随着计算机技术和信息技术的迅速发展,信息化已经成为不可阻挡的潮流。信息的获取、传递、存储、加工和利用的水平在一定程度上影响着一个国家、一个行业、一个单位的发展水平。随着21世纪的来临,一个新型的信息社会和空间时代即将展现在人们面前,地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)技术将在国民经济建设中将发挥更加重要、更加积极的作用。

  在国外,人们已经认识到空间数据是研究和观察地球以及地理分析的最基本和公用的数据。美国总统克林顿在1994年4月签署了建立国家空间数据基础设施(National Spatial Infrastructure,简称NSDI)的12906号总统令,副总统戈尔更于1998年1月31日提出了"数字地球"的概念。美国从80年代开始建立国家的基础地图数据库(数字线划图DLG);德国已基本完成全国官方的测绘数据库;法国、英国、加拿大、丹麦等国都已完成或正在建立全国性的基础地理信息系统。在我国,也已开始进行空间数据基础设施建设的前期准备,在国家计委的支持下,国家测绘局已经完成了全国l : 100万, 1 : 25万空间数据库的建设,正在启动全国l : 5万,各省1 : 1万空间数据框架的建设。在城市地理信息系统(GIS)的发展上,过去十多年间,一般是从特定的项目需求开始的,具有明显应用驱动和技术驱动的特点。目前,人们已经普遍认识到空间数据的核心地位和重要性。GIS产业发展正在由项目驱动向数据驱动转变。优先设计和开发部一个城市的基础空间数据库,由专业部门统一规划建设,这一点正在成为政府部门和GIS业界的共识。这样,一方面可以避免数据的重复采集,实现数据共享;另一方面可以保证数据的精确性、可靠性、时效性和法律效力。

  南京国图信息工程有限公司顺应这一大的趋势,按照信息系统管理的需要制定统一标准,对一个城市的基础地形、地下管线、遥感影像、规划用地、地籍等空间数据和相关的社会经济数据存储于同一数据库中进行管理,实现数据共享和推进数字城市建设,研制和开发了“城市基础地理信息共享平台”软件。

  一、基本思路

  在整个空间数据建库方案的设计中,我们充分地研究和总结了城市基础地形图、规划成果数据、地下管线、地籍数据等建库及更新的方法、技术。在系统的设计中,融入了当今计算机网络技术、GIS技术、软件工程技术,特别是以Esri和Oracle为代表的空间数据库技术的最新发展,同时借鉴国内外这方面的一些成功案例,在公司软件部全体员工的共同努力下提出本解决方案。
本方案的基本思路是:
  (1) 首先参照国家相应标准,制订了一系列符合实际生产作业的规程和手册,以确保数据的规范性和质量;
  (2) 建立、开发数据采集、检查验收、入库方法与流程,实现数据建库;
  (3) 开发数据库管理系统,实现对数据方便、高效的管理,满足查询检索、基本分析等功能;
  (4) 开发数据输入、输出接口;
  (5) 建立数据动态更新的机制,实现数据的动态更新;
  (6) 开发与其它应用系统的接口;
  (7) 实现全市数据共享的分布式管理模式及高质量的安全机制。

  二、技术路线和解决方案

  系统的总体框架如下图示:

 
 
  在本系统中主要包括如下功能模块:
 
 
  整个空间数据库具有
  (1) 数据转换;
  (2) 数据监理与查错;
  (3) 数据入库;
  (4) 数据库管理;
  (5) 综合应用(网上发布);
  (6) 元数据管理与在线项目管理;
  (7) 与其他应用系统的接口;
  (8) 基础空间数据建库的标准化体系的八大功能。
  整个系统采用Oracle 8i + ArcSDE用作数据存储;Desktop Arc/Info作为数据建立的平台,通过COM接口实现数据的入库;采用ArcObjects作为系统应用的开发接口,实现数据库的调用和查询,以及后期应用系统的开发。该方案具有以下优点:
  (1) 借助于关系型数据库的海量数据管理和数据安全机制;
  (2) 对用户已有软件利用最多;
  (3) 通过空间数据库引擎ArcSDE访问数据库,开发比较方便;
  (4) COM标准的开发机制,易于与办公自动化系统集成;
  (5) 性能良好。

  三、技术特点:

