基于ArcSDE的版本管理實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪的增量更新

倪慧珠

(浙江省第二測(cè)繪院，浙江 杭州 310012)

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基于ArcSDE的版本管理實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪的增量更新

倪慧珠

(浙江省第二測(cè)繪院，浙江 杭州 310012)

摘要：利用增量更新技術(shù)對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新是減少工作量、提高更新效率的主要解決方法之一。ArcSDE版本機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)增量數(shù)據(jù)的提取，但版本沖突的存在制約了該技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。研究自動(dòng)解決沖突方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)的增量更新。

關(guān)鍵詞：增量更新；版本管理；ArcSDE；基礎(chǔ)測(cè)繪

隨著數(shù)字城市的發(fā)展，智慧城市的提出，各級(jí)政府部門(mén)、社會(huì)大眾對(duì)基礎(chǔ)地理信息的需求正向深層次的應(yīng)用發(fā)展，同時(shí)各專業(yè)部門(mén)對(duì)地理信息系統(tǒng)的需求日益旺盛，對(duì)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性要求逐步提高，這就對(duì)測(cè)繪部門(mén)數(shù)據(jù)的更新提出了挑戰(zhàn)。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)是測(cè)繪部門(mén)用來(lái)管理和更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，全國(guó)大部分測(cè)繪與地理信息局均建立了本省的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，但由于作業(yè)模式及作業(yè)習(xí)慣等各方面的原因，一般都是基于圖幅(比如CAD格式、MicroStation格式)作業(yè)再入庫(kù)，這往往多增加幾道工序，再加上各環(huán)節(jié)的部門(mén)之間的流轉(zhuǎn)，大大影響了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的更新效率[1]。因此，基于庫(kù)體直接更新是提高效率的一種有效方式。

地理數(shù)據(jù)庫(kù)更新較常用的方法是按更新范圍整庫(kù)裁剪，更新后整庫(kù)覆蓋，即更新某一范圍數(shù)據(jù)，首先要從整庫(kù)中將該范圍內(nèi)數(shù)據(jù)切割，再分割成數(shù)塊給作業(yè)員更新，更新完成后將數(shù)據(jù)逐塊合并接邊，最后再整體替換整庫(kù)中的數(shù)據(jù)。對(duì)于全要素更新或者變化量較大的更新，這種形式較為適合。但對(duì)于少量要素更新、要素級(jí)更新以及準(zhǔn)實(shí)時(shí)更新，增量更新機(jī)制則更加切實(shí)有效。ArcSDE是ArcGIS與各大數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的中間產(chǎn)品，同時(shí)還支持多個(gè)用戶的并發(fā)操作，ArcSDE的版本管理機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)多用戶同時(shí)在同一數(shù)據(jù)庫(kù)、甚至同一個(gè)空間要素操作[2]，該功能可大大提高數(shù)據(jù)更新效率。

如何利用ArcSDE版本管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪多用戶并發(fā)更新及增量更新，提高更新效率是本論文研究重點(diǎn)。

1ArcSDE中版本管理的工作原理

版本化的方法是實(shí)現(xiàn)多版本、多用戶、多時(shí)態(tài)的數(shù)據(jù)管理模式的重要手段[3]。ArcSDE版本管理是以某一時(shí)刻的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立各種版本數(shù)據(jù)，再通過(guò)版本管理機(jī)制記錄各版本在每一時(shí)刻的數(shù)據(jù)變化并進(jìn)行管理。不同版本只是通過(guò)各種關(guān)聯(lián)關(guān)系在“拷貝”數(shù)據(jù)的前提下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重組，做到既實(shí)現(xiàn)現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)的更新又做到歷史數(shù)據(jù)的保存。

