數字測繪成果檔案管理系統設計

徐珊 張辛 楊坤

摘 要：針對空間公司目前在測繪成果管理方面存在的問題，并結合新形勢下測繪成果檔案管理的發展趨勢，提出建立基于數據庫、網絡、GIS及C/S+B/S的混合體系架構設計理念的數字測繪成果管理系統，建成后的系統能使海量測繪成果資料的接收、存儲、管理、分發及服務更加規范和高效。

關鍵詞：測繪成果 混合架構 海量數據管理

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（c）-0015-02

1 現狀及存在問題

數字測繪成果，指以數字形式表示的測繪成果，主要包括基礎測繪中形成的各種比例尺的數字地圖、平面和高程控制成果和專業測繪中形成的數字成果。長江空間公司經過這幾年的發展已經積累了TB級的數字測繪成果。社會各界對測繪成果資料的利用需求日益增加，而公司仍在采用建帳及制作結合表的方式進行測繪成果數據管理，加之測繪成果資料檔案本身的特殊性和復雜性，致使測繪成果資料管理發展嚴重滯后，已無法適應新形勢下測繪成果資料管理及利用的發展需求。因此，如何管理海量測繪成果資料，使其接收、存儲、管理、分發及服務更加規范和高效現已成為公司目前迫切需要解決的問題。

2 數字測繪成果檔案管理系統架構設計

數字測繪成果檔案管理系統以測繪成果的管理、分發為核心，采用大型關系型數據庫存儲基礎地理空間數據，運用先進的GIS軟件作為空間數據的管理平臺，實現測繪成果資料的海量存儲和高效管理。建成后的長江空間公司基礎測繪成果管理系統支持多種方式進行基礎測繪成果的檢索、查閱。實現基礎測繪成果DLG（數字線劃圖）、DEM（數字高程模型）、DOM（數字正射影像）、DRG（數字柵格圖）、航空影像、衛星影像、控制成果、測繪專題數據的入庫、管理和分發的現代化、信息化、網絡化。實現基礎測繪成果存儲、保存由人工文檔式的管理向以專業數據庫、計算機網絡為主的管理方式轉移。

根據成果資料檔案的現有狀況、實際需求及未來發展趨勢，該文提出基于Browser/Server和Client/Server的混合體系架構理念，建立基礎測繪成果管理系統。整個系統由后臺數據庫、核心業務、公眾服務等三部分組成，其中后臺數據庫基于Oracle 10 g數據庫進行各類測繪成果資料檔案的存儲和備份；核心業務涉及空間地理數據的錄入、分發、更新工作，這部分業務涉及的用戶較少，對圖形和數據的操作又較為復雜，要求較強的數據訪問交互能力，因此，為了保證運行速度和運行的效率，其設計將采用Client/Server結構用于數據管理及GIS圖形應用的功能開發。主要完成基礎地理數據、控制成果數據、專題測繪成果數據的入庫、更新、瀏覽和管理功能。測繪成果目錄發布系統基于B/S體系結構構建，主要為各子公司用戶提供測繪信息的目錄查詢及信息檢索。系統總體結構如圖1所示。

3 系統數據庫設計

數據庫是數字測繪成果管理系統的核心部分，其設計質量的好壞，將影響到系統的運行、應用和管理。數字測繪成果管理系統管理的數據有：DLG（數字線劃圖）、DEM（數字高程模型）、DOM（數字正射影像）、DRG（數字柵格圖）、CAD分幅地形圖、航空影像、衛星影像、專題測繪成果數據、控制成果等八大類數據。為實現測繪成果資料檔案的有效集成及管理，該文根據測繪成果數據的分類結果即4D成果、CAD分幅地形圖、航空影像、衛星遙感影像、專題測繪成果數據、控制成果等六類數據，采用目前非常流行的數據倉庫技術、SDE 技術、圖屬一體化及多源數據無縫集成的思想，從邏輯上構建4D成果、CAD分幅地形圖、航空影像、衛星遙感影像、工程地理數據、控制成果等六大數據庫。

