新疆控制成果數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)

李 斌

（新疆維吾爾自治區(qū)測繪成果中心，新疆 烏魯木齊 830002）

0.引言

測量控制點是大地測量框架的具體體現(xiàn)也是測繪工作的起點和基礎，隨著社會的進步、科學技術的發(fā)展及測繪手段的進步，從建國初期至今我國先后使用過三個大地坐標系統(tǒng)、兩個高程系統(tǒng)，因此也產(chǎn)生了數(shù)量龐大的測量控制點成果，在國家啟用2000 國家大地坐標系、測量手段及成果分發(fā)形式發(fā)生重大變化后，新疆維吾爾自治區(qū)測繪成果中心已有的測量控制成果數(shù)據(jù)庫已不能滿足目前的需求，需要重新開發(fā)一個滿足儲存成果多樣化、成果分發(fā)網(wǎng)絡化需求的測量控制成果數(shù)據(jù)庫。本次開發(fā)的測量控制成果數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了不同坐標系、不同類型、不同生產(chǎn)年代、不同單位生產(chǎn)的控制成果的一體化管理，并通過接口與新疆維吾爾自治區(qū)測繪成果中心已有資源目錄服務系統(tǒng)、測量標志巡查系統(tǒng)進行了對接。

1.系統(tǒng)整體設計

系統(tǒng)采用多層體系架構，以網(wǎng)絡、存儲設備、數(shù)據(jù)庫等軟硬件系統(tǒng)為支撐，以控制成果數(shù)據(jù)為核心，通過控制成果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)服務等功能，實現(xiàn)對控制成果各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理以及服務。系統(tǒng)總體框架（如圖1 所示）：

圖1 系統(tǒng)總體架構圖

業(yè)務層：控制成果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的整體設計，滿足成果資料建庫、數(shù)據(jù)分發(fā)和發(fā)布服務、統(tǒng)計報表業(yè)務的流程及規(guī)范要求。

應用層：系統(tǒng)功能上整體劃分三大類：數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)服務以及系統(tǒng)管理，具體包括數(shù)據(jù)瀏覽與操作、成果檢索與查詢、成果建庫配置、控制成果資料檢查、控制成果資料入庫、控制成果資料更新、數(shù)據(jù)服務發(fā)布、數(shù)據(jù)提取分發(fā)、控制成果分發(fā)統(tǒng)計、系統(tǒng)管理與維護等功能。

服務層：控制成果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是測繪成果入庫、管理、服務環(huán)節(jié)中的一部分，其中數(shù)據(jù)服務發(fā)布和數(shù)據(jù)分發(fā)功能均需要對接外部接口，數(shù)據(jù)服務發(fā)布功能為其他需要數(shù)據(jù)服務的系統(tǒng)提供接口，數(shù)據(jù)分發(fā)功能則為其他需要控制成果數(shù)據(jù)的單位提供分發(fā)接口服務。

數(shù)據(jù)層：控制成果數(shù)據(jù)庫管理的核心數(shù)據(jù)為控制點數(shù)據(jù)，控制點數(shù)據(jù)包括三角點、水準點、GNSS 點、重力點，同時系統(tǒng)展示各控制點所在水準線路以及三角鎖網(wǎng)的矢量線層，另外為方便控制成果數(shù)據(jù)的查詢?yōu)g覽，系統(tǒng)通過服務，調(diào)用了基礎底圖數(shù)據(jù)進行展示。

支撐層：包括網(wǎng)絡設備、硬件設備和軟件系統(tǒng)等，所有控制成果數(shù)據(jù)需存儲于存儲設備, 并通過Oracle12c 進行管理,ArcGIS Engine10.22 作為數(shù)據(jù)管理的驅(qū)動，為整個系統(tǒng)提供軟、硬件保障，確保系統(tǒng)正常運行。

