結(jié)構(gòu)用于數(shù)據(jù)管理及GIS圖形應(yīng)用的功能開發(fā)。主要完成基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、控制成果數(shù)據(jù)、專題測(cè)繪成果數(shù)據(jù)的入庫、更新、瀏覽和管理功能。測(cè)繪成果目錄發(fā)布系統(tǒng)基于B/S體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建，主要為各子公司用戶提供測(cè)繪信息的目錄查詢及信息檢索。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫是數(shù)字測(cè)繪成果管理系統(tǒng)的核心部分，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，將影響到系統(tǒng)的運(yùn)行、應(yīng)用和管理。數(shù)字測(cè)繪成果管理系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)有：DLG（數(shù)字線劃圖）、DEM（數(shù)字高程模型）、DOM（數(shù)字正射影像）、DRG（數(shù)字柵格圖）、CAD分幅地形圖、航空影像、衛(wèi)星影像、專題測(cè)繪成果數(shù)據(jù)、控制成果等八大類數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)測(cè)繪成果資料檔案的有效集成及管理，該文根據(jù)測(cè)繪成果數(shù)據(jù)的分類結(jié)果即4D成果、CAD分幅地形圖、航空影像、衛(wèi)星遙感影像、專題測(cè)繪成果數(shù)據(jù)、控制成果等六類數(shù)據(jù)，采用目前非常流行的數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、SDE 技術(shù)、圖屬一體化及多源數(shù)據(jù)無縫集成的思想，從邏輯上構(gòu)建4D成果、CAD分幅地形圖、航空影像、衛(wèi)星遙感影像、工程地理數(shù)據(jù)、控制成果等六大數(shù)據(jù)庫。

其中矢量數(shù)據(jù)采用分層與分幅相結(jié)合的數(shù)據(jù)組織方式，以類型、尺度等方式分別構(gòu)建矢量要素?cái)?shù)據(jù)集進(jìn)行入庫存儲(chǔ)；柵格數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)類型、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及尺度等進(jìn)行組織，以無損壓縮（即LZ77算法）方式進(jìn)行入庫存儲(chǔ)；CAD分幅地形圖根據(jù)比例尺的不同分別構(gòu)建數(shù)據(jù)集，存儲(chǔ)在磁盤陣列上以文件方式進(jìn)行管理；屬性數(shù)據(jù)按照獨(dú)立要素類的方式單獨(dú)構(gòu)建，通過程序直接入庫。

另外，為提高系統(tǒng)訪問效率，系統(tǒng)采用三級(jí)格網(wǎng)技術(shù)對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了索引構(gòu)建，同時(shí)對(duì)虛擬內(nèi)存、SDE、Oracle等配置參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，以確保整個(gè)平臺(tái)的穩(wěn)定、安全及高效運(yùn)行。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

4.1 基于C/S測(cè)繪成果管理系統(tǒng)

4.1.1 測(cè)繪數(shù)據(jù)錄入子系統(tǒng)

包括測(cè)繪成果數(shù)據(jù)的增加、修改、刪除、數(shù)據(jù)加工等功能；各種圖形數(shù)據(jù)的批量入庫及文檔數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)的批量入庫功能。同時(shí)提供規(guī)定格式之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具，能支持Arc/Info Export E00，CAD Dwg/Dxf，ArcView Shape，Map Info Mif格式數(shù)據(jù)的讀和寫；能自動(dòng)完成規(guī)定格式間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，包括單個(gè)文件轉(zhuǎn)換和批處理轉(zhuǎn)換。

4.1.2 測(cè)繪成果目錄檢索子系統(tǒng)