其中矢量數據采用分層與分幅相結合的數據組織方式，以類型、尺度等方式分別構建矢量要素數據集進行入庫存儲；柵格數據根據數據類型、數學基礎及尺度等進行組織，以無損壓縮（即LZ77算法）方式進行入庫存儲；CAD分幅地形圖根據比例尺的不同分別構建數據集，存儲在磁盤陣列上以文件方式進行管理；屬性數據按照獨立要素類的方式單獨構建，通過程序直接入庫。

另外，為提高系統訪問效率，系統采用三級格網技術對空間數據進行了索引構建，同時對虛擬內存、SDE、Oracle等配置參數進行了適當調整，以確保整個平臺的穩定、安全及高效運行。

4 系統功能設計

4.1 基于C/S測繪成果管理系統

4.1.1 測繪數據錄入子系統

包括測繪成果數據的增加、修改、刪除、數據加工等功能；各種圖形數據的批量入庫及文檔數據、元數據的批量入庫功能。同時提供規定格式之間的數據轉換工具，能支持Arc/Info Export E00，CAD Dwg/Dxf，ArcView Shape，Map Info Mif格式數據的讀和寫；能自動完成規定格式間的數據轉換，包括單個文件轉換和批處理轉換。

4.1.2 測繪成果目錄檢索子系統

查詢方式分為空間位置查詢和屬性信息查詢。空間位置查詢以1∶25萬地形圖數據為瀏覽、檢索底圖，在底圖上疊加顯示不同比例尺結合表，通過數據瀏覽、圖幅號、坐標范圍、地名等查詢方式來獲取用戶所需測繪成果圖幅號、名稱、成圖年代、成圖方法、成果類型等。文檔資料屬性查詢可以按照資料名稱、資料編號、圖幅編號、圖名、比例尺、出版年代等多種檢索途徑，對測繪成果信息進行單一條件、復合條件、模糊查詢、精確查詢等多種方式的查詢檢索。查詢結果以圖形和屬性兩種方式呈現給查詢者，圖形方式以直觀的空間位置展現；屬性信息方式以表格方式顯示具體的屬性信息，如存儲位置、編號等詳盡信息。查詢結果中的圖形和屬性可以關聯，即點擊表格中的行，在地圖窗口可以高亮閃爍顯示其空間位置。檢索結束后可以直接進入測繪成果分發子系統進行測繪成果分發和提供。

4.1.3 測繪成果分發模塊

數據分發人員能夠根據圖幅號、坐標范圍、鼠標任意圈選以及用戶提供的索取資料范圍圖形數據來進行數據的提取、裁切和輸出。能夠根據用戶的需要按照國標地形圖圖式進行符號化、標注、圖廓整飾后打印或輸出圖片文件。數據操作、提供完成后在日志文件中進行登記，以供測繪檔案管理子系統進行數據提供統計工作。

4.1.4 控制測量成果管理子系統

控制測量成果管理子系統以1∶25萬數據作為數據瀏覽底圖，并在底圖上疊加不同比例尺地形圖結合表，能夠根據項目名稱、點名、水準點線路名稱、鼠標點選或拉框、坐標范圍、點位所在圖幅號在測量控制點數據庫中提取控制點資料，并產生報表文件打印輸出，報表內容包括點名、點號、坐標、高程、點之記、點位說明、所在圖幅、施測單位、坐標系統等信息。操作結束后在日志文件中進行操作登記，以便在測繪管理子系統中進行測量控制點資料提供情況統計工作。

4.1.5 系統維護模塊

系統維護在本系統中包含四部分內容：用戶管理、系統數據備份和系統數據還原及日志管理。其中用戶管理和日志管理是提供給系統管理員使用，系統數據備份和系統數據還原提供給測繪資料檔案管理員使用。

