長春市測繪地理信息成果管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

梅偉長

(長春市測繪院,吉林 長春 130021)

0 引 言

近年來,隨著長春市快速發(fā)展,測繪地理信息技術(shù)作為獲取基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重要手段,為長春市建設(shè)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持,隨之而來的便是測繪地理信息數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長[1]。目前,測繪地理信息成果管理還采用傳統(tǒng)人工和計(jì)算機(jī)簡單輔助的管理方式,這要求測繪檔案管理人員對數(shù)據(jù)的類型、時(shí)間、存放位置有清晰的了解,隨著數(shù)據(jù)成果的快速激增,這種方式已無法滿足測繪地理信息成果信息化、規(guī)范化以及精細(xì)化管理要求,建立清晰的測繪地理信息數(shù)據(jù)成果分類體系,完整的數(shù)據(jù)目錄結(jié)構(gòu),集展示、查詢、分發(fā)和統(tǒng)計(jì)為一體的測繪地理信息數(shù)據(jù)成果管理系統(tǒng)勢在必行[2]。本文利用GIS、FME等先進(jìn)技術(shù),以長春市測繪院測繪地理信息成果管理為例,探討了測繪地理信息成果收集、整合以及建庫流程,構(gòu)建了測繪地理信息成果“一張圖”數(shù)據(jù)庫,開發(fā)了長春市測繪地理信息成果管理系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)了測繪地理信息成果規(guī)范化、科學(xué)化以及精細(xì)化管理,為其他城市開展此項(xiàng)工作提供借鑒作用。

1 需求分析

經(jīng)過多年的信息化建設(shè),積累了海量、多源異構(gòu)的測繪地理信息數(shù)據(jù)資源,為長春市城市的規(guī)劃、管理和建設(shè)工作提供測繪地理信息保障。但隨著近年來新型測繪技術(shù)的快速發(fā)展,測繪地理信息成果種類和數(shù)量越來越龐大,雖然開發(fā)了OA辦公系統(tǒng)、測繪檔案管理系統(tǒng)等信息化平臺輔助測繪地理信息成果管理,但缺乏對測繪地理信息成果統(tǒng)一展示、管理、分析和更新維護(hù)的系統(tǒng)[3]。基于上述存在的問題,本文搭建的長春市測繪地理信息成果管理系統(tǒng)應(yīng)具備以下兩方面需求。

1.1 功能性需求分析

功能性需求主要包括三方面內(nèi)容,一是統(tǒng)一測繪地理信息成果進(jìn)出口,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)成果的統(tǒng)一匯交、入庫和出庫等工作。二是實(shí)現(xiàn)測繪地理信息成果的圖文一體化、二三維一體化、時(shí)空一體化的展示、查詢和統(tǒng)計(jì)。三是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保密共享、系統(tǒng)安全運(yùn)維,通過用戶管理、權(quán)限管理、運(yùn)行監(jiān)測管理等功能,確保系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行。

1.2 非功能需求

非功能需求主要包括三方面內(nèi)容,一是高可用性。系統(tǒng)能夠在高并發(fā)使用前提下,確保7×24小時(shí)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。二是資源動態(tài)可調(diào)配性。系統(tǒng)采用云服務(wù)設(shè)計(jì)技術(shù),對成果管理業(yè)務(wù)采用彈性計(jì)算策略,能夠按需對業(yè)務(wù)運(yùn)行的容器資源進(jìn)行動態(tài)調(diào)配[4]。三是易擴(kuò)展性。系統(tǒng)為長春市測繪院內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)提供多樣服務(wù),需具備良好的可擴(kuò)展性,在更新和擴(kuò)展程序時(shí),支持熱插拔模式,保證平臺穩(wěn)定運(yùn)行。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)上述需求分析,長春市測繪地理信息成果管理系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定、數(shù)據(jù)庫建設(shè)以及系統(tǒng)開發(fā)三方面內(nèi)容。第一,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定。根據(jù)長春市測繪院內(nèi)測繪地理信息數(shù)據(jù)的實(shí)際情況,制定數(shù)據(jù)匯交、整合、處理、入庫以及更新等相關(guān)工作的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和數(shù)據(jù)成果管理辦法,統(tǒng)一數(shù)據(jù)成果的進(jìn)出口,確保成果安全和保密。第二,數(shù)據(jù)庫建設(shè)。將長春市測繪院內(nèi)各類測繪地理信息成果進(jìn)行梳理、處理和入庫,構(gòu)建測繪地理信息成果“一張圖”數(shù)據(jù)庫。第三,系統(tǒng)開發(fā)。根據(jù)長春市測繪院內(nèi)各部門對測繪地理信息成果應(yīng)用的需求,搭建集展示、查詢、統(tǒng)計(jì)、出庫、入庫等多方面功能于一體的信息系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容示意圖

