PGIS空間數據實時同步技術研究

張建，呂楠，劉寓

(重慶數字城市科技有限公司，重慶 400020)

1 引言

警用地理信息平臺(Police Geographice Information System Platform，簡稱“PGIS平臺”)是公安信息化的重要基礎設施［1］。在公安業務工作中，70%的信息均與地理位置和空間分布有關，通過地理信息系統多元化的空間分析技術可將公安業務關注的“人”、“地”、“物”、“事”和“組織”五要素進行整合，實現五要素之間的關聯分析。近年來，根據公安部統一部署，重慶市公安局依托全國PGIS平臺軟件，建立了市、區(縣)兩級PGIS數據庫，建設了首批重點PGIS應用，為全局推廣PGIS應用打下了堅實的基礎。

重慶市是中國最年輕和最大的直轄市，由于地理上的特殊，使重慶市公安局既肩負省級公安機關對下屬分縣局的管理職能，同時又要承擔主城區的具體警務工作。與其他省市的PGIS平臺建設模式相比，重慶的管理模式和應用需求有其自身特點。首先，重慶市公安局PGIS平臺建立了全市統一的警用地理信息數據庫，集中管理全市警用地理的警用基礎、公共等信息;其次，為降低重慶市公安局中心數據庫的訪問壓力，保障各區縣分局的業務應用，各區縣分局分別建立了區縣級警用地理數據庫。因此，針對重慶市PGIS平臺采用了市－區(縣)兩級分布式構架，需建立數據分發機制，以重慶市公安局市級警用地理數據庫的數據為基準，通過空間矢量數據庫同步技術，將重慶市公安局市級警用地理數據分發到各區縣的地理信息子數據庫中。本文針對重慶市公安行業的需求，提出了一種基于Oracle數據庫的空間矢量數據實時同步技術，通過本方法，解決了分布式空間數據同步的問題，實現了市－區(縣)兩級警務資源共享。

2 技術難點

2.1 空間數據存儲技術

ArcSDE是Esri公司的發布的GIS數據管理中間件，它提供了高級的、高性能的GIS數據管理的接口，支持海量的空間數據管理。在傳統的存儲方式中，每一個圖層由業務表(business table)、要素表(feature table)和空間索引表(spatial index table)組成，屬性數據和空間數據分開存儲在B表和F表中，數據同步時需考慮多表間的級聯關系，不容易保證同步成功。ArcSDE for Oracle提供了ST_Geometry類型來存儲空間數據。ST_Geometry是一種遵循ISO和OGC規范的，可以通過SQL直接讀取的空間信息存儲類型。采用這種存儲方式能夠更好的利用Oracle的資源，更好的兼容oracle的特征，并且能夠更快的讀取空間數據。本次研究中，我們采用ST_Geometry存儲空間數據，將業務數據和空間數據存儲到一張表中，簡化了空間數據的管理，實現了空間數據的快速讀取。

2.2 分布式數據庫訪問技術

由于需要同步的數據存儲在不同的數據庫中，因此需要解決分布式數據之間互相訪問的技術難點。Database Link支持一個數據庫中的對象訪問另一個數據庫中的對象。當創建了一個Database Link后，可以用它來引用其他數據庫中的表和視圖。在SQL語句中，可以在表名或視圖名后加@Database Link以引用其他數據庫中的表或視圖，不僅可以通過Select語句查詢其他數據庫的表或視圖，還可以使用任何Insert，Update，Delete或Lock Table語句訪問遠程數據庫［2］。

2.3 記錄同步復制技術

當市級數據庫的記錄發生變化時，需要及時將這種變化傳遞給區縣數據庫，在此，需借助Oracle的物化視圖。Oracle的物化視圖是一種將視圖所對應數據加以實際物理存儲的技術，它是遠程數據庫目標表某一時間點在本地的副本。物化視圖最重要的功能和特性之一，就是其數據會隨著基表(或稱主表，master表)的變化而變，基表數據增加了，物化視圖數據會變多;基表數據刪除了，物化視圖數據也會變少［3］。本次研究中，我們通過建立市－區(縣)兩級PGIS平臺數據庫更新數據記錄物化視圖，將市級PGIS數據庫的增、刪、改操作傳遞給區縣PGIS數據庫，從而實現兩級數據庫的操作記錄同步。

