基础地理信息数据库系统建设方案

基础地理信息数据库系统建设方案1前言基础地理信息数据库由基础地理信息数据、管理系统和支撑环境三部分组成，包括现势库和历史库。基础地理信息数据是基础地理信息数据库的核心，按照类型分为数字线划图数据、数字正射影像数据和数字高程模型数据三个分库，分库又根据比例尺和分辨率的变化细化为子库，子库也可根据要素分成若干层；管理系统和支撑环境是数据存储、管理和运行维护的软硬件及网络条件。基础地理信息数据库组成见图1。基础地理数据库系统的建设由于其定位的不同会在具体建设过程及成果上的存在巨大的差异。本建设方案中对基础数据库系统的定位做如下假设：基础地理数据库系统用于对基础地理数据的统一管理和分发服务，实现基础地理数据一体化的浏览、查询与统计、成果分发等功能。基础地理数据库系统可实现的服务质量主要取决于两方面，一是基础地理数据内容与质量，尤其是在地理数据的查询统计与分析方面；另一方面是系统功能的完整性、稳定性和扩展性。系统维护基础数据配置管理系统权限管理系统备份管理安全管理数据入库更新库体创建数据入库数据管理数据表达历史数据管理元数据管理数据应用服务数据分发服务数据统计分析现势库历史库元数据1:5000.2m0.5m1m5m10m测量控制点水系居民地及设施交通管线境界与政区地貌植被与土质房屋基础地理数据支撑环境管理系统数字线划图数据数字正射影像数据数字高程模型数据1:20001:50002.5m道路中心线图1本方案按以下四方面进行阐述，系统建设相关标准需求、硬件需求、软件需求及数据资源需求。2系统建设硬件需求2.1网络设施数据库服务器基础地理数据库内部局域网C/S用户甲C/S用户乙C/S用户丙……...建议内部局域网使用千兆网络交换机和千兆网线。2.2存储设备数据库存储方式采用光纤盘直连方式，或则SAS盘直连方式，前者最佳。存储容量在1T以上，或则采用可扩容的存储设施，在系统运行过程中根据数据量的增长实际情况，按需扩容。2.3服务器服务器配置建议：内存16G以上，双CPU，E5620。操作系统WindowsServer200364位3系统建设软件需求3.1空间数据库Oracle10gR2（64位），ArcSDE9.3.1（64位）。3.2数据库系统数据库系统可由地理信息系统工程服务商建设实施。3.2.1功能设计3.2.1.1空间数据库管理在数据库应用的过程中，对数据库进行管理和维护才能确保日常的工作正常的运转。数据库的管理是非常重要的工作。它是整个系统和业务应用正常运转的重要前提，它主要包括如下功能：3.2.1.1.1空间数据源管理为了实现对远程数据库和本地数据库空间数据的调用，空间数据源的管理可以对空间数据的结构信息进行存储，供图层方案的配置管理使用。3.2.1.1.2数据库访问权限管理为了加强对空间数据的安全管理，对空间数据的数据集、要素以及属性的显示设定权限管理。通过权限来控制对数据的操作功能的使用。3.2.1.2基础地理数据入库管理3.2.1.2.1数据入库3.2.1.2.2矢量数据入库经过数据预处理的矢量数据，为经过由ArcGISEngine开发的数据检查软件检查合格后，其数据符合入库要求，可以通过矢量数据入库程序直接入库到ArcSDE中。矢量数据的入库提供图幅级入库和要素级入库两种。3.2.1.2.3栅格数据入库经过数据预处理的DOM和DEM数据，可以通过栅格数据入库与镶嵌程序直接入库到ArcSDE中。3.2.1.2.4数据入库日志管理数据管理者在进行数据入库的过程中，系统自动记录操作者、机器IP地址、时间、入库数据量等信息。以此来实现对数据入库的元数据管理。3.2.1.2.5元数据的输入针对各元数据子集的内容特点，为数据提供者提供一系列方便的元数据输入功能，便于数据提供者建立自己的元数据体系。3.2.1.3历史数据管理历史数据管理功能主要实现历史数据的清理、恢复、查询回溯、归档标识管理。数据更新过程中，原有的数据应能自动保存到历史数据库中，并自动加入基于数据的更新时间的自定义标识，满足历史数据查询与回溯等要求。