2.2 框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)框架采用多層次設(shè)計(jì)思路,包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、基礎(chǔ)服務(wù)層、綜合應(yīng)用層和用戶層,兩側(cè)是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全保障體系[5]。系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)示意圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

(1)基礎(chǔ)設(shè)施層為系統(tǒng)運(yùn)行提供軟硬件和網(wǎng)絡(luò)支撐,系統(tǒng)硬件采用院內(nèi)虛擬化提供的計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源等。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、GIS軟件、數(shù)據(jù)庫軟件以及FME Server等。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是運(yùn)行在長春市測繪院內(nèi)內(nèi)網(wǎng)。

(2)數(shù)據(jù)資源層為系統(tǒng)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐,將長春市測繪院內(nèi)各類測繪地理信息數(shù)據(jù)成果進(jìn)行匯交、標(biāo)準(zhǔn)化處理和入庫等等工作,構(gòu)建測繪地理信息成果“一張圖”數(shù)據(jù)庫,包括了測繪基準(zhǔn)、工程測繪、基礎(chǔ)地形圖、電子地圖、三維模型、高程模型等數(shù)據(jù)資源。

(3)基礎(chǔ)服務(wù)層是將系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)和功能進(jìn)行封裝,以服務(wù)的方式提供給應(yīng)用層使用,包括展示服務(wù)、元數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)入庫和出庫服務(wù)以及查詢統(tǒng)計(jì)服務(wù)等。

(4)綜合應(yīng)用層是測繪地理信息成果展示和管理的窗口,用戶通過應(yīng)用層提供的功能模塊進(jìn)行可視化管理,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)入庫、分發(fā)、出庫和更新等管理、成果“一張圖”展示和運(yùn)維管理等[6]。

(5)用戶層是系統(tǒng)的使用人員,包括數(shù)據(jù)生產(chǎn)人員、數(shù)據(jù)管理人員以及數(shù)據(jù)使用人員等。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

3.1 建設(shè)內(nèi)容

通過對測繪地理信息數(shù)據(jù)成果進(jìn)行梳理和分類,建立了清晰的測繪地理信息數(shù)據(jù)成果體系,構(gòu)建測繪地理信息成果“一張圖”數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫共計(jì)8大類120層數(shù)據(jù),包括測繪基準(zhǔn)、工程測繪、基礎(chǔ)地形圖、影像數(shù)據(jù)、電子地圖、高程模型、專題數(shù)據(jù)以及三維模型。其中測繪基準(zhǔn)包括CCCORS站點(diǎn)、平面控制、高程控制以及似大地水準(zhǔn)面模型;基礎(chǔ)地形圖包括 1∶500地形圖、1∶2 000地形圖以及 1∶5 000地形圖;工程測繪包括現(xiàn)狀測繪、工程測繪、日照測繪以及確權(quán)測繪;影像數(shù)據(jù)包括航空影像和遙感影像;電子地圖包括政務(wù)版電子地圖、導(dǎo)航電子地圖和 1∶5 000電子地圖等;專題數(shù)據(jù)包括道路、綠地、水系等地理要素專題數(shù)據(jù)、歷史專題數(shù)據(jù)、街路圖專題數(shù)據(jù)、地下管線專題數(shù)據(jù)和其他專題數(shù)據(jù);三維模型包括精細(xì)三維模型和傾斜三維模型。數(shù)據(jù)庫還具有可擴(kuò)展性,可更加后期數(shù)據(jù)需求的變更,進(jìn)行增加、刪掉和修改數(shù)據(jù)庫。測繪地理信息成果“一張圖”數(shù)據(jù)庫建設(shè)內(nèi)容示意圖如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫建設(shè)內(nèi)容

