面向基礎(chǔ)測繪的空間數(shù)據(jù)版本管理工具研發(fā)

許泉立，易俊華

（1．云南師范大學 旅游與地理科學學院，云南 昆明650092； 2．西部資源環(huán)境GIS技術(shù)教育部工程研究中心，云南 昆明650092；3．云南省航測遙感信息院，云南 昆明650032）

面向基礎(chǔ)測繪的空間數(shù)據(jù)版本管理工具研發(fā)

許泉立1,2，易俊華3

（1．云南師范大學 旅游與地理科學學院，云南 昆明650092； 2．西部資源環(huán)境GIS技術(shù)教育部工程研究中心，云南 昆明650092；3．云南省航測遙感信息院，云南 昆明650032）

以ESRI公司的空間數(shù)據(jù)庫服務(wù)端產(chǎn)品ArcSDE為平臺，利用ArcEngine開發(fā)組件，討論了版本管理技術(shù)在基礎(chǔ)測繪空間管理中的應(yīng)用原理、模式、方法及其設(shè)計與實現(xiàn)過程，最后給出了軟件開發(fā)的界面及其主要功能。

ArcSDE；ArcEngine；版本管理；長事務(wù)處理；回溯

近幾年，空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)，特別是面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)從理論邁向?qū)嶋H應(yīng)用，諸如空間數(shù)據(jù)圖文表一體化無縫管理和多版本管理的技術(shù)為空間數(shù)據(jù)管理和維護提供了一種較好的解決機制[1-3]。版本管理能夠很好地支持地理空間數(shù)據(jù)編輯中遇到的“長事務(wù)處理”需求，同時通過引入版本沖突檢測和處理機制，較好地支持空間數(shù)據(jù)分布式編輯的長事務(wù)處理需求，并且可以無限保留歷史數(shù)據(jù)的快照備份，方便實現(xiàn)不同歷史時期數(shù)據(jù)的回溯[4,5]。本文利用空間數(shù)據(jù)引擎中間件ArcSDE和oracle數(shù)據(jù)庫，以基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)部門為應(yīng)用對象，探討海量空間數(shù)據(jù)版本管理的原理和實現(xiàn)策略、模式及其設(shè)計與實現(xiàn)過程，為版本管理在實際基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理中的運用提供管理思路和解決方案。

1 ArcSDE中的版本管理概述

ArcSDE是ESRI公司推出的優(yōu)秀空間數(shù)據(jù)引擎中間件，它具有一套完整的空間數(shù)據(jù)版本管理機制和策略，較好地解決了空間數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問和多用戶編輯問題。利用其理念和技術(shù)，可以設(shè)計并開發(fā)空間數(shù)據(jù)版本管理工具，從而提升空間數(shù)據(jù)管理與編輯的效率[6]。

版本管理的實質(zhì)是以某個數(shù)據(jù)作為基準數(shù)據(jù)，只記錄變化的情況和信息，不重復記錄不變的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫中，使用特定的表來分別記錄特征和對象被添加、刪除或修改的情況。因此，版本管理并不是簡單的數(shù)據(jù)復制，而是變化數(shù)據(jù)的快照和記錄。當ArcSDE服務(wù)器的一個實例第一次啟動時，就建立了數(shù)據(jù)庫缺省的狀態(tài)和版本（SDE．DEFAULT），它是所有版本的父版本，在它或它的子版本之下可以創(chuàng)建新版本。創(chuàng)建之初，子版本與父版本的數(shù)據(jù)狀態(tài)相同[7-8]。

多用戶編輯是版本管理的另一個特色，它通過對不同版本用戶權(quán)限的規(guī)定，靈活方便地定制（約束或者允許）針對該用戶和版本下空間數(shù)據(jù)的訪問或編輯權(quán)限。這種機制不僅有利于統(tǒng)一不同級別版本之間的聯(lián)絡(luò)和協(xié)作，而且可以大大提高版本管理中的安全性。ArcSDE中提供了3種用戶級別的版本權(quán)限，其描述如表1所示。

