地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

王海銀，李國華，莊曉東，丁曉龍

(1.青島市勘察測繪研究院，山東 青島 266033； 2.山東省海陸地理信息集成與應(yīng)用工程研究中心，山東 青島 266033； 3.山東省國土測繪院，山東 濟(jì)南 250013)

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地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

王海銀1,2，李國華3，莊曉東1,2，丁曉龍1,2

(1.青島市勘察測繪研究院，山東 青島 266033； 2.山東省海陸地理信息集成與應(yīng)用工程研究中心，山東 青島 266033； 3.山東省國土測繪院，山東 濟(jì)南 250013)

隨著測繪地理信息技術(shù)及計算機(jī)軟硬件的發(fā)展，在地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中，大量的工序都已采用模塊化、并行化的方式處理，目前進(jìn)行中的全國地理國情普查工作更需要大量業(yè)務(wù)人員分批分片開展。然而，該種作業(yè)方式經(jīng)常需要將階段性成果進(jìn)行集成，用于統(tǒng)一處理或檢查，完成之后又需要化整為零。因此，針對目前地理國情并行作業(yè)方式，迫切需要一套協(xié)同化的地理國情普查數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺和體系來支撐多人在線、協(xié)同采集、網(wǎng)絡(luò)化處理的業(yè)務(wù)。本文設(shè)計開發(fā)了地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)，為地理國情普查內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)管理、質(zhì)檢和處理提供了一整套完整的解決方案。此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證了地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)的思想，在地理國情普查青島區(qū)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，取得了良好應(yīng)用效果。

地理國情普查；協(xié)同編輯；版本管理；ArcGIS Add-In

一、引 言

為全面、及時、準(zhǔn)確地掌握我國地理區(qū)域劃分、地形地貌特征、道路交通網(wǎng)絡(luò)、江河湖泊分布、土地覆蓋現(xiàn)狀、城市布局和城鎮(zhèn)化擴(kuò)張、生產(chǎn)力空間布局等自然和人文地理要素信息，深入揭示經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與自然資源環(huán)境的內(nèi)在關(guān)系和演變規(guī)律，掌握在地理空間上如何合理布局人口和經(jīng)濟(jì)活動、優(yōu)化資源配置，為實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展、區(qū)域發(fā)展、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、人與自然和諧發(fā)展的目標(biāo)提供重要支撐，國務(wù)院決定于2013—2015年開展第一次全國地理國情普查工作[1]。

數(shù)據(jù)的編輯和管理是地理國情普查的核心內(nèi)容。目前，國家、省已經(jīng)出臺了若干技術(shù)規(guī)定。很多測繪地理信息軟硬件廠商推出了各自的針對地理國情普查數(shù)據(jù)采集、外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和存儲的相關(guān)系統(tǒng)或軟件。這些產(chǎn)品都充分發(fā)揮了GIS的優(yōu)勢，在技術(shù)上都有其獨(dú)到之處，在實(shí)際作業(yè)中也取得了很好的效果。但它們存在如下幾方面的問題：

1) 只針對具體功能開發(fā)了工具集，無法形成規(guī)范化、流程化的作業(yè)體系。

2) 多數(shù)系統(tǒng)是單機(jī)版的軟件，不支持在線的多人協(xié)同作業(yè)。

3) 在生產(chǎn)過程中，數(shù)據(jù)管理的形式為文件格式，無法充分發(fā)揮數(shù)據(jù)庫存儲的優(yōu)勢。

基于以上背景，本文結(jié)合地理國情普查的相關(guān)規(guī)范，設(shè)計開發(fā)了地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)依據(jù)地理國情普查相關(guān)技術(shù)規(guī)定，規(guī)范了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)了對地理國情普查數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，提供了數(shù)據(jù)的入庫、瀏覽、導(dǎo)出、編輯和版本化管理等一系列操作，為地理國情數(shù)據(jù)生產(chǎn)工作提供了技術(shù)支撐。該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于青島區(qū)域的地理國情普查試點(diǎn)工作中。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)以地理國情數(shù)據(jù)生產(chǎn)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，在大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫環(huán)境下，利用GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、工作流技術(shù)等，建立基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中管理項(xiàng)目、協(xié)同任務(wù)生產(chǎn)、實(shí)時監(jiān)控作業(yè)流程、透明質(zhì)量檢查、一體化生產(chǎn)入庫的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)生產(chǎn)調(diào)度管理服務(wù)體系，降低數(shù)據(jù)生產(chǎn)的復(fù)雜程度，提高大規(guī)模協(xié)同數(shù)據(jù)生產(chǎn)的整體效益。

系統(tǒng)基于.NET開發(fā)，并選用美國Esri公司的ArcGIS系列軟件作為GIS功能開發(fā)平臺。相比其他GIS軟件，ArcGIS體系清晰，功能強(qiáng)大，尤其對空間數(shù)據(jù)管理的機(jī)制較為完善。

系統(tǒng)采用典型的3層架構(gòu)設(shè)計，包括表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，如圖 1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