3 技術實現

3.1 統一數據標準

為保證市、區(縣)兩級PGIS數據庫能實現數據同步，首先需要建立統一的數據標準。根據《警用地理信息基礎平臺與系統建設規范》，我們建立了警用基礎地理信息，警用公共地理信息，專業地理信息、標準地址信息、業務關聯地理信息等數據庫［4，5］，保障了市區兩級空間數據結構的一致性，為空間矢量數據同步奠定了基礎。

圖1 PGIS建庫標準

3.2 系統關鍵表

系統主要包含4個關鍵表:DCQ_SYN_DATABASE、DCQ_SYN_CONFIG、DCQ_SYN_LOG 和 DCQ_SYN_LOG_LOCAL，其中 DCQ_SYN_DATABASE記錄了所有區縣數據庫連接信息，DCQ_SYN_CONFIG記錄了同步圖層的信息，DCQ_SYN_LOG記錄了同步圖層的所有操作日志，DCQ_SYN_LOG_LOCAL記錄了本區縣同步操作日志，用于保證所有操作日志只處理一次，DCQ_SYN_LOG和DCQ_SYN_LOG_LOCAL字段結構相同。詳細信息如下:

DCQ_SYN_DATABASE表屬性 表1

DCQ_SYN_CONFIG表屬性 表2

DCQ_SYN_LOG和DCQ_SYN_LOG_LOCAL表屬性 表3

3.3 同步步驟

(1)調整市－區(縣)兩級PGIS數據庫的基本參數，保持市－區(縣)兩級PGIS數據庫的空間坐標系、空間對象編碼、元數據描述等參數完全一致;

(2)建立市級PGIS數據庫數據監控器，當市級PGIS平臺空間矢量數據產生更新時，將更新信息寫入市級PGIS平臺更新日志記錄表中;

(3)建立市－區(縣)兩級PGIS數據庫更新數據記錄物化視圖，實現市－區(縣)兩級PGIS平臺更新數據記錄數據同步;

(4)區縣PGIS平臺定時訪問市級平臺PGIS更新日志記錄表，發現有更新內容后，將更新內容按區縣分發至各區縣更新記錄表中;

(5)建立區縣PGIS數據庫數據監控器，當監控到本地更新記錄表中數據發生變化時，根據變化操作，更新本地空間數據。

在市局數據庫，使用觸發器監控所有同步圖層的INSERT、UPDATE、DELETE操作，并將變化記錄到DCQ_SYN_LOG日志表中。在區縣數據庫中，通過物化視圖將市局DCQ_SYN_LOG表記錄同步到區縣DCQ_SYN_LOG表中，在插入到區縣DCQ_SYN_LOG表的同時，通過唯一標識GUIDBSM判斷DCQ_SYN_LOG_LOCAL表中是否已經存在該記錄，如果沒有則將該記錄插入到DCQ_SYN_LOG_LOCAL表中，在插入到DCQ_SYN_LOG_LOCAL之前，分析該日志記錄，更新本區縣矢量數據，如圖2所示。

圖2 數據同步示意圖

4 應用效果

根據上述的數據同步方法，我們使用Microsoft.NET平臺實現了市－區(縣)兩級空間數據實時同步系統，并為42個區縣局部署了該同步系統。在公安專網內，100萬數據能在1小時內同步到各個區縣局，數據同步準確率100%，結果如圖3所示。

圖3 數據同步結果

5 結語

本文提出了大規模空間數據實時同步系統的技術設計，結合PGIS平臺在重慶市公安行業警用地理信息基礎平臺建設中得到了較好的應用，有效解決了市－區兩級PGIS空間數據同步的問題，有力支撐了全市PGIS應用的運行。

［1］賀日興，孫丕龍.警用地理信息平臺及其建設部署模式［J］.警察技術，2011(3):3～7.

［2］姚文琳，王存剛，劉世棟等.基于Oracle的分布式數據庫設計與技術［J］.計算機工程，2006(20):89～91.

［3］丁鯤，嚴浩，刁興春.分布式數據庫數據同步技術研究［J］.海軍工程大學學報，2004(5):100～104.

［4］GA/T 493－2004.城市警用地理信息系統建設規范［S］.

［5］GA/T 529－2005.城市警用地理信息屬性數據結構［S］.

［6］GA/T 532－2005.城市警用地理信息數據分層及命名規則［S］.