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地理信息工程一、基本要求1.根据项目需求，确定地理信息数据库的内容和软硬件平台，进行技术设计。2.进行基础和专题地理信息数据的采集、加工、处理及整合。3.对获取的数据进行入库前的检查和集成处理，建立地理信息数据库，进行数据的组织、入库及数据库的优化调试、测试。4.部署并构建数据库管理系统和应用系统，进行系统开发、集成、测试和运行。5.制定地理信息数据库及其系统运行管理、维护更新措施，并实施相应的运行管理及维护更新工作。6.对项目过程质量进行控制，并对项目成果进行整理、检查、验收和归档。二、基础地理信息数据库建设1.基本要点基础地理信息数据库建设主要包括入库数据检查、处理与验收，数据库设计与建库，数据库管理系统开发。重点掌握其建库实施流程、建库数据质量要求与处理技术、数据库结构设计、管理系统功能设计与开发等技术。数据建库实施流程：入库数据检查验收→入库前数据处理→数据库设计→数据入库→数据库处理→管理系统功能设计与开发。入库数据检查在数据质量生产检查的基础上进行，一般采用抽样检查和全库概查。数据库结构设计一般包括：概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。数据库系统设计一般包括：网络环境、软硬件环境、存储环境、系统架构等。管理系统功能设计一般应包括：数据库检查、视图管理、查询检索、输入输出、数据编辑、空间分析、制图、开发服务、数据库维护、安全管理。2.目标与任务1)生产入库检查从全局范围把握一些重大的质量问题，各单位数据之间、不同区域数据之间、不同图幅数据之间的不完整、不一致等问题，以及要素之间的关系协调等。2)数据组织结构设计数据库设计师应将数据进行合理的分类布局，并进行数据存储。3)数据规范化处理转换地理坐标，属性字段的中文转换为字符串，为了区分要素的更新与否，在国际标准编码前增加一位，把因图幅而分割的重要要素目标进行合并处理。4)系统结构及功能设计设计并制定符合多源数据集成管理和数据服务的技术价格、符合数据库集成的统一数据库平台，规范数据库的数据组织方式和管理模式，设计满足业务工作需要的系统功能，为数据库集成奠定基础。5)开发数据库管理系统实现对数据库的安全管理、数据检查查询、数据输出、数据分析、元数据管理、专题图制作和数据信息服务等业务功能。3.数据库建设需求分析1)系统用户分析用户类型包括：a.数据库维护管理人员；b.数据加工与提供人员；c.授权用户。2)系统功能需求分析能够及时向用户提供数据查询、数据检索、数据提取、数据加工等服务，由于数据很多都属于国家秘密，因此数据库的安全性尤为重要。数据库建设的最终目标是向用户提供数据产品和信息服务。用户对数据的需求主要体现在：对空间数据各种内容要素的需求、数据格式的转换需求，以及相应的技术支持。数据库在数据查询检索、数据产品制作、数据分发服务以及数据的应用开发等方面，必须满足用户的需求，才能达到数据库建设的目标。3)数据库集成需求分析数据库采用的是分散建库的原则，由于多个数据库的建成时间不一致，形成了多个独立的数据库。DLG数据库的建设将按照数据库集成的统一技术框架，建成数据相对独立的数据库，同时预留与其他数据库集成的接口。4.数据库建库技术路线C/S结构部分主要是核心业务模块，包括数据入库检查、安全管理、视图管理、查询检索、元数据管理、数据输出、数据分析、专题图制作、数据库维护等模块。BS结构部分主要是系统的数据服务模块，用户可以通过浏览器浏览数据的一些基本情况，如数据类型、数据范围、元数据信息等。应用服务层包括浏览查询、数据服务、数据库安全管理等业务应用。5.