基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳 斌

(安徽省第一測繪院，安徽 合肥 230031)

1 引言

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)是對(duì)現(xiàn)實(shí)中基礎(chǔ)地理信息及各信息間相互關(guān)系的抽象表達(dá)[1]?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫為空間數(shù)據(jù)庫，數(shù)字化形式的基礎(chǔ)測繪成果是其主要內(nèi)容[2]?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)是地理空間基礎(chǔ)框架建設(shè)的重要組成部分[3]。數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫可滿足政府部門、企事業(yè)單位和社會(huì)公眾的對(duì)應(yīng)需求，為政府決策，各部門信息化建設(shè)提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，避免基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)項(xiàng)目重復(fù)建設(shè)。隨著城市信息化發(fā)展，對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)管理的需求不斷增加，只有更好地維護(hù)和管理基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)才能更好地滿足用戶需求，為數(shù)字城市地理空間框架的全面建設(shè)與應(yīng)用提供強(qiáng)勁的數(shù)據(jù)支撐[4]。數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的建立，可提供基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)矢量/柵格一體化科學(xué)高效管理。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括數(shù)字線劃圖(DLG)數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像(DOM)數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的元數(shù)據(jù)等?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫具體內(nèi)容包括：

(1)DLG 數(shù)據(jù)子庫：用于存儲(chǔ)和管理多尺度集成的矢量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括居民地、植被、交通、水系及境界等。存儲(chǔ)內(nèi)容包括：比例尺為1∶500、1∶1000、1∶2000、1∶10000等的DLG數(shù)據(jù)。

(2)DEM 數(shù)據(jù)子庫：用于存儲(chǔ)多比例尺無縫集成的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)內(nèi)容包括：格網(wǎng)間距為 1 m，2 m等的DEM數(shù)據(jù)。

(3)DOM 數(shù)據(jù)子庫：用于存儲(chǔ)多種分辨率、無縫集成的數(shù)字正射影像，包括航空影像和衛(wèi)星遙感影像。數(shù)字正射影像在入庫時(shí)應(yīng)構(gòu)建影像金字塔，并通過分層分塊建立多級(jí)索引結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)內(nèi)容包括：包括地面分辨率為0.1，0.2，0.5 m等分辨率的DOM數(shù)據(jù)。

(4)地名/地址數(shù)據(jù)子庫：用于存儲(chǔ)地名數(shù)據(jù)，主要包括行政區(qū)域地名、街巷名或小區(qū)名、標(biāo)志物名、興趣點(diǎn)名或門(樓)址等的位置和屬性。

(5)元數(shù)據(jù)子庫：用于存儲(chǔ)關(guān)于空間數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，說明數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其他有關(guān)特征的背景信息，建庫目的是促進(jìn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的高效利用。

2.2 數(shù)據(jù)庫組織設(shè)計(jì)

數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建目標(biāo)是有效組織和管理基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)需滿足數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，以及格式與編碼統(tǒng)一的基本要求。即將已有的各種基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)成果以及相關(guān)部門提供的其他空間數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(坐標(biāo)系、分類編碼等)進(jìn)行整理，并導(dǎo)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)子庫(數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)子庫、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)子庫、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)子庫等)中，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中與分布相結(jié)合的管理模式。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能需求主要包含視圖瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、地圖制圖、數(shù)據(jù)提取等[5]?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用GIS數(shù)據(jù)管理和計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)，包括空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、單位局域網(wǎng)內(nèi)的客戶端/服務(wù)器(Client/Server)模式，在服務(wù)器端采用數(shù)據(jù)庫Oracle 11g?；诿嫦?qū)ο蟮慕M件技術(shù)系統(tǒng)開發(fā)，提高代碼的可讀性與可擴(kuò)展性。采用C#作為主要開發(fā)語言，采用ArcGIS Engine作為GIS開發(fā)工具，以ArcSDE為中間件訪問Oracle數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)與管理。

系統(tǒng)采用4層結(jié)構(gòu)體系，在邏輯上將系統(tǒng)劃分為：支撐層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和應(yīng)用層，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

支撐層提供系統(tǒng)運(yùn)行支撐環(huán)境，包括硬件環(huán)境、軟件環(huán)境以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；數(shù)據(jù)層的主要功能是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)與管理；業(yè)務(wù)層主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)，包括空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、管理等；應(yīng)用層實(shí)際上就是用戶界面，是一件為用戶提供一種交互式操作的界面，用于顯示數(shù)據(jù)和接收用戶輸入的數(shù)據(jù)。四層結(jié)構(gòu)之間既相互聯(lián)系又相互獨(dú)立，四層結(jié)構(gòu)的劃分不僅保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，還使得系統(tǒng)具有較高的可維護(hù)性與可擴(kuò)展性。

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要包括文件管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)瀏覽、查詢定位、元數(shù)據(jù)管理、打印輸出以及安全管理等功能模塊，系統(tǒng)主界面如圖2所示。

(1)文件管理：主要實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖文檔的相關(guān)操作，包含對(duì)地圖文檔的打開、保存、另存為等操作。

(2)數(shù)據(jù)管理：主要實(shí)現(xiàn)對(duì)矢量/柵格數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出等操作，包括矢量數(shù)據(jù)導(dǎo)入、柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)入、矢量數(shù)據(jù)導(dǎo)出、柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)出及數(shù)據(jù)加載等功能。

(3)數(shù)據(jù)瀏覽：主要實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)瀏覽的相關(guān)操作，包括地圖放大、縮小、全圖、平移、前一視圖項(xiàng)、后一視圖、對(duì)象查詢、距離測量、面積測量、清除工具、地圖比例以及參考比例設(shè)置等。

圖2 系統(tǒng)主界面

(4)查詢定位：主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢與定位的相關(guān)操作，包括地名定位、坐標(biāo)定位、圖幅定位、屬性查詢、空間查詢和點(diǎn)擊選擇、清除選擇、縮放等功能。

(5)元數(shù)據(jù)管理：主要實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)的新建、上傳、查看、修改及搜索等相關(guān)操作，包括數(shù)字線劃圖(DLG)元數(shù)據(jù)/數(shù)字高程模型(DEM)元數(shù)據(jù)/數(shù)字正攝影像(DOM)元數(shù)據(jù)詳細(xì)信息查看、新建數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)上傳、簡單搜索、復(fù)雜搜索等功能。

(6)打印輸出：主要實(shí)現(xiàn)視圖窗口內(nèi)容的打印和輸出操作，包括地圖打印和地圖輸出功能。

(7)安全管理：主要實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶賬號(hào)及用戶使用記錄的管理，包括用戶管理、增加用戶、修改密碼及日志管理功能。

5 結(jié)語

本文基于現(xiàn)代地理空間信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用C/S結(jié)構(gòu)，基于ArcGIS Engine、Oracle llg等開發(fā)了具有空間數(shù)據(jù)瀏覽、管理、查詢定位及系統(tǒng)安全管理等功能的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對(duì)各種基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的信息化和科學(xué)化管理，具有十分重要的意義。下一步工作是將對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，以滿足"智慧城市"時(shí)代背景下的時(shí)空大數(shù)據(jù)管理需求。