河南省地名數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法研究

劉彬，劉建忠，劉宏建

(信息工程大學(xué)測繪學(xué)院，鄭州450052)

1 研究背景

地名即地理實(shí)體名稱，它包含有豐富的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、歷史、地理等諸多方面的屬性，如行政隸屬、地理位置、人口、高程等。它在政治、軍事、外交、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有著特定位置，因而被各行各業(yè)的人員所關(guān)注。在地圖上，地名指示具有一定范圍、屬于一定類型的地圖要素，并與其所指示的地形地物構(gòu)成一種特殊的映射關(guān)系，即隨著地圖比例尺變化，它會(huì)隨地形地物的取舍而取舍，但不隨之概括而被概括。因此，對地名與其所指示的地形地物分別建立數(shù)據(jù)庫，在減少地名數(shù)據(jù)冗余采集、提高地名數(shù)據(jù)管理效率以及靈活地查詢應(yīng)用地名信息等方面都顯示出極大的優(yōu)越性[1]。

根據(jù)國家民政部《關(guān)于實(shí)施地名公共服務(wù)工程的通知》、《關(guān)于加快實(shí)施地名公共服務(wù)工程有關(guān)問題的通知》的要求，按照國家“十一五”規(guī)劃，我國需要建成國家、省、地市、縣四級國家地名數(shù)據(jù)庫，形成及時(shí)、有效的數(shù)據(jù)更新機(jī)制[2]。國家民政部辦公廳在民辦函[2003]53號《關(guān)于建立國家地名數(shù)據(jù)庫有關(guān)問題的通知》中明確指出:各地要抓緊建立省(自治區(qū)、直轄市)、市(州、地)、縣(市)三級地名數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上建立全國地名數(shù)據(jù)庫[3]。2006年，國家地名公共服務(wù)工程領(lǐng)導(dǎo)小組牽頭聯(lián)合開發(fā)了國家地名數(shù)據(jù)庫，并于當(dāng)年配發(fā)至國家、省、地市、縣民政部門使用，該數(shù)據(jù)庫初步包含3 000多萬條專題地名信息和2萬多幅圖的空間信息，其中包括地名信息、區(qū)劃信息、邊界信息，涵蓋了地名管理所有的地名類型。該數(shù)據(jù)庫對地名數(shù)據(jù)類型進(jìn)行了規(guī)范和擴(kuò)展，并以全國1∶600萬、1∶50萬、1∶5萬，城市1∶1萬以上空間數(shù)據(jù)庫為依托，是國家四級地名、區(qū)劃、邊界管理和公共服務(wù)應(yīng)用中的核心數(shù)據(jù)庫[4]。

因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)省內(nèi)地名數(shù)據(jù)與國家地名數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的交換、上報(bào)和匯總，河南省地名數(shù)據(jù)庫的建設(shè)采用了省、市、縣三級，為開展以互聯(lián)網(wǎng)為平臺的多種形式的地名信息化服務(wù)，建立完善的地名信息化公共服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)地名數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新與管理提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與支撐。

2 河南省地名數(shù)據(jù)的組織

地名作為公眾最常使用的空間地理信息，應(yīng)包含標(biāo)準(zhǔn)名稱、坐標(biāo)位置、隸屬關(guān)系及自然、經(jīng)濟(jì)、歷史、文化、民俗等相關(guān)信息。因此地名數(shù)據(jù)庫具有信息量大、類型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間性強(qiáng)等特點(diǎn)[5]。河南省地名數(shù)據(jù)庫在全省基礎(chǔ)地理信息(1∶800 000、1∶50 000、1∶10 000等比例尺電子地圖)的基礎(chǔ)上將國家民政部規(guī)定的72類地名信息有層次、有選擇、有重點(diǎn)的組織起來，建立省、市、縣三級數(shù)據(jù)庫，管理全省地名信息，為地名信息化建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

2.1 地名數(shù)據(jù)分類

河南省地名數(shù)據(jù)的組織是根據(jù)國家頒布的GB/T18521-2001《地名分類與類別代碼編制規(guī)則》[6]以及國家民政部有關(guān)“建立地名數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)入庫”的要求，結(jié)合河南省的實(shí)際情況，將地名數(shù)據(jù)劃分為居民地、交通運(yùn)輸、建筑、水系、境界與政區(qū)、非行政區(qū)、單位、地名標(biāo)牌、地名注記共9大類，56小類。其詳細(xì)分類見表1。

