基于ArcGIS基礎地理信息共享服務的構建

黃昌勝，姜圓盈

(1.佳木斯市勘察測繪研究院，黑龍江佳木斯 154004； 2.佳木斯市教育研究院，黑龍江佳木斯 154002)

基于ArcGIS基礎地理信息共享服務的構建

黃昌勝1?，姜圓盈2

(1.佳木斯市勘察測繪研究院，黑龍江佳木斯 154004； 2.佳木斯市教育研究院，黑龍江佳木斯 154002)

基礎地理信息共享服務是數字城市地理空間框架建設的核心內容和出發點，也是數字城市建設的必然趨勢和要求。通過實踐，中小城市直接采用成熟的商業軟件來構建基礎地理信息共享服務比較切合實際，可以在較短的時間內建成投入使用，起點高，成效好；對承擔建設和運營的部門來說，可以把更多的時間和精力放在機制建設和數據生產上，有利于數字城市的良性健康發展。本文結合工作實際，重點探討ArcGIS構建基礎地理信息共享服務的技術、方法和應用。

數字城市；地理空間框架；基礎地理信息；共享服務；ArcGIS

1 引 言

“十一五”以來，原國家測繪局組織開展了數字城市地理空間框架建設工作，在完成地理空間框架建設的基礎上，開展了包括規劃、國土、城管、公安等30多個領域總計600多個應用專業部門示范，成效顯著。“十二五”伊始，國家測繪地理信息局果斷決定，乘勢而上，全面加快數字城市地理空間框架建設，力爭“十二五”末基本建成數字中國地理空間框架。作者在參與“數字佳木斯地理空間框架”建設過程中，深刻體會到數字城市建設一定要以需求為導向，要結合實際選擇一條適合城市發展的建設道路。對于中小城市，作者認為直接采用成熟的商業軟件構建基礎地理信息共享服務比較切合實際，這樣可以用最短的時間實現最先進的基礎地理信息共享服務應用系統，避免少走彎路，投入少，見效快。

2 數據準備

基礎地理信息數據通常包括數字高程模型、數字正射影像圖、數字線劃圖和城市三維模型。由于來源的不同，這些數據的坐標系往往不同，有些數據因為范圍較大會處于不同的投影帶，所以必須首先進行坐標系的變換和設定，這也是基于ArcGIS構建基礎地理信息共享服務的關鍵，在應用的過程中，ArcGIS能夠根據需要動態轉換到用戶坐標系。此外，根據數據格式和內容的不同，還需要做一些發布前的加工和處理。

ArcGIS支持的數字高程模型非常多，可以是規則的格網數據，也可以是不規則的三角網數據。如果只是用于地勢的簡單顯示，建議采用規則格網數據，如果用于精確的空間分析，建議采用不規則三角網數據。ArcGIS提供了豐富的處理和分析工具，可以滿足三維數據處理的各種要求。

數字正射影像圖數據量相對較大，處理、存儲和瀏覽的速度就成了應用的關鍵。為了提高運行速度，需要建立多個尺度的緩存和索引，同時每個尺度的數據還要建立金字塔。ArcGIS支持柵格數據集(Raster Datasets)和柵格目錄表(Raster Catalogs)兩種存取方式，比較而言，柵格目錄表的存儲方式比較靈活，數據更新也比較方便。將數字正射影像圖與數字高程模型疊加，可以生成新的產品，增加正射影像圖的可視性和立體感，如圖1所示。

圖1 DEM與DOM疊加生成新的產品

數字線劃圖處理的重點是數據的內在結構和外在表現。內在結構是數據的拓撲關系和屬性內容，是空間統計分析的基礎，要進行什么樣的分析就需要有什么樣的數據。外在表現是空間信息或分析結果的圖形表達，通常以專題圖的方式呈現給用戶。數字線劃圖內容豐富，由于比例尺的原因往往不能全部表達出來，需要做一些取舍和概括。為了減少冗余，也便于數據的統一和維護，可以采用分層的方式進行動態取舍和概括。為了提高數據瀏覽的速度，可以對制作好的專題地圖進行切片處理，以建立多個尺度的緩存。

