基于ArcGIS平臺的像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)開發(fā)

洪明格

(福州市勘測院 福建福州 350108)

基于ArcGIS平臺的像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)開發(fā)

洪明格

(福州市勘測院 福建福州 350108)

通過像控點(diǎn)數(shù)據(jù)庫建庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)研發(fā)，將像控點(diǎn)信息入庫統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間和空間的像控點(diǎn)疊加分析和資源共享，可提高像控點(diǎn)資源使用效率與頻率，節(jié)約大量時(shí)間、人力和物力資源，有效地?cái)[脫了傳統(tǒng)的基于文檔式管理方式。

像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)；GIS；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)庫

0 引言

隨著測量技術(shù)的發(fā)展和城市建設(shè)步伐的不斷加大，基礎(chǔ)地理信息的數(shù)量逐年增加。測量控制點(diǎn)信息管理系統(tǒng)是基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的重要組成部分，而控制點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理是一件系統(tǒng)性、工程性和技術(shù)性相結(jié)合的工作，所以，如何有效管理和使用這些控制點(diǎn)數(shù)據(jù)是測繪工作者長期關(guān)注的問題[1]。但大多時(shí)候這些資料往往以文件的形式存儲，給管理、更新、維護(hù)與應(yīng)用帶來居多不便：①文件形式存儲，安全性不高；②圖形與屬性分離，資料分散，手工管理，查找困難，重復(fù)利用效率低；③不能以圖形化的形式顯示位置信息，不能與其他空間數(shù)據(jù)疊加，定位困難，閱覽不直觀。如何有效對這些像控制點(diǎn)信息進(jìn)行管理，方便查詢應(yīng)用，成為當(dāng)前必須解決的問題。

針對以上這些缺點(diǎn)，可綜合應(yīng)用測繪、計(jì)算機(jī)、信息管理(MIS)、數(shù)據(jù)庫管理(DBMS)、地理信息管理(GIS)等技術(shù)，開發(fā)一套像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)，對像控點(diǎn)資料進(jìn)行集中統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)像控點(diǎn)成果信息方便快捷入庫、存儲、管理、更新、查詢、輸出與應(yīng)用等功能，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間和空間重疊區(qū)域像控點(diǎn)資源共享，減少像控點(diǎn)資源的浪費(fèi)與重復(fù)建設(shè)，快速為所需人員提供及時(shí)準(zhǔn)確像控點(diǎn)信息，節(jié)省時(shí)間、人力與物力。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)是以各類控制點(diǎn)數(shù)據(jù)為主要處理對象的應(yīng)用型地理信息系統(tǒng),系統(tǒng)以提供真實(shí)、準(zhǔn)確的控制點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)快速且有效的查詢、統(tǒng)計(jì)等功能為目的，為測繪業(yè)務(wù)的開展提供可靠支持[2]。根據(jù)軟件設(shè)計(jì)原則，該項(xiàng)目采用先進(jìn)的架構(gòu)技術(shù)與層次化設(shè)計(jì)思想來搭建系統(tǒng)的總體架構(gòu)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為4個(gè)層次，分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、軟件服務(wù)平臺層、用戶應(yīng)用層，采用SOA(面向服務(wù))技術(shù)將面向像控點(diǎn)資源管理的不同應(yīng)用與服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一封裝，通過C/S和B/S表現(xiàn)出來，并通過統(tǒng)一的登錄門戶進(jìn)行管理，具體框架設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)總體框架

(1)第一層是用戶應(yīng)用層，主要為系統(tǒng)的使用用戶對象。例如系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理員、系統(tǒng)數(shù)據(jù)使用人員與部門，系統(tǒng)信息查閱人員，系統(tǒng)信息審批人員與領(lǐng)導(dǎo)等。不同用戶對系統(tǒng)有不同的需求，通過不同的功能模塊實(shí)現(xiàn)操作。系統(tǒng)采用B/S+C/S模式在企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)上運(yùn)行。

