數字同心地理空間框架建設項目的設計與實現

陳 瑞

（寧夏國土資源地理信息中心）

1 引言

根據寧夏基礎測繪“十三五”規劃，“十三五”期間寧夏將完成賀蘭、青銅峽、同心等9個市縣數字城市地理空間框架建設，進一步發揮地理信息在寧夏社會經濟發展中的支撐作用。數字同心地理空間框架的建立，將充分發揮地理信息資源的基礎性作用，促進測繪成果的廣泛應用，滿足社會公眾對地理信息日益增長的需求，同時，整合同心國土行業的數據資源，實現地理信息數據和國土行業數據的有效融合，在同心縣政府決策、產業發展和人民生活等方面發揮著越來越重要的作用。

2 總體目標和主要建設內容

2.1 總體目標

在基礎地理信息數據之上進行整合加工，提取符合需求的地理空間框架數據，建立多尺度、多分辨率、多種類的城市空間數據體系，實現多種數據的無縫集成，建設同心縣唯一的、權威的和通用的地理信息公共服務平臺，融合國土行業專題數據，實現地理空間數據資源的充分利用與共享，從而為政府、企業和公眾提供高質量的地理信息數據服務。

2.2 主要建設內容

數字同心的主要建設內容包括一坐標系、一庫、一環境、兩平臺建設[1]。一坐標系指的是建立同心城市坐標系。一庫指的是地理信息空間數據庫，主要包括基礎地理信息數據采集生產和國土資源數據整理。一環境指的是支撐環境，包括網絡、硬件設備、軟件設備和標準規范建設，是數字同心地理空間框架建設、運行和服務的必備條件。兩平臺指的是國土資源“一張圖平臺”和地理信息公共服務平臺。

3 技術路線設計

3.1 總體設計

總體設計如圖1所示。

3.2 同心城市坐標系建設

根據同心縣的實際情況，以國家2000網絡工程點“同心（G007）”（觀測墩）的子午線 105o52′ 45.23′′為中央子午線，以縣城測區范圍平均海拔1 340m為高程投影面，以“同心（G007）”為起算點，以G007至寧夏GPS B級網B036的80坐標系方位角為起始方向，建立城市坐標系。

3.3 地理空間數據庫建設

3.3.1 基礎地理信息數據生產

本次基礎地理信息數據采集包括1：500和1：2000兩個比例尺。1：500測區位于同心縣核心主城區，總面積為30km2。1：2000測區位于下馬關鎮和韋州鎮，其中，下馬關鎮測區面積為7.87km2，韋州鎮測區面積為8.1km2。基礎地理信息數據的采集包括居民地和垣柵、工礦建（構）筑物及其他設施、道路及附屬設施、管線與垣柵、水系、地貌和土質、植被、注記八大類要素。

3.3.2 地理空間框架數據提取

框架數據生產流程并不涉及數據的獲取或采集，而是利用1：10000、1：2000和1：500基礎地理信息數據成果提取形成地理空間框架數據[2]。地理空間框架數據包括要素數據、影像數據、實體數據和地名地址數據。對框架要素數據再進行數據提取、數據擴充、面向對象的數據重組和模型重構、實體化處理等工序形成地理實體數據。地理空間框架數據包括要素數據、影像數據、實體數據和地名地址數據[3]。要素數據和影像數據主要用于電子地圖制作，實體數據加工和地名地址主要用于查詢。

3.3.3 國土資源“一張圖”數據

實現同心國土資源多源、異構、多尺度、各類國土資源數據的“一體化”集成管理與數據共享[4]，將各類國土資源數據按照業務類型和空間尺度的不同，在統一空間參考、統一數據編碼、統一數據分類和分層組織的情況下，進行“集中式”的集成管理。國土資源數據主要包括土地利用總體規劃、土地利用現狀等數據。“一張圖”數據將按照業務類別進行專題分類，并采用統一數據庫存儲不同的專題數據。

3.3.4 地理信息空間數據庫

1）數據建庫

地理信息空間數據庫邏輯設計包括基礎地理信息數據庫、地理空間框架數據庫和國土資源“一張圖”數據庫；物理設計上數據集中存放在磁盤陣列上，通過數據庫管理平臺進行統一管理。數據模型采用Geodatabase模型，邏輯上分開的數據庫采用不同的表空間和用戶名進行管理。

2）影像數據管理

影像數據量大，主要以文件形式存放，通過ArcGIS的鑲嵌數據集進行管理。影像添加到鑲嵌數據集之后，動態形成鑲嵌影像，原始影像并沒有發生更改，同時以近乎實時的速度完成傳統影像管理中的影像鑲嵌過程，并達到相同的鑲嵌效果。鑲嵌數據集構建后影像原數據發生了數據更新，通過同步鑲嵌數據集的方式避免鑲嵌數據集重建，進而有效節省工作效率[5]。

圖1 技術路線總體設計

3）數據更新

數據按照更新頻率不同分為按年度更新的數據和不定期更新的數據，按年度更新的數據采用年度追加更新的方式，對更新的數據進行入庫并進行年份標識。對不定期更新且未跨年度的數據，將舊數據置為歷史，并將新數據進行入庫，以使用新數據為主。

3.4 支撐環境建設

支撐環境是數字同心地理空間框架建設、運行和服務的必要條件，既要考慮滿足當前需要，也要考慮先進性和擴展性，主要包括軟硬件和標準規范[6]。

3.4.1 軟硬件建設

數字同心地理空間框架建設所需的軟件包括服務器操作系統、數據庫管理系統、地理信息系統基礎軟件和常用的工具軟件。硬件設備主要包括服務器、存儲系統、交換機、防火墻、UPS、空調和機柜等設備。

3.4.2 標準規范

為保證各類數據資源的共享與集成服務，制定空間數據管理與共享的標準規定、信息共享與更新機制，定位參照系統、數據模型、數據字典、數據質量、數據交換格式及元數據等數據標準、技術標準和應用標準等，形成一個完整的同心縣地理信息公共平臺標準體系，保障系統的正常運行，促進地理信息的有效共享與優質服務。

3.5 地理信息公共服務平臺建設

地理信息公共服務平臺是一個開放的、資源共享、應用集成的共用服務平臺，既可以實現各種應用系統的數據共享和交換服務，也可以在其基礎上快速開發各種應用服務系統。地理信息公共服務平臺分為公眾版和政務版，作為一種分布式的服務提供形式，可以使分布在不同網絡上的不同地理位置和不同平臺的用戶按需獲得不同的地理信息服務。

3.6 國土資源“一張圖”平臺建設

國土資源“一張圖”平臺專為國土資源行業服務，在“一張圖”數據庫基礎上搭建“一張圖”平臺，實現同心國土資源多源、異構、多尺度、各類國土資源數據的“一體化”集成管理與數據共享。“一張圖”平臺主要由展示系統和運行維護系統組成，展示系統包括地圖基本功能、數據瀏覽、查詢、卷簾對比、分屏對比和統計分析等功能。運行維護系統包括配置管理、組織機構管理、權限管理、日志管理和運行監控等日常維護工作。

4 結語

數字城市地理空間框架是數字城市和智慧城市的基礎，依托國土資源部門的資金、技術和數據優勢，開展數字同心地理空間框架建設，建立以基礎地理信息為載體的測繪保障體系，促進測繪地理空間框架的建設進程，保障基礎地理信息數據的不斷更新，為同心城市建設、社會發展和經濟建設保駕護航。