查詢方式分為空間位置查詢和屬性信息查詢?？臻g位置查詢以1∶25萬地形圖數(shù)據(jù)為瀏覽、檢索底圖，在底圖上疊加顯示不同比例尺結(jié)合表，通過數(shù)據(jù)瀏覽、圖幅號(hào)、坐標(biāo)范圍、地名等查詢方式來獲取用戶所需測(cè)繪成果圖幅號(hào)、名稱、成圖年代、成圖方法、成果類型等。文檔資料屬性查詢可以按照資料名稱、資料編號(hào)、圖幅編號(hào)、圖名、比例尺、出版年代等多種檢索途徑，對(duì)測(cè)繪成果信息進(jìn)行單一條件、復(fù)合條件、模糊查詢、精確查詢等多種方式的查詢檢索。查詢結(jié)果以圖形和屬性兩種方式呈現(xiàn)給查詢者，圖形方式以直觀的空間位置展現(xiàn)；屬性信息方式以表格方式顯示具體的屬性信息，如存儲(chǔ)位置、編號(hào)等詳盡信息。查詢結(jié)果中的圖形和屬性可以關(guān)聯(lián)，即點(diǎn)擊表格中的行，在地圖窗口可以高亮閃爍顯示其空間位置。檢索結(jié)束后可以直接進(jìn)入測(cè)繪成果分發(fā)子系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)繪成果分發(fā)和提供。

4.1.3 測(cè)繪成果分發(fā)模塊

數(shù)據(jù)分發(fā)人員能夠根據(jù)圖幅號(hào)、坐標(biāo)范圍、鼠標(biāo)任意圈選以及用戶提供的索取資料范圍圖形數(shù)據(jù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取、裁切和輸出。能夠根據(jù)用戶的需要按照國標(biāo)地形圖圖式進(jìn)行符號(hào)化、標(biāo)注、圖廓整飾后打印或輸出圖片文件。數(shù)據(jù)操作、提供完成后在日志文件中進(jìn)行登記，以供測(cè)繪檔案管理子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)提供統(tǒng)計(jì)工作。

4.1.4 控制測(cè)量成果管理子系統(tǒng)

控制測(cè)量成果管理子系統(tǒng)以1∶25萬數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)瀏覽底圖，并在底圖上疊加不同比例尺地形圖結(jié)合表，能夠根據(jù)項(xiàng)目名稱、點(diǎn)名、水準(zhǔn)點(diǎn)線路名稱、鼠標(biāo)點(diǎn)選或拉框、坐標(biāo)范圍、點(diǎn)位所在圖幅號(hào)在測(cè)量控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫中提取控制點(diǎn)資料，并產(chǎn)生報(bào)表文件打印輸出，報(bào)表內(nèi)容包括點(diǎn)名、點(diǎn)號(hào)、坐標(biāo)、高程、點(diǎn)之記、點(diǎn)位說明、所在圖幅、施測(cè)單位、坐標(biāo)系統(tǒng)等信息。操作結(jié)束后在日志文件中進(jìn)行操作登記，以便在測(cè)繪管理子系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)量控制點(diǎn)資料提供情況統(tǒng)計(jì)工作。

4.1.5 系統(tǒng)維護(hù)模塊

系統(tǒng)維護(hù)在本系統(tǒng)中包含四部分內(nèi)容：用戶管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和系統(tǒng)數(shù)據(jù)還原及日志管理。其中用戶管理和日志管理是提供給系統(tǒng)管理員使用，系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和系統(tǒng)數(shù)據(jù)還原提供給測(cè)繪資料檔案管理員使用。

用戶管理：實(shí)現(xiàn)用戶的增加、編輯、刪除功能及對(duì)用戶的授權(quán)管理。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份：為防止災(zāi)難性的數(shù)據(jù)損失，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)此功能，實(shí)現(xiàn)定期或自動(dòng)備份數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。有邏輯備份、物理備份及增量備份及幾種方式。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)還原：實(shí)現(xiàn)將備份的數(shù)據(jù)還原到數(shù)據(jù)庫中。

日志管理：該模塊對(duì)于系統(tǒng)的各種操作加以記錄。將日志分為本地日志和數(shù)據(jù)庫日志，主要是用來記錄用戶所作的重要操作，如登錄信息、查詢登記、刪除信息等，即用戶的操作軌跡信息和系統(tǒng)出錯(cuò)信息。

4.2 基于B/S的測(cè)繪成果目錄發(fā)布系統(tǒng)

提供對(duì)測(cè)繪成果數(shù)據(jù)庫中資源目錄和元數(shù)據(jù)的查詢、檢索和共享管理，包括資源目錄服務(wù)、元數(shù)據(jù)查詢功能。

