GIS數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究

張皓

摘 要：本文基于筆者從事GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以基于ArcEngine的城市基礎(chǔ)測繪成果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)為研究對(duì)象，論文首先從其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)開始研究分析，在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)論證了該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，全文是筆者長期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對(duì)從事數(shù)字城市相關(guān)工作的同行有著重要的參考價(jià)值和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：ArcEngine 基礎(chǔ)測繪成果 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）08（c）-0033-02

地理信息系統(tǒng)作為一門新興的邊緣學(xué)科，是對(duì)地球空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、顯示、分析應(yīng)用的綜合性技術(shù)系統(tǒng)。它不僅可以像傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)那樣，管理數(shù)據(jù)和文字信息，而且可以管理空間信息，能夠提供各種空間分析的方法，對(duì)各種不同的空間信息進(jìn)行綜合分析與解釋，提供基于地理信息的查詢、管理、統(tǒng)計(jì)分析等功能。因此，利用地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視化、思維可視化的決策支持方式，可以作為測繪、規(guī)劃部門進(jìn)行管理、業(yè)務(wù)查詢和城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的輔助工具。這將徹底解決測繪成果的管理問題，充分利用已有資料，提高工作效率，加快我國城市建設(shè)的發(fā)展。

1 城市基礎(chǔ)測繪成果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)

在地理信息系統(tǒng)中，用來描述各種事物和現(xiàn)象的是數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的核心，是系統(tǒng)操作的對(duì)象。本系統(tǒng)涉及到的數(shù)據(jù)有兩種，即空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。根據(jù)二次開發(fā)的特點(diǎn)，進(jìn)一步把系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)分為背景數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)測繪成果數(shù)據(jù)兩部分，背景數(shù)據(jù)是系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)，作為背景進(jìn)行顯示，并非系統(tǒng)處理的主要對(duì)象，基礎(chǔ)測繪成果信息才是系統(tǒng)處理的主要對(duì)象，也是數(shù)據(jù)分析的重點(diǎn)。

1.1.1 背景數(shù)據(jù)

城市空間基準(zhǔn)信息的形式主要包括數(shù)字線劃矢量數(shù)據(jù)（DLG）、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)（DOM）、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)（DEM）、數(shù)字柵格數(shù)據(jù)（DRG）以及相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源來源于城市地圖，是用ArcInfo分層存儲(chǔ)的矢量化數(shù)據(jù)。雖然系統(tǒng)處理的主要對(duì)象是城市基礎(chǔ)測繪成果，但是城市基礎(chǔ)測繪成果是以背景數(shù)據(jù)為依托的，因此如果缺少了背景數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將無法正常工作。這里的背景數(shù)據(jù)是指基礎(chǔ)測繪成果信息以外的所有數(shù)據(jù)。為了讓操作者對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)有著較為清楚的認(rèn)識(shí)，幫助他們快速準(zhǔn)確地查出所要的信息，根據(jù)地形要素分類體系把背景數(shù)據(jù)分為八類，即水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界、地貌、植被與質(zhì)土和注記。

1.1.2 城市基礎(chǔ)測繪成果

測量控制成果按不同的應(yīng)用目的以及所運(yùn)用的測量手段及技術(shù)的不同，包含的內(nèi)容也是不同的，比如：天文大地測量、地球動(dòng)力學(xué)測量、基于衛(wèi)星技術(shù)的空間大地測量以及傳統(tǒng)的大地測量等，由于它們的技術(shù)系統(tǒng)和施測手段的不同，依據(jù)國家規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所提交的成果都會(huì)有所不同。城市控制測量成果主要是指為城市工程建設(shè)提供基本起算數(shù)據(jù)的各類控制點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)信息。這些基本的空間控制信息是城市地理信息系統(tǒng)的重要組成部分，在城市化和城市建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用。

對(duì)于具體工程應(yīng)用，人們最關(guān)心的是控制點(diǎn)成果信息，而且在應(yīng)用這些控制點(diǎn)時(shí)，人們總是假定這些控制點(diǎn)是完全可靠的。事實(shí)上，也只有可靠的控制點(diǎn)位置信息和高程信息才能正確有效地指導(dǎo)工程測量和為城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。本系統(tǒng)就是要將控制點(diǎn)位置信息、高程信息以及和控制點(diǎn)有關(guān)的其他屬性信息，準(zhǔn)確無誤地存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)內(nèi)，并利用GIS技術(shù)系統(tǒng)強(qiáng)大的管理功能將控制點(diǎn)信息有效地管理起來，使控制點(diǎn)信息和城市地圖有機(jī)的聯(lián)系起來，全面實(shí)現(xiàn)在電子地圖上查詢、編輯、瀏覽等一系列功能，這是本系統(tǒng)研究的最終目的。

竣工測量是城市工程建設(shè)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，它不僅為工程的交工驗(yàn)收及將來進(jìn)行的維修、改建、擴(kuò)建提供依據(jù)，同時(shí)為城市的規(guī)劃和城市管理提供完整、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，為數(shù)字城市的建設(shè)提供必備的數(shù)據(jù)。

