測繪資料檔案信息一站式管理平臺關(guān)鍵技術(shù)

郭海青，霍 亮，程宏宇，楊耀東，朱王璋

(1. 山西省基礎(chǔ)地理信息院，山西 太原 030001； 2. 北京建筑大學(xué)，北京 100044；3. 北京中有聯(lián)科技有限公司，北京 100036)

測繪資料檔案信息一站式管理平臺關(guān)鍵技術(shù)

郭海青1，霍 亮2，程宏宇2，楊耀東3，朱王璋3

(1. 山西省基礎(chǔ)地理信息院，山西 太原 030001； 2. 北京建筑大學(xué)，北京 100044；3. 北京中有聯(lián)科技有限公司，北京 100036)

在對現(xiàn)有測繪資料管理方法進行研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)信息化測繪的要求，設(shè)計了測繪資料檔案信息一站式管理方案，實現(xiàn)了測繪資料檔案信息一站式管理平臺。實踐證明，該方案能夠適應(yīng)不同部門的測繪資料管理需求，在提高資料管理效率的同時能夠為用戶提供更為便捷的測繪資料服務(wù)。

測繪資料；檔案管理；一站式；數(shù)據(jù)中心

為了適應(yīng)現(xiàn)代化測繪資料信息管理科學(xué)的發(fā)展趨勢，滿足信息化測繪的要求，需要提高空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位測繪資料管理的科學(xué)水平與信息化程度[1]。隨著測繪科學(xué)的進步，測繪技術(shù)與應(yīng)用不斷發(fā)展深化，與此同時，測繪部門積累了海量寶貴的歷史測繪資料，包括4D(DEM、DLG、DOM、DRG)數(shù)據(jù)、航片數(shù)據(jù)、衛(wèi)片數(shù)據(jù)、點云數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、控制資料、文檔資料、檔案資料等，其數(shù)據(jù)存儲的載體也種類繁多，包括磁盤、數(shù)據(jù)庫、光盤、紙質(zhì)文件等。測繪資料的數(shù)據(jù)量日益增長，測繪資料的管理也成為各測繪單位必須應(yīng)對的復(fù)雜工作。

當前測繪資料的組織方式主要包括：基于元數(shù)據(jù)的組織方式、基于地圖分幅的組織方式和基于圖層的組織方式。其存儲方式主要包括：文件方式、數(shù)據(jù)庫和文件混合方式、基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫擴展方式。管理人員根據(jù)部門的不同需求，選擇不同的組織與存儲方式。當前很多測繪單位采用基于元數(shù)據(jù)的組織方式與文件存儲方式對現(xiàn)有測繪資料進行管理。由于測繪資料管理工作固有的復(fù)雜性，以及基于元數(shù)據(jù)的管理方式依據(jù)不同的分類需求將會產(chǎn)生多種分類方案，導(dǎo)致該項工作的工作量巨大，其在可移植性、可拓展性、可視化、自動化方面仍有較大的提升空間。如何在數(shù)字化條件下充分利用現(xiàn)有手段和技術(shù)對海量測繪資料進行全面、高效的管理，從而方便測繪成果的有效利用，為國民經(jīng)濟各部門提供更為高效、便捷的數(shù)據(jù)服務(wù)，這將成為測繪資料能否充分發(fā)揮其應(yīng)有價值的關(guān)鍵。

本文設(shè)計了測繪資料檔案信息管理一體化解決方案，該方案允許資料管理員根據(jù)需要靈活配置資料檔案信息，管理流程與測繪資料的可視化效果直觀，有效地提高了資料管理的效率。

1 測繪資料管理方案的關(guān)鍵問題

測繪資料不同于其他普通檔案資料，它具有時域性、區(qū)域性、海量性、涉密性等特征[2]，同時是對真實復(fù)雜地理空間的信息化表達，空間特征是測繪資料與其他類型資料的本質(zhì)區(qū)別。設(shè)計和實施測繪資料管理方案需要綜合考慮測繪資料的特點，同時兼顧實際的資料管理環(huán)境，需要考慮以下幾個方面的問題：