ArcSDE版本管理的實(shí)現(xiàn)最大功勞在于元數(shù)據(jù)表和版本化表。元數(shù)據(jù)表包括versions表、states表、state-lineage表和mvtables-modified表。該四大表均有自己的職責(zé)與分工，元數(shù)據(jù)表可以看作是對(duì)版本數(shù)據(jù)的管理，但真正體現(xiàn)版本作用的是版本化表。版本化表由基表、A表和D表組成，基表就是基礎(chǔ)表，版本的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均保存在這些表中，而后期所建立的各版本的變化信息均由A表和D表負(fù)責(zé)。A表(可以理解為ADD表)記錄用戶增加或更新的消息，D表(可以理解為DELETE表)記錄用戶刪除或修改的信息。A表和D表均以要素的變化為一條記錄通過(guò)對(duì)A表和D表的控制實(shí)現(xiàn)版本數(shù)據(jù)的增量管理。

2基礎(chǔ)測(cè)繪增量更新的實(shí)現(xiàn)

增量更新，對(duì)于矢量數(shù)據(jù)而言，實(shí)質(zhì)上可以歸結(jié)為三種操作類(lèi)型：增加、刪除、修改。增加：新建一個(gè)地物要素對(duì)象，包括空間圖形和屬性；刪除：將一個(gè)地物要素從數(shù)據(jù)集中刪除；修改：對(duì)一個(gè)地物要素的圖形和屬性進(jìn)行一定的編輯，包括位移、變形、屬性修改等。這三種操作造成的要素的變化信息就是所謂的“增量”。由于“修改”操作有較高的復(fù)雜性，不便于處理和控制，所以將這一過(guò)程分解為“增加”和“刪除”兩個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以，增量可以整合成兩個(gè)部分：增加和刪除。更新就是要將這部分內(nèi)容融合到地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2.1更新方式的建立

ArcSDE中的所有版本構(gòu)成一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu),根據(jù)父子之間的關(guān)系形成了不同的實(shí)現(xiàn)方式[4]。ArcSDE版本管理的實(shí)現(xiàn)方式主要為3種：?jiǎn)为?dú)式、串聯(lián)式、并聯(lián)式。單獨(dú)式是用戶直接在一個(gè)版本進(jìn)行編輯，一般用在任務(wù)急，區(qū)域面積不大，需多人合作編輯時(shí)可采用該模式。串聯(lián)式是在基礎(chǔ)版本上創(chuàng)建一個(gè)子版本，然后在該子版本的基礎(chǔ)上串聯(lián)出多個(gè)子版本，以此類(lèi)推，該模式中基礎(chǔ)版本作為原始版本，用來(lái)保存歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)然各階段的子版本也可以看作后期的歷史數(shù)據(jù)，用戶只是在子版本上進(jìn)行操作。并聯(lián)式是在父版本上創(chuàng)建多個(gè)子版本，多個(gè)子版本不產(chǎn)生任何關(guān)系，代表空間上不同地域范圍或功能單元的數(shù)據(jù)，只是在編輯合并時(shí)會(huì)存在版本沖突的問(wèn)題[5-6]。

基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)中，各個(gè)作業(yè)員基于網(wǎng)格區(qū)域進(jìn)行分工合作，最終完成整個(gè)測(cè)區(qū)的更新，故更新方式往往采用混合模式，即集單獨(dú)式、串聯(lián)式和并聯(lián)式于一體，發(fā)揮各自特點(diǎn)。首先建立DEFAULT版本作為歷史數(shù)據(jù),然后在DEFAULT版本上串聯(lián)中間版本用于數(shù)據(jù)更新，最后在中間版本上并聯(lián)建立不同用戶的子版本。

例如，若更新杭州城區(qū)的1∶5000DLG庫(kù)體數(shù)據(jù)，則將整個(gè)杭州城區(qū)區(qū)域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)作為父版本，用于建立歷史版本；作業(yè)組長(zhǎng)在父版本的基礎(chǔ)上新建中間版本，作為工作版本；同時(shí)作業(yè)組長(zhǎng)為每個(gè)作業(yè)員在工作版本的基礎(chǔ)上建立各自版本，用于各作業(yè)員在自己的版本上更新本區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，如作業(yè)員A在其版本上更新西湖區(qū)的數(shù)據(jù)，作業(yè)員B在其版本上更新拱墅區(qū)的數(shù)據(jù)等，各作業(yè)員分工明確、互不干涉。

