地理信息矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

袁 媛

（江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校 江蘇 南京 211100）

0 引言

基于地理信息的廣泛應(yīng)用，矢量數(shù)據(jù)的脫密工作變得越來越重要。矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)能夠?qū)Φ乩硇畔⑦M(jìn)行符號化處理和數(shù)據(jù)保護(hù)，確保數(shù)據(jù)的安全性和可用性。本研究旨在設(shè)計(jì)一種高效可靠的地理信息矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)，為相關(guān)領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)工作提供支持。

1 矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)需求分析

地理信息矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)使用人員主要包括地圖編制人員、數(shù)據(jù)核查人員、系統(tǒng)管理人員［1］。基于此，明確系統(tǒng)需求如下：

（1）使用瀏覽文件、訪問數(shù)據(jù)庫等方式，獲取所需的矢量數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行后續(xù)操作和分析。

（2）在進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)操作時，可以對不同的數(shù)據(jù)集進(jìn)行靈活的操作，并且可以任意組合這些數(shù)據(jù)集，以滿足不同需求，更加細(xì)致和全面地分析、處理數(shù)據(jù)。

（3）為滿足個性化需求，可以自定義關(guān)鍵點(diǎn)，并根據(jù)需要設(shè)置偏移區(qū)間。同時，通過隨機(jī)生成關(guān)鍵點(diǎn)的方式，提供更多的靈活性和多樣性，以適應(yīng)不同的分析和研究要求。

（4）在進(jìn)行數(shù)據(jù)脫密后，可以從圖形和數(shù)據(jù)兩個方面對脫密前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以直觀地觀察數(shù)據(jù)的變化，并進(jìn)一步評估脫密效果和數(shù)據(jù)質(zhì)量。

1.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

本文所研究的系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)流程如下：

（1）獲取待脫密的矢量數(shù)據(jù)。在本文研究的系統(tǒng)中，能夠獲得未脫密的矢量數(shù)據(jù)，如線性數(shù)據(jù)集等。同時，系統(tǒng)能夠收集到基于不同數(shù)據(jù)集的復(fù)合型數(shù)據(jù)集，以滿足不同需求，以應(yīng)對各種脫密場景。

（2）關(guān)鍵地物脫密。在進(jìn)行數(shù)據(jù)脫密之前，需要對關(guān)鍵地物的坐標(biāo)進(jìn)行處理。用戶可以手動設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)集，用于指定關(guān)鍵地物的位置。如果沒有特定的關(guān)鍵地物，系統(tǒng)也可以隨機(jī)生成關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)集，并給出相應(yīng)的坐標(biāo)，以便用戶觀察脫密后的效果。

（3）設(shè)置坐標(biāo)偏移區(qū)間。為符合相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際應(yīng)用需求，需要對坐標(biāo)進(jìn)行偏移。通過設(shè)置坐標(biāo)偏移區(qū)間，可以確保脫密后的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)保持一定的安全性。

（4）執(zhí)行數(shù)據(jù)脫密。在設(shè)置好關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)集和坐標(biāo)偏移區(qū)間后，系統(tǒng)將執(zhí)行數(shù)據(jù)脫密操作。通過對矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理和轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的脫密處理。

（5）判斷脫密結(jié)果并決定下一步操作。在完成數(shù)據(jù)脫密之后，系統(tǒng)會對脫密結(jié)果進(jìn)行評估和判斷。若脫密效果符合預(yù)期并滿足安全要求，則可以結(jié)束脫密工作；若進(jìn)一步脫密或進(jìn)行其他操作，則系統(tǒng)會提示用戶繼續(xù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理［2］。

系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程具體如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

2 矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

本文研究的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，應(yīng)滿足以下原則：

（1）規(guī)范性。為處理大量的矢量數(shù)據(jù)，矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)需要應(yīng)對不同投影坐標(biāo)和地理信息數(shù)據(jù)的復(fù)雜環(huán)境。對此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊，以方便用戶使用。

（2）交互友好。在矢量數(shù)據(jù)脫密的過程中，需要消耗大量的時間，且這一過程對操作人員的技術(shù)能力要求較高。因此，在本研究系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)保證系統(tǒng)的界面具有友好性，以提高操作人員的工作效率及質(zhì)量。通過優(yōu)化系統(tǒng)的交互設(shè)計(jì)和界面布局，可以直接影響到使用人員的心情和工作效率。

（3）模塊化。矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)包含多個功能，為了方便系統(tǒng)的獨(dú)立使用、升級和擴(kuò)展，系統(tǒng)將功能劃分為多個子模塊，并通過Databus 進(jìn)行通信［3］。通過模塊化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的功能更加清晰，易于維護(hù)和升級，便于對系統(tǒng)功能進(jìn)行擴(kuò)展。

