基礎地理信息數據庫管理系統的研建

郭范春

（遼寧省測繪產品質量監督檢驗站，遼寧 沈陽 110034）

“數字城市”建設通過有效整合多源城市基礎地理信息數據，為各類與地理位置有關的社會經濟信息的集成、共享提供權威、統一的地理空間信息公共平臺。基礎地理信息數據庫作為“數字地球”、“數字省”、“數字城市”以及各專題地理信息系統建設的基礎，越來越受到各行各業的高度重視。基礎地理信息數據庫可以保證空間數據的一致性，對基礎地理數據進行統一的、規范的、標準的管理。將基礎地理信息數據庫和網絡聯系起來，可以實現基礎地理信息共享。

基礎地理信息數據庫的管理對象是基礎地理信息，通過綜合運用先進的GIS技術、數據庫技術、網絡技術等，建立以數字化基礎測繪成果為主要內容的數據庫系統。基礎地理信息系統是構建城市地理空間基礎框架的核心［1］。數字城市基礎地理信息數據庫的建立為其它示范系統應用以及不同部門提供了完整而準確的基礎地理信息，避免了重復的基礎地理數據采集和處理，大大節約了資金投入。在提供基礎地理信息資源共享的前提下，保障了基礎地理信息的實時更新，促進信息化進程的同時，為數字化建設奠定堅實的基礎。

1 系統設計

以GIS技術、數據庫技術、ArcGIS軟件的優勢，與基礎地理信息數據庫管理系統的需求以及面向對象的高級編程語言結合起來，展開研究工作。主要內容包括：

根據基礎地理信息數據庫管理系統的要求和特點，運用GIS理論方法，結合ArcGIS 10軟件的優勢，通過ArcSDE10連接大型關系型數據庫Oracle11g，在Visual Studio 2010中以C#為編程語言，結合ArcEngine10開發一套面向不同用戶的基礎地理信息數據庫管理系統。系統實現了數據預處理、輸入輸出、數據表達、查詢統計、數據更新、歷史數據管理與回溯、元數據管理、數據結構維護和安全管理等功能。

2 系統總體設計

基礎地理信息數據庫管理系統的目標是實現對多源、多比例尺、多類型、時空一體化的連續無縫基礎地理信息數據進行格式轉換、數據質檢、入庫更新、統計瀏覽、專題圖制作數據輸出等功能。

2.1 數據庫總體設計

具體目標應滿足數據完整性、數據一致性、數據準確性和數據實體化［2］。

城市基礎地理信息數據庫建立的目的是將分幅分層生產的數據進行整理，使之符合統一的標準和規范，并對數據進行有效組織與管理，便于空間數據的查詢、分發與制圖［3］。因此，基礎地理信息數據庫的基本要求是：標準化、規范化、編碼統一、格式統一。在整個區域范圍內操作空間數據時，必須建立邏輯上或物理上無縫的數據庫。平面方面，分幅的數據要組織成一個無縫的整體；垂直方向，各種數據相互疊加和套合。功能上，基礎地理信息數據庫管理系統應具備數據輸入輸出、數據處理、數據表達、數據更新、歷史數據管理、元數據管理、安全管理以及高效的空間數據查詢等功能。

結合ArcGIS10.0軟件體系在空間數據組織、管理上的改進和變化，對空間數據的邏輯組織采用以下組織規則［4］（見圖1）：

圖1 基礎地理信息數據組織規則

1）數據庫結構設計按對象類型組織和設計子庫；

2）DLG組織方式按數據幾何特征、空間位置組織成不同數據集；

3）DEM、DOM空間位置、分辨率信息等劃分為不同的柵格編目進行組織存儲；

4）專題數據按矢量數據類組織，單獨存儲，但可與DLG數據統一組織管理；

5）元數據采用關系表單獨存儲。

2.2 數據庫管理系統設計

根據城市測繪與地理信息局的業務要求以及數據建庫需求，將城市基礎地理信息數據庫管理系統分為數據預處理模塊、數據入庫模塊、數據更新模塊、數據提取模塊、數據瀏覽查詢模塊、空間分析模塊、數據制圖模塊、符號化展示與平臺環境配置模塊［5］。

1）數據預處理模塊。提供入庫前的數據的轉換以及質量檢查功能，通過該子模塊，確保入庫數據在格式、坐標參考以及質量等方面滿足入庫要求。它的作用在于確保數據庫數據（實體數據和元數據）的完整性、正確性、權威性。各子模塊功能包括。投影轉換模塊、坐標轉換模塊、格式轉換模塊和數據質檢模塊等。