2.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)功能設計

新疆控制成果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要功能包括：數(shù)據(jù)瀏覽與查詢、數(shù)據(jù)建庫、數(shù)據(jù)服務、統(tǒng)計分析、系統(tǒng)管理、系統(tǒng)配置，實現(xiàn)了控制成果數(shù)據(jù)的入庫更新、數(shù)據(jù)管理、查詢?yōu)g覽、數(shù)據(jù)發(fā)布、統(tǒng)計分析等功能，具體系統(tǒng)功能結構（如圖2 所示）：

2.1.1 數(shù)據(jù)瀏覽與查詢

數(shù)據(jù)瀏覽與查詢功能是該系統(tǒng)的基本功能，包括控制點數(shù)據(jù)及基礎底圖數(shù)據(jù)的瀏覽、圖形與屬性數(shù)據(jù)的搜索查詢、數(shù)據(jù)圖層的基本管理。

基本瀏覽工具：系統(tǒng)支持基本的放大、縮小、漫游、平移、全圖顯示、面積量算、坐標定位等基本功能。

圖層管理：用戶通過圖層管理功能可設置系統(tǒng)顯示的圖層、屬性并對圖層標注的屬性進行配置。

成果檢索與查詢：系統(tǒng)提供控制成果數(shù)據(jù)檢索、查詢及拾取功能，能夠?qū)崿F(xiàn)控制成果從圖形到屬性、從屬性到圖形的查詢。支持通過輸入查詢條件查詢屬性數(shù)據(jù)，也支持按空間范圍（如點查詢、繪制范圍查詢、導入范圍查詢等）、行政區(qū)、坐標（包括地理坐標和直角坐標，地理坐標分為度或度分秒）、各種比例尺圖號、控制成果名稱等單一條件、組合條件、模糊條件檢索。

2.1.2 數(shù)據(jù)建庫

數(shù)據(jù)更新入庫：系統(tǒng)支持控制成果資料單個或批量入庫，并可對已入庫控制成果進行編輯更新及歷史數(shù)據(jù)管理，系統(tǒng)會自動生成控制成果資料入庫報告。為了提高數(shù)據(jù)的入庫質(zhì)量及效率，系統(tǒng)還設計了入庫數(shù)據(jù)檢查、預處理、字段匹配等功能。

歷史數(shù)據(jù)查詢：同一數(shù)據(jù)入庫2 次以上，系統(tǒng)會記錄該數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)情況，并提供歷史數(shù)據(jù)查詢。

2.1.3 數(shù)據(jù)服務

數(shù)據(jù)服務發(fā)布：數(shù)據(jù)服務發(fā)布將控制成果數(shù)據(jù)目錄注冊到新疆維吾爾自治區(qū)測繪成果中心已有的資源目錄管理系統(tǒng)中，通過資源目錄管理系統(tǒng)實現(xiàn)對外發(fā)布。

數(shù)據(jù)提取分發(fā)：與新疆維吾爾自治區(qū)測繪成果中心已有數(shù)據(jù)分發(fā)服務系統(tǒng)進行對接，為客戶提供控制成果提取服務。數(shù)據(jù)提取采用提取任務單模式管理。

2.1.4 統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析功能包括對控制點成果數(shù)據(jù)的統(tǒng)計以及對數(shù)據(jù)發(fā)布服務的統(tǒng)計，統(tǒng)計結果以圖和表的形式表現(xiàn)并可導出。

圖2 系統(tǒng)功能結構圖

成果數(shù)據(jù)統(tǒng)計：成果數(shù)據(jù)統(tǒng)計是對控制點成果數(shù)據(jù)進行的分類數(shù)據(jù)統(tǒng)計，是對原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，統(tǒng)計對象主要是控制點個數(shù)。

數(shù)據(jù)服務統(tǒng)計：數(shù)據(jù)服務統(tǒng)計是對控制點成果數(shù)據(jù)的發(fā)布和分發(fā)數(shù)量進行的統(tǒng)計，統(tǒng)計對象分別為客戶和分發(fā)數(shù)量。