(1) 可移植性、可拓展性?？梢浦残灾苯雨P(guān)系方案的實用價值，對測繪資料的管理既要考慮管理部門內(nèi)部的具體情況，又要考慮不同資料管理部門之間的差異，由于不同部門之間實際情況和作業(yè)方式的不同，其對資料的分類及管理方式也將會有所區(qū)別，這就要求管理方案的設(shè)計要具有靈活的拓展性，以適應(yīng)不同的管理要求。

(2) 管理流程與測繪資料的可視化。基于管理流程的特點與UI技術(shù)設(shè)計便捷的操作界面，在地圖視圖中展現(xiàn)海量測繪資料的空間信息，便于用戶了解當前資料分布現(xiàn)狀，良好的可視化效果是提高用戶體驗的重要手段。

(3) 測繪資料管理各流程的高效優(yōu)化與整合。測繪資料管理包括資料的前期整理、資料建檔、資料入庫、資料發(fā)布等環(huán)節(jié)，在對各個環(huán)節(jié)進行深入分析的基礎(chǔ)上對其進行優(yōu)化與整合，這將在不同程度上提高測繪資料的管理效率，是方案設(shè)計的關(guān)鍵問題。

2 測繪資料檔案信息一站式管理方案

2.1 概念設(shè)計

本文將數(shù)據(jù)的基本組成單元稱為數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部關(guān)系如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)包示意圖

數(shù)據(jù)包由文件和檔案兩部分構(gòu)成，文件是數(shù)據(jù)的存儲形態(tài)，庫房是文件的存儲空間。檔案是對數(shù)據(jù)的描述，本文將檔案劃分為基本信息、數(shù)據(jù)類型、文件格式、操作記錄4部分?；拘畔瑪?shù)據(jù)的公共屬性，如名稱、所屬項目等。數(shù)據(jù)類型分為必選類型與可選類型，必選類型包括原始數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、非空間數(shù)據(jù)、DEM、DOM、DLG、DRG、文檔共10種，可選類型支持用戶自定義，每一數(shù)據(jù)類型都對應(yīng)各自的元數(shù)據(jù)，同一數(shù)據(jù)可能隸屬于多種數(shù)據(jù)類型。文件格式由主文件格式與附屬文件格式組成，如shapefile的主文件格式為SHP，附屬文件格式包括SHX、PRJ、DBF等。數(shù)據(jù)類型與文件格式存在弱關(guān)聯(lián)，如大部分shapefile文件屬于空間數(shù)據(jù)及DLG數(shù)據(jù)。操作記錄包括入庫記錄、更新記錄、遷移記錄、備份記錄。檔案是測繪資料管理的關(guān)鍵依據(jù)，建立清晰的檔案結(jié)構(gòu)與靈活的檔案設(shè)計能夠提高管理方案的可移植性與可拓展性。

2.2 邏輯架構(gòu)

大部分測繪單位都積累了大量的歷史測繪資料，占用了單位內(nèi)部絕大多數(shù)存儲空間，而且不同類型的數(shù)據(jù)可能采用不同的方式進行組織，難以統(tǒng)一管理，如果對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行重新組織和存儲，將會產(chǎn)生很大的工作量。本文在不改變現(xiàn)有數(shù)據(jù)存儲方式的前提下，基于數(shù)據(jù)包的概念和結(jié)構(gòu)，設(shè)計了基于元數(shù)據(jù)的、統(tǒng)一標準的一站式測繪資料管理方案，如圖2所示。

圖2 一站式測繪資料管理方案

該方案依次包括數(shù)據(jù)存儲、檔案管理、數(shù)據(jù)管理、信息提取4個主要模塊。

2.2.1 數(shù)據(jù)存儲

虛擬庫房是指建立在計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)基礎(chǔ)上，將存儲介質(zhì)不同、地理上分散的數(shù)據(jù)存儲容器進行整理，在軟件系統(tǒng)中形成具有統(tǒng)一形態(tài)、統(tǒng)一特性的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射。虛擬庫房的種類包括服務(wù)器、硬盤、光盤、真實房間。該方案沒有改變測繪資料現(xiàn)有的存儲方式，用戶僅需要將現(xiàn)有存儲設(shè)備配置為虛擬庫房。

2.2.2 檔案管理

檔案管理模塊提供了靈活的檔案配置方式，用戶可以快速定制新的數(shù)據(jù)類型及其元數(shù)據(jù)、文件格式、項目檔案等。該模塊為測繪資料提供了高拓展性的管理框架，由于檔案管理的高可配置性，該框架幾乎可以兼容所有類型的測繪資料。