2.2沖突的產(chǎn)生

1)版本合并的原理

通過(guò)并聯(lián)方式創(chuàng)建的子版本，各作業(yè)員在各自的版本上進(jìn)行編輯，其編輯結(jié)果需通過(guò)版本提交合并到父版本中。作業(yè)員A、作業(yè)員B等在其任務(wù)分配的范圍內(nèi)完成作業(yè)后，需把作業(yè)成果提交至父版本，最終形成現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)。版本提交的過(guò)程，也就是作業(yè)組長(zhǎng)合并版本的過(guò)程。版本合并實(shí)質(zhì)就是在父版本中對(duì)作業(yè)員A刪除的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，增加的數(shù)據(jù)進(jìn)行增加(數(shù)據(jù)的修改在ArcSDE中看成對(duì)數(shù)據(jù)的刪除和增加)。

2)沖突、協(xié)調(diào)

若多個(gè)作業(yè)員在同一級(jí)別的版本中對(duì)同一個(gè)要素進(jìn)行編輯，那么版本在合并過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)沖突?？梢酝ㄟ^(guò)圖2、圖3中的道路由作業(yè)員A、B在不同時(shí)刻的編輯情況(紅顏色表示某條道路)來(lái)了解沖突的發(fā)生。圖1表示版本樹(shù)的建立也就是更新方式的建立，即作業(yè)員A和作業(yè)員B在父版本上創(chuàng)建各自版本，此時(shí)各自版本是在同一級(jí)別上。圖2表示道路在T0時(shí)刻，父版本、作業(yè)員A、作業(yè)員B版本下的狀態(tài)，此時(shí)3個(gè)版本的狀態(tài)是一致的；在T1時(shí)刻，作業(yè)員A在其作業(yè)范圍內(nèi)對(duì)該條道路進(jìn)行編輯后，提交版本至父版本，父版本中該條道路修改情況(如圖3所示)，此時(shí)作業(yè)B繼續(xù)在T0時(shí)刻的版本上進(jìn)行編輯；在T2時(shí)刻，作業(yè)員B在其作業(yè)范圍內(nèi)對(duì)該條道路進(jìn)行編輯后(如圖4所示)提交至父版本，此時(shí)沖突不可避免就發(fā)生了：對(duì)于父版本來(lái)說(shuō)，該條道路已經(jīng)被作業(yè)員A提交更新，但作業(yè)員B又進(jìn)行更新提交至父版本，父版本無(wú)法確定以哪條道路作為最終的結(jié)果。

圖1　版本樹(shù)圖

圖2　父版本、作業(yè)員A、作業(yè)員B版本在T0時(shí)刻的狀態(tài)

圖3　作業(yè)員A版本在T1時(shí)刻的狀態(tài)

圖4　作業(yè)員B版本在T2時(shí)刻的狀態(tài)

版本沖突主要是若干個(gè)子版本對(duì)同一個(gè)要素并發(fā)操作后出現(xiàn)不同的結(jié)果，最后無(wú)法直接進(jìn)行沖突協(xié)調(diào)確定哪個(gè)結(jié)果為最終結(jié)果，必須通過(guò)父版本來(lái)解決沖突。把另一個(gè)子版本的編輯更新融入正在編輯的子版本的過(guò)程稱為協(xié)調(diào)[7]。所以對(duì)于不同時(shí)刻的沖突要素，版本引入了3個(gè)值，即編輯前版本的值、協(xié)調(diào)版本的值、編輯版本的值。以上圖2、圖3道路更新為例，圖2中的版本即道路在T0時(shí)刻的3個(gè)版本為編輯前版本的值；圖3即作業(yè)員對(duì)道路編輯后提交給父版本后，父版本上道路的值為協(xié)調(diào)版本的值；圖4作業(yè)員B在T2時(shí)刻編輯的道路值為編輯版本的值。