控制點使用情況統(tǒng)計：控制點使用情況是基于控制點名的統(tǒng)計，可統(tǒng)計各點名的已分發(fā)數(shù)量（即使用頻度），以及各點名的使用單位情況，控制點使用頻度可設置時間范圍。

2.1.5 系統(tǒng)管理

利用系統(tǒng)管理與維護功能，可對用戶、權限和系統(tǒng)訪問日志進行管理，用戶的任何操作都將被記錄成系統(tǒng)日志，以供查閱。

用戶管理：提供用戶的增、刪、改功能，并支持面向不同的用戶分配不同的功能權限、數(shù)據(jù)權限。

角色管理：系統(tǒng)可以配置不同的角色，不同角色可以有不同的功能和數(shù)據(jù)權限，如管理員，可獲得最高的功能和數(shù)據(jù)權限。角色權限管理提供增、刪、改功能。

日志管理：提供了系統(tǒng)操作日志的瀏覽、查詢和導出，可設置日志自動清除時間段。

2.1.6 系統(tǒng)配置

數(shù)據(jù)庫配置：對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫連接參數(shù)進行配置，并將配置文件存儲在系統(tǒng)配置文件中。

目錄管理：目錄管理包括元數(shù)據(jù)項管理、資料類型建模、構建目錄三個子功能，主要是對控制點成果展示、存儲目錄樹的配置，包括目錄節(jié)點以及文件類型和字段屬性的配置。為保證新疆控制成果數(shù)據(jù)庫與新疆維吾爾自治區(qū)測繪成果中心已有資源目錄服務系統(tǒng)的對接，新疆控制成果數(shù)據(jù)庫的目錄管理與資源目錄管理系統(tǒng)的形式相同，目錄級別分為三級，每個目錄級別均能支持基本的增、刪、改、批量分組、分組管理等功能。

2.2 系統(tǒng)接口設計

控制成果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設計有3 個主要的外部接口，接口設計（如圖3 所示）：

圖3 控制成果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)接口設計圖

數(shù)據(jù)服務發(fā)布接口：系統(tǒng)基于已入庫的控制成果數(shù)據(jù)配置控制成果顯示方案，并能夠按照符號化顯示方案以傳統(tǒng)瓦片地圖或矢量瓦片地圖的形式發(fā)布，以標準地圖服務的方式提供給其他系統(tǒng)調(diào)用。

數(shù)據(jù)提取分發(fā)接口：系統(tǒng)根據(jù)需求將選定的控制成果數(shù)據(jù)添加到提取單中，并根據(jù)需要將提取單導出或打印。外部接口方主要是數(shù)據(jù)分發(fā)服務系統(tǒng)或外部數(shù)據(jù)需求單位。

數(shù)據(jù)接口：系統(tǒng)根據(jù)需求將控制成果數(shù)據(jù)庫中的部分數(shù)據(jù)及屬性字段按需求進行導出并與新疆維吾爾自治區(qū)測繪成果中心已有測量標志巡查系統(tǒng)對接。

3.數(shù)據(jù)庫設計

3.1 數(shù)據(jù)庫設計思想

在控制成果數(shù)據(jù)庫設計過程中，不僅需要考慮數(shù)據(jù)結構的普遍性和數(shù)據(jù)的多樣性、準確性，還需充分利用已有成熟的空間數(shù)據(jù)存儲、管理和應用解決方案，堅持實用性、先進性、擴充性的設計原則，力求建立一個開放、靈活的控制成果數(shù)據(jù)庫，保證建成的數(shù)據(jù)庫能很好地提供控制成果的管理與應用服務[1]。