三維環境下的基礎地理信息顯示、管理、分析和應用是時下最熱門的話題，隨著軟、硬件技術以及三維建模技術的發展，城市三維地理信息系統和虛擬城市建設也得到了快速發展。三維虛擬城市通常由地面場景、建筑三維模型及其附屬設施構成，建筑三維模型目前研究最多的還是僅具有外觀特征的空心的2.5維模型，內外兼備的真三維模型由于模型復雜，數據量大，處理速度慢，建設周期長，實際應用較少，只在需要進行內部分析時使用。2.5維模型的建模方法很多，可利用現有的二維數據通過建筑高度拉伸為盒狀白模，再對白模的側面和頂面進行貼圖或設定材質獲得可視性較好的粗模。要想精確表達建筑表面的輪廓和突出物，需要進行深加工以獲得精模，如圖2所示。值得一提的是最近幾年發展起來的基于LiDAR和數字攝影測量立體模型快速提取模型和紋理的方法得到了廣泛應用，大大加快了三維虛擬城市建設的速度。城市三維模型在生產和制作過程中應注意，除非特殊需要，紋理不宜過大，表面不宜過多，一棟建筑最好為一個實體。此外，城市三維模型與正射影像圖疊加可以生成真正射影像圖。

圖2 建筑三維模型的分類

3 系統建設

基礎地理信息共享服務建設主要包括相關軟件的安裝調試，基礎地理信息的組織發布，用戶權限的設置與分配。

基礎地理信息共享服務相關軟件的安裝調試包括操作系統的安裝、數據庫的安裝、Web服務器的安裝、ArcGIS Server和ArcGIS Desktop等應用軟件的安裝。ArcGIS Server 10是一個原生的64位應用程序，支持Windows和Linux兩種操作系統，并嵌入了一個獨立的Web服務器，它允許通過REST或SOAP協議訪問數據服務，如果想讓ArcGIS Server和已有的Web服務器一起工作，需要選擇安裝ArcGIS Server Web Adapter。Arc-GIS Server也提供了SQL Server、Oracle等常用數據庫的接口(即ArcSDE)，并通過Geodatabase數據模型對各種基礎地理信息數據進行存儲和管理。

基礎地理信息發布之前要進行有效的組織和配置，可以利用ArcMap、ArcGlobe等工具進行編輯，保存為相應的二維地圖文檔?.mxd或三維地圖文檔?.3dd文件。?.skp、?.3ds、?.wrl等格式的三維模型數據要轉成Arc-GIS的multipatch要素才能使用。ArcGIS Server不僅提供了矢量、影像、三維模型以及基于KML、WCS、WFS、WMS的要素發布服務，而且提供了搜索、地址匹配、幾何處理、地理分析、網絡分析、移動服務等GIS應用工具的發布服務，并且同時支持B/S和C/S兩種類型的網絡結構。

用戶權限的設置與分配非常重要，它是確保服務和數據安全的重要措施。ArcGIS Server提供了一個賬戶管理工具，只有被GIS服務器管理員認證的用戶才被授權連接到GIS服務器上。運行在web服務器上的web應用必須以一個有效的用戶連接到GIS服務器。在應用級別，Web應用和services定義了基于標準的ASP.NET和J2EE的安全模型。基于這個標準的安全模型，開發人員可以構建匿名的應用和服務，也可以構建需要認證和授權的安全應用。

4 共享服務

ArcGIS Server搭建的基礎地理信息共享服務可以被多個客戶端訪問使用，最簡單的使用方式是利用瀏覽器直接訪問，如圖3所示。基于瀏覽器的應用方式，不需要安裝任何客戶端程序，方便快捷，特別適合于電子商務和為公眾服務，如地名地址匹配，搜索興趣點，選擇一條最佳的乘車路線等。

