資源環境數據庫信息系統設計與實現

摘要： 該文通過廣東省資源環境數據庫信息系統的建設，有效集成了全省的資源、環境以及社會經濟統計數據，為區域可持續發展決策提供信息依據。系統通過數據管理和信息服務兩個子系統，提供了對數據的管理和信息服務。重點設計開發了數據動態更新模塊、多邊形切割查詢模塊和專題分析評價模塊。在數據庫的存儲方案設計中，建立統一的空間參照系和數據編碼標準，并且采用大型關系數據庫管理系統SQLServer 2000與空間數據庫引擎ArcSDE，來實現對多數據源、多尺度、多時相的海量資源環境數據的無縫存儲。

關鍵詞：資源環境；數據庫；信息系統；無縫

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2009)05-1032-03

The Design and Realization of Resource and Environment Database Information System

LI Hong-li， XU Wei-ying

(Department of computer engineering， Suzhou Vocational University， Suzhou 215104， China)

Abstract: The paper effectively integrates resource， environment and society-economy statistic data of Guangdong province and provides information basis for decision-making of regional sustainable development by building resource and environment database information system in Guangdong province. The system provides data management function and information service function by two subsystems: the data management subsystem and the information service subsystem. Some practical module are designed and exploited such as dynamic updating data module， querying module with polygon incision and thematic analysis and estimate module. As designing storage schema of database， unitive spatial frame of reference and data code criterion are built， and big relational database management system SQLServer 2000 and spatial data engine ArcSDE are adopt to realize seamless storage of multiple sources， multiscale， multitemporal resource and environment data.

Key words: Resource and Environment; Database; Information System;Seamless

1 引言

環境與發展是當今人類社會所面臨的兩大主題，如何協調經濟與資源、環境的關系，在保護環境與生態平衡的前提下發展經濟，是持續發展的核心問題[1]。地理信息系統技術具有綜合各種社會、經濟和資源環境要素，進而產生新的信息和提供決策支持的能力，為協調經濟與環境的關系和實現可持續發展提供了重要的技術基礎。區域的可持續發展需要科學的規劃與決策，而資源環境數據庫系統，是科學管理的信息基礎。本文以廣東省地區（重點區珠江三角洲）作為研究對象，以地理信息系統技術和遙感技術作為支撐，建立廣東省資源環境數據庫信息系統，實現對全省資源、環境以及社會經濟數據進行存儲管理，使得這些數據成為決策的信息依據，并且提供空間數據的處理、分析、模型模擬和專題分析評價等核心功能，為區域可持續發展決策提供參考依據。

2 信息系統設計

2.1 系統目標設計

廣東省資源環境信息系統建設以區域可持續發展為目標，有效集成全省基礎地理數據、專題數據、遙感數據和屬性數據，建立一個長期的、穩定的資源環境數據管理平臺，使內部業務人員能夠對數據進行管理以及資源環境問題的分析、評價和預測，對外部提供數據交流與共享。

2.2系統總體框架設計

本系統以金科網的網絡設備、服務器、工作站及其他外圍設備為運行平臺，在全省基礎空間數據、專題空間數據、遙感影像數據等資源的支持下，通過數據管理子系統和信息服務子系統兩個系統，提供資源環境數據管理和應用服務功能。系統總體結構如圖1所示。

2.3數據管理子系統功能設計

數據庫管理子系統采用C/S兩層架構，分客戶端和服務器端。服務器選用Windows 2000 Server作為平臺，MS SQL Server2000作為數據庫服務器，并通過SDE進行擴展，來進行空間數據和屬性數據的統一存儲。對于客戶端，應用ArcObject作為開發平臺，采用Visual Basic6.0作為客戶端數據庫開發工具。

該子系統主要面向內部業務人員，提供資源環境數據管理和有效應用的工作平臺。同時可以與前端信息服務系統相結合，加強與用戶的交流。系統除了提供數據輸入輸出、空間數據庫管理、空間數據編輯、數據質量檢查、數據查詢、元數據管理、圖形編輯等常規空間數據庫功能設計外，重點設計開發了多個實用功能模塊，這些模塊主要包括：

數據的動態更新模塊：在系統建成后，所有現有數據都已入庫。后期會有新的數據加入數據庫，按原來入庫方式輸入數據顯然比較費時費力。因而，對于分幅的數據，應用Visual Basic6.0，結合Arcobject開發出自動添加數據模塊，根據圖幅編號、地圖投影類型、經緯度范圍等條件作相應的轉換，并且按照其區域范圍進行拼接，然后入庫保存。這樣使后期數據的更新變得極為簡便，易操作，且不易出錯。

多邊形切割查詢模塊：對于圖像分幅存儲空間數據庫的查詢，一般通過點擊屬性、輸入SQL語句、按圖幅編號等條件進行查詢。由于該系統在存儲時，是按照區域，對該區域所包含的圖幅進行物理拼接后入庫，從而實現物理無縫存儲，對于后期的查詢提供了方便。基于這個存儲前提，系統開發出多邊形查詢模塊，使用該模塊，用戶可以對感興趣的區域，通過多邊形劃定界限，對界限內的區域進行高分辨率查詢，實現多比例尺的無級比例尺漫游顯示。

