地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)與應用

王海銀，李國華，莊曉東，丁曉龍

(1.青島市勘察測繪研究院，山東 青島 266033； 2.山東省海陸地理信息集成與應用工程研究中心，山東 青島 266033； 3.山東省國土測繪院，山東 濟南 250013)

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地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)與應用

王海銀1,2，李國華3，莊曉東1,2，丁曉龍1,2

(1.青島市勘察測繪研究院，山東 青島 266033； 2.山東省海陸地理信息集成與應用工程研究中心，山東 青島 266033； 3.山東省國土測繪院，山東 濟南 250013)

隨著測繪地理信息技術及計算機軟硬件的發(fā)展，在地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中，大量的工序都已采用模塊化、并行化的方式處理，目前進行中的全國地理國情普查工作更需要大量業(yè)務人員分批分片開展。然而，該種作業(yè)方式經(jīng)常需要將階段性成果進行集成，用于統(tǒng)一處理或檢查，完成之后又需要化整為零。因此，針對目前地理國情并行作業(yè)方式，迫切需要一套協(xié)同化的地理國情普查數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺和體系來支撐多人在線、協(xié)同采集、網(wǎng)絡化處理的業(yè)務。本文設計開發(fā)了地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)，為地理國情普查內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)管理、質(zhì)檢和處理提供了一整套完整的解決方案。此系統(tǒng)實現(xiàn)和驗證了地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)的思想，在地理國情普查青島區(qū)域中已經(jīng)得到廣泛的應用，取得了良好應用效果。

地理國情普查；協(xié)同編輯；版本管理；ArcGIS Add-In

一、引 言

為全面、及時、準確地掌握我國地理區(qū)域劃分、地形地貌特征、道路交通網(wǎng)絡、江河湖泊分布、土地覆蓋現(xiàn)狀、城市布局和城鎮(zhèn)化擴張、生產(chǎn)力空間布局等自然和人文地理要素信息，深入揭示經(jīng)濟社會發(fā)展與自然資源環(huán)境的內(nèi)在關系和演變規(guī)律，掌握在地理空間上如何合理布局人口和經(jīng)濟活動、優(yōu)化資源配置，為實現(xiàn)統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展、區(qū)域發(fā)展、經(jīng)濟社會發(fā)展、人與自然和諧發(fā)展的目標提供重要支撐，國務院決定于2013—2015年開展第一次全國地理國情普查工作[1]。

數(shù)據(jù)的編輯和管理是地理國情普查的核心內(nèi)容。目前，國家、省已經(jīng)出臺了若干技術規(guī)定。很多測繪地理信息軟硬件廠商推出了各自的針對地理國情普查數(shù)據(jù)采集、外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和存儲的相關系統(tǒng)或軟件。這些產(chǎn)品都充分發(fā)揮了GIS的優(yōu)勢，在技術上都有其獨到之處，在實際作業(yè)中也取得了很好的效果。但它們存在如下幾方面的問題：

1) 只針對具體功能開發(fā)了