2.2 地名數(shù)據(jù)的組織管理方式

在河南省地名數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)以“終端節(jié)點(diǎn)”為一個(gè)邏輯單位，內(nèi)容包括“地名業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)”、“規(guī)則數(shù)據(jù)”和用于地名系統(tǒng)應(yīng)用支持管理的數(shù)據(jù)，包括“系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)”和“數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)”。其中核心數(shù)據(jù)就是“地名業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)”和關(guān)于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)描述的“元數(shù)據(jù)”的集合。

河南省地名數(shù)據(jù)的組織和權(quán)限管理是以地市為單位的。一個(gè)市級地名管理節(jié)點(diǎn)包含的資源有:市及市轄縣(區(qū))的地名數(shù)據(jù)、門牌數(shù)據(jù)、1∶1萬基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、地名業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)，人員權(quán)限管理數(shù)據(jù)等。省級地名數(shù)據(jù)庫需要管理自己的獨(dú)立性數(shù)據(jù)(地區(qū)無此部分內(nèi)容)，如1∶5萬基礎(chǔ)地形圖、省級地名信息等，還要管理各省轄市、縣區(qū)上報(bào)的地名數(shù)據(jù)、省級地名業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)，人員權(quán)限管理數(shù)據(jù)等。其具體的數(shù)據(jù)見圖1。

表1 地名數(shù)據(jù)分類表Tab.1 The classification of toponym

圖1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Data construction picture

3 河南省地名數(shù)據(jù)的組織

3.1 地名數(shù)據(jù)庫邏輯構(gòu)成

根據(jù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，省級地名數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建在邏輯上可分為三大數(shù)據(jù)庫:地名管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(包括規(guī)則數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù))，具體構(gòu)成見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Database logical construction picture

3.1.1 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫是指系統(tǒng)涉及到的河南省地名公共服務(wù)工程所有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。主要包括:基礎(chǔ)地形圖、區(qū)劃專題數(shù)據(jù)、地名分布數(shù)據(jù)、門牌分布數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析專題圖，還有業(yè)務(wù)管理、審批、更新操作等信息。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)部分。

3.1.2 系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫是實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)應(yīng)用功能、系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全控制，主要包括用戶、角色和相關(guān)權(quán)限的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫不參與系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交換。系統(tǒng)管理除用戶定義、權(quán)限管理外，還涉及業(yè)務(wù)規(guī)則，由信息中心統(tǒng)一管理和維護(hù)的數(shù)據(jù)庫，用來描述系統(tǒng)業(yè)務(wù)的規(guī)則。系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理的數(shù)據(jù)庫，主要包括元數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)同步交換需要的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.1.3 元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)元數(shù)據(jù)是系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問的接口支持者，也就是訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)必須經(jīng)過元數(shù)據(jù)進(jìn)行。“元數(shù)據(jù)”與“業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)”組成了“業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集合”，是系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的邏輯單位，也是分布式布置的基本邏輯單元。系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的地名數(shù)據(jù)規(guī)則設(shè)置必須按照民政部國家地名數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和基礎(chǔ)地名數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)項(xiàng)設(shè)置的地名專題數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。基礎(chǔ)地形系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)分層和編碼標(biāo)準(zhǔn)將采用《國家標(biāo)準(zhǔn)1∶5 000、1∶10 000地形圖圖式》[7]第一部分?jǐn)?shù)據(jù)分層、第二部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、第三部分要素分類編碼。將地名管理專題空間數(shù)據(jù)與多比例尺度的基礎(chǔ)地理地形圖進(jìn)行集成。

3.2 地名數(shù)據(jù)庫物理構(gòu)成

河南省地名數(shù)據(jù)庫的物理構(gòu)成主要包括以下3個(gè)部分。

3.2.1 基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)庫。用于保存所有地形圖數(shù)據(jù)。河南省各個(gè)區(qū)域的地圖數(shù)據(jù)均放在該數(shù)據(jù)庫中，包括全省1∶5萬的基礎(chǔ)地形圖與18個(gè)省轄市城區(qū)1∶1萬的電子地圖。數(shù)據(jù)圖層采用規(guī)則命名的方式來區(qū)分地圖分類，采用統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)圖層命名規(guī)則統(tǒng)一制定。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)遵循市區(qū)圖與政區(qū)圖技術(shù)規(guī)范，坐標(biāo)系統(tǒng)為WGS84橢球下的地理經(jīng)緯度，其在數(shù)據(jù)庫中的具體分層設(shè)計(jì)見表2。

表2 地理要素分層Tab.2 The hierarchy of geographical elements

3.2.2 行政區(qū)劃圖數(shù)據(jù)庫。用于保存河南省全省行政區(qū)劃的現(xiàn)狀和歷史分布數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫由元數(shù)據(jù)表和圖片庫組成。為提高數(shù)據(jù)管理的直觀性，圖片庫采用文件管理模式，將每個(gè)變更任務(wù)所產(chǎn)生的系列圖片存至系統(tǒng)認(rèn)定的目錄下，其結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 行政規(guī)劃數(shù)據(jù)庫Fig.3 Civil layout database