(2)第二層是軟件服務(wù)平臺層，主要為該應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)平臺支撐。除第三方的商業(yè)開發(fā)平臺(如微軟的.Net平臺；GIS平臺等)，還包括針對該項(xiàng)目工程實(shí)際需求開發(fā)的軟件組件，例如GIS應(yīng)用組件、統(tǒng)計(jì)分析組件、數(shù)據(jù)庫管理組件、數(shù)據(jù)更新管理組件以及地圖視圖瀏覽組件等。

(3)第三層是數(shù)據(jù)服務(wù)層，是系統(tǒng)的核心信息資源。在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范的規(guī)定下，數(shù)據(jù)層由基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(包括基礎(chǔ)影像地圖、基礎(chǔ)矢量地圖等)、像控點(diǎn)信息數(shù)據(jù)庫以及系統(tǒng)管理維護(hù)信息數(shù)據(jù)庫等組成。

(4)第四層是基礎(chǔ)設(shè)施層，是本系統(tǒng)的信息化基礎(chǔ)設(shè)備平臺。該層主要提供了系統(tǒng)需要的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、桌面操作系統(tǒng)(例如Windows)及企業(yè)級數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(例如Oracle)等基礎(chǔ)軟件環(huán)境，提供系統(tǒng)運(yùn)行所需要的存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、通訊設(shè)施、安全設(shè)備等，是信息系統(tǒng)的軟硬件設(shè)施基礎(chǔ)。

除了上述4層外，還需建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理運(yùn)行機(jī)制以及安全保證機(jī)制等，防止數(shù)據(jù)信息管理混亂，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息有序，信息利用充分便捷，信息建設(shè)、運(yùn)作與維護(hù)有章可循，確保數(shù)據(jù)與系統(tǒng)安全。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)管理的控制點(diǎn)成果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、類型多樣，既有與地理位置相關(guān)的空間數(shù)據(jù)(如1∶500與1∶2 000索引圖，矢量與影像電子地圖、像控點(diǎn)分布圖等)，又有與地理位置無關(guān)的屬性數(shù)據(jù)(如像控點(diǎn)屬性信息、點(diǎn)之記數(shù)據(jù)等)，具體可概括為3部分，分別是基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫、像控點(diǎn)信息管理數(shù)據(jù)庫以及系統(tǒng)信息管理數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)詳見圖2?；A(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫主要有矢量與影像電子地圖、定位熱點(diǎn)、索引圖等，輔助像控點(diǎn)信息查詢與定位；系統(tǒng)信息管理數(shù)據(jù)庫主要管理系統(tǒng)用戶人員信息、系統(tǒng)功能信息、系統(tǒng)操作日志、登錄密碼信息以及用戶系統(tǒng)權(quán)限信息等；像控點(diǎn)信息管理數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫，主要管理像控點(diǎn)數(shù)據(jù)信息及相關(guān)信息，主要內(nèi)容有：

(1)像控點(diǎn)數(shù)據(jù)：包括像控點(diǎn)點(diǎn)名、測量方法、測量等級、測量人員、測量時(shí)間、歸屬項(xiàng)目、坐標(biāo)位置等。

(2)點(diǎn)之記數(shù)據(jù)：包括點(diǎn)位概略放大圖、點(diǎn)位略圖、點(diǎn)位說明、測量位置現(xiàn)場照片、測量方法、測量人員、檢查人員、測量日期等[3]。

(3)其他相關(guān)數(shù)據(jù)：航線設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 、航攝相片索引圖、像片曝光點(diǎn)位數(shù)據(jù)(POS)等。

圖2 像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖

2.2 物理存儲設(shè)計(jì)