表現(xiàn)層的GIS數(shù)據(jù)展示基于ArcMap桌面軟件實(shí)現(xiàn)。針對地理國情普查的業(yè)務(wù)需求，本文基于ArcGIS Add-In技術(shù)開發(fā)了功能插件，可以作為工具條集成到ArcMap中使用。

業(yè)務(wù)邏輯層基于.NET開發(fā)，GIS功能基于ArcGIS Engine實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主要分為兩大功能模塊：地理國情普查數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)協(xié)同編輯功能模塊。

地理國情普查數(shù)據(jù)庫選用Oracle，空間數(shù)據(jù)采用ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)引擎，提供對外的數(shù)據(jù)訪問接口，ArcSDE自身帶有強(qiáng)大的版本管理功能，支持空間數(shù)據(jù)的版本化管理。非空間數(shù)據(jù)的文件及系統(tǒng)生成的相關(guān)數(shù)據(jù)都統(tǒng)一存儲在數(shù)據(jù)庫中。

1.基于ArcGIS Add-In開發(fā)ArcMap插件

ArcGIS Add-In是ArcGIS 10引入的新開發(fā)方式，基于插件式開發(fā)思想，使用戶更容易定制和擴(kuò)展ArcGIS桌面應(yīng)用[2]。ArcGIS Add-In提供了一個公開的基礎(chǔ)框架，用戶自定義的工具被打包壓縮成一個單獨(dú)的文件。

ArcGIS Add-In插件也能夠通過集中式的網(wǎng)絡(luò)在一個組織中的用戶之間共享，可以基于.NET或Java平臺開發(fā)，還有以可擴(kuò)展標(biāo)示語言(XML)制作的。XML描述用戶的自定義信息，.NET或Java的類提供用戶自定義的功能。

ArcGIS Add-In包含命令按鈕、工具按鈕、組合框、可?？看绑w等多種用戶界面展現(xiàn)方式。系統(tǒng)的主要功能按鈕被集成到一個工具條中，數(shù)據(jù)列表、全景瀏覽器、圖片瀏覽器等通過可?？看绑w展示，如圖2所示。

2.ArcSDE版本管理機(jī)制

ArcSDE企業(yè)級數(shù)據(jù)庫是ArcGIS大型空間數(shù)據(jù)存儲實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品之一，除空間存儲之外，ArcSDE對外提供的功能也十分強(qiáng)大，如數(shù)據(jù)CheckIn、CheckOut，同步復(fù)制，歷史版本數(shù)據(jù)等。這些功能的內(nèi)部都與版本機(jī)制有著密切的關(guān)聯(lián)，因此可以說版本是ArcSDE整體功能體現(xiàn)的基礎(chǔ)[3]。

ArcGIS版本與傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的版本(復(fù)制、鎖定)有本質(zhì)區(qū)別，ArcGIS版本可理解為對數(shù)據(jù)庫的快照。版本代表著一種狀態(tài)，它只記錄編輯變化的數(shù)據(jù)。所謂變化的數(shù)據(jù)就存儲在相關(guān)的變化表中，沒有變化的數(shù)據(jù)在物理上只存儲一次。ArcGIS版本可為多個用戶創(chuàng)建屬于該用戶自己的版本，每個用戶在對應(yīng)的版本上可進(jìn)行長時間的編輯，即長事務(wù)的編輯，且它們之間相互影響，因?yàn)楦髯跃庉嫷臄?shù)據(jù)都存儲在變化表中。用戶編輯事務(wù)完畢后，可以將對應(yīng)版本協(xié)調(diào)相關(guān)的父版本，若有沖突，則解決相關(guān)沖突，協(xié)調(diào)完畢后即可提交到上一版本。

本文開發(fā)的系統(tǒng)借助于ArcSDE版本管理機(jī)制管理空間數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展了用戶權(quán)限、編輯操作記錄等功能。

三、地理國情普查數(shù)據(jù)管理

在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)生產(chǎn)軟件中，為了提高效率，往往將全要素地圖按要素層分配任務(wù)，這導(dǎo)致兩個缺點(diǎn)：一是作業(yè)員不能看到別人的作業(yè)情況，要素層之間的壓蓋等關(guān)系無法處理，在作業(yè)時也沒法參照其他層的要素關(guān)系；二是不同層之間的要素繁雜不一，很難統(tǒng)一進(jìn)度，更難調(diào)控作業(yè)進(jìn)程，有些工作(如編輯修改、錯誤處理等)必須要等所有圖層完成后才能進(jìn)行，影響了工作效率[4-5]。

本系統(tǒng)將地理國情普查數(shù)據(jù)處理工作流程重新梳理。管理員將一個任務(wù)分成幾個部分，如將一幅全要素地圖分成幾塊，下發(fā)到每個工作組。由幾個工作組同時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并按范圍分批次提交數(shù)據(jù)，大大提高了工作效率。登錄到系統(tǒng)，作業(yè)組工作人員即可知道自己的作業(yè)范圍，也能看到別人的作業(yè)進(jìn)展，管理員可以根據(jù)各自的進(jìn)展情況隨時調(diào)節(jié)工作量，從而最大限度地提高生產(chǎn)效能。