（4）可擴(kuò)展性。在系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)中，考慮到未來具體實(shí)踐對系統(tǒng)升級的要求，所以在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證本系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性。確保在系統(tǒng)的實(shí)際升級中，能夠滿足系統(tǒng)的升級需求，且不會對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。

2.2 系統(tǒng)總體框架

本文設(shè)計(jì)的矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)采用了C/S 架構(gòu)，如圖2 所示。該架構(gòu)既能滿足系統(tǒng)日常管理中的業(yè)務(wù)靈活性和擴(kuò)展性，又能滿足數(shù)據(jù)脫密處理中的安全性、準(zhǔn)確性和實(shí)用性要求［4］。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

用戶可通過系統(tǒng)進(jìn)行輸入輸出操作。用戶可以輸入請求數(shù)據(jù)，并通過界面與系統(tǒng)進(jìn)行交互。用戶表現(xiàn)層將用戶輸入的數(shù)據(jù)傳遞給應(yīng)用邏輯層進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果輸出給用戶。

應(yīng)用邏輯層是本研究系統(tǒng)中的核心部分。在該層設(shè)計(jì)過程中，需要保證所編寫的代碼能夠?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行有效調(diào)用和處理。在接收到用戶的請求數(shù)據(jù)后，應(yīng)用邏輯層根據(jù)系統(tǒng)的邏輯規(guī)則和算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果返回給用戶表現(xiàn)層。

數(shù)據(jù)訪問層是系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，為系統(tǒng)程序提供數(shù)據(jù)支持。該層負(fù)責(zé)對表、視圖和關(guān)系進(jìn)行查詢、處理和存儲［5］。數(shù)據(jù)訪問層接收到應(yīng)用邏輯層的請求后，根據(jù)請求的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的操作，并將結(jié)果返回給應(yīng)用邏輯層。

2.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.4 核心功能模塊描述

（1）管理工作空間：打開應(yīng)用程序并登錄賬戶，導(dǎo)航到工作空間頁面，可能位于菜單欄或主屏幕中；找到工作空間進(jìn)行操作，并定期保存修改。

（2）管理數(shù)據(jù)源：通過在工作空間管理器的數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)處選擇不同類型的數(shù)據(jù)源選項(xiàng)來創(chuàng)建數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)源包括文件型和數(shù)據(jù)庫型。通過打開數(shù)據(jù)源的方式直接打開外部矢量文件。根據(jù)自己的需求，對數(shù)據(jù)源進(jìn)行排序，以便更好地組織和管理數(shù)據(jù)［6］。

（3）管理數(shù)據(jù)集：在當(dāng)前打開的工作空間中，找到數(shù)據(jù)集創(chuàng)建的相應(yīng)控件，選擇需要創(chuàng)建的數(shù)據(jù)集類型（如點(diǎn)、線、面）［7］；在數(shù)據(jù)集列表中，選擇需要排序的數(shù)據(jù)集，使用工作空間中提供的排序功能，對選中的數(shù)據(jù)集進(jìn)行排序。

（4）管理地圖圖層：在窗口中打開數(shù)據(jù)集，以便在當(dāng)前地圖中顯示；使用相應(yīng)的刪除功能，將某個地圖從工作空間的地圖集合中刪除；使用排序功能，按照地圖的顯示名稱對地圖集合進(jìn)行排序，以方便瀏覽和查找地圖。

（5）基本操作：選擇數(shù)據(jù)集，添加到當(dāng)前地圖；對圖層進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制；對新數(shù)據(jù)集進(jìn)行脫密處理。

（6）漫游地圖：拖動鼠標(biāo)時，地圖會按照拖動方向進(jìn)行平移；在整個拖動過程中，地圖會實(shí)時進(jìn)行刷新，以確保用戶能夠看到地圖的實(shí)時變化。

（7）地圖定位：找到定位按鈕，通常該按鈕會以一個地圖圖標(biāo)或者放大鏡圖標(biāo)的形式展示；在輸入框中輸入定位點(diǎn)的坐標(biāo)值。通常，坐標(biāo)值可以使用經(jīng)緯度、UTM 坐標(biāo)等形式；使用相應(yīng)的標(biāo)注功能進(jìn)行標(biāo)注，例如在該點(diǎn)上添加一個標(biāo)記、添加一個文本標(biāo)注等，以便更好地標(biāo)記和記錄該點(diǎn)的信息。

