沈陽市基礎地理數據一張圖平臺建設研究

張西軍

(沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽 110004)

沈陽市基礎地理數據一張圖平臺建設研究

張西軍*

(沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽 110004)

基礎地理數據是智慧城市建設的重要基礎設施之一，本文論述了一張圖平臺對基礎地理數據的組織管理方式，簡述了沈陽市基礎地理數據一張圖平臺建設的內容、技術框架、數據組織方式、技術路線等，并且結合沈陽市實際情況論述了一張圖平臺如何將日常辦公系統、數據生產平臺關聯成一個整體，對基礎地理信息數據庫系統建設具有借鑒意義。

基礎地理數據庫；地理信息公共服務平臺；管理生產一體化；大數據

1 引 言

沈陽市基礎地理信息數據一張圖平臺(下文簡稱“一張圖平臺”)是在智慧沈陽時空信息云平臺建設以及沈陽市“多規合一”平臺建設背景下提出的，主要目標是構建一個面向對象、多源數據融合、管理生產一體化的綜合地理信息管理平臺，更好地為社會服務。

一張圖平臺通過有效整合沈陽市十幾年積累的豐富的地理信息資源，將不同時期、不同類型、不同比例尺的地理信息資源進行高效的管理與利用，提高了沈陽市基礎地理數據的生產效率、管理水平以及對外綜合服務能力。一張圖平臺面向項目管理，整合了沈陽市勘察測繪研究院日常管理與數據生產相分離的現狀，實現了日常業務辦公、地理數據生產、地理信息展示、對外服務一站式應用，打通了當前城市測繪院普遍存在的文流、圖形相分離的瓶頸，使測繪項目的過程管理、數據的規范處理、數據的更新維護、數據的分發應用等一系列過程更加規范、可控，提高了城市勘測生產流程管理的智能化水平。一張圖平臺改變了地形圖數據分幅管理、文件式存放的現狀，實現了基礎地理信息數據庫管理，實現了面向對象、無縫連續、無極縮放的GIS綜合應用，使數據用途由面向制圖轉變為兼顧制圖與GIS應用，減輕了數字沈陽地理空間框架及智慧沈陽時空信息云平臺數據整理和數據更新的工作量。

2 平臺建設目標及設計思路

2.1 平臺建設目標

一張圖平臺的總體建設目標是：以日常勘測項目生產業務流程為依托，以地理信息系統技術、數據庫技術和網絡技術為支撐，以提高該院各業務部門和沈陽市各級政府部門工作效率和信息化水平為出發點，以相關標準為指導，充分整合各類數據資源，研發智能化的平臺，完善沈陽市勘察測繪研究院勘測成果的生產管理及應用服務體系，并實現沈陽市多源異構地理空間數據資源的智能化管理、網絡化共享和最大化利用。

平臺的具體建設目標包括：

(1)實現基本地形圖數據的集中管理與跨幅應用，通過構建統一的空間數據庫，打破基本地形圖數據分幅分散管理方式，實現基本圖數據的集中管理與連續跨幅應用。

(2)實現多源異構數據資源的集成共享與高效利用。首先制定統一的數據管理標準，然后在統一的數據管理標準的基礎上，通過數據資源的科學整合和平臺建設來實現各類數據的集成共享與綜合高效利用。

(3)對地理空間要素增加時間維度信息，實現數據資源“時空一體化”管理。

(4)實現數據資源的快速動態更新，建立沈陽市基礎地理數據維護與共享機制。在制度上，明確數據生產職責、明確數據使用規則；從技術層面，研發相關功能模塊，輔助地理信息資源快速動態更新，從而保證數據的鮮活性和現勢性。

