基于ArcSDE的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的組織和建設(shè)

郝君

摘 要：基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)是搭建數(shù)字城市的基礎(chǔ)平臺(tái)。本文以數(shù)字溫州為例，采用Oracle11g數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)和ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，對(duì)包括矢量、柵格以及DEM等各種類型、各種比例尺的地圖數(shù)據(jù)實(shí)施集中、統(tǒng)一、高效的管理。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)軟硬件環(huán)境搭建、空間數(shù)據(jù)的組織和建設(shè)涉及到的關(guān)鍵技術(shù)及主要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：ArcSDE 空間數(shù)據(jù)庫(kù) Oracle

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（a）-0031-02

數(shù)字城市是一個(gè)覆蓋整個(gè)城市的信息模型，它將分散在城市各個(gè)地方的信息從不同渠道采集，并按照地理空間坐標(biāo)組織起來(lái)，既能體現(xiàn)城市內(nèi)部各種信息的內(nèi)在有機(jī)聯(lián)系，又便于按地理空間位置進(jìn)行檢索和利用。城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)字城市的基礎(chǔ)，隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)正在呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，如何組織調(diào)度存儲(chǔ)與管理海量的空間數(shù)據(jù)，滿足國(guó)內(nèi)數(shù)字化生產(chǎn)和國(guó)家基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)業(yè)建設(shè)的迫切需要，更好地促進(jìn)數(shù)字城市的發(fā)展，是當(dāng)前GIS界面臨的重大問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，本文在介紹了ArcSDE在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)用的基礎(chǔ)上以溫州市為例，介紹了該技術(shù)在基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)現(xiàn)方法。

1 ArcSDE在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的GIS空間數(shù)據(jù)往往以文件方式存儲(chǔ)在服務(wù)器中，用這種方式管理空間數(shù)據(jù)安全性較差，存在著圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)和圖形分離存儲(chǔ)的問(wèn)題，與文件方式的數(shù)據(jù)管理相比，采用面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)可以更好消除數(shù)據(jù)分離存儲(chǔ)問(wèn)題，它具有信息提供實(shí)時(shí)、數(shù)據(jù)共享性強(qiáng)，數(shù)據(jù)冗余低等優(yōu)點(diǎn)。因此，如何應(yīng)用面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理空間數(shù)據(jù)，是高效存儲(chǔ)管理空間數(shù)據(jù)的一個(gè)較好途徑。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在GIS中的應(yīng)用徹底地改變了GIS的應(yīng)用模式，它不僅解決了傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理問(wèn)題，也解決了多用戶編輯、數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)安全機(jī)制等諸多問(wèn)題。在這種情況下，ArcSDE技術(shù)為人們解決GIS空間數(shù)據(jù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)之間進(jìn)行高效交互提供了一個(gè)通道和技術(shù)支持。

ArcSDE是ESRI公司開(kāi)發(fā)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，它是目前對(duì)多源和多尺度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理比較流行的方法之一。ArcSDE允許用戶向數(shù)據(jù)庫(kù)中加入空間數(shù)據(jù)，除了提供用戶已經(jīng)在使用中的其他類型的信息以外，還可提供地理要素的空間位置及形狀等信息，在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)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)。相對(duì)于其所選用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，ArcSDE是一個(gè)中間件，它的功能是在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）之間充當(dāng)一個(gè)應(yīng)用接口，以充分地把GIS和RDBMS集成起來(lái)。ArcSDE管理空間數(shù)據(jù)并為訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)的軟件提供接口，為用戶在任意應(yīng)用中嵌入查詢和分析這些數(shù)據(jù)的功能。ArcSDE將地理特征數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一地集成在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（RDBMS）中，利用從關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境中繼承的強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一而有效的管理。ArcSDE充當(dāng)了客戶端和服務(wù)器端的中間件，可以屏蔽不同操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的差異，使面向特定領(lǐng)域（如空間數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用）所需的技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，供不同的客戶端高效地共享和互操作。

2 空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)

2.1 軟硬件環(huán)境建設(shè)

結(jié)合數(shù)字溫州現(xiàn)有的軟硬件設(shè)備進(jìn)行ArcSDE相關(guān)軟件的部署。

（1）硬件方面采用的是兩臺(tái)IBM P570小型機(jī)（操作系統(tǒng)為AIX6.1），共用的存儲(chǔ)為IBM N6060存儲(chǔ)。軟件配置方面，安裝的是ArcSDE10.0，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle11g Rac負(fù)載均衡配置。

（2）ArcSDE軟件安裝方面，由于需要在AIX操作系統(tǒng)上進(jìn)行ArcSDE的安裝，需要用到SecureCRT軟件進(jìn)行AIX系統(tǒng)的連接、命令操作以及軟件和注冊(cè)文件的傳輸。另外在安裝軟件前需要對(duì)系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，如對(duì)SDEHOME和Oracle_HOME進(jìn)行路徑設(shè)置。同時(shí)在創(chuàng)建Oracle的SDE用戶時(shí)需要注意SDE用戶權(quán)限的特殊性，既不能賦予DBA權(quán)限，又比普通的用戶權(quán)限級(jí)別高，建議通過(guò)更改安裝目錄下的createsdeoracle.sql語(yǔ)句進(jìn)行授權(quán)。