  1. 采用面向对象设计与交互式设计的思想,系统功能逻辑清晰,技术先进。
  因为涉及到的数据面广,操作功能复杂、细致,且涉及到的用户类型较多,角色复杂,因此,清晰的总体逻辑结构是该项目成功的保证。而每个功能的实现逻辑清楚与操作规范是该系统能否实用的保证,而且规范体系分类的管理与建立也体现了系统的整体逻辑。
  2. 元数据管理系统与项目的管理相结合,大大提高了项目的开发效率。
  我们创造性的把项目的管理采用B/S结构方式进行,方便项目组及甲乙双方的协调,并将其同元数据管理系统相结合,大大提高了开发的效率。
  3. 强大可靠的空间数据库管理功能
  采用ORACLE+ArcSDE的方式进行空间数据库管理,是目前国际上最先进的空间数据库管理方案;基于标准图幅、非标准图幅及重点图层的基于要素的数据更新,大大提高了数据的更新及维护能力。另外,系统提供了功能强大的数据备份与安全管理能力(如区域操作权限控制)。
  4. 标准化体系成果
  从分类编码、元数据到数据维护与更新规程,从组件式程序设计到项目管理与元数据管理的结合,从数据的监理查错到数据的自动转换入库等形成了一整套基础空间数据建库与管理的标准体系。
  5. 先进的地下管线数据监理与动态更新机制
  先进的地下管线数据监理与动态更新功能,是本项目的亮点,也是其他基础空间数据建库的发展方向,该系统采用了我国目前综合管线系统的最新成果,并采用控件技术完全溶入在该项目中,大大提高了该系统的含量。
  6. 可伸缩的体系结构
  空间数据建库项目往往从建立城市的基础数据信息库开始,随后会逐步加强对已建库的更新和管理,同时扩大应用范围,增加专业数据,提高应用水平。可见,空间数据库的建设是一个循序渐进、逐步扩大的过程,因此,系统的可扩展性是建设系统时需要考虑的一个重要因素。我们采用的方案是全面的、可伸缩集成的体系结构,可提供多层次的产品解决方案。这样用户可以综合考虑需求、资金、技术等因素,根据不同应用阶段和层次的需求,配置多层次的方案。
  7. 系统功能强大
  实现各种图层表现方式,包括属性自动标注,以产生综合地图。提供各种地图查询统计功能,包括空间查询和逻辑查询、提供地图打印输出功能。

  四、系统功能介绍:
  1、数据转换:
  该模块主要完成将各种数据格式的数据转换为数据库平台可接受的数据格式;其主要由三种数据转换引擎(目前主要考虑这三种)组成:CAD数据引擎、Shapefile数据引擎、Mif数据引擎。

  2、坐标转换:
  坐标系统转换模块包括两部分内容,一部分是直角坐标系统与经纬度坐标系统之间的转换;一部分是不同投影模型之间的坐标系统转换(如:三度带与六度带之间的转换,高斯投影与圆锥投影转换)。主要设计完成如下三种坐标转换功能:
  城市独立坐标系、
  北京54坐标系、
  国家80坐标系。

  3、地形图建库(入库)模块:
  该模块主要完成将中间格式数据(本系统将shapefile作为中间格式)分层分要素导入数据库中的功能,模块基于ArcGis图形平台,利用ArcCatalog的开发定制框架,定制出符合行业建库要求的系统模块。

 
 
  其中数据库的命名以比例尺为标准:比如1:500的数据库命名为:DLG500;同理,1:1000的命名为DLG1000。
 
  4、数据管理:
  本模块主要完成对数据库中数据进行定期数据备份、数据恢复、用户权限管理、地图申请管理、数据版本管理、图件档案属性管理、日志管理以及图形文件的检索。在该模块的开发过程中主要基于ESRI公司提供的ARCSDE,利用其对空间数据的管理功能以及其提供的一套二次开发接口,以oracle作为开发平台,开发出本模块。

  5、数据更新:
  本模块主要完成数据的更新工作。要求能按区域提取数据并将其导出到外业修测系统中进行外业数据的修测,修测完毕能将数据以覆盖的方式将数据导到数据库中,并将原来的数据存放到历史库中,同时能做好更新日志的纪录。

  6、图形操作服务:
  该模块主要实现基本的GIS操作功能,包括放大、缩小、漫游、图层管理、全屏显示、信息查询以及基本的图形编辑功能,同时还要求能从数据库中读取数据并对其进行风格化处理、符号化处理,实现图形的打印输出等功能。在该功能模块中,我们基于ArcGis的ArcMap提供的开发定制框架,采用面向对象的设计思想设计。

  7、查询统计分析:
  该系统主要实现图形、属性的双向查询,以及基本的统计和分析功能。另外在图幅数据库和单位名称、地理名称数据库的基础上,建立全区的图幅、特征类以及单位名称、地理名称的空间索引系统,实现对GIS空间数据库的无缝提取和漫游,将数据信息以图形对象的形式表达出来,用户则通过图形驱动方式,来查询所需数据,从而进行统计、分析、叠加等操作。主要包括如下功能:
  对图形特征元素的查询
  按照属性查询图形
  在用户指定的范围内进行区域查询
  查询结果报表及成图。
  统计分析功能
  叠加分析功能

  8、元数据管理模块:
  主要包括元数据的输入、编辑、查询检索、合并导入、打印输出等功能。在本系统中我们将元数据以图幅的方式进行组织入库。同时以时间为主线分现状和历史两个库进行管理。

  五、系统配置建议
  硬件配置:
  服务器:PIII600以上,双CPU ,1GB内存, 300GB硬盘阵列;
  用户终端:PC PII 以上(内存128MB以上,硬盘容量10GB以上);
  外设:打印机、绘图仪等;
  硬盘阵列:1000GB
  软件配置:
  网络操作系统:Windows NT Server 4.0 或 Windows 2000 Server
  客户操作系统:Windows 98/2000 或Windows NT Workstation 4.0
  GIS平台: ArcGIS8
  数据库管理系统:Oracle8i 或 MS SQL Server

 
 
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