3.2 控制點數(shù)據(jù)分析

新疆已有控制點數(shù)據(jù)按類型分主要包括三角點、水準點、GNSS 點三類，按坐標系及高程基準可分為1954 年北京坐標系、1980 西安坐標系、2000 國家大地坐標系、1956 黃海高程系和1985 國家高程基準控制成果[2]，目前除館藏85 一期、二期水準成果2833 個及1954 年北京坐標系、1980 西安坐標系三角點成果9529 個，還有國家天文大地網(wǎng)與高精度GPS2000 網(wǎng)聯(lián)合平差項目獲得的三角點成果5679 個；全國三等三角網(wǎng)、四等三角網(wǎng)在2000 國家大地坐標系下平差項目獲得的三角點7387 個，國家現(xiàn)代基準體系基礎設施建設一期項目獲得的一等水準3308 個、GNSS 點405 個，國家現(xiàn)代測繪基準維持與服務項目獲得的二等水準點741 個，新疆現(xiàn)代大地控制網(wǎng)建設項目獲得的二等水準點1169 個、B 級GNSS 點250，新疆基礎測繪GPS 點2000 坐標系改算項目獲得的原C 級GPS 點2375 個。

3.3 數(shù)據(jù)庫物理及邏輯設計

新疆控制成果數(shù)據(jù)庫采用ArcGIS 與oracle 數(shù)據(jù)庫直連的方式來進行控制成果數(shù)據(jù)的存儲與管理?？刂瞥晒麛?shù)據(jù)庫包含空間數(shù)據(jù)及業(yè)務數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)存儲4 類控制成果數(shù)據(jù)以及所在的水準線路以及鎖網(wǎng)的矢量線圖層，業(yè)務數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)功能依賴的數(shù)據(jù)內(nèi)容，如編目數(shù)據(jù)、功能數(shù)據(jù)等[3]。控制成果數(shù)據(jù)庫的邏輯結構（如圖4 所示）：

圖4 控制成果數(shù)據(jù)庫的邏輯結構圖

空間數(shù)據(jù)主要包括：控制點成果數(shù)據(jù)及水準路線和鎖網(wǎng)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)主要包括：用戶權限數(shù)據(jù)（記錄用戶、角色、功能權限信息），編目數(shù)據(jù)（記錄控制成果在內(nèi)的編目信息、元數(shù)據(jù)信息、目錄組織信息），功能數(shù)據(jù)（記錄控制成果數(shù)據(jù)查詢、提取、統(tǒng)計分析信息），日志數(shù)據(jù)（記錄系統(tǒng)操作的日志信息），其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)（存儲系統(tǒng)運行需要的其他數(shù)據(jù)信息，以保障系統(tǒng)的正常運行）。

3.4 數(shù)據(jù)表結構設計

在數(shù)據(jù)庫設計中表結構設計是非常重要的工作內(nèi)容，其中，三角點數(shù)據(jù)表、水準點數(shù)據(jù)表、GNSS 點數(shù)據(jù)表、重力點數(shù)據(jù)表更是新疆控制成果數(shù)據(jù)庫中的關鍵表，它不僅是控制點導入導出的參照也決定了數(shù)據(jù)的查詢與展示效率，因此在表結構設計時我們在這幾個表中添加了所屬類別字段，將表字段分為公共、成果、屬性、標志現(xiàn)狀、其他5 個類型，這樣不僅便于對屬性字段進行分類管理也提升了控制點屬性展示界面的美觀度，其中公共、成果、屬性、標志現(xiàn)狀、其他類字段均為表格形式體現(xiàn)，點之記則單獨打開文檔，內(nèi)容為點之記信息及相關圖片。水準點數(shù)據(jù)結構表主要屬性（如表1 所示）：

表1 水準點數(shù)據(jù)結構屬性表

4.結束語

新疆控制成果數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了不同坐標系、不同類型、不同生產(chǎn)年代、不同單位生產(chǎn)的控制成果的一體化、動態(tài)管理，并通過接口與新疆維吾爾自治區(qū)測繪成果中心已有資源目錄服務系統(tǒng)及測量標志巡查系統(tǒng)進行了對接。新疆控制成果數(shù)據(jù)庫是我單位信息化服務體系建設的重要組成部分，它的建成不僅豐富了資源目錄服務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)種類，也將極大提高我單位的信息化服務能力與水平。