(5)實現多系統的無縫銜接和聯動操作。平臺需要簡化成果資料流轉、分發與更新應用流程，方便用戶的使用，并實現全院多系統的無縫銜接和聯動操作。

2.2 平臺總體設計

沈陽市當前的基礎地理數據生產主要是利用建成的“辦公自動化(OA)系統”進行生產管理，利用“GIS數據生產系統”進行數據的生產與更新，兩套系統之間銜接不太緊密，導致數據生產很多環節依賴于人工控制，影響了對基礎地理數據生產的管控能力。一張圖平臺將建設“數據資源管理系統”和“數據集成共享系統”，其中“數據資源管理系統”進行數據的管理、更新、維護、發掘等工作，“數據集成共享系統”實現數據生產任務的管控及多源異構數據的融合和共享。一張圖平臺填充了“辦公自動化(OA)系統”和“GIS數據生產系統”之間的諸多“縫隙”，可以實現沈陽市基礎地理數據生產、生產過程管理、數據更新維護、數據集成管理和數據共享應用等業務的全覆蓋，使各套系統之間形成一個緊密聯系的整體。一張圖平臺與原有系統之間總體流程設計如圖1所示：

圖1一張圖平臺工作流程

3 功能設計及實現

3.1 平臺總體架構

平臺遵照國家標準、部門標準、行業標準等相關標準的前提下，參考數字城市地理空間框架和智慧城市時空信息云平臺的指導文件，進行數據整理，形成沈陽市基礎地理數據庫，存儲在Oracle 11g數據庫中，利用ArcSDE數據庫引擎進行管理。軟件平臺基于SOA和J2EE體系設計理念，便于實現跨平臺與互操作，利用Web Services方法實現一種松散耦合的異構式環境的集成，構建面向服務的、融共享服務提供方、使用方和管理方為一體的地理信息數據共享框架體系結構，實現基于統一注冊和分級授權的服務組織模式與運行管理機制，達到地理信息共享交換的持續擴展。一張圖平臺總體架構如圖2所示：

數據資源層將依托數據庫和GIS技術，打破傳統分幅的概念，并構建空間數據庫，將相同類型要素合并到數據庫的同一圖層中進行統一管理。

應用層主要面向最終用戶，實現全院數據資源的整合管理、更新維護及共享應用。數據資源管理系統主要負責全院時空數據的編輯管理、更新維護及轉換輸出等；數據集成共享系統主要負責全院多源異構數據的集成展示、網絡分發與共享應用等。

圖2 一張圖平臺總體架構

3.2 數據庫組織方式

為了提高時空大數據的存儲與訪問效率，一張圖平臺采用分布式數據庫對時空大數據進行分布式的存儲管理，可以支持Oracle、SQL Server、PostgreSQL等數據庫。為了延續人們認知地理世界的習慣，項目對多源異構時空數據按矢量數據集(Feature Dataset)和要素層(Feature Class)的“層次結構”進行集成組織。首先依據數據尺度的不同，將數據分大類進行組織，每個大類對應一個數據集，數據集下又對應一個或多個要素層，每個要素層包括若干地理空間實體。每個地理空間實體由一個幾何對象和描述幾何對象的屬性兩個部分構成，它是數據集成組織的最小單元。

為提高各類數據的查詢、瀏覽及多用戶應用需求，需要對各類數據建立數據庫索引。一張圖平臺采用屬性索引、矢量數據索引和柵格數據索引對數據進行管理。屬性索引采用B+樹索引方法，對數據層常用字段或者作為聚集函數的字段，根據數據查詢檢索需求建立索引，提高屬性查詢的效率。矢量數據索引采用R-Tree索引方法，通過一個最小的包含幾何體的矩形(外包矩形MBR)作為該幾何體的空間索引，并且將表與索引分配在不同的表空間中，來提高空間查詢效率。針對不同級別的柵格數據瀏覽，通過創建不同層級的鑲嵌數據集金字塔來實現數據索引，在金字塔創建過程中，需要根據實際情況來調整金字塔的大小、級別、壓縮質量等。

3.3 數據資源管理系統設計與實現

數據資源管理系統面向數據管理人員，實現對海量數據的更新維護、編輯處理和輸出應用等。該子系統專業性較強，故采用C/S架構開發，GIS平臺軟件采用ArcGIS10.2，數據庫平臺采用Oracle 11g+ArcSDE，開發環境采用Microsoft Visual Studio 2010，支持.Net Framework 4.0框架，支持64位操作系統，開發語言采用C#。