基础地理数据库是具有时态性的，数据库中的数据修改后，原来的数据要保留进入历史库中，基础地理历史数据库以时间为主线记录空间数据的变化情况，因而是一个可以进行历史回溯的系统。归档管理的设计主要就是为了方便用户浏览历史数据，同时还可以对数据库中存在的时间点进行合并、删除等操作与维护。3.2.1.3.1历史数据回溯一段时间以后历史库中会存在很多的历史数据，需要让用户能够查看指定范围内的历史数据。因此，需要将历史数据按照图幅范围进行分类。在数据更新时生成一个历史记录表，记录每一个历史数据的数据名、更新时间以及它所对应的图幅序号。当用户选择了某个图幅后，读这个表就可以找出所有该范围的历史数据，用一个数组记录找出的所有历史数据的数据名，通过数据名就可以在历史库中调用每一个历史数据。历史数据回溯功能是让用户查看指定图幅范围内某一个时间的历史数据。根据用户选择的图幅范围将该图幅范围对应的历史数据按照时间顺序排列出来，用户可以任意选择其中的一个历史数据进行查看。本功能用来实现从历史数据库中按条件（如：日期，任务名称，任务编号等）调出符合的数据并显示到地图窗口中，与其它查询功能不同，本功能且只有本功能才能访问历史数据库，其它功能不允许访问历史数据库，按时间查询历史数据：（1）方式一指定一个固定时间（精确到日，如：2006年5月1日）及时间类别（入库时间，迁出时间）。（2）方式二指定一个时间段（精确到日，如：2006年3月1日到2006年6月30日）及时间类别（入库时间，迁出时间）。（3）指定数据显示方式默认为追加到当前专题或者创建新专题，由用户输入专题名称。3.2.1.3.2历史数据管理历史数据管理主要包括对历史归档标识管理、历史数据清理、历史数据恢复等功能：（1）归档标识管理（2）历史数据清理指定要进行删除的历史数据（先通过查询确定），历史数据删除后就会永远丢失，不能被恢复。（3）历史数据恢复选择要进行恢复的多个历史数据层和归档标识，完成对该标识对应时间点历史数据的恢复。3.2.1.4基础地理数据管理本模块主要用来实现多源基础地理数据的组织、基础地理数据编辑、图层显示控制管理、数据备份与恢复，以及数据状态监控等常用功能，是用户对空间数据进行管理的交互界面。是对外提供服务的基础。3.2.1.4.1多源空间数据的组织多源空间数据的组织是通过图层方案管理来实现的。主要对类目较细的要素进行分类、分组的组织，以及对这些空间数据的图层控制管理、显示等常用功能，是用户对空间数据进行管理的交互界面，也是空间数据提供应用服务的重要方式。能够实现对数据逻辑结构的创建、增加、删除、插入编辑等功能，对物理数据动态生成逻辑分类，分组管理、显示和控制；并且能够控制图层是否显示，图层的颜色，图层的显隐、叠放次序等功能。有权限的用户（系统管理员）可以对要素进行分类、组织和维护等工作，从而实现了对类目较细要素的管理。3.2.1.4.2图层方案管理为了便于对数据的管理和应用，结合办理人员的使用情况对数据显示的图层方案进行个性化定制。使得办理人员在打开基础地理数据管理平台的时候，可以方便的看到经常关注的数据。图层方案的管理具体提供图层增加、图层移去、图层属性设置或查看、图层显示、连接等。数据分层的原则为：同一类数据放在同层；相互关系密切的数据尽可能放在同层；用户使用频率高的数据放在主要层，否则，放在次要层；某些为显示绘图或控制地名注记位置的辅助点、线、面的数据，应放在辅助层；基础信息数据的分层较细，各种专题信息数据则一般放在单独的一层或较少的几层中；将相同专题的要素归类，例如水系数据的点、线、面类型的要素组织成同一个矢量数据集。3.2.1.4.3显示方案管理可根据某个“图层方案”创建数据的“显示方案”。根据物理数据动态调整逻辑分类，实现数据显示的分组管理、控制。控制图层是否显示，图层的颜色，图层的显隐、叠放次序等功能。