（1）源目錄服務(wù)。

提供對(duì)基礎(chǔ)信息資源數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)地理、影像、工程專題和三維模型等進(jìn)行分類發(fā)布，以資源目錄組織形式，對(duì)這些數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行組織和檢索，并進(jìn)行目錄檢索授權(quán)控制。

（2）元數(shù)據(jù)查詢功能。

提供兩種查詢方式：按資源目錄組織結(jié)構(gòu)，對(duì)檢索的數(shù)據(jù)項(xiàng)結(jié)果，可對(duì)其中的地理產(chǎn)品元數(shù)據(jù)（DLG、DEM、DOM）進(jìn)行查詢?yōu)g覽；按元數(shù)據(jù)樹形分類結(jié)構(gòu)，使用元數(shù)據(jù)分類、實(shí)體類型、關(guān)鍵字或其組合進(jìn)行檢索，允許用戶輸出或打印。

5 系統(tǒng)性能需求

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)多源海量數(shù)據(jù)的有效管理。

空間公司現(xiàn)有數(shù)字測(cè)繪成果數(shù)據(jù)容量達(dá)到TB級(jí)別，系統(tǒng)需要對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的入庫、維護(hù)更新和數(shù)據(jù)瀏覽。系統(tǒng)需管理的數(shù)據(jù)類型多樣包括：基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)（DLG、DEM、DOM）、影像數(shù)據(jù)、控制成果數(shù)據(jù)、專題地理空間數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多源數(shù)據(jù)的管理，實(shí)現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的無縫集成。

（2）擴(kuò)展性需求。

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，具有良好的可擴(kuò)充性，以適應(yīng)不同階段的發(fā)展需要，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。

（3）空間數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)優(yōu)化配置。

對(duì)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及空間數(shù)據(jù)引擎的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使響應(yīng)時(shí)間和吞吐量之間的關(guān)系達(dá)到最優(yōu)。加快系統(tǒng)運(yùn)行速度，減少用戶等待數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)量更新或者導(dǎo)入時(shí)，有進(jìn)度提示。

（4）安全性需求。

為不同用戶設(shè)置不同的基礎(chǔ)地理信息操作權(quán)限，確保數(shù)據(jù)安全。具有完整的數(shù)據(jù)入庫、更新操作日志。

（5）用戶操作簡(jiǎn)單。

系統(tǒng)維護(hù)方便，無需記憶任何計(jì)算機(jī)命令，人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單。

（6）數(shù)據(jù)的安全性需求。

系統(tǒng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)備份恢復(fù)能力，確保在數(shù)據(jù)遭到破壞時(shí)能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，確保數(shù)據(jù)的安全性。

（7）系統(tǒng)穩(wěn)定，容錯(cuò)能力強(qiáng)。

6 系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）系統(tǒng)的建設(shè)改變?cè)袦y(cè)繪成果管理手工、半手工的方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的積累數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)以及網(wǎng)上查詢檢索、提供利用等功能。（2）基于元數(shù)據(jù)的測(cè)繪成果數(shù)據(jù)管理。元數(shù)據(jù)就是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)、覆蓋范圍、質(zhì)量、空間和時(shí)間模式、空間參照系和分發(fā)等信息。它可以幫助和促進(jìn)人們有效地定位、評(píng)價(jià)、比較、獲取和使用相關(guān)數(shù)據(jù)。合理組織、管理元數(shù)據(jù)可以最大限度地發(fā)揮元數(shù)據(jù)的作用，使之成為管理和發(fā)現(xiàn)地理信息的鑰匙，為地理信息共享提供保障。（3）實(shí)現(xiàn)測(cè)繪成果空間查詢和檢索。測(cè)繪成果檔案獨(dú)有的空間地理特性決定了它對(duì)于圖形方面的較高要求，不僅要相關(guān)信息的可視化直觀表達(dá)，而且要具備一定的地理空間位置運(yùn)算和處理的能力?？梢詫?shí)現(xiàn)空間查詢和檢索功能是測(cè)繪成果檔案管理的一個(gè)突破。（4）系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理采用空間數(shù)據(jù)引擎（SDE）加大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Oracle，實(shí)現(xiàn)多源海量數(shù)據(jù)的組織管理、支持空間數(shù)據(jù)的無縫集成、確保數(shù)據(jù)的一致性、完備性、保證數(shù)據(jù)的安全。

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