根據沈陽市基本地形圖數據管理的需求，該系統設計的功能主要包括：用戶登錄、數據加載、地圖基本操作、數據檢查、數據編輯、數據更新、數據導出、制圖打印、輔助工具、系統維護等模塊。各模塊側重點不同，即有分工又有合作，構成一個有機統一的體系，共同協調完成各個層次的數據庫的建庫、管理、應用和維護更新工作。系統主界面如圖3所示。

圖3數據資源管理系統界面

3.4 數據集成共享系統設計與實現

數據集成共享系統面向所有用戶，實現全院地理信息資源的在線瀏覽、查詢、統計與簡單分析等功能。該子系統采用B/S架構開發，GIS平臺軟件采用ArcGIS10.2+ArcGIS API for Silverlight，數據庫平臺采用Oracle 11g+ArcSDE，開發環境采用Microsoft Visual Studio 2010，支持.Net Framework 4.0框架，支持64位操作系統，開發語言采用C#。數據集成系統模塊如圖4所示。

考慮到數據集成共享系統面向的不同用戶對數據及服務的需求不一樣，后臺管理模塊可以針對不同用戶(可細化到每人)，定制不同的數據源、不同的數據展示界面、不同的要素操作權限，既提高了系統的智能化程度，又能從源頭上保證數據的安全。

圖4數據集成共享系統功能結構圖

4 結 語

本文結合沈陽市基礎地理數據一張圖平臺建設過程，介紹了基礎地理數據庫系統的相關設計思路、技術架構等，論述了系統建設過程中如何與原有的辦公、業務系統緊密聯結、協同應用，設計并實現了該系統。

沈陽市基礎地理數據一張圖平臺實現了沈陽市基礎地理數據的統一管理，為數字沈陽地理空間框架及智慧沈陽時空信息云平臺等項目的順利實施與更新維護打下了很好的基礎。目前該系統已經基本完成，在城市規劃、國土管理、管線管理、公共設施維護、專業GIS平臺開發等領域發揮了作用。隨著數據資源的豐富及系統功能的完善，一張圖平臺將會在更多的領域提供地理信息服務，促進沈陽市地理信息行業的發展。

[1] 田繼成. 大同市勘察測繪院綜合空間數據庫建設[J]. 城市勘測，2015(3)：23～26.

[2] 李靜蘭. 面向對象的基礎地理數據庫系統的設計與實現[J]. 城市勘測，2013(5)：36～39.

[3] 王懷，樊文鋒，葉芳宏. 基于ArcSDE的省級基礎地理信息數據庫系統建設[J]. 地理信息世界，2011(3)：65～69.

[4] 郭有為，姜蕓，鞏翼龍. 數字城市基礎地理信息數據庫建設研究[J]. 測繪與空間地理信息，2012，35(5)：84～86.

[5] 趙峰，郭容寰. 上海基礎地理數據庫的設計與建設[J]. 測繪通報，2006(8)：46～49.

[6] 孫峰，徐星明，劉升傳等. 沈陽市工程地質地理信息系統建設與應用[J]. 城市勘測，2016(3)：155～157.

[7] 尹鵬程，李鋼，張培等. 地籍調查與基礎測繪一體化管理模式[J]. 測繪科學，2011，36(1)：190～192.

[8] 裴蓮蓮，唐建智. 北京市村莊規劃地理信息數據庫設計與實現[J]. 城市勘測，2014(1)：33～37.

ResearchonShenyangFundamentalGeographicDataOneMapPlatform

Zhang Xijun
(Shenyang Geotechnical Investigation & Surveying Research Institute，Shenyang 110004，China)

Fundamental geographic data is one of the important infrastructures of intelligent urban construction. This paper discusses the way of one map platform on the organization and management of basic geographic data. This paper also sketches the construction content，technical framework，data organization，technical route of Shenyang Fundamental Geographic Data One Map Platform，and combined with the actual situation in Shenyang，this paper expounds the one map platform how to associate daily office system and data production platform into a whole. So this paper provides useful reference to the establishment of basic geographic database system.

fundamental geographic database；geographic information public service platform；management and production integration；big data

1672-8262(2017)06-43-04

P208.2

A

2017—02—03

張西軍(1983—)，男，碩士，工程師，主要從事GPS高精度測量科研及應用和GIS開發應用等工作。