基于空間數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的地理數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)應(yīng)用研究

張勇,張雙雙,李新雙,陳文典,趙東

(1.成都市勘察測繪研究院,四川 成都 610081; 2.四川省城市信息化測繪工程技術(shù)研究中心,四川 成都 610081;3.成都市城市地下空間勘察和數(shù)字化測繪工程技術(shù)研究中心,四川 成都 610081)

0 引 言

隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和自然資源機構(gòu)改革后管理需求變化,地理數(shù)據(jù)種類不斷增多,多源、多尺度數(shù)據(jù)不斷涌現(xiàn),數(shù)據(jù)更新工作量大、更新頻率加快、更新難度提升,對地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)組織和管理提出了更高要求。

測繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理單位和GIS廠商在地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)上進行了長期研究,并取得豐碩的研究成果,但由于地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)范圍擴展、數(shù)據(jù)源較多、數(shù)據(jù)量龐大、更新頻率加快等因素,在實際生產(chǎn)中急切需要協(xié)同作業(yè),提高作業(yè)效率的方法。目前主流的地理數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)方法是采用ArcSDE結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的方式,實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理,為多用戶提供版本化數(shù)據(jù)訪問、協(xié)同編輯等服務(wù)[1～3]。其中關(guān)系型數(shù)據(jù)庫提供遵循OGC標準的空間數(shù)據(jù)管理方法,支持標準的T-SQL[4],具有操作通用、簡單、運行高效的特點。

本文立足地理實體數(shù)據(jù)生產(chǎn)和更新工作,分析了常規(guī)生產(chǎn)模式的局限性,提出了基于空間數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的地理數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)應(yīng)用方案,通過研究數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)應(yīng)用,分析空間數(shù)據(jù)引擎結(jié)構(gòu),并基于數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器和T-SQL函數(shù)研究空間數(shù)據(jù)庫變化監(jiān)測、數(shù)據(jù)規(guī)整處理等提升生產(chǎn)效率的方法,為地理數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)提供強有力的技術(shù)支撐。

1 常規(guī)生產(chǎn)模式局限性

常規(guī)的地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)模式采用文件系統(tǒng)構(gòu)建的地理數(shù)據(jù)庫,分庫進行地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)更新作業(yè),如圖1所示,該模式在作業(yè)前期需對數(shù)據(jù)分區(qū)裁剪,后期需對分區(qū)成果進行合并接邊,從成果質(zhì)檢到返工作業(yè)等環(huán)節(jié)均需花費大量時間,無法發(fā)揮數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢,不適合海量級地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理。在大范圍、多用戶的作業(yè)環(huán)境下傳統(tǒng)生產(chǎn)模式無法滿足多用戶共享、安全性、完整性、一致性、并發(fā)控制等要求[5]。

圖1 常規(guī)生產(chǎn)模式示意圖

2 基于空間數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的地理數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)

2.1 實現(xiàn)思路

協(xié)同生產(chǎn)環(huán)境采用客戶端/服務(wù)器模式作為應(yīng)用架構(gòu),客戶端基于ArcMap軟件進行數(shù)據(jù)生產(chǎn)、質(zhì)檢和管理,服務(wù)器基于ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎和SQL Server數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)平臺,提供版本化數(shù)據(jù)訪問、編輯等服務(wù)。同時,結(jié)合數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器和T-SQL函數(shù)對空間數(shù)據(jù)引擎結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,擴展要素新增、編輯、刪除操作監(jiān)聽函數(shù),實現(xiàn)要素變化信息自動記錄,擴展幾何圖形規(guī)整函數(shù)和屬性規(guī)整函數(shù),達到海量地理數(shù)據(jù)快速規(guī)整的目的。應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示:

圖2 基于空間數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的地理數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)應(yīng)用架構(gòu)圖

2.2 要素變化監(jiān)測記錄

基于SQL Server數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器技術(shù)[8],對空間數(shù)據(jù)引擎結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,創(chuàng)建新增、編輯、刪除操作監(jiān)聽函數(shù),在服務(wù)器端實現(xiàn)對點、線、面要素的空間位置和要素屬性變化進行監(jiān)測并記錄。要素新增監(jiān)測實現(xiàn)新增的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到變化庫,并記錄操作人、客戶端IP、時間等操作信息;要素編輯監(jiān)測實現(xiàn)編輯的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到變化庫,并判讀要素空間變化或?qū)傩宰兓?記錄變化類型和操作信息;要素刪除監(jiān)測實現(xiàn)刪除的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到變化庫,并記錄操作信息。要素變化監(jiān)測實現(xiàn)核心方法如下:

