關于遼寧省應急測繪資源共享節點建設的探討

侯佳寶

（沈陽市勘察測繪研究院有限公司，遼寧沈陽 110004）

遼寧省應急測繪資源共享節點主要由應急測繪資源數據庫、應急數據資源公共平臺、應急數據資源共享系統與應急測繪資源數據快速交換系統組成。其中，應急測繪基礎地理信息數據庫基于天地圖母庫構建，應急數據資源公共平臺基于天地圖內網版建設，其主要功能是為應急數據資源共享系統提供應急測繪基礎地理信息數據服務；應急數據資源數據共享系統主要提供應急專題數據、應急電子地圖與應急事件數據的在線共享和服務，應急測繪資源數據快速交換系統用于事中數據的快速交換（圖1）。

一、功能定位和目標

作為國家應急測繪資源共享平臺的重要組成部分，遼寧省資源共享節點建設包括三個方面：一是應急資源基礎數據庫的建設，通過整合基礎測繪數據、國情普查數據、部門共享數據等測繪應急相關數據形成統一的遼寧省省級應急資源基礎數據庫；二是數據交換系統建設，以P2P連接形式，實現國家、省級、各部門應急資源數據的高速傳輸交換；三是應急資源數據共享系統，對應急資源進行數據發布，實現基于數據服務的應急資源共享。

遼寧省應急測繪資源共享節點的主要功能包括：

（1）應急數據資源的匯聚與高效管理

實現省級應急測繪基礎地理信息數據、應急電子地圖數據與應急事件數據，各委辦廳局共享的應急專題數據資源的匯聚與高效管理。

（2）應急測繪數據資源的快速查詢、檢索與服務

在建立統一的應急測繪數據資源目錄的基礎上，實現遼寧省省應急測繪數據資源的快速元數據查詢檢索，提供柵格與矢量瓦片、影像數據、數據文件、空間分析等地理信息網絡服務。

圖1 遼寧省應急資源共享節點系統架構圖

（3）為應急測繪保障工作提供數據的快速交換

實現遼寧省共享節點與國家主節點間應急資源數據的快速傳輸，半小時內可完成20G大小的單個數據文件傳輸，為確保12小時內提供第一批現場應急測繪成果提供保障。

二、構建應急測繪資源共享節點服務體系

在數據庫管理系統與共享系統站點服務聚合功能的基礎上，實現省節點間和與國家主節點數據服務的共享。其中包括了基于數據文件的共享：支持站點的文件快速上傳、下載以及相應的權限管理；基于OGC標準的網絡互操作服務：支持OGC標準的WMS,WTMS,WFS（矢量瓦片）,UTF-Grid屬性查詢服務；應急數據資源目錄服務：支持OGC標準的CSW服務；三維模型切片緩存服務以及應急共享數據庫中數據的可視化服務等內容。

1.數據文件服務

（1）基于TCP協議的文件傳輸。支持HTTP,FTP,SFTP等方式的數據傳輸。其中HTTP方式主要用于上傳下載小文件；FTP,SFTP主要用于上傳下載大文件。支持斷點續傳。如果數據同時在多個可以訪問的數據節點上存有備份，系統自動選擇負載小的服務器進行下載。

（2）基于UDP協議的文件傳輸。相對于TCP,UDP協議具有傳輸效率高、速度快等優勢，但是由于UDP是面向無連接、不可靠的傳輸協議，所以需要考慮丟包和后發先至的問題。共享服務功能上為保證數據傳輸的可靠性，需在數據傳輸底層對數據包進行傳輸序列的管理，按照數據包的順序接收并存儲，確認接收端數據包的有效性。

（3）基于P2P模式的文件傳輸。為提高站點間大數據量文件的共享傳輸效率，采用對等網絡P2P請求技術，實現不同計算機之間，不經過中繼設備直接交換數據的P2P文件傳輸。通過在發送端處建立套接字（Socket）鏈接，并綁定固定端口來監聽接收端傳輸文件的請求，建立計算機之間的文件傳輸通訊。

2.影像數據服務

應急數據資源共享系統支持各類OGC標準的網絡互操作服務功能，實現對各類空間數據的快速服務發布，具備以下功能。

（1）服務操作

系統可對各種影像數據快速發布WMS/WMTS協議服務，并支持請求服務的元數據（GetCapabilities）、請求底圖圖像（GetMap/GetTile）的基本操作。