圖3 基于瀏覽器的客戶端應用

為了整合本地和網絡的數據，Esri發布了免費的ArcGIS Explorer軟件，可以自由、快速的訪問、瀏覽和使用ArcGIS Server發布的基礎地理信息數據，如圖4所示。ArcGIS Explorer通過繼承ArcGIS Server完整的GIS性能(包括空間處理和3D服務)，達到整合豐富的GIS數據集和服務器空間處理應用的目的，可以滿足大多數行業的應用需求，如可以通過整合各個行業的專業數據，為城市部件和事件的綜合管理、突發事件的應急指揮提供支持和保障，提高城市管理的科學水平和智能化程度。

圖4 基于ArcGIS Explorer的客戶端應用

圖5 基于AutoCAD的數據共享服務

為了實現GIS與CAD的互操作，Esri推出了一個免費的ArcGIS for AutoCAD插件，可以在AutoCAD環境中直接訪問ArcGIS Server發布的數據和服務，并且能夠對AutoCAD的DWG和DXF數據進行信息編碼，使其具有屬性及坐標系信息，從而實現操作CAD的數據猶如GIS數據，尤其適合測繪、國土、規劃等行業，因為這些部門大多采用AutoCAD作為自己的工作平臺，如圖5所示。

當然，ArcGIS的桌面端產品(如 ArcMap、Arc-Globe)也可以直接操作和訪問ArcGIS Server發布的基礎地理信息數據，以滿足復雜的數據分析和應用服務。

5 結 語

ArcGIS具有功能強大、產品全、互操作性強、通用性好、解決方案成熟等優勢，用其構建數字城市地理空間框架，實現基礎地理信息共享服務，可以有效整合和充分利用現有的資源和系統，縮短工期，減少投入，提高地理空間框架的建設水平和效率。

數字城市地理空間框架建設的核心是數據，只有當這些數據能夠被各專業應用系統所直接訪問或操作時，才能實現真正意義上的共建共享。因此，基礎地理信息共享服務是地理空間框架建設的關鍵。

[1] 肖建華，譚仁春.建設數字城市地理空間框架促進地理信息資源共建共享[J].城市勘測，2011(6):5～8

[2] 黃昌勝，趙銳，姜圓盈.基于ArcGIS Explorer建立DOM應用系統的研究[J].測繪與空間地理信息，2011(4):50～52

[3] ArcGIS Server 10.1新特性.http；//bbs.esrichina－bj.cn/esri/thread－93668－1－1.html，2011

[4] ArcGIS for AutoCAD輕松實現GIS和CAD的互操作[J].城市勘測，2009(2):42

[5] 李大超.“數字合肥”地理空間信息共享服務平臺的設計[J].測繪通報，2011(6):65～68

The Constructing of Fundamental Geographic Information Shared Services Based on ArcGIS

Huang Changsheng1，Jiang Yuanying2
(1.Jiamusi Institute of Surveying and Mapping，Jiamusi 154004，China；2.Jiamusi Education Academe，Jiamusi 154002，China)

Fundamental geographic information shared services are the central contents and starting point，as well as the inevitable trend and requirement for digital city geospatial framework constructing.By practice，the author feels that it is appropriate for mid－sized cities to use existing mature commercial software to construct geospatial framework，because it is able to put to use and play effect in a short time，and maintain its advanced nature.For construction and operation departments，they will have more time and experience to establish mechanisms and product datum，this will be benefit for the harmonious development of digital city.This paper mainly discusses the technology，method and application of constructing fundamental geographic information shared services with ArcGIS.

digital city；geospatial framework；Fundamental Geographic Information；shared services；ArcGIS

2011—12—29

黃昌勝(1975—)，男，高級工程師，注冊測繪師，主要從事城市測繪和數字城市的建設與研究工作。

國家測繪局數字城市建設試點項目(JC2007050818)

1672－8262(2012)02－28－03

P208.2

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