2.2.3 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理模塊提供了數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)檢查等整套數(shù)據(jù)管理流程。每個步驟都設(shè)計了便捷的交互操作界面，采用條形碼電子標簽對數(shù)據(jù)進行唯一標識，使用批量操作與數(shù)據(jù)讀取插件提高自動化程度。

2.2.4 信息提取

信息提取模塊提供了測繪資料的查詢、統(tǒng)計、展示等功能，主要包括信息查詢、信息統(tǒng)計、二三維展示等。

該方案實現(xiàn)了數(shù)據(jù)類型及其元數(shù)據(jù)、文件格式等多種檔案信息的靈活配置與關(guān)聯(lián)，具備較高的可移植性與可拓展性；在資料入庫時自動提取元數(shù)據(jù)及其相關(guān)空間信息，包括外包框、快視圖、參考系等，自動化程度高，并將提取的空間信息轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度坐標，便于實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一展示；入庫成功后自動生成條形碼作為唯一標識，為數(shù)據(jù)更新、遷移、備份提供依據(jù)；實現(xiàn)了多種定制化的查詢和統(tǒng)計功能，便于用戶了解數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，快速準確地定位感興趣的數(shù)據(jù)；設(shè)計了測繪資料的一體化展示方案，使用二維視圖和三維視圖對數(shù)據(jù)的外包框和快視圖等空間數(shù)據(jù)概要信息進行展現(xiàn)，增強了用戶認知體驗。

2.3 物理架構(gòu)

測繪數(shù)據(jù)中心是包括一系列軟件和硬件在內(nèi)的，實現(xiàn)了測繪資料存儲、管理、發(fā)布等綜合性應(yīng)用的測繪資源服務(wù)設(shè)施。在信息化時代下，構(gòu)建綜合、高效、安全的測繪數(shù)據(jù)中心，將會規(guī)范測繪資料管理流程，提高測繪資料管理的效率，增強測繪資料管理的信息化程度，減少人工操作帶來的一系列隱患，加強數(shù)據(jù)的安全性。

該項目基于一站式測繪資料管理方案，設(shè)計了內(nèi)網(wǎng)環(huán)境下的測繪數(shù)據(jù)中心，其架構(gòu)如圖3所示。

圖3 測繪數(shù)據(jù)中心(物理架構(gòu))設(shè)計

該數(shù)據(jù)中心主要由以下4個部分組成。

2.3.1 數(shù)據(jù)超市

數(shù)據(jù)超市是指所有數(shù)據(jù)倉庫的集合，數(shù)據(jù)倉庫是存儲測繪數(shù)據(jù)的容器，其種類可以包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、磁盤陣列、光盤、真實房間等，數(shù)據(jù)倉庫可以存儲所有類型的測繪數(shù)據(jù)，每一數(shù)據(jù)都有唯一標識，在硬件條件支持的前提下，數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)量可以無限增加。

2.3.2 總控機

總控機面向的用戶僅限于數(shù)據(jù)管理員，數(shù)據(jù)管理的主要流程在總控機上完成，包括入庫、更新、遷移、備份、檢查等?？偪貦C是數(shù)據(jù)中心的樞紐，控制數(shù)據(jù)中心的各個部分進行協(xié)同工作。

2.3.3 應(yīng)用服務(wù)器集群

應(yīng)用服務(wù)器集群主要用于部署各種后臺服務(wù)器，包括Web服務(wù)器、地圖服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、業(yè)務(wù)功能服務(wù)器、FTP服務(wù)器、消息服務(wù)器等，各服務(wù)器之間協(xié)同運行、相互依賴，為測繪資料管理提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)與功能服務(wù)。

2.3.4 瀏覽器

瀏覽器端面向的用戶是數(shù)據(jù)使用者，用于瀏覽門戶網(wǎng)站，主要提供數(shù)據(jù)在線查看與三維展示功能。

3 測繪資料檔案信息一站式管理平臺

該項目設(shè)計的測繪數(shù)據(jù)中心合理整合利用了測繪單位現(xiàn)有軟硬件與數(shù)據(jù)資源，建立了高拓展性的數(shù)據(jù)架構(gòu)，適用于數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)類型不斷增加的測繪資料的管理。本文綜合運用GIS、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫等相關(guān)技術(shù)，參考OAIS模型，針對測繪數(shù)據(jù)中心的各功能部件及其特點，在軟件層面設(shè)計了測繪數(shù)據(jù)中心的技術(shù)架構(gòu)，實現(xiàn)了測繪資料檔案信息一站式管理平臺，為各級用戶提供了便捷的操作界面，支持測繪數(shù)據(jù)的快速定位與溯源，如圖4所示。