為提高系統(tǒng)瀏覽性能，基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)采用切片，以文件方式存儲在服務(wù)端，利用ArcGISServer進(jìn)行發(fā)布，與其他空間數(shù)據(jù)無縫聯(lián)動；像控點(diǎn)數(shù)據(jù)利用Oracle 11g平臺和ArcSDE10.1進(jìn)行空間數(shù)據(jù)存儲和管理，利用ArcSDE空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)將像控點(diǎn)空間數(shù)據(jù)與其它相關(guān)屬性數(shù)據(jù)存放在同一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行集中統(tǒng)一管理。像控點(diǎn)成果數(shù)據(jù)根據(jù)存儲形式不同分為空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和文件數(shù)據(jù)3大類[5]。

(1)像控點(diǎn)空間數(shù)據(jù)：像控點(diǎn)空間點(diǎn)位數(shù)據(jù)，包括像控點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)信息與平面坐標(biāo)信息等，采用ArcSDE+ Oracle技術(shù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，利用索引字段(像控點(diǎn)編號)與屬性數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

(2)像控點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)：像控點(diǎn)空間點(diǎn)位數(shù)據(jù)的說明數(shù)據(jù)，包括像控點(diǎn)點(diǎn)名、測量方法、測量等級、測量人員、測量時(shí)間、測量精度等，以屬性表方式存儲在數(shù)據(jù)庫中，利用索引字段(像控點(diǎn)編號)與空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

(3)像控點(diǎn)文件數(shù)據(jù)：像控點(diǎn)相關(guān)說明數(shù)據(jù)，包括像控點(diǎn)點(diǎn)之記等文件信息，以文件形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，通過索引字段(像控點(diǎn)編號)與屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 需求分析

像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)主要服務(wù)于像控點(diǎn)輸入、輸出、更新管理和影像空三加密、正射糾正時(shí)的像控點(diǎn)匹配查詢。服務(wù)人員包括像控點(diǎn)測量人員，高分辨率正射影像生產(chǎn)人員，項(xiàng)目管理人員以及相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)等。各用戶進(jìn)入系統(tǒng)前需要使用用戶名和密碼進(jìn)行登錄，用戶只能利用匹配的功能辦理業(yè)務(wù)；數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)管理員更新、管理與維護(hù)，包括系統(tǒng)信息管理數(shù)據(jù)庫信息，若數(shù)據(jù)庫信息變更必須先得到上級授權(quán)才能進(jìn)行。各級數(shù)據(jù)使用者可以對庫數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢、分析、統(tǒng)計(jì)甚至輸出，但若需要導(dǎo)出資料(比如像控點(diǎn)數(shù)據(jù))則必須得到上級授權(quán)。相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)可以通過系統(tǒng)對各使用者進(jìn)行監(jiān)控，或者對各使用者需要功能進(jìn)行授權(quán)與審批。例如當(dāng)航飛項(xiàng)目負(fù)責(zé)人需要對新航飛像片進(jìn)行空三加密處理，可利用該項(xiàng)目航飛區(qū)域面在像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)中向上級領(lǐng)導(dǎo)申請從庫中提取該區(qū)域最新歷史像控點(diǎn)資料，在獲得批準(zhǔn)后即可快速下載已有資料，然后結(jié)合其他地圖資料與外業(yè)，對獲取像控點(diǎn)資料進(jìn)行甄別，對變化區(qū)域像控點(diǎn)進(jìn)行重新測量，無變化區(qū)域像控點(diǎn)資料直接利用，在完成本項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)后，新獲得的最新像控點(diǎn)資料在獲得系統(tǒng)審批認(rèn)可后可對系統(tǒng)對象資料進(jìn)行及時(shí)更新，被替換資料作為歷史資料放入備份庫，保證數(shù)據(jù)庫資料持續(xù)“鮮活”和“傳承”。

3.2 功能設(shè)計(jì)

根據(jù)像控點(diǎn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、管理、維護(hù)與更新需求分析，像控點(diǎn)數(shù)據(jù)可劃分為像控點(diǎn)空間數(shù)據(jù)和文件數(shù)據(jù)兩部分，系統(tǒng)功能可劃分為數(shù)據(jù)輸入輸出、數(shù)據(jù)瀏覽查詢、數(shù)據(jù)更新管理、數(shù)據(jù)入庫前監(jiān)理等功能模塊，系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)面向客戶應(yīng)用，需要具備以下功能：

