基于ArcSDE的基礎地理空間數據庫的組織和建設

郝君

摘 要：基礎地理空間數據庫是搭建數字城市的基礎平臺。本文以數字溫州為例，采用Oracle11g數據庫平臺和ArcSDE空間數據庫引擎，對包括矢量、柵格以及DEM等各種類型、各種比例尺的地圖數據實施集中、統一、高效的管理。詳細闡述了系統軟硬件環境搭建、空間數據的組織和建設涉及到的關鍵技術及主要內容。

關鍵詞：ArcSDE 空間數據庫 Oracle

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0031-02

數字城市是一個覆蓋整個城市的信息模型，它將分散在城市各個地方的信息從不同渠道采集，并按照地理空間坐標組織起來，既能體現城市內部各種信息的內在有機聯系，又便于按地理空間位置進行檢索和利用。城市基礎空間數據庫是數字城市的基礎，隨著3S技術的不斷發展，基礎地理空間數據正在呈幾何級數增長，如何組織調度存儲與管理海量的空間數據，滿足國內數字化生產和國家基礎地理信息產業建設的迫切需要，更好地促進數字城市的發展，是當前GIS界面臨的重大問題。針對上述問題，本文在介紹了ArcSDE在空間數據庫中應用的基礎上以溫州市為例，介紹了該技術在基礎地理空間數據庫中的實現方法。

1 ArcSDE在空間數據庫中的應用

傳統的GIS空間數據往往以文件方式存儲在服務器中，用這種方式管理空間數據安全性較差，存在著圖形數據和屬性數據和圖形分離存儲的問題，與文件方式的數據管理相比，采用面向對象的空間數據庫來存儲空間數據可以更好消除數據分離存儲問題，它具有信息提供實時、數據共享性強，數據冗余低等優點。因此，如何應用面向對象的空間數據管理系統管理空間數據，是高效存儲管理空間數據的一個較好途徑。面向對象的數據庫技術在GIS中的應用徹底地改變了GIS的應用模式，它不僅解決了傳統意義上的數據存儲管理問題，也解決了多用戶編輯、數據完整性和數據安全機制等諸多問題。在這種情況下，ArcSDE技術為人們解決GIS空間數據與關系型數據庫之間進行高效交互提供了一個通道和技術支持。

ArcSDE是ESRI公司開發的空間數據庫引擎，它是目前對多源和多尺度數據進行存儲和管理比較流行的方法之一。ArcSDE允許用戶向數據庫中加入空間數據，除了提供用戶已經在使用中的其他類型的信息以外，還可提供地理要素的空間位置及形狀等信息，在關系型數據庫管理系統中融入空間數據后，ArcSDE可以提供對空間、非空間數據進行高效率操作的數據庫服務。相對于其所選用的數據庫管理系統來說，ArcSDE是一個中間件，它的功能是在關系數據庫管理系統（RDBMS）和地理信息系統（GIS）之間充當一個應用接口，以充分地把GIS和RDBMS集成起來。ArcSDE管理空間數據并為訪問這些數據的軟件提供接口，為用戶在任意應用中嵌入查詢和分析這些數據的功能。ArcSDE將地理特征數據和屬性數據統一地集成在關系數據庫系統（RDBMS）中，利用從關系數據庫環境中繼承的強大數據庫管理功能，對空間數據和屬性數據進行統一而有效的管理。ArcSDE充當了客戶端和服務器端的中間件，可以屏蔽不同操作系統和數據庫系統的差異，使面向特定領域（如空間數據管理及應用）所需的技術得以實現，供不同的客戶端高效地共享和互操作。

2 空間數據庫的建設

2.1 軟硬件環境建設

結合數字溫州現有的軟硬件設備進行ArcSDE相關軟件的部署。

（1）硬件方面采用的是兩臺IBM P570小型機（操作系統為AIX6.1），共用的存儲為IBM N6060存儲。軟件配置方面，安裝的是ArcSDE10.0，后臺數據庫采用Oracle11g Rac負載均衡配置。

（2）ArcSDE軟件安裝方面，由于需要在AIX操作系統上進行ArcSDE的安裝，需要用到SecureCRT軟件進行AIX系統的連接、命令操作以及軟件和注冊文件的傳輸。另外在安裝軟件前需要對系統環境進行設置，如對SDEHOME和Oracle_HOME進行路徑設置。同時在創建Oracle的SDE用戶時需要注意SDE用戶權限的特殊性，既不能賦予DBA權限，又比普通的用戶權限級別高，建議通過更改安裝目錄下的createsdeoracle.sql語句進行授權。