用戶管理：實現用戶的增加、編輯、刪除功能及對用戶的授權管理。

系統數據備份：為防止災難性的數據損失，系統中設計此功能，實現定期或自動備份數據庫中的數據。有邏輯備份、物理備份及增量備份及幾種方式。

系統數據還原：實現將備份的數據還原到數據庫中。

日志管理：該模塊對于系統的各種操作加以記錄。將日志分為本地日志和數據庫日志，主要是用來記錄用戶所作的重要操作，如登錄信息、查詢登記、刪除信息等，即用戶的操作軌跡信息和系統出錯信息。

4.2 基于B/S的測繪成果目錄發布系統

提供對測繪成果數據庫中資源目錄和元數據的查詢、檢索和共享管理，包括資源目錄服務、元數據查詢功能。

（1）源目錄服務。

提供對基礎信息資源數據庫中的基礎地理、影像、工程專題和三維模型等進行分類發布，以資源目錄組織形式，對這些數據項進行組織和檢索，并進行目錄檢索授權控制。

（2）元數據查詢功能。

提供兩種查詢方式：按資源目錄組織結構，對檢索的數據項結果，可對其中的地理產品元數據（DLG、DEM、DOM）進行查詢瀏覽；按元數據樹形分類結構，使用元數據分類、實體類型、關鍵字或其組合進行檢索，允許用戶輸出或打印。

5 系統性能需求

（1）實現對多源海量數據的有效管理。

空間公司現有數字測繪成果數據容量達到TB級別，系統需要對海量數據進行有效管理，實現數據的入庫、維護更新和數據瀏覽。系統需管理的數據類型多樣包括：基礎地理空間數據（DLG、DEM、DOM）、影像數據、控制成果數據、專題地理空間數據、模型數據、元數據等。系統實現對多源數據的管理，實現不同類型數據的無縫集成。

（2）擴展性需求。

系統采用模塊化設計，具有良好的可擴充性，以適應不同階段的發展需要，便于系統的擴展。

（3）空間數據庫存儲優化配置。

對系統、數據庫及空間數據引擎的各項參數進行調整，使響應時間和吞吐量之間的關系達到最優。加快系統運行速度，減少用戶等待數據。大數據量更新或者導入時，有進度提示。

（4）安全性需求。

為不同用戶設置不同的基礎地理信息操作權限，確保數據安全。具有完整的數據入庫、更新操作日志。

（5）用戶操作簡單。

系統維護方便，無需記憶任何計算機命令，人機界面友好，操作簡單。

（6）數據的安全性需求。

系統具備強大的數據備份恢復能力，確保在數據遭到破壞時能對數據進行恢復，確保數據的安全性。

（7）系統穩定，容錯能力強。

6 系統創新點

（1）系統的建設改變原有測繪成果管理手工、半手工的方式，實現網絡化。建立計算機網絡環境下的積累數據庫，實現網上數據流轉以及網上查詢檢索、提供利用等功能。（2）基于元數據的測繪成果數據管理。元數據就是關于數據的數據，即數據的標識、覆蓋范圍、質量、空間和時間模式、空間參照系和分發等信息。它可以幫助和促進人們有效地定位、評價、比較、獲取和使用相關數據。合理組織、管理元數據可以最大限度地發揮元數據的作用，使之成為管理和發現地理信息的鑰匙，為地理信息共享提供保障。（3）實現測繪成果空間查詢和檢索。測繪成果檔案獨有的空間地理特性決定了它對于圖形方面的較高要求，不僅要相關信息的可視化直觀表達，而且要具備一定的地理空間位置運算和處理的能力。可以實現空間查詢和檢索功能是測繪成果檔案管理的一個突破。（4）系統數據管理采用空間數據引擎（SDE）加大型關系型數據庫Oracle，實現多源海量數據的組織管理、支持空間數據的無縫集成、確保數據的一致性、完備性、保證數據的安全。

參考文獻

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