(1)安全管理，包括用戶管理、權(quán)限管理、日志管理。操作過程具有完整日志記錄，記錄管理過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。

(2)數(shù)據(jù)連接配置和數(shù)據(jù)庫維護(hù)?？蛇M(jìn)行數(shù)據(jù)庫備份、還原與管理。

(3)數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)錄入、屬性編輯、修改、刪除。提供批量或單個(gè)的進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)刪除，刪除的數(shù)據(jù)移植到備份表中，要徹底刪除需要人為確認(rèn)，未徹底刪除前可收回。針對像控點(diǎn)對象(含點(diǎn)之記)，新數(shù)據(jù)入庫與舊數(shù)據(jù)刪除均需要經(jīng)過審批才能最終入庫，刪除信息的原始記錄需要寫入備份庫中。新數(shù)據(jù)入庫系統(tǒng)具有一定自我監(jiān)理功能，對提交格式及屬性填寫標(biāo)準(zhǔn)有一定控制。具有一定點(diǎn)位糾錯(cuò)能力，例如像控點(diǎn)坐標(biāo)位置不能出所在像片覆蓋的區(qū)域。

(4)圖形顯示：圖形數(shù)據(jù)和屬性信息一體化查看。

(5)多種查詢定位方法，包括屬性復(fù)合查詢、空間定位查詢、模糊查詢、按接圖表查詢、按項(xiàng)目名稱查詢、按點(diǎn)位查詢、按航線查詢和按年代查詢等。

(6)統(tǒng)計(jì)分析，提供根據(jù)像控點(diǎn)類型、等級、所在項(xiàng)目、行政區(qū)劃、制定區(qū)域和年代等的統(tǒng)計(jì)分析功能。

(7)成果輸出，普查記錄、像控點(diǎn)點(diǎn)之記的批量打印，各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表的打印和輸出，拷屏輸出、打印輸出或下載結(jié)果可選擇打印所有原始信息或最后更新信息；提供根據(jù)年代、項(xiàng)目名稱、指定區(qū)域等輸出像控點(diǎn)矢量點(diǎn)圖或像控點(diǎn)坐標(biāo)表格。例如按項(xiàng)目輸出，支持將已刪像控點(diǎn)信息導(dǎo)出，可選輸出所有歷史資料或最后更新資料。

(8)審批流程，包括審批申請，審批記錄、未處理事件等，對于像控點(diǎn)對象及對應(yīng)點(diǎn)之記資料入庫、編輯、出庫均需要經(jīng)過審批才能成行。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

按照設(shè)計(jì)思路，結(jié)合像控點(diǎn)獲取與應(yīng)用的實(shí)際情況,空間數(shù)據(jù)采用Geodatabase結(jié)構(gòu)體系存入服務(wù)端Oracle庫中，客戶端與服務(wù)器通過ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎形成交互訪問，選定ArcGIS作為GIS 開發(fā)組件，C# 為開發(fā)語言，實(shí)現(xiàn)了“圖屬一體”管理的“像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)”[3]，像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用端采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)模式，后臺數(shù)據(jù)管理與維護(hù)采用C/S(客戶端/服務(wù)器)模式。

(1)ArcGIS平臺

ArcGIS平臺是一個(gè)全面的、可伸縮的GIS平臺，具有強(qiáng)大的空間分析和空間數(shù)據(jù)處理功能，可為用戶構(gòu)建一個(gè)完善的GIS系統(tǒng)提供完整的解決方案。ArcGIS平臺包括桌面GIS、嵌入式GIS、服務(wù)器GIS、移動GIS、WebGis以及自定義GIS，適用于為Windows、Unix或Linux用戶構(gòu)建空間數(shù)據(jù)處理維護(hù)、空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的綜合動態(tài)GIS應(yīng)用平臺，僅可以在現(xiàn)有應(yīng)用程序基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，也可以構(gòu)建獨(dú)立的自定義應(yīng)用程序。