2.2 空間數(shù)據(jù)庫(kù)的組織

基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)包括基礎(chǔ)地理要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、DEM數(shù)據(jù)庫(kù)、DOM數(shù)據(jù)庫(kù)以及地名數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)的建設(shè)。（1）基礎(chǔ)地理要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，地理實(shí)體以完整的對(duì)象存儲(chǔ)，不再細(xì)分為圖幅。基礎(chǔ)地理要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)管理的內(nèi)容主要包括水系、居民地及設(shè)施、交通、管線（地上）、境界與政區(qū)、地貌、植被與土質(zhì)等?；A(chǔ)地理要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)之一，是個(gè)多源、多尺度、海量的矢量數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)包括1∶500、1∶2000、1∶5000、1∶10000、1∶50000和1∶250000等多個(gè)比例尺系列。（2）數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，應(yīng)建立多比例尺集成的、無(wú)縫的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫(kù)。（3）數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)數(shù)字正射影像和衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，包括遙感影像和航空影像。在數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)建立多分辨率無(wú)縫的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫(kù)。（4）地名數(shù)據(jù)庫(kù)主要存儲(chǔ)各級(jí)行政區(qū)劃名稱、居民地名、交通地名信息、各類自然地理名稱、門(mén)牌號(hào)等數(shù)據(jù)。在該數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)過(guò)程中，存儲(chǔ)1∶500、1∶2000、1∶5000、1∶10000、 1∶25000、1∶50000、1∶250000比例尺DLG中的地名數(shù)據(jù)。

2.3 空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)

對(duì)于空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可以分為矢量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。矢量數(shù)據(jù)通過(guò)在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立Feature Dtataset后導(dǎo)入即可。柵格數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)目前有柵格數(shù)據(jù)集（Raster Dataset）、柵格目錄（Raster Catalog）、鑲嵌數(shù)據(jù)集（Mosaic Dataset）。鑲嵌數(shù)據(jù)集是ArcGIS 10新出的對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的一項(xiàng)功能，鑲嵌數(shù)據(jù)集可以說(shuō)是柵格數(shù)據(jù)集和柵格目錄的混合技術(shù)，它采用與非托管的柵格目錄一樣的方法來(lái)管理柵格數(shù)據(jù)；因此，可以對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行索引，并且可對(duì)集合執(zhí)行查詢，它的存儲(chǔ)方式和柵格目錄類似，但是在使用的時(shí)候和普通的柵格數(shù)據(jù)集是一樣的。鑲嵌數(shù)據(jù)集用于管理和發(fā)布海量多分辨率，多傳感器影像，對(duì)柵格數(shù)據(jù)提供了動(dòng)態(tài)鑲嵌和實(shí)時(shí)處理的功能。其最大優(yōu)勢(shì)是具有高級(jí)柵格查詢功能及實(shí)時(shí)處理函數(shù)功能，同時(shí)還可用作提供影像服務(wù)的源。

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不僅需要考慮數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)方式，也需要考慮用戶權(quán)限問(wèn)題。對(duì)于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，雖然SDE用戶屬于非DBA用戶，但是在ArcSDE架構(gòu)中，SDE地位比較特殊，是ArcSDE管理員。只有SDE可以完成一些特定的工作：比如啟動(dòng)/停止ArcSDE服務(wù)；終止某些用戶連接；壓縮多版本數(shù)據(jù)庫(kù)等。因此，為了增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性和提高數(shù)據(jù)的管理性，針對(duì)不同格式的數(shù)據(jù)定義不同的用戶名和表空間，根據(jù)溫州市的實(shí)際情況，定義兩個(gè)用戶和表空間分別存放溫州本地坐標(biāo)系的原始數(shù)據(jù)和WGS84坐標(biāo)系下脫密后的數(shù)據(jù)。在不同的權(quán)限下根據(jù)上面介紹的空間數(shù)據(jù)組織，定義四個(gè)數(shù)據(jù)集分別進(jìn)行數(shù)據(jù)存放。不同的用戶下只能看到本用戶下的數(shù)據(jù)，并只能對(duì)本用戶下的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、刪除功能。SDE作為超級(jí)用戶可以看到所有用戶下的數(shù)據(jù)并能進(jìn)行操作。

數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)完成后，就可以進(jìn)行連接并執(zhí)行相關(guān)操作。Arcgis10.0下sde的連接方式有兩種，直連和服務(wù)連接。直連具有不用開(kāi)啟sde服務(wù)、比服務(wù)器連接速度更快等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受用戶的喜歡，而且隨著Arcgis版本的不斷升級(jí)，直連方式的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)更明顯，因此我們選擇直連方式進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，連接字符串為：sde：oracle11g：IP@實(shí)例名。

4 結(jié)語(yǔ)

基于ArcSDE架構(gòu)集成的多源多尺度多時(shí)態(tài)多種類的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，采用集中式存儲(chǔ)管理，支持分布式維護(hù)更新，實(shí)現(xiàn)了大型GIS平臺(tái)上海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的一體化標(biāo)準(zhǔn)化管理。通過(guò)多源信息整合，可以提供便捷高效的綜合決策服務(wù)，滿足多行業(yè)多部門(mén)用戶的需求。因此，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)屬性調(diào)查工作，充分利用上層GIS系統(tǒng)圖形與屬性一體化管理功能，在集成管理之上擴(kuò)充地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，加大基礎(chǔ)地理信息承載量，開(kāi)拓基礎(chǔ)地理信息應(yīng)用新領(lǐng)域。

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