数据库建库流程1)数据整理2)数据预入库3)数据处理与修改4)元数据整理5)数据正式入库6)数据库功能开发6.数据库结构设计数据组织是数据管理的基础，数据库结构设计包括概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计。7.数据整理与入库数据入库之前的准备工作：实体元素的错误纠正、多边形封闭性检测、重复地形要素的清理、道路和河流等某些特殊地形要素的处理、地形要素扩展属性的设置等。对矢量数据的处理主要为了使输出的地理数据更加符合GIS软件要求，以便能充分利用GIS软件的各种功能，让转换后的数据可以发挥更大的效益，体现出GIS软件的优越性。入库前数据处理的主要工作如下1）面状实体必须是封闭的2）各图元注记必须是一个整体3）线型与图元的检查4）各个图元层属性的匹配5）道路、河流等面要素的线性化处理6）地形要素编码和扩展属性设置7）重复地形要素的清理8.数据库管理系统设计DBMS是用于建立、使用和维护数据库的软件系统。数据库系统设计一般包括：网络环境、软硬件环境、存储环境、系统架构等。管理系统功能设计一般包括：数据入库检查、视图管理、查询检索、输入输出、数据分析、制图、分发服务、数据库维护、安全管理等。数据库管理系统主要设计原则：1）灵活性：检索方式灵活2）易操作性：系统应操作简单、界面友好、响应时间短3）高效性：一是计算机系统内部资源的使用效率，二是SDBMS本身的运行效率，三是用户的生产率。9.数据库管理系统功能设计一般应包括：数据入库检查、视图管理、查询检索、输入输出、数据分析、制图、分发服务、数据库维护、安全管理等。视数据库不同及应用需求不同，管理系统功能可做适当增删调整。10.空间数据库管理技术现状随着数据库技术的发展，空间数据库技术逐渐代替了传统的文件数据管理模式，对象-关系数据库管理系统是较为流行的解决方法，它是将复杂的数据类型作为对象放入关系数据库中，并提供索引机制的简单操作，即在空间数据源之上增加一层软件（空间数据引擎）——空间数据管理系统实现对空间数据和属性数据的一体化管理。三、专题地理信息数据库建设1.专题地理信息数据库建设的需求1)用户基本情况数据库使用者及权限、其他（最大并发访问量、安全性要求）2)运行环境情况硬件环境（局域网、内外网是否隔离、服务器是否双机备份、WEB服务器）、软件环境（操作系统、数据库系统等）3)数据需求数据来源（现有数据、新测数据）、成果数据（分层、组织单元、编码、坐标系、输出图件成果、输出表格成果、数据其他说明）、发布数据（使用者、发布数据比例尺、发布数据内容、发布数据如何过滤）、元数据（使用者、元数据采用标准）2.专题地理信息数据库构成1)基础地理信息数据库2)专题数据库根据实际应用的需要在基础地理信息数据图层上叠加应用专题层。按现势性划分：现状数据库、历史数据库和操作数据库。现状数据库和历史数据库的划分有利于将来的历史数据回溯。操作数据库可以通过ArcSDE的版本管理实现，用来存储用户操作过程中产生的临时数据。3)共享数据库4)元数据库元数据是用来描述数据的数据，根据元数据描述可以吧空间元数据分为3类：数据元素级元数据、数据集级元数据和数据库级元数据。通过元数据可以检索访问数据库，可以有效地利用计算机的系统资源，提高系统的效率。数据集级元数据主要包括：标识信息、数据质量信息、数据集维护信息、空间数据表示信息、空间数据组织信息、空间参照系信息、实体和属性信息、发型信息、元数据参考信息和引用信息。5)备份数据库3.专题数据的组织1)空间数据组织空间数据类型包括点、线、面，有矢量数据和栅格数据两种结构格式。矢量数据是输入与输出的主要数据类型，其组织是首先生成以坐标点为基本单元的坐标实体文件，再产生链段索引、面域索引以及坐标集成文件。