3.2.1.4.4符号库管理提供专题制图的符号用户自定义功能，包括符号库的选择、符号的定制，符号化方式的选择等。提供对符号库的编辑，包括添加符号、设计符号、存储符号以及删除符号等符号编辑功能。系统需提供点、线、面各种类型的国标、行标图式符号的配置及自动定制和绘制功能。3.2.1.5数据备份与恢复为了保证数据库中数据的安全性，需要把数据保存在几个不同存放地点和不同介质的存储器中，以避免发生意外使数据丢失。备份文件以备份日期作为目录名，并生成一个备份说明，在备份说明中记录各库中的容量情况和备份人姓名等备份制作的基本情况。本模块能够方便地实现对图形数据和属性数据全部的或者指定范围的进行备份的操作。3.2.1.6基础地理数据服务管理3.2.1.6.1格式转换由于各个系统的数据组织方式不一样，一个系统的数据类型在另外一个系统中可能没有。例如，外业勘测交回的数据和系统使用的数据格式不一致，或者用户使用的数据和我们系统的数据不一致时，为了便于对数据的管理，需要将汇交回来的数据进行格式转化。同时，为了便于工作的开展，提供数据格式转换功能。本系统的数据转换包括数据格式、坐标、分层及分类等的转换。数据格式转换支持DWG、Coverage、E00等格式的矢量数据到ESRI的GeoDatabase的转换，以及TIF、GRID等格式的栅格数据到ESRI的GeoDatabase的转换等。而分层与分类的转换主要实现原来的数据标准到数据库的标准之间的转换。3.2.1.6.2坐标转换坐标转换模块可以对各类基础地理信息数据进行坐标转换操作。坐标系的转换可分为动态投影与静态转换两种。动态投影是指系统在运行时，可以改变当前地图显示使用的空间参考，系统自动将不同坐标系统的数据投影到当前空间参考下。静态转换是读取原始数据的坐标，将每点的坐标转换到新的坐标系下，生成新的数据文件（本系统使用多项式拟合办法完成不同坐标系统间的转换）。3.2.1.6.3调图管理提供多种不同的空间数据库数据调用查看方式。具有自定义范围调图功能，如根据图幅、行政区划、任意区域（点、矩形、多边形、线）、缓冲区等进行调图等；具有根据地名、道路、图幅号、坐标、社区等属性调图方式。3.2.1.6.4信息查询系统提供空间位置查询、属性内容查询，以及两者的联合查询，并能够提供详细的查询结果。下表是具体的功能描述：表1查询统计的功能描述序号功能名称用途1空间查询系统提供点选、框选、面选、圆选、折线选取等基本的几何空间查询，此外还能够提供必要的点缓冲、线缓冲、矩形缓冲、圆缓冲、面缓冲以及选择对象空间图形缓冲的查询2属性查询根据指定字段的属性输入查询条件，从地理空间数据库中查询满足条件的相关信息3联合查询根据空间信息和属性信息进行联合查询4快速查找定位工具通过地名、坐标、图幅号等多种方式定位到每个位置，查找到某类信息、某个图形要素和属性信息5历史数据查询统能够将某一次更新前后的历史和现状的变化情况进行对比；能够恢复出指定范围在指定时间的原始状况；能够根据基本现势库的更新实现其它与之相关的数据库的更新。参见数据更新与历史管理6计算功能系统具有坐标、长度、坡度、面积等查询、计算及统计功能7图形操作系统具有图形操作功能，包括任意剖面图的制作功能，任意区域形状的地形图切割功能，任意形状带状图制作功能8图幅覆盖查询分析功能可以实现各种比例尺、不同时期等元数据及图幅覆盖情况的查询、统计、叠加分析，结果能够输出/打印3.2.1.6.51统计分析系统提供对各类基础地理信息数据的统计分析功能，包括：按行政区域统计用户选择特定的行政区域，系统对该区域内的基础地理信息数据进行统计，并生成统计报表；按任意区域统计用户选择一个任意的空间区域，系统对该区域内的基础地理信息数据进行统计，并生成统计报表；按类别统计用户选择一个数据类别，系统对该类别的基础地理信息数据进行统计，并生成统计报表；按图幅统计用户输入一个或多个图幅，系统对该图幅包含的基础地理信息数据进行统计，并生成统计报表；按查询结果统计测绘成果用户执行信息查询后，系统对查询的基础地理信息数