2.2 空間數據庫的組織

基礎地理空間數據庫建設包括基礎地理要素數據庫、DEM數據庫、DOM數據庫以及地名數據庫等數據的建設。（1）基礎地理要素數據庫中，地理實體以完整的對象存儲，不再細分為圖幅?；A地理要素數據庫管理的內容主要包括水系、居民地及設施、交通、管線（地上）、境界與政區、地貌、植被與土質等。基礎地理要素數據庫是基礎地理信息數據庫的核心數據庫之一，是個多源、多尺度、海量的矢量數據庫，存儲包括1∶500、1∶2000、1∶5000、1∶10000、1∶50000和1∶250000等多個比例尺系列。（2）數字高程模型數據庫主要用于存儲數字高程模型數據，應建立多比例尺集成的、無縫的數字高程模型數據庫。（3）數字正射影像數據庫主要用于存儲數字正射影像和衛星遙感影像數據，包括遙感影像和航空影像。在數據庫中應建立多分辨率無縫的數字正射影像數據庫。（4）地名數據庫主要存儲各級行政區劃名稱、居民地名、交通地名信息、各類自然地理名稱、門牌號等數據。在該數據庫建設過程中，存儲1∶500、1∶2000、1∶5000、1∶10000、 1∶25000、1∶50000、1∶250000比例尺DLG中的地名數據。

2.3 空間數據庫的建設

對于空間數據存儲，可以分為矢量數據存儲和柵格數據存儲。矢量數據通過在數據庫中建立Feature Dtataset后導入即可。柵格數據的存儲目前有柵格數據集（Raster Dataset）、柵格目錄（Raster Catalog）、鑲嵌數據集（Mosaic Dataset）。鑲嵌數據集是ArcGIS 10新出的對柵格數據進行管理的一項功能，鑲嵌數據集可以說是柵格數據集和柵格目錄的混合技術，它采用與非托管的柵格目錄一樣的方法來管理柵格數據；因此，可以對數據集進行索引，并且可對集合執行查詢，它的存儲方式和柵格目錄類似，但是在使用的時候和普通的柵格數據集是一樣的。鑲嵌數據集用于管理和發布海量多分辨率，多傳感器影像，對柵格數據提供了動態鑲嵌和實時處理的功能。其最大優勢是具有高級柵格查詢功能及實時處理函數功能，同時還可用作提供影像服務的源。

數據的存儲不僅需要考慮數據集存儲方式，也需要考慮用戶權限問題。對于Oracle數據庫來說，雖然SDE用戶屬于非DBA用戶，但是在ArcSDE架構中，SDE地位比較特殊，是ArcSDE管理員。只有SDE可以完成一些特定的工作：比如啟動/停止ArcSDE服務；終止某些用戶連接；壓縮多版本數據庫等。因此，為了增強數據的安全性和提高數據的管理性，針對不同格式的數據定義不同的用戶名和表空間，根據溫州市的實際情況，定義兩個用戶和表空間分別存放溫州本地坐標系的原始數據和WGS84坐標系下脫密后的數據。在不同的權限下根據上面介紹的空間數據組織，定義四個數據集分別進行數據存放。不同的用戶下只能看到本用戶下的數據，并只能對本用戶下的數據進行編輯、刪除功能。SDE作為超級用戶可以看到所有用戶下的數據并能進行操作。

數據庫建設完成后，就可以進行連接并執行相關操作。Arcgis10.0下sde的連接方式有兩種，直連和服務連接。直連具有不用開啟sde服務、比服務器連接速度更快等優點，越來越受用戶的喜歡，而且隨著Arcgis版本的不斷升級，直連方式的優勢體現更明顯，因此我們選擇直連方式進行數據連接，連接字符串為：sde：oracle11g：IP@實例名。

4 結語

基于ArcSDE架構集成的多源多尺度多時態多種類的空間數據庫，采用集中式存儲管理，支持分布式維護更新，實現了大型GIS平臺上海量異構數據的一體化標準化管理。通過多源信息整合，可以提供便捷高效的綜合決策服務，滿足多行業多部門用戶的需求。因此，應進一步加強社會和經濟屬性調查工作，充分利用上層GIS系統圖形與屬性一體化管理功能，在集成管理之上擴充地理空間數據的內涵，加大基礎地理信息承載量，開拓基礎地理信息應用新領域。

參考文獻

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