圖4 測繪資料檔案信息一站式管理平臺架構(gòu)

測繪資料檔案信息一站式管理平臺由3個子系統(tǒng)組成，分別為一站式數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)布子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)三維展示子系統(tǒng)。

3.1 一站式數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

一站式數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)部署在總控機，面向數(shù)據(jù)管理員，通過目錄服務(wù)獲取數(shù)據(jù)存儲的文件信息，實現(xiàn)了測繪資料管理流程的各部分操作，依次包括檔案管理、數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)安全、常用工具、用戶管理等模塊。系統(tǒng)主界面如圖5所示。

圖5 一站式數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)主界面

3.2 數(shù)據(jù)發(fā)布子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)發(fā)布子系統(tǒng)部署在應(yīng)用服務(wù)器集群，由地圖服務(wù)器、功能服務(wù)器等組成，實現(xiàn)了多源、海量、異構(gòu)測繪數(shù)據(jù)的發(fā)布，客戶端通過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)地址請求相應(yīng)的功能。

3.3 數(shù)據(jù)三維展示子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)三維展示子系統(tǒng)在瀏覽器端運行，面向數(shù)據(jù)使用者，基于WebGL技術(shù)，實現(xiàn)了瀏覽器端無插件的三維展示效果，支持多源、多尺度、多參考系的測繪數(shù)據(jù)的一體化展示，提供了豐富的查詢統(tǒng)計功能，使用戶可以實時掌握數(shù)據(jù)動態(tài)。系統(tǒng)主界面如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)三維展示子系統(tǒng)主界面

4 結(jié) 語

本文的研究成果適用于絕大多數(shù)復(fù)雜異構(gòu)的測繪檔案與成果數(shù)據(jù)的管理，提高了測繪資料管理的信息化程度，對測繪資料的管理和再利用具有重要的意義。

(1) 設(shè)計了適用于海量、多源、多尺度、多時相測繪資料的一站式數(shù)據(jù)管理解決方案。

(2) 構(gòu)建了測繪單位內(nèi)部的測繪數(shù)據(jù)管理體系，合理整合利用了現(xiàn)有軟硬件與數(shù)據(jù)資源，研發(fā)了一站式管理平臺，為各級用戶提供了便捷的操作界面。

(3) 實現(xiàn)了海量測繪資料的二三維一體化的查詢、檢索與分析功能，增強了場景流暢性，提高了用戶認知體驗。

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Research on the Key Technology of a Station Management Platformfor Surveying and Mapping Data Archives Information

GUO Haiqing1，HUO Liang2，CHENG Hongyu2，YANG Yaodong3，ZHU Wangzhang3

(1. Basic Geographic Information Institute of Shanxi Province, Taiyuan 030001, China; 2. Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing 100044， China; 3. Beijing ZhongYouLian Technology Co. Ltd., Beijing 100036， China)

Based on the research of existing surveying and mapping data management methods, a station management scheme of surveying and mapping data archives information is designed according to the requirements of informatization surveying and mapping, and a station management platform for surveying and mapping data archives information is realized. Practice has proved that the program can meet the needs of different departments of surveying and mapping data management, improve data management efficiency and also provide users with more convenient surveying and mapping data services.

surveying and mapping data; archives management; a station; data center

2016- 07- 14 作者簡介： 郭海青(1975—)，男，高級工程師，主要從事數(shù)字城市建設(shè)、GIS軟件研發(fā)與應(yīng)用、數(shù)碼航空攝影測量等工作。E- mail：654896575@qq.com

郭海青，霍亮，程宏宇,等.測繪資料檔案信息一站式管理平臺關(guān)鍵技術(shù)[J].測繪通報，2017(3)：114- 119.

10.13474/j.cnki.11- 2246.2017.0098.

P208

A

0494- 0911(2017)03- 0114- 06