3.2.3 基礎(chǔ)地名數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。根據(jù)國家民政部地名數(shù)據(jù)庫建設(shè)要求，遵循地名信息數(shù)據(jù)規(guī)范，設(shè)計(jì)、建立地名信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。河南省地名數(shù)據(jù)信息庫包括9大類，56小類，各類別的屬性要符合國家民政部地名屬性信息規(guī)范，表3為以單位類信息為例的地名屬性信息數(shù)據(jù)。

表3 單位類地名屬性信息數(shù)據(jù)Tab.3 The attributes of toponym of units list

4 數(shù)據(jù)庫構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)

4.1 基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

根據(jù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，省級地名數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建在邏輯上可分為三大數(shù)據(jù)庫:地名管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(包括規(guī)則數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù))，具體構(gòu)成見圖2。

4.1.1 元數(shù)據(jù)的目的。元數(shù)據(jù)的根本目的是促進(jìn)數(shù)據(jù)的高效利用，另一個(gè)目的是為計(jì)算機(jī)輔助軟件工程(CASE)服務(wù)。

4.1.2 元數(shù)據(jù)的內(nèi)容。元數(shù)據(jù)的內(nèi)容包括:①數(shù)據(jù)的描述;②對數(shù)據(jù)集中的各數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)所有者及數(shù)據(jù)序代(數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史)等的說明;③對數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、源數(shù)據(jù)的比例尺等;④對數(shù)據(jù)處理信息的說明;⑤對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述;⑥對數(shù)據(jù)庫的更新、集成方法等的說明。

4.1.3 元數(shù)據(jù)的性質(zhì)。元數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，它主要用于反映數(shù)據(jù)集自身的特征規(guī)律，以便用戶能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、高效與充分地開發(fā)與利用。對于不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫，其元數(shù)據(jù)的內(nèi)容也有很大差異。

4.1.4 元數(shù)據(jù)的作用。通過元數(shù)據(jù)可以檢索、訪問數(shù)據(jù)庫，可以有效利用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理和二次開發(fā)。

4.1.5 元數(shù)據(jù)的分類。根據(jù)作用的不同，可以將元數(shù)據(jù)分為“說明元數(shù)據(jù)”和“控制元數(shù)據(jù)”。“說明元數(shù)據(jù)”是為用戶使用數(shù)據(jù)而服務(wù)的數(shù)據(jù)，它一般是描述性信息，側(cè)重于數(shù)據(jù)庫的說明;“控制元數(shù)據(jù)”是用于對計(jì)算機(jī)操作流程進(jìn)行控制的數(shù)據(jù)，其內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索及數(shù)據(jù)模型等。

4.2 基于SuperMap的空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)

隨著GIS技術(shù)不斷普及，地名數(shù)據(jù)從純屬性數(shù)據(jù)向空間和屬性數(shù)據(jù)并存發(fā)展已經(jīng)成為必然要求[5]。當(dāng)前GIS技術(shù)發(fā)展的趨勢是采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫或者對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫來管理空間數(shù)據(jù)。河南省地名數(shù)據(jù)庫采用了Super-Map的SDX數(shù)據(jù)引擎來存儲(chǔ)、訪問空間數(shù)據(jù)，這樣可以充分利用其RDBMS數(shù)據(jù)管理的功能，利用SQL語言對空間及非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)庫操作，同時(shí)可以利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的海量數(shù)據(jù)管理、事務(wù)處理(transaction)、記錄鎖定、并發(fā)控制與數(shù)據(jù)倉庫等功能，使空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)一體化集成，實(shí)現(xiàn)真正的C/S和B/S結(jié)構(gòu)。采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，以此來確保空間和非空間數(shù)據(jù)的一體化集成。SDX技術(shù)是對各種不同來源、不同格式的空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)庫引擎進(jìn)行一致存取的統(tǒng)一接口方法，該技術(shù)可以在不改變原始數(shù)據(jù)格式和存儲(chǔ)方式的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)訪問。SDX的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常清晰，SDX本身采用兩層結(jié)構(gòu)，通過SuperMap IS可以擴(kuò)展到三層和多層結(jié)構(gòu)，能夠容易地?cái)U(kuò)展到分布式管理的大型多臺服務(wù)器群，維護(hù)、管理、操作方便，符合技術(shù)發(fā)展的潮流方向。SDX是基于先進(jìn)的主流技術(shù)OLE-DB技術(shù)進(jìn)行開發(fā)的，對客戶端開發(fā)提供非常優(yōu)秀的支持。在服務(wù)器方面，采用由DBMS開發(fā)商所提供的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)充，而不是采用外掛應(yīng)用服務(wù)或?qū)?shù)據(jù)庫底層進(jìn)行替換或修改來實(shí)現(xiàn);在SuperMap中，通過高效的索引機(jī)制擴(kuò)展，讓空間數(shù)據(jù)訪問達(dá)到理想的效果(SuperMap SDX獨(dú)有的線性可排序四叉樹空間索引機(jī)制，極大地提高了空間數(shù)據(jù)庫的訪問速度)，因而不僅能夠提供高效的C/S結(jié)構(gòu)的空間數(shù)據(jù)訪問能力，并且還能夠?qū)ζ渌耐鈷焓椒?wù)提供一致的存取方法。因此，通過SuperMap建立的空間數(shù)據(jù)庫是真正的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，可以采用DBMS的常規(guī)方式進(jìn)行管理和使用。SDX的這種體系結(jié)構(gòu)非常適合以關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為服務(wù)器技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。