(2) ArcSDE+ Oracle空間數(shù)據(jù)庫

ArcSDE+Oracle空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)是目前最成熟、最穩(wěn)定的海量空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)之一,是城市基礎(chǔ)地理空間框架建設(shè)的主流模式[4]，空間數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)為Geodatabase，采用高效、準(zhǔn)確的空間索引機(jī)制，快速獲取空間信息和定位查詢，提高空間數(shù)據(jù)查詢管理能力。此外ArcSDE+Oracle空間數(shù)據(jù)庫具有強(qiáng)大的并發(fā)控制能力，進(jìn)行海量空間數(shù)據(jù)存儲與處理時(shí)速度快，冗余少，安全穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)安全高效存儲、管理和維護(hù)。

(3)B/S和C/S混合模式

充分考慮不同應(yīng)用的實(shí)際需求，系統(tǒng)采用Client/Server(C/S)結(jié)構(gòu)與Browser/Server(B/S)結(jié)構(gòu)相結(jié)合方式進(jìn)行開發(fā)，以B/S應(yīng)用模式為主，盡最大可能應(yīng)用Internet技術(shù)，通過Internet發(fā)布規(guī)劃業(yè)務(wù)相關(guān)的空間和非空間信息。

對于日常的業(yè)務(wù)應(yīng)用(例如定位查看、信息輸出等)主要以B/S結(jié)構(gòu)為主，可根據(jù)需要任意選擇前端應(yīng)用表現(xiàn)為C/S或B/S；對于系統(tǒng)后臺的數(shù)據(jù)管理與維護(hù)以C/S為主。

4 結(jié)語

(1) 通過ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫引擎和Oracle數(shù)據(jù)庫集成的方法，設(shè)計(jì)出一個(gè)高效的、能夠存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)像控點(diǎn)及相關(guān)數(shù)據(jù)的一體化存儲和管理，方便系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫本身進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新。

(2)結(jié)合GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)出像控點(diǎn)信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)信息的入庫和管理，實(shí)現(xiàn)了定位查詢和統(tǒng)計(jì)分析等功能。該系統(tǒng)可確保實(shí)施。有效的管理數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)重復(fù)采集，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動態(tài)更新，快速準(zhǔn)確完成數(shù)據(jù)檢索，使管理更加科學(xué)、規(guī)范、方便。

(3)利用可視化語言和GIS組件,開發(fā)GIS應(yīng)用系統(tǒng)是當(dāng)前最佳選擇方案之一[6]，將GIS技術(shù)應(yīng)用到控制點(diǎn)的管理當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)按像控點(diǎn)的類型、年代、區(qū)域、保存狀況等方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和空間分析的功能，解決了像控點(diǎn)管理混亂的問題，實(shí)現(xiàn)以地圖管理為特征的圖屬一體化集成管理。屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行雙向查詢，實(shí)現(xiàn)像控點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)化的共享，可節(jié)省大量人力物力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無紙化管理，促進(jìn)城市數(shù)字化建設(shè)。

[1] 李軍國，翁豐惠.基于GIS的測量控制點(diǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，3(01):45-48.

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[4] 陶德明.基于ArcGis的城市排水管網(wǎng)Gis設(shè)計(jì)[J].地理空間信息，2011(08).

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The development of information management system based on ArcGIS platform

HONGMingge

(Institute of FuZhou Maping and Surveying,FuZhou 350108)

Image Control Point data of different time and areas could be managed,overlaid, shared by constructing Image Control Point Database and developing Management System.This system can improve the efficiency and frequency of the resource usage of the image control point, save lots of Workload and resources ,and get rid of the limitation of traditional document management effectively.

lmage control point information management system; GIS; System design Database

洪明格(1970.9- )，女，工程師。

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2016-08-02

TU198

A

1004-6135(2016)12-0095-04