當(dāng)然，如果編輯版本和協(xié)調(diào)版本不存在沖突的情況下，ArcSDE的版本機(jī)制會(huì)自動(dòng)進(jìn)行版本合并，表1所示對(duì)同一個(gè)要素進(jìn)行并非編輯后，ArcSDE版本管理自行支持的處理方式。

表1　版本合并處理情況

從表1可以看出，具體沖突主要表現(xiàn)為3種類(lèi)型：編輯版本更新而協(xié)調(diào)版本刪除、編輯版本刪除而協(xié)調(diào)版本更新、編輯版本更新且協(xié)調(diào)版本更新。對(duì)于沖突，ArcSDE必會(huì)有自己的協(xié)調(diào)方式，其自帶的協(xié)調(diào)方式主要有以下3種方式：保留編輯版本的結(jié)果、保留協(xié)調(diào)版本的結(jié)果、保留編輯版本前的結(jié)果[8]。對(duì)于作業(yè)員來(lái)說(shuō)，理想結(jié)果是同時(shí)保留各自的編輯成果，即同時(shí)保留編輯版本與協(xié)調(diào)版本的結(jié)果。

2.3沖突的自動(dòng)解決

基礎(chǔ)測(cè)繪通過(guò)并聯(lián)式和串聯(lián)式版本的布局，既可以保存歷史數(shù)據(jù)，又可以操作現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)。同時(shí)，基礎(chǔ)測(cè)繪基于網(wǎng)格進(jìn)行作業(yè)，各作業(yè)員只更新各自范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，在合并過(guò)程中，通過(guò)修改子版本和父版本的同一條數(shù)據(jù)，保證子父版本數(shù)據(jù)的一致性，從而杜絕在提交時(shí)沖突的出現(xiàn)。

首先通過(guò)相應(yīng)接口根據(jù)協(xié)調(diào)版本和編輯版本不同的操作類(lèi)型，獲取待處理的要素，再通過(guò)修改編輯版本或者協(xié)調(diào)版本的數(shù)據(jù)，最后合并兩個(gè)版本的數(shù)據(jù)保證版本數(shù)據(jù)的一致性，從而杜絕在提交時(shí)沖突的出現(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的增量更新。

處理方法如下：

1)UpdateAndUpdate：

在作業(yè)范圍內(nèi)：更新子協(xié)調(diào)版本各自范圍內(nèi)的要素?cái)?shù)據(jù)。

在作業(yè)范圍外：協(xié)調(diào)版本的要素?cái)?shù)據(jù)替換編輯版本的要素?cái)?shù)據(jù)。

2)UpdateAndDelete：

在作業(yè)范圍內(nèi)：保留編輯版本作業(yè)范圍內(nèi)這部分的要素?cái)?shù)據(jù)，刪除范圍外要素?cái)?shù)據(jù)。

在作業(yè)范圍外：刪除編輯版本要素?cái)?shù)據(jù)。

3)DeleteAndUpdate：

在作業(yè)范圍內(nèi)：刪除編輯版本作業(yè)范圍內(nèi)的要素?cái)?shù)據(jù)，用協(xié)調(diào)版本數(shù)據(jù)替換作業(yè)范圍外要素?cái)?shù)據(jù)。

在作業(yè)范圍外：協(xié)調(diào)版本的要素?cái)?shù)據(jù)替換編輯版本的要素?cái)?shù)據(jù)。

3功能實(shí)現(xiàn)

該增量更新技術(shù)成功嵌入我局基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)更新平臺(tái)，更新平臺(tái)以C/S架構(gòu)，服務(wù)器端通過(guò)ArcSDE管理數(shù)據(jù)庫(kù)(ORACLE11g)，客戶端基于ACRMAP開(kāi)發(fā)更新作業(yè)平臺(tái)，同時(shí)基于ArcEngine自主開(kāi)發(fā)項(xiàng)目管理子系統(tǒng)。作業(yè)員在各自客戶端上進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)的更新操作，更新結(jié)果可利用該平臺(tái)中的版本管理模塊對(duì)服務(wù)器端的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程增量更新。版本提交界面如圖5所示。