3.2 整合建庫流程

測繪地理信息數(shù)據(jù)成果具有海量、多源、異構(gòu)等特點(diǎn),為實(shí)現(xiàn)對海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化梳理、整合和建庫工作,編寫了《數(shù)據(jù)整合建庫方案》《元數(shù)據(jù)表標(biāo)準(zhǔn)》《數(shù)據(jù)處理和匯交分解表》和《數(shù)據(jù)成果匯交方案》等[7]。數(shù)據(jù)整合建庫工作流程如下,一是前期準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)分析。參照規(guī)范或其他城市院建庫經(jīng)驗(yàn),對長春市測繪院內(nèi)測繪地理信息成果進(jìn)行收集、梳理和匯交,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,編寫相關(guān)方案。二是數(shù)據(jù)處理。主要包括空間數(shù)據(jù)處理和屬性信息數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)處理是對數(shù)據(jù)的格式、坐標(biāo)系統(tǒng)、空間關(guān)系等內(nèi)容進(jìn)行處理,屬性數(shù)據(jù)處理是根據(jù)規(guī)范,對屬性信息進(jìn)行增、刪、改等編輯和屬性信息的核對,確保屬性信息無誤。三是數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查。將處理完畢的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查[8]。四是數(shù)據(jù)成果入庫和配圖。數(shù)據(jù)質(zhì)檢合格后,一方面進(jìn)行數(shù)據(jù)成果入庫操作,另一方面對入庫后的數(shù)據(jù)成果進(jìn)行配圖,并最終發(fā)布成切片服務(wù)和要素服務(wù),給系統(tǒng)提供進(jìn)行展示、查詢統(tǒng)計(jì)、出入庫等操作。數(shù)據(jù)整合建庫流程設(shè)計(jì)示意圖如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)整合建庫流程設(shè)計(jì)

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)基于SOA架構(gòu),采用B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)。開發(fā)平臺是Eclipse,開發(fā)語言是JAVA。GIS數(shù)據(jù)處理采用ArcGIS Desktop和FME Desktop,數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布采用ArcGIS Server和FME Server,開發(fā)采用ArcGIS API for Java Script。數(shù)據(jù)庫管理采用Oracle11g+ArcSDE[9]。系統(tǒng)包括六大核心功能:首頁展示、資源目錄管理、數(shù)據(jù)出入庫管理、任務(wù)狀態(tài)管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理以及運(yùn)維管理。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 首頁展示

首頁展示包括目錄導(dǎo)航、統(tǒng)計(jì)展示以及常用數(shù)據(jù)目錄收藏。目錄導(dǎo)航是在系統(tǒng)左側(cè)展示系統(tǒng)的主要功能,且與運(yùn)維權(quán)限關(guān)聯(lián),動態(tài)展示不同用戶的功能目錄;統(tǒng)計(jì)展示是進(jìn)入系統(tǒng),對測繪地理信息成果“一目了然”,直觀展示數(shù)據(jù)體量、數(shù)據(jù)種類、數(shù)據(jù)范圍以及數(shù)據(jù)年代等統(tǒng)計(jì)信息,并通過餅狀圖、柱狀圖進(jìn)行顯示;常用數(shù)據(jù)目錄收藏是將用戶常用的數(shù)據(jù)目錄自動收藏起來,當(dāng)用戶登錄后,方便用戶使用數(shù)據(jù)。系統(tǒng)首頁展示界面示意圖如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.2 資源目錄管理

資源目錄管理包括數(shù)據(jù)成果一覽表、數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)成果展示以及地圖GIS操作功能。數(shù)據(jù)成果一覽表是將測繪地理信息成果分門別類以列表的方式展示,直觀展現(xiàn)8大類50多小類120層數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)展示是根據(jù)《基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果元數(shù)據(jù)》GB/T 39608-2020的要求[10],填寫相應(yīng)的屬性信息,描述數(shù)據(jù)的具體情況。以2020年市域高分辨率衛(wèi)星遙感影像為例,通過點(diǎn)擊查看元數(shù)據(jù),可以直觀看到該影像的成果版本、數(shù)據(jù)面積、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)量、影像地面分辨率、坐標(biāo)系統(tǒng)以及成果所有權(quán)單位等信息。數(shù)據(jù)成果展示在統(tǒng)一的坐標(biāo)系下,實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)成果的疊加展示和分屏展示。地圖GIS操作功能包括全圖、放大、縮小、漫游、長度測量、面積測量以及圖層控制等。系統(tǒng)資源目錄成果展示示意圖如圖7、圖8所示。