(1)判斷數(shù)據(jù)新增、編輯、刪除操作類型,如下所示:

(2)獲取操作人、客戶端IP信息,如下所示:

(3)通過地理數(shù)據(jù)庫Next_RowID過程,將變化要素表作為輸入?yún)?shù),返回OBJECTID字段的下一個值,如下所示:

(4)通過SQL Server Spatial提供的STEquals()方法進行編輯前后空間數(shù)據(jù)比較,判斷要素空間位置是否變化,若空間位置未變則判斷屬性變化內(nèi)容,如下所示:

2.3 數(shù)據(jù)快速規(guī)整

在地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中存在固定屬性賦值、幾何圖形修復、幾何圖形屬性計算等數(shù)據(jù)規(guī)整操作。SQL Server Spatial提供了基于OGC標準的空間數(shù)據(jù)存儲和地理操作,采用.Net CLR與SQL內(nèi)核集成,無須經(jīng)過ArcSDE層的數(shù)據(jù)存取、網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)節(jié),可直接進行數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、分析,通過SQL Server Spatial在地理數(shù)據(jù)庫中定義幾何圖形規(guī)整函數(shù)和屬性規(guī)整函數(shù),實現(xiàn)海量地理數(shù)據(jù)快速規(guī)整。部分數(shù)據(jù)庫擴展函數(shù)如表1所示:

表1 部分數(shù)據(jù)庫擴展的函數(shù)

3 在項目中的應(yīng)用

成都市勘察測繪研究院利用數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的地理數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)技術(shù),對成都市面積約 14 300 km2范圍內(nèi)的二維地理實體數(shù)據(jù)庫進行協(xié)同更新、變化信息庫生產(chǎn)。項目更新要素主要包括交通、居民地、水系、植被等7大類53個圖層,更新數(shù)據(jù)源包括每季度衛(wèi)星影像、多測合一竣工成果、1∶500/1∶2000 DLG等,數(shù)據(jù)量大小約 5 GB,要素個數(shù)約 1 300萬條記錄,更新頻率為每季度一次,共4次。通過協(xié)同生產(chǎn)模式,極大提高了數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率,滿足項目多數(shù)據(jù)源、高頻率和大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用需求。

3.1 生產(chǎn)模式創(chuàng)新

本項目生產(chǎn)過程中摒棄了數(shù)據(jù)分區(qū)裁剪、成果合并接邊等生產(chǎn)環(huán)節(jié),采用多人協(xié)同的生產(chǎn)模式(如圖3所示),實時動態(tài)呈現(xiàn)作業(yè)進度,為項目順利完成提供保障。

圖3 生產(chǎn)流程圖

3.2 質(zhì)檢流程創(chuàng)新

通過協(xié)同生產(chǎn)基礎(chǔ)環(huán)境的搭建,實現(xiàn)生產(chǎn)和質(zhì)檢可同步進行、可多人協(xié)同的質(zhì)檢模式(如圖4所示),可以及時發(fā)現(xiàn)和解決問題,保障成果質(zhì)量。

圖4 協(xié)同質(zhì)檢模式示意圖

3.3 變化信息記錄

利用要素變化監(jiān)測環(huán)境自動提取初步變化信息(如圖5所示),并結(jié)合FME程序?qū)⒆兓嘏c變化前后的數(shù)據(jù)庫分別進行判斷,區(qū)分新增、刪除及不變要素,生產(chǎn)最終的變化庫成果。經(jīng)過質(zhì)量檢查,數(shù)據(jù)變化記錄正確,無要素遺漏,符合變化庫生產(chǎn)相關(guān)規(guī)定。

圖5 要素更新變化記錄示意圖

4 結(jié) 語

基于空間數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的地理數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)應(yīng)用方案,通過對地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)和流程的優(yōu)化,實現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)檢一體化、多人協(xié)同的生產(chǎn)與質(zhì)檢的模式,能有效地提升地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率,滿足當前地理數(shù)據(jù)高效生產(chǎn)與更新的要求。