圖5　增量更新界面實(shí)現(xiàn)

增量更新技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)大大加快地理信息更新速度，建立以地理信息數(shù)據(jù)處理智能化、自動(dòng)化為特征的集地理信息采集、處理、管理、更新的生產(chǎn)模式。在該模式下，我局基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)年更新能力逐步提升至2 000幅，在2012~2014年基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)特別是要素級(jí)更新方面，該技術(shù)起到至關(guān)重要的作用。這也有利于改變現(xiàn)有的業(yè)界基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)模式，加快了地理信息數(shù)據(jù)處理智能化、自動(dòng)化為特征的測(cè)繪生產(chǎn)技術(shù)體系的建立。

4結(jié)束語(yǔ)

對(duì)基于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)更新技術(shù)的研究，將有助于提高人們對(duì)這方面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)有助于為決策層對(duì)于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)持續(xù)更新的工程設(shè)計(jì)和實(shí)施、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)增量服務(wù)等提供發(fā)展思路。該論文以ArcSDE版本管理為切入點(diǎn)，自行研究開(kāi)發(fā)沖突的解決方式，從而實(shí)現(xiàn)作業(yè)員對(duì)同一要素的自動(dòng)接邊，通過(guò)版本合并，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)的增量更新。然而，隨著對(duì)海量數(shù)據(jù)的管理，并發(fā)用戶的增多，版本編輯時(shí)間的增長(zhǎng)，編輯操作的增多，以及GIS數(shù)據(jù)操作時(shí)SQL語(yǔ)句的效率問(wèn)題，使SDE的編輯效率逐漸降低。如何提高SDE的編輯效率，是下一步的主要研究?jī)?nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]樓燕敏,倪慧珠,彭艷,等.省級(jí)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)“圖庫(kù)一體化”更新研究[C]//山東測(cè)繪學(xué)會(huì).第十三屆華東六省一市測(cè)繪學(xué)會(huì)論文集.濟(jì)南：《現(xiàn)代測(cè)繪》編輯部,2011:194-196.

[2]操震洲,李清泉.基于ArcSDE和ArcGIS Engine的版本管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪與空間地理信息,2006,29(5):76-78.

[3]劉茂華,楊倫,王峰.時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)及其版本化管理[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,24(S1):62-64.

[4]ZEILER M.Modeling our World-The ESRI guideto geodatabase design[M].California：ESRI Press,1999:115-125.

[5]張沖,吳健平,錢(qián)大君.基于ArcSDE的GIS版本管理應(yīng)用研究[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào),2007,21(2):66-69.

[6]秦智慧.基于ArcSDE的規(guī)劃竣工測(cè)量空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2015，38(7)：210-212.

[7]劉波,李大軍,田為春,等.基于ArcSDE的版本管理和版本合并的算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(2):1033 -1035.

[8]CUNNINGHAM G,SILVERTAND G.Managing aVersioned Geodatabase[M].New York：ESRI Press,2005.

[責(zé)任編輯：路曉鴿]

Data increment to fundamental data based on version management of ArcSD

ENI Huizhu

(The Second Surveying and Mapping Institute of Zhejiang Province,Hangzhou 310012,China)

Abstract：Using the incremental update technology to update the fundamental data,it can reduce the workload and improve the update efficiency.ArcSDE version mechanism can extract the incremental data,but the version conflict restricts the development and application of this technology.This paper studies an automatic conflict resolution method,which can realize the data increment of fundamental data.

Key words：data increment；version management；ArcSDE；fundamental data

中圖分類(lèi)號(hào)：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7949(2016)03-0077-04

作者簡(jiǎn)介：倪慧珠(1980-)，女，工程師.

收稿日期：2015-02-11；修回日期：2015-08-19