用戶登錄該系統(tǒng)后，按照作業(yè)區(qū)域→數(shù)據(jù)類別→作業(yè)班組→批次4級目錄樹組織用戶數(shù)據(jù)，用戶可以在地圖上查看作業(yè)區(qū)域或批次的范圍。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入的功能；對于每份數(shù)據(jù)，提供查看歷史版本、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)預(yù)覽、數(shù)據(jù)刪除的功能，且具備相應(yīng)權(quán)限的用戶可以進(jìn)行操作。數(shù)據(jù)組織方式如圖 3所示。

圖3 數(shù)據(jù)組織目錄結(jié)構(gòu)

基于本系統(tǒng)進(jìn)行地理國情普查的數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理，形成了非常規(guī)范的流程化作業(yè)方式，如圖 4所示。

圖4 地理國情普查數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程

四、地理國情數(shù)據(jù)協(xié)同編輯

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)生產(chǎn)質(zhì)量控制體系、數(shù)據(jù)生產(chǎn)作業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)缺乏固化的軟件系統(tǒng)來規(guī)范化執(zhí)行，絕大部分的數(shù)據(jù)生產(chǎn)仍然采用單人單機(jī)的作業(yè)模式，沒有形成網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化的作業(yè)模式，數(shù)據(jù)檢查不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時跟蹤檢查和修改[6]。

本系統(tǒng)在ArcSDE版本控制的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了在線編輯記錄的功能，未登錄系統(tǒng)的用戶不允許對地理國情普查數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯操作。用戶在登錄狀態(tài)下進(jìn)行要素的編輯操作，系統(tǒng)將捕捉用戶用ArcMap對地理國情圖層進(jìn)行的要素創(chuàng)建、刪除、修改(包括圖形修改和屬性修改)操作。保存編輯的同時，系統(tǒng)將操作內(nèi)容、操作員、操作時間、計算機(jī)名等信息記錄到數(shù)據(jù)庫的操作日志表中。系統(tǒng)管理員有權(quán)查看所有用戶的編輯內(nèi)容，選擇要查看的用戶和時間段，系統(tǒng)將按照時間順序列出該用戶的編輯內(nèi)容；普通用戶可以查看自己的編輯內(nèi)容。導(dǎo)入數(shù)據(jù)時保留原始版本備份，因此用戶可以將地理國情圖層中某一要素恢復(fù)至編輯操作之前的狀態(tài)。查看要素編輯記錄如圖 5所示。

圖5 地理國情普查數(shù)據(jù)編輯記錄

五、結(jié)束語

綜上所述，數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)為地理國情普查提供了新的技術(shù)手段，也必將成為地理信息數(shù)據(jù)編輯和管理技術(shù)的主流。本文對地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)和流程進(jìn)行了介紹。本系統(tǒng)規(guī)范了作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)的調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)的監(jiān)控和質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)生產(chǎn)的安全管理和協(xié)同數(shù)據(jù)生產(chǎn)的作業(yè)機(jī)制，大大提高了工作效率，促進(jìn)了地理國情普查項(xiàng)目數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。本系統(tǒng)在地理國情生產(chǎn)區(qū)域的成功應(yīng)用，驗(yàn)證了其具有一定的應(yīng)用和推廣價值。

[1] 徐德明.地理國情普查: 助力美麗中國——開展地理國情普查 服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展[J].中國測繪, 2013 (3): 4-7.

[2] 李論, 張志鵬, 陳慎.基于ArcGIS Add-In的不等分緯線多圓錐投影變換[J].測繪, 2013，36(5)：222-224.

[3] 李娜, 魏瑞娟, 崔洪濤，等.基于ArcSDE的數(shù)據(jù)庫版本管理及歷史歸檔的研究與實(shí)現(xiàn)[J].測繪與空間地理信息, 2012, 35(3)：163-164.

[4] 李偉, 劉仁義, 劉南.基于任務(wù)劃分和多版本技術(shù)的GIS空間數(shù)據(jù)協(xié)同處理研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報：理學(xué)版, 2005, 32(4)：475-480.

[5] 葉科峰.GIS協(xié)同生產(chǎn)管理[N].計算機(jī)世界，2008-08-25(A05).

[6] 郭朝珍, 王欽敏, 莊苗，等.空間數(shù)據(jù)協(xié)同編輯平臺協(xié)同機(jī)制的研究[J].計算機(jī)集成制造系統(tǒng), 2006,12(5):777-781.

Development and Application of Cooperative Production System for the Investigation of the National Geographical Condition

WANG Haiyin，LI Guohua，ZHUANG Xiaodong，DING Xiaolong

王海銀，李國華，莊曉東，等.地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J].測繪通報，2015(7)：103-105.

10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0223

2014-11-25

王海銀(1975—)，男，高級工程師，主要從事地理信息軟件開發(fā)及技術(shù)管理等工作。E-mail：why@qdkcy.com.cn

P208

：B

：0494-0911(2015)07-0103-03