表1 ArcSDE版本管理中的用戶權(quán)限

另外，對于空間數(shù)據(jù)編輯中經(jīng)常遇到的同要素編輯矛盾，ArcSDE也給出了專門的沖突檢測和處理方法，并且將最后的決定權(quán)交給沖突雙方的上級版本（用戶）來協(xié)調(diào)解決，較好地規(guī)避了并發(fā)用戶空間數(shù)據(jù)編輯的問題，提高了基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)的效率。

2 版本管理的應(yīng)用

2.1 版本管理模式設(shè)計

ArcSDE中默認Default是所有版本的祖先，其他創(chuàng)建的所有版本都是它的子版本，父版本與子版本之間組成一種樹狀關(guān)系，稱之為“版本樹”。ArcSDE提供了3種基本的版本管理模式來實現(xiàn)這些關(guān)系，分別是集中式、串聯(lián)式和并聯(lián)式。集中式又稱為單獨式，是最簡單的版本管理模式。該模式下只有一個版本，所有的用戶都直接在該版本上訪問和編輯空間數(shù)據(jù)。這種模式無法獨立完成空間數(shù)據(jù)編輯中的“長事務(wù)處理”要求。串聯(lián)式是一種簡單的版本繼承關(guān)系，可以無限擴展下去，所得子版本都歸屬于最近的父版本，直到它們最初的祖先版本為止。串聯(lián)式可以用于管理不同時期的空間數(shù)據(jù)。并聯(lián)式衍生出一系列一級子版本，這些子版本之間在級別上是并聯(lián)的，都歸屬于同一個父版本。這種版本模式適合管理不同地域的地理空間數(shù)據(jù)，有利于多用戶的分工合作，提高工作效率。

在實際中，版本模式的實現(xiàn)通常不是單一的，而是混合的，這樣才能夠充分發(fā)揮各種模式的優(yōu)點，實現(xiàn)版本管理的高效運作。以航測遙感院的實際組織結(jié)構(gòu)設(shè)置為例，版本管理的實際模式如圖1所示。

圖1 版本管理的混合模式

其中橫向為并聯(lián)式，豎向則為串聯(lián)式，而所有版本最終提交給一個父版本（Default）。版本的管理等級與實際的測繪生產(chǎn)管理級別相對應(yīng)，分別部署不同的版本管理用戶，從而達到“實時互動，逐級決策，保障質(zhì)量，安全生產(chǎn)”的測繪生產(chǎn)目標。決策層往往是對測繪任務(wù)進行下達和安排的領(lǐng)導層，這可能包括院行政中心部門和技術(shù)總監(jiān)部門；監(jiān)督層往往是生產(chǎn)任務(wù)的第一線部門，可能包括各分院、生產(chǎn)管理部門和質(zhì)量監(jiān)督部門等。為了引入?yún)f(xié)作機制，還可為技術(shù)開發(fā)和信息中心等輔助部門部署版本用戶，但原則上該版本只有瀏覽權(quán)限，而沒有編輯權(quán)限。作業(yè)層往往是一線工作人員，一般是一人一號，有時可以設(shè)置作業(yè)小組，每個小組分配一個版本帳號。

上述模式較好地規(guī)避了實際測繪生產(chǎn)中一些固有矛盾（比如多用戶編輯、重復生產(chǎn)、管理混亂等），將監(jiān)督機制引入生產(chǎn)過程，分工明確，責權(quán)清晰，能有效提升基礎(chǔ)測繪部門的實際生產(chǎn)效率和安全性。