圖7 系統(tǒng)資源目錄成果展示

圖8 系統(tǒng)數(shù)據(jù)成果“一張圖”展示

4.3 數(shù)據(jù)出入庫管理

數(shù)據(jù)出入庫管理包括數(shù)據(jù)的入庫管理和出庫管理,是利用FME制作模板來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。數(shù)據(jù)入庫管理是將整理好的測繪地理信息成果利用FME入庫模板,自動錄入空間數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)出庫管理是利用FME出庫模板,實(shí)現(xiàn)自定義區(qū)域、導(dǎo)入?yún)^(qū)域數(shù)據(jù)裁切出庫,還可以實(shí)現(xiàn)某類數(shù)據(jù)中其中一層數(shù)據(jù)出庫。

4.4 任務(wù)狀態(tài)管理

任務(wù)狀態(tài)管理包括流程和方案設(shè)置以及進(jìn)度查詢。流程和方案設(shè)置是利用FME模板文件組成模板資源庫,構(gòu)建系統(tǒng)所需的FME方案,如:數(shù)據(jù)出庫、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)質(zhì)檢以及增量更新方案,并將方案根據(jù)需求配置到不同的測繪地理信息成果中。進(jìn)度查詢是執(zhí)行FME方案后,在任務(wù)區(qū)可實(shí)時(shí)查看模板執(zhí)行狀態(tài)和任務(wù)信息。

4.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理包括總體統(tǒng)計(jì)、專項(xiàng)統(tǒng)計(jì)以及運(yùn)維統(tǒng)計(jì)。總體統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的測繪地理信息成果按照數(shù)據(jù)體量、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)范圍以及數(shù)據(jù)年代進(jìn)行概要統(tǒng)計(jì)。專項(xiàng)統(tǒng)計(jì)是根據(jù)某類數(shù)據(jù)進(jìn)行更為深入、細(xì)致的統(tǒng)計(jì),如:專項(xiàng)統(tǒng)計(jì) 1∶500地形圖2000—2020年每年的數(shù)據(jù)量以及數(shù)據(jù)增量情況。運(yùn)維統(tǒng)計(jì)是服務(wù)于后臺管理的統(tǒng)計(jì),包括日志統(tǒng)計(jì)、用戶統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)采用Echarts動態(tài)圖表可視化、熱力圖動態(tài)渲染等技術(shù),以柱狀圖、餅狀圖、點(diǎn)狀圖等形成進(jìn)行展示,更好地表達(dá)了數(shù)據(jù)的差異變化特點(diǎn)。

4.6 運(yùn)維管理

運(yùn)維管理是系統(tǒng)運(yùn)行的后臺管理,實(shí)現(xiàn)了用戶管理、權(quán)限管理以及日志管理等。用戶管理是增加和刪除不同角色和權(quán)限的人員,如管理人員、審批人員等。權(quán)限管理是根據(jù)長春市測繪院內(nèi)各部門的職能,設(shè)置不同權(quán)限,如瀏覽權(quán)限、出入庫權(quán)限、編輯權(quán)限等。日志管理是系統(tǒng)日常運(yùn)行行為記錄的管理,如數(shù)據(jù)備份記錄、木馬攻擊記錄等。

5 結(jié) 語

本文綜述了搭建長春市測繪地理信息成果管理系統(tǒng)的方法,詳細(xì)闡述了平臺建設(shè)內(nèi)容、框架、數(shù)據(jù)庫以及功能。系統(tǒng)建成后,一是測繪地理數(shù)據(jù)成果“一目了然”,為測繪院生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)服務(wù);二是實(shí)現(xiàn)了測繪地理數(shù)據(jù)成果入庫、出庫以及存檔等信息化、規(guī)范化以及精細(xì)化管理;三是統(tǒng)一數(shù)據(jù)進(jìn)口和出口,切實(shí)保障數(shù)據(jù)安全。但也存在一定問題,如:數(shù)據(jù)錄入不完整、系統(tǒng)功能應(yīng)用不深以及與EDB格式數(shù)據(jù)無法對接等。下一步,繼續(xù)完善數(shù)據(jù)入庫和功能開發(fā),以便提供更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)和功能服務(wù)。