1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

對(duì)于空間數(shù)據(jù)庫，采用的是ArcInfo軟件提供的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)（Geodatabase）。在空間上，把數(shù)據(jù)組織成一個(gè)整體；在內(nèi)容上，把數(shù)據(jù)組織成層（Layer）結(jié)構(gòu)。分幅存放的基礎(chǔ)地形圖進(jìn)入數(shù)據(jù)庫后，在邏輯上是無縫的，沒有圖幅的概念。內(nèi)容上，空間數(shù)據(jù)庫主要包括測量控制點(diǎn)、居住建筑、工礦設(shè)施、交通、管線設(shè)施、水系、境界、地質(zhì)土貌、農(nóng)田植被九大類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)信息。

根據(jù)具體的入庫需求，在測量控制點(diǎn)、居住建筑及設(shè)施、交通、管線、水系、境界、地貌、植被與土質(zhì)和注記九類數(shù)據(jù)中，按照不同的內(nèi)容進(jìn)一步細(xì)化，大致分為37層數(shù)據(jù)（如表1所示）。

Geodatabase利用RDBMS表存貯點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)，它的每一要素類僅存貯一個(gè)單一要素類型，但只要有統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，就可以輕而易舉地將它們組織在要素集中。一些Geodatabase要素類如幾何網(wǎng)絡(luò)也具有拓?fù)潢P(guān)系，可以模擬對(duì)象間鄰接關(guān)系。ArcInfo支持3種類型的Geodatabase物理實(shí)現(xiàn)，即PersonalGeodatabase、ArcSDE Geodatabase、File Geodatabase。Personal Geodatabase為小項(xiàng)目所設(shè)計(jì)，以.mdb格式Microsoft Access存貯，不必購買任何別的軟件來訪問和管理Personal Geodatabase。ArcSDE Geodatabase為大型企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫所設(shè)計(jì)，它利用RDBMS格式存貯地理數(shù)據(jù)，需要購買相應(yīng)RDBMS軟件來存貯數(shù)據(jù)。File Geodatabase類似文件夾管理，也不必購買任何別的軟件來訪問和管理File Geodatabase。

2 基于ArcEngine的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)主要用于測繪成果的管理，可管理各等級(jí)控制點(diǎn)點(diǎn)號(hào)、點(diǎn)名、等級(jí)、所屬區(qū)域，該點(diǎn)的54坐標(biāo)、80坐標(biāo)、國家高程等各種控制點(diǎn)信息以及竣工平面圖圖形、竣工日期、竣工單位等竣工測量成果信息。系統(tǒng)采用GIS技術(shù)來對(duì)測繪成果進(jìn)行可視化管理，竣工平面圖等圖形數(shù)據(jù)直接存于數(shù)據(jù)庫中。

系統(tǒng)具有的主要功能如下：（1）可進(jìn)行控制點(diǎn)信息的輸入、更改、刪除操作。（2）可進(jìn)行圖形的基本操作，如平移、放大、縮小、漫游。（3）可根據(jù)點(diǎn)號(hào)、點(diǎn)名等信息查詢控制點(diǎn)。（4）可以通過畫矩形、畫圓、畫多邊行以及輸入緩沖半徑等查詢其范圍內(nèi)的控制點(diǎn)。（5）可進(jìn)行報(bào)表的生成與制作，并可以把生成的報(bào)表以Excel、pdf等多種格式輸出。（6）可以通過輸入竣工日期、施測單位、項(xiàng)目名稱等查詢竣工測量工程項(xiàng)目。（7）可以通過選擇所屬工程項(xiàng)目信息查詢竣工平面圖，并可以雙擊查詢到的圖形文件名自動(dòng)打開CAD圖形。

系統(tǒng)操作簡潔、方便，主界面如圖1所示。

系統(tǒng)主界面包括：系統(tǒng)菜單、系統(tǒng)工具欄、圖形顯示區(qū)和系統(tǒng)狀態(tài)欄。

系統(tǒng)菜單欄：提供系統(tǒng)操作的菜單選項(xiàng)。

系統(tǒng)工具欄：提供系統(tǒng)操作的工具按鈕。

圖形顯示區(qū)：顯示當(dāng)前圖層的圖形。

3 結(jié)語

隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市測繪成果管理信息量也會(huì)大大增加，傳統(tǒng)的城市測繪成果管理方式已不能滿足現(xiàn)代化的需要，因此，有必要對(duì)測繪成果進(jìn)行科學(xué)、合理、有效的組織和動(dòng)態(tài)的采集、存儲(chǔ)、管理及利用。測繪成果涉及地理空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、法律法規(guī)等，內(nèi)容多，處理過程復(fù)雜。采用以GIS技術(shù)和IT技術(shù)為核心的新技術(shù)、新方法對(duì)城市的測繪成果信息進(jìn)行管理，是測繪成果及其日常管理工作發(fā)展的趨勢和現(xiàn)實(shí)可行的選擇。

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