（8）設(shè)置標(biāo)注色和高亮色：通過選擇預(yù)設(shè)顏色或手動輸入顏色代碼來設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)的顯示顏色；選擇合適的顏色或手動輸入顏色代碼來設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)在選中時的高亮顏色［8］。

（9）設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)：點(diǎn)擊地圖上的特定位置即可創(chuàng)建一個關(guān)鍵點(diǎn)，并可以為該點(diǎn)添加相關(guān)屬性和標(biāo)簽；設(shè)置生成的關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)量、范圍和其他屬性參數(shù)；保存設(shè)置后，系統(tǒng)將生成的關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)集保存起來。

（10）設(shè)置偏移區(qū)間：在選擇足夠的關(guān)鍵點(diǎn)之后，找到設(shè)置功能，通常該功能會以一個齒輪或設(shè)置圖標(biāo)的形式展示；偏移區(qū)間可以定義關(guān)鍵點(diǎn)在原始位置上的最大和最小偏移量；確認(rèn)設(shè)置后，系統(tǒng)會根據(jù)您的設(shè)定在關(guān)鍵點(diǎn)的位置上進(jìn)行相應(yīng)的偏移；關(guān)鍵點(diǎn)的位置將在偏移區(qū)間內(nèi)隨機(jī)變化，以增加數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。

（11）執(zhí)行脫密：當(dāng)“脫密”按鈕變亮?xí)r，表明已經(jīng)成功設(shè)置了關(guān)鍵點(diǎn)的偏移區(qū)間，并且可以執(zhí)行脫密操作［8］；在脫密操作中，系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)置的偏移區(qū)間，對關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的位置調(diào)整，以保護(hù)數(shù)據(jù)的隱私性；脫密操作完成，獲得脫密后數(shù)據(jù)，并進(jìn)行下一步的操作或者導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

（12）偏移計(jì)算：點(diǎn)擊結(jié)果查看或相關(guān)分析工具，以查看關(guān)鍵點(diǎn)的實(shí)際偏移距離；在結(jié)果查看界面中，找到關(guān)鍵點(diǎn)的X殘差和Y殘差。X殘差代表關(guān)鍵點(diǎn)在水平方向上的實(shí)際偏移距離，Y殘差代表關(guān)鍵點(diǎn)在垂直方向上的實(shí)際偏移距離；總體偏移距離是關(guān)鍵點(diǎn)從原始位置到脫密后位置的直線距離，綜合了X殘差和Y殘差的影響。

2.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理方式為圖幅，矢量數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)如下：

第一，圖幅編號，字段名稱DLG＿ID，字段類型為VARCHAR2（20）；

第二，數(shù)據(jù)類型，字段名稱DLG＿TYPE，字段類型為VARCHAR2（10）；

第三，圖幅名稱，字段名稱DLG＿NAME，字段類型為VARCHAR2（254）；

第四，存儲DLG 文件的內(nèi)容，字段名稱DLG ＿CONTENT，字段類型為BLOB；

第五，數(shù)據(jù)狀態(tài)標(biāo)志，字段名稱DATA＿STATUS，字段類型為VARCHAR（20）。

3 矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

3.1 開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境如表1 所示。

表1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

3.2 SuperMap iObjects 組件

SuperMap iObjects 是一款跨平臺的GIS 組件，完美兼容Windows 和Linux 兩大平臺［9］。作為一個組件，其能夠兼容各種SDK 產(chǎn)品，為地理信息學(xué)科的科研和生產(chǎn)工作提供了極大的幫助。

SuperMap iObjects 組件具備以下多種功能：

第一，符號化地圖的全部要素。將點(diǎn)、線、面三方面的要素及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存儲在同一個數(shù)據(jù)集中，以實(shí)現(xiàn)對地圖要素的統(tǒng)一符號化處理。

第二，圖層操作和管理功能。提供對圖層的操作和管理功能，包括導(dǎo)入不同類型的數(shù)據(jù)圖層、刪除圖層以及調(diào)整圖層的組成關(guān)系等。

第三，多種圖形操作功能。支持多種圖形操作，可以進(jìn)行繪制、編輯、變換等操作，方便地對地圖進(jìn)行修改和調(diào)整。

第四，多種查詢功能。支持多種查詢操作，可以進(jìn)行屬性查詢、空間查詢等，快速獲取地圖數(shù)據(jù)的相關(guān)信息。

4 結(jié)語

本研究通過對地理信息矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和研究，提出了系統(tǒng)的需求分析、業(yè)務(wù)流程、總體框架、功能結(jié)構(gòu)、核心功能模塊描述和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。同時，介紹了系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和使用的iObjects 組件。本研究成果為地理信息矢量數(shù)據(jù)脫密系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。