（2）壓縮文件流傳輸

為保證應急對數據服務的效率要求，系統支持ECWP影像流傳輸協議，實現將壓縮數據以文件流的模式發送給客戶端，通過分布式的解壓環境提高數據傳輸效率。

（3）基于影像文件的服務發布

針對應急影像數據切片耗時較長的實際，系統支持基于影像文件的直接發布WMS/WMTS服務。系統通過對影像原始數據、多級金字塔文件的動態讀取，在避免切片處理的情況下實時提供標準的WMS/WMTS服務。

（4）支持數據服務的動態投影

為避免各站點間數據服務空間參考不一致帶來的額外數據處理耗時，應急數據資源共享服務系統發布的數據服務具備動態投影功能，可實現不同空間參考數據服務的實時疊加。

3.矢量數據服務

應急數據資源共享系統提供基于矢量數據服務，可通過Web訪問返回的是帶有幾何和屬性信息的實際要素，客戶端可以將這些要素與屬性用于任何類型的地理空間分析。

（1）WFS服務

應急數據資源共享系統發布的矢量數據服務能夠發布兼容WFS1.1和WFS2.0規范的矢量數據服務。

（2）矢量切片數據服務

針對測繪應急保障中對空間數據的服務化需求僅靠柵格瓦片數據難以滿足動態、在線制圖的要求。隨著GML的廣泛應用，為矢量數據的高效傳輸和動態生成提供了有效的解決途徑。矢量切片數據指的是以標準瓦片的空間范圍對矢量數據集中的點、線、面等地理實體要素進行裁切提取，并以GML,Geojson等標記語言對其進行編碼存儲的數據服務。

4.空間分析服務

空間分析服務主要完成GIS系統中常見的一些分析功能以及應急測繪中的實用分析功能，包括：點的三維坐標查詢、二維及三維的距離與面積計算分析、緩沖區分析、淹沒分析等。

（1）空間量算分析

空間量算分析功能包括了二維面積計算與三維面積、體積的計算。

①投影面積計算

先把不規則圖形劃分為若干規則圖形，然后根據規則圖形計算面積的公式計算出各個面積并求和，即得出總的投影面積。計算投影面積不用考慮高程值（Z值），只需在一個二維平面上計算即可。

②表面積量算

利用模擬地形的規則柵格網，對其進行表面積計算。柵格網按對角線劃分為兩個三角形，然后分別對兩個三角形求其面積，再把所有由規則格網分成的三角形面積求和，即得到由規則格網構成的地形的表面積。

③體積量算

針對地形數據結構的不同分為規則格網和不規則三角網兩部分。規則格網中的體積由四棱柱（無特征的格網）與三棱柱體積進行累加得到。

（2）緩沖區分析

緩沖區分析是指以點、線、面實體為基礎，自動建立其周圍一定寬度范圍內的緩沖區多邊形圖層，然后建立該圖層與目標圖層的疊加，進行分析而得到所需結果，以便為某項分析或決策提供依據。其中包括點緩沖區、線緩沖區、面緩沖區。根據應急測繪保障中三維地形數據獲取的實際情況，僅考慮受淹區的高程與給定水位的高程情況，而不用考慮淹沒區的連通問題，即凡是高程值低于給定水位的點，皆計入淹沒區。實現較為簡單的無源淹沒算法。因其不用考慮淹沒斑塊間的連通問題，故所有低于或等于預測水位高程的像元都將計入緩沖區，經累加形成淹沒區范圍。

三、結束語

通過建立遼寧省應急測繪資源共享節點體系，橫向可實現與國家應急測繪體系相連通，縱向與多部門應急資源管理系統相連接，可以有效地解決了信息數據掌握在不同分管部門之間溝通不暢、位置不清、無法快速分類使用的難題。同時，也可以大幅度節省社會資源的投入，實現共建共享的目標。該體系的建立，可以有效提升應急快速響應時間，最重要的是可實現在遼寧省應對突發救援中，國家通過該系統可快速推送地方應急救災急需的最新時效的多尺度、多類型數據，為應急指揮救災節省寶貴時間。