2.2 版本管理的應(yīng)用策略

ArcSDE的版本管理有2種應(yīng)用策略，即平臺托管式和系統(tǒng)開發(fā)式。平臺托管式就是在ArcGIS的桌面版本中嵌入版本管理工具，其優(yōu)點是直觀、實用、便捷；缺點是不能完全滿足用戶的需求。系統(tǒng)開發(fā)式是指通過軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成的方法來實現(xiàn)版本管理，優(yōu)點是功能強大，定制靈活，缺點是基礎(chǔ)開發(fā)工作量較大，實現(xiàn)周期相對較長。系統(tǒng)開發(fā)還可視具體情況分別選用不同的開發(fā)模式，表2列舉了基于ArcSDE的版本管理應(yīng)用策略及其說明。

具體采用哪種應(yīng)用模式需要根據(jù)實際情況而定。一般情況下，如果生產(chǎn)規(guī)模偏小，數(shù)據(jù)版本本身不復雜，建議使用平臺托管式；如果生產(chǎn)規(guī)模較大，作業(yè)部門較多，建議使用系統(tǒng)開發(fā)式。

表2 版本管理的應(yīng)用策略比較

圖2 版本管理的驅(qū)動及作用流程

2.3 版本管理的實施步驟

2.3.1 安裝和部署ArcSDE服務(wù)

一般情況下，ArcSDE可以和關(guān)系數(shù)據(jù)庫安裝在同一臺服務(wù)器上，該方法具有維護方便、節(jié)約成本和部署快捷等優(yōu)點。

ArcSDE的安裝按照提示進行即可，部署的主要任務(wù)是創(chuàng)建服務(wù)和啟動服務(wù)，這既可以通過視窗操作實現(xiàn)，也可以通過sdeservice和sdemon提供的命令行實現(xiàn)，例如：

c:sdeservice-o create-d ORACLE,ORACLE_SID -p PASSWORD –n

其中，ORACLE表示鏈接的關(guān)系數(shù)據(jù)庫類型，ORACLE_SID表示與哪個數(shù)據(jù)庫實例建立鏈接。可以用O_oneBase表示一分院，O_twoBase表示二分院等，PASSWORD表示該數(shù)據(jù)庫的訪問密碼。

2.3.2 驅(qū)動版本管理功能

不管是平臺托管式還是軟件開發(fā)式，版本管理首先都是一個事務(wù)處理過程，這個過程應(yīng)該包含了基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)中所應(yīng)該具有的版本管理功能。以云南省某測繪產(chǎn)品生產(chǎn)部門的應(yīng)用為例，該部門空間數(shù)據(jù)版本管理的驅(qū)動和作用流程如圖2所示。

2.3.3 基于版本的數(shù)據(jù)備份與恢復［9,10］

數(shù)據(jù)的備份與恢復是基礎(chǔ)測繪產(chǎn)品生產(chǎn)和管理中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，可從整體和局部來分別處理。整體備份與恢復主要通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫本身提供的功能來實現(xiàn)，選擇何種備份方案依據(jù)具體情況而定。針對我院的實際情況，建議采用差異備份和增量備份即可，這樣不僅維護量小，而且節(jié)約備份的成本。局部備份則可依賴ArcSDE提供的技術(shù)支持完成。局部備份主要的操作對象是重要局部數(shù)據(jù)，比如大地控制點、元數(shù)據(jù)信息等。該操作需要利用ArcSDE提供的sdeexport命令完成，例如以下命令過程就是對版本號為Default的存儲在空間數(shù)據(jù)庫中的Road（道路）數(shù)據(jù)進行備份和恢復操作。

①將指定圖層的特定版本備份到備份文件：

sdeexport -o create -l Road,shape -f d: oad．exp -V Default -i O_oneBase -u sde -p sde

此操作將名為O_oneBase（一分院）的sde服務(wù)（ArcSDE for Oracle）內(nèi)的指定圖層“Road”的Default版本備份到文件d: oad．exp中。