5 結(jié)論

河南省地名數(shù)據(jù)庫的建設(shè)按照民政部國家地名數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和基礎(chǔ)地名數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)項(xiàng)設(shè)置的地名專題數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對矢量數(shù)據(jù)圖層要素進(jìn)行規(guī)劃，對矢量數(shù)據(jù)圖層要素字段進(jìn)行規(guī)劃，規(guī)范地名分類編碼;基礎(chǔ)地形系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)分層和編碼標(biāo)準(zhǔn)采用《國家標(biāo)準(zhǔn)1∶5 000、1∶10 000地形圖式》第一部分?jǐn)?shù)據(jù)分層、第二部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、第三部分要素分類編碼。將地名管理專題空間數(shù)據(jù)與多比例尺度的基礎(chǔ)地理地形圖進(jìn)行集成，建設(shè)信息完備的地名空間數(shù)據(jù)庫。省級地名管理系統(tǒng)采用1∶5萬電子地圖，按國家標(biāo)準(zhǔn)在全要素的基礎(chǔ)上，除國家保密數(shù)據(jù)以外的所有要素?cái)?shù)據(jù)，以國家民政部規(guī)定的72類地名信息管理為主。省轄市地名信息管理系統(tǒng)以1∶1萬電子地名圖為基礎(chǔ)，電子地圖要求能滿足導(dǎo)航查詢功能，數(shù)據(jù)內(nèi)容與分層按招標(biāo)文件約定，在56類地名數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，充分考慮了城市地名服務(wù)特點(diǎn)及要求，并進(jìn)行合理的地圖分層設(shè)計(jì)。

在具體的使用中，通過河南省地名數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以更加直觀系統(tǒng)的獲取地名信息，為地名管理和領(lǐng)導(dǎo)決策提供支持;采用基于GIS的地名信息管理系統(tǒng)，圖屬一體化的數(shù)據(jù)管理與更新機(jī)制，全面掌握地名信息現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)地名信息的可視化管理，促進(jìn)地名數(shù)據(jù)的高效管理和廣泛、深層次的應(yīng)用，為地名的調(diào)整和規(guī)范化管理打下基礎(chǔ);共享實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地名空間信息，為專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)，如財(cái)稅、工商、郵政、城管、公安等單位提供了良好的數(shù)據(jù)服務(wù)保障;通過地名公共服務(wù)網(wǎng)站平臺、觸摸屏、電子光盤、問路系統(tǒng)等多種地名信息服務(wù)，為社會(huì)公眾的衣食住行、旅游、物流、招商引資等提供了更加便捷、及時(shí)、現(xiàn)勢、準(zhǔn)確的地名信息服務(wù)。

[1]郜衛(wèi)紅.建立地名數(shù)據(jù)庫的有關(guān)技術(shù)問題[J].測繪科技，1994(1):21-28.

[2]劉海珍，姬煒，李志剛，等.國家地名數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國地名，2010(9):58-59.

[3]赫建忠，張保鋼，張海燕.北京市數(shù)字地名的發(fā)展現(xiàn)狀[J].測繪通報(bào)，2007(9):20-22.

[4]姬煒，胡小勇，劉海珍，等.基于國家地名數(shù)據(jù)庫的空間分析[J].中國地名，2011(6):39-42.

[5]林少蓉.基于GIS的地名數(shù)據(jù)庫建設(shè)探討[J].浙江測繪，2007(4):14-16.

[6]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T18521-2001地名分類與類別代碼編制規(guī)則[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001

[7]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/5791-861∶5000、1∶10000地形圖圖式[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1986