2)属性数据组织用于存放依附图形的属性数据和统计数据，既可以是独立于专题地图的统计数据，也可以是与专题地图相关的表示地物类别、数量、等级的字符串或数字。属性数据管理可以采用Excel或Access软件预处理，再与空间数据库结合来实现属性数据的管理。3)对象关系图设计性质对应属性，行为对应方法。4)要素编码某些空间操作是面向要素（如符号化），需要唯一标识每一个要素，为此要对所有的专题数据的所有要素进行统一编码。根据分类编码通用原则，将所有数据分为7个大类，为别为：基础地理信息要素类、地籍要素类、地类要素类、注记要素类、影响要素类和其他要素类。4.数据库的物理设计1)确定存储结构综合考虑：存取时间、存储空间利用率和维护代价2)设计存储路径选择存取路径主要是指如何建立索引3)确定数据的存放位置为了平衡文件系统中的磁盘输入输出，减少进程间输入输出等待发生的可能性，在存放文件时按照活动性强弱来放置。4)确定系统配置四、应用系统开发案例1.需求分析1)数据需求分析：地形图、遥感影像数据、控制测量成果、管线数据、电子地图数据、地名数据、其他专题数据2)业务需求分析：数据入库、出库操作，地图查阅基本操作，查询、统计与分析，地图编辑功能，地图输出功能3)数据成果基本要求：数学基础要求，数据内容要求（4D数据和地名数据）4)质量管理与控制要求：数据库计量管理要求、软件质量管理要求2.总体设计1)空间数据存储方式（关系数据库）2)系统开发方法（模块化开发方式）3)多尺度空间数据入库（影像数据、栅格数据、矢量数据）3.功能设计空间数据管理与应用子系统是为保证空间数据库的正常运转和基于空间数据库的应用而开发的系统平台。4.空间数据库设计1)基础地理信息数据库设计2)专题地理信息数据库设计5.模块设计1)系统功能模块设计2)用户管理设计（用户、用户组、角色、权限管理）3)数据库备份与恢复设计6.网络结构设计基础空间数据管理与应用系统以处理图形数据为主，数据量大、网络传输量大、安全性要求高。1)网络系统应符合国际规范和标准2)合理进行网络层次划分和网络分段3)提高网络吞吐量，选择良好的硬件和外部设备4)保证可靠性与安全性5)网络中尽量避免出现通道瓶颈网络设计分两个层次：一是连接外部用户的外部网，二是管理部门内部的局域网，内部网与外部网在物理上完全隔离。7.运行环境设计8.系统安全设计包括网络安全设计和软件功能稳定性安全设计。五、系统部署与集成1.系统部署1)部署结构2)部署规范3)部署单元系统部署的基本单位是数据中心的基础单元，从而实现数据与功能的集中管理。一个数据中心基础单元主要由以下部分构成：功能仓库、数据仓库、资源目录服务器、数据交换服务器、GIS应用服务器、Web服务器、负载均衡调度服务器、用户。4)部署模式（集中式、分布式、混合式）5)部署清单（应用软件清单、系统软件清单）6)运行环境部署2.系统集成1)集成的标准与规范（元数据仓库规范、目录规则规范、工作流应用规范、插件和组件规范、功能插件注册规范、数据中心URL定义规范、数据中心中间件规范）2)集成内容（自下而上分为5层：基础层、数据层、支撑层、业务应用层、表现层）3)集成方式（C/S模式即客户端与服务器端模式，B/S模式即浏览器端与服务器端模式）4)集成步骤（需求分析阶段、概要设计阶段、详细设计阶段、子系统集成阶段、集成测试、系统测试）3.系统集成的主要内容1)数据集成：实现各子系统管理和访问空间和菲空间数据全面的共享2)功能集成：实现各子系统提供的专题功能仓库管理器的基础构件功能共享与集成管理3)模型集成：实现对各子系统提供的专用模型和模型仓库管理器提供的基本模型的共享与集成管理4)表示集成：主要为各子系统提供一个统一的表示形式和界面