2）數據入庫模塊。主要實現多源空間數據成果的入庫、加載、顯示。

3）數據更新模塊。基礎地理信息數據的更新與歷史數據查看。各子模塊功能有數據版本注冊、更新數據編輯、更新數據提交和歷史數據查看等。

4）數據提取模塊。通過導出數據庫中數據進行數據分發工作。

5）數據查詢瀏覽子模塊。其是保障基礎地理信息數據庫管理的空間數據得以方便、快捷應用的專業軟件系統，它提供了一系列地理信息系統軟件功能，具體包括：數據瀏覽、查詢、量算、選擇、符號化、標注等功能。各模塊功能有數據瀏覽模塊、查詢統計模塊、數據量算模塊、數據選擇模塊、符號化標注模塊等。

6）空間分析模塊。在數據基本查詢統計的基礎上提供更高級別的數據分析業務，具體包括緩沖區分析和疊加分析。各模塊功能有緩沖區分析模塊和疊加分析模塊。

7）數據制圖子模塊。定位于為圖庫一體和多樣化產品快速制作提供技術支撐，實現數據的快速提供和數據庫快速出圖，滿足數據分發服務的需求。各模塊功能有制圖數據配置功能、制圖視圖功能和部件添加編輯功能等。

8）平臺環境配置模塊。定位于為整個系統的風格、權限、用戶、系統日志、以及數據庫連接參數配置的統一管理和維護。該模塊是城市基礎地理信息數據庫管理系統的根基，為整個系統的正常運行提供支撐。各模塊功能有數據庫配置模塊、日志管理模塊和用戶管理模塊等。

3 基礎地理信息數據庫管理平臺的實現

3.1 平臺運行環境

由于城市基礎地理信息數據庫管理平臺采用C/S架構，利用ArcSDE連接大型關系型數據庫Oracle，以嵌入式開發組件ArcEngine作為開發平臺［6］，因此，平臺運行的環境如下：

服務器端：Oracle11g R2、ESRI ArcSDE10；

客戶端：ArcEngine Runtime10、城市基礎地理信息數據庫管理系統。

3.2 平臺運行實例

用戶對數據內容的加載與刪除操作都會被系統保存到本地業務庫中，當用戶登錄進入系統時，系統會根據用戶類型、用戶名記錄該用戶最近時間內最后一次對數據視圖的有效操作，并從數據庫中讀取當前數據加載情況進行數據展示。圖2～4是系統的主界面和功能圖。

圖2 系統主界面

ArcEngine連接ArcSDE［7］需要用到IPropertyset接口，通過設置連接ArcSDE的服務地址、實例名稱、數據庫名、用戶名稱、用戶密碼和版本庫名6個參數，實現ArcSDE［8］數據的加載。

圖3 SDE數據連接與加載

數據更新與管理模塊［9］提供數據版本化注冊/非注冊、歷史歸檔、在線版本化更新方式、離線更新方式以及歷史數據回溯等功能，通過該模塊可以實現數據庫的動態實時更新與歷史數據的管理查看。

圖4 數據更新與歷史數據管理菜單

4 結束語

本文基于C/S架構采用ArcEngine、ArcSDE、Oracle10g、C#技術設計并建立了具有能夠對多比例尺、多數據源、多類型的4D產品進行入庫、更新、分發、查詢、制圖能力的城市基礎地理信息數據庫管理系統。

隨著“數字城市”的不斷普及，城市基礎地理信息數據庫的建設也日趨完善，因此對基礎地理信息數據庫管理系統的需求也在不斷增加。本系統是在C/S模式下開發的，還可以根據需要進行改進與完善，可以考慮結合C/S和B/S兩種模式開發出功能更強大、實用性更廣泛的混合架構模式的應用軟件，這方面的研究還有待加強和完善。

［1］王見，劉小勇.地理信息系統應用與發展［J］.新疆農業大學學報，2003，23（3）：49－56.

［2］張新長，曾廣鴻，張青年.地理信息系統數據庫［M］.北京：科學出版社，2001：11－19.

［3］黃杏元，馬勁松.地理信息系統概論［M］.北京：高等教育出版社，2008：44.

［4］沃敏等.數字城市地源基礎數據庫建立方法及質量控制［J］.測繪技術裝備，2002（3）：3－5.

［5］宋關福，鐘耳順.組件式地理信息系統研究與開發［J］.中國圖像圖形學報，1998（4）：313－316.

［6］劉波，李大軍，田為春，等.基于ArcSDE的版本管理和版本合并的算法設計與實現［J］.安徽農業科學，2010，38（2）：1033－1035.

［7］ESRI，About ArcSde［EB/OL］.www.esri.com/news/arcuser，2000－02.

［8］吳偉，李小帥，張斌.基于ArcGIS Engine的GIS開發技術探討［J］.科學技術與工程，2006（1）：76－77.

［9］唐華林，肖奇，鄒崢榮.測繪數據管理信息系統的設計與實現［J］.測繪工程，2011，20（5）：63－66.