②拷貝備份文件到目標服務(wù)器上。

③將備份文件恢復至目標關(guān)系數(shù)據(jù)庫中：

sdeimport -o create -l MainRoad,shape -f d: oad．exp -i O_twoBase -u sde -p sde

此操作將備份文件恢復到名為O_twoBase（二分院）的sde服務(wù)（ArcSDE for Oracle）中，圖層名為：MainRoad。

2.3.4 版本管理工具的實現(xiàn)方法

總體來講，系統(tǒng)在技術(shù)實現(xiàn)上采用了組件GIS的設(shè)計與開發(fā)思想，利用ESRI的ArcEngine組件庫，實現(xiàn)了基于ArcSDE for oracle的空間數(shù)據(jù)版本管理工具軟件（如圖3）。

圖3 空間數(shù)據(jù)版本管理的技術(shù)實現(xiàn)機制

從圖3可以看出，基于AO/AE的組件GIS開發(fā)技術(shù)在系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)中起著至關(guān)重要的作用，也是系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)的難點和重點。以下是版本創(chuàng)建和版本刪除等功能的實現(xiàn)示例。

對于版本創(chuàng)建和刪除，涉及到的組件接口主要是IversionedWorkspace和Iversion。第一個接口主要為版本創(chuàng)建指定一個已經(jīng)存在的空間數(shù)據(jù)庫的邏輯位置，然后由Iversion接口創(chuàng)建一個新版本。

①版本創(chuàng)建

Dim pVerWorkspace As IVersionedWorkspace

’預先已經(jīng)配置好的數(shù)據(jù)庫空間

Set pVerWorkspace = m_Workspace

Dim pVersion As IVersion

’給定一個父版本

Set pVersion = pVerWorkspace．FindVersion (“FVer”)

’在當前父版本的基礎(chǔ)上創(chuàng)建子版本

pVersion．CreateVersion (“NewVer”)

’重新定位到這個剛剛創(chuàng)建的子版本

Set pVersion = pVerWorkspace．FindVersion(“NewVer”)

’給這個子版本配置訪問權(quán)限，這里以“公共”為例

pVersion．Access = esriVersionAccessPublic

’描述剛剛創(chuàng)建的子版本

pVersion．Description = “版本描述”

②版本刪除

Dim pVersion As IVersion

Dim pVersionWS As IVersionedWorkspace

Set pVersionWS = m_Workspace

’找到版本號為“NewVer”版本信息

Set pVersion = pVersionWS．FindVersion (“NewVer”)

’刪除該版本

pVersion．Delete

類似的，可以用上述方式開發(fā)完成空間數(shù)據(jù)版本管理最核心功能，利用ArcEngine開發(fā)的基于ArcSDE的版本管理工具的界面與主要功能如圖4所示。

圖4 版本管理工具界面與功能

3 結(jié) 語

本文探討了基于ArcSDE的版本管理技術(shù)在實際數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理中的實現(xiàn)機制，并以云南省某基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門的實際情況設(shè)計了版本管理技術(shù)的應(yīng)用模式、策略和實施步驟等，部署了以ArcSDE和Oracle數(shù)據(jù)庫為核心的版本管理軟硬件需求，給版本管理技術(shù)在實際測繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)中的應(yīng)用建議了一套較為完整的設(shè)計方案。最后，還根據(jù)當前版本管理實現(xiàn)技術(shù)的趨勢，給出了利用組件GIS和ArcEngine的基礎(chǔ)測繪空間數(shù)據(jù)版本管理工具的技術(shù)路線和技術(shù)方法，并給出了具體的實驗結(jié)果（軟件界面和主要功能），為推進基礎(chǔ)測繪產(chǎn)品和成果的科學化管理提供了應(yīng)用工具。

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P208

B

1672-4623（2014）05-0013-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2014.05.005

許泉立，博士，從事地理信息系統(tǒng)與地理模擬。

2013-10-30。

項目來源：云南省科技計劃資助項目（2011XX2005）；云南省教育廳科技資助項目（2011Y307）。