專題分析評價模塊：專題分析模塊是廣東省資源環境信息系統應用的綜合體現，為管理者和用戶提供科學的依據，是系統重點長期開發的內容。分析評價工作流程分為3個步驟：信息檢索、分析評價和趨勢預測。用戶通過信息檢索獲得資源環境變化信息，基于變化信息利用方法庫中的方法進行變化分析，根據模型庫中的評價模型進行資源環境的綜合評價，最后進行變化趨勢預測。主要包括土地利用和土地覆蓋變化分析、植被及綠化狀況分析、水資源及流域治理環境效果分析等等，在此基礎上建立生態環境評價指標體系，采用多種數學模型和方法對資源環境狀況進行綜合評價，基于前面資源環境現狀和分析評價結果，進一步總結歸納資源環境的區域差異、空間規律、變化過程特點，并結合相對獨立的指標體系，發現變化原因，進行資源環境變化趨勢預測[2]。

2.4信息服務子系統功能設計

信息服務子系統采用基于瀏覽器的B/S架構，前端開發工具采用ASP，web服務器采用微軟的IIS和ARCIMS相結合，數據庫的訪問屬性信息采用ASP和ADO相結合，矢量數據則應用ARCIMS進行發布，ARCIMS以其強大的功能進行地圖的編輯和網上發布。

該子系統面向公眾發布資源環境動態信息，增強行業界內的信息交流；同時根據用戶不同的權限，提供信息檢索、在線下載與上傳、在線注冊等服務。其主要模塊有網上宣傳模塊、數據顯示瀏覽模塊、信息查詢模塊、數據下載與上傳模塊和在線注冊模塊。

3信息系統數據庫的設計與建設

系統建設的核心任務之一是數據庫的建設。由于系統在復雜性、集成性、并發性等方面的要求很高，傳統的文件形式存儲及矢量、柵格分離的空間數據的存儲和表示方法，已經無法滿足需求。ESRI公司的ArcSDE作為空間數據庫引擎具有較全面的空間數據管理功能，利用SQL語言對空間與非空間數據進行操作，使空間數據與非空間數據一體化集成。因而，本文采用大型關系數據庫管理系統SQL Server2000和空間數據庫引擎ArcSDE來實現對空間數據和屬性數據的統一存儲。

3.1 數據源分析[3]

廣東省資源環境信息系統數據庫主要包括四大類數據：基礎地理數據、專題數據、遙感數據和社會經濟統計數據。具體內容：

1）基礎地理信息。主要包括基礎空間數據、測量控制點、數字高程模型、水系。居民地。境界、交通網、管線等數據內容。

2）專題數據。專題信息主要包括：地質、土地利用、土壤、植被初級生產能力、農業區劃，以及各種土壤養分圖等專題圖。

3）遙感數據。遙感數據是通過遙感手段獲取的對地觀測數據，主要包括TM數據、ETM數據、SPOT數據、SAR數據等。

4）屬性數據。屬性數據主要包括環境質量信息、社會經濟現狀統計及發展規劃信息，以及一些專題信息的詳細描述性屬性數據。

3.2 數據庫結構設計

3.2.1 數據庫總體框架結構設計

系統數據庫建設的主要功能是提供對資源環境數據有效的管理和應用。從邏輯上，我們對總數據庫進一步分成四個分數據庫：基礎地理信息數據庫、專題信息數據庫、遙感數據庫和屬性數據庫[4]。如圖2所示。

3.2.2 數據存儲方案設計

本系統的數據資源涵蓋了整個廣東省區域；其獲取手段多樣，包括紙質地圖的數字化、遙感影像的處理、資料的統計等；數據有著多種比例尺或分辨率；數據有著不同年份的版本。由此可以看出系統數據是具有多源性、多分辨率、多時相的海量數據。由于數據本身的特點以及在數據的采集、處理過程中，數據會出現縫隙，如何有效地對系統數據進行存儲，建立無縫的空間數據庫，是我們重點解決的問題。

本系統數據庫的建設采用大型關系數據庫管理系統MS SQL Server2000與空間數據引擎ArcSDE來實現對圖形數據和屬性數據的統一無縫存儲與管理，消除了圖形數據與屬性數據之間的縫隙。同時，為了使前端客戶端能夠更加方便的瀏覽與管理數據，對于經過數字化、配準、校正、分層后的矢量數據和柵格數據，本文應用ArcGIS軟件首先對各圖幅按不同區域和比例尺分別進行拼接處理，拼接后的整幅圖像存入SDE數據庫。其中廣東省1：25萬的整個區域矢量圖進行拼接，然后按圖層分別進行保存；1：5萬和1：1萬矢量圖，則針對某一區域進行圖幅拼接，然后分層進行保存。這樣在物理存儲上合并成了一個文件，圖幅之間在物理上真正變成無縫。這種物理無縫的存儲方式有利于客戶端的開發和應用，特別是為多邊形切割查詢操作提供了方便。

5 結論

廣東省資源環境數據庫信息系統按照上述設計，目前已基本完成。系統通過數據管理子系統和信息服務子系統的設計，并在廣東省金科網絡信息中心進行了部署，基本上滿足了管理人員進行資源環境數據管理，業務人員進行資源環境分析評價的要求，同時可對外進行信息服務。其中在數據管理子系統中，重點開發了動態數據加載模塊和多邊形切割查詢模塊，使得對數據的管理更新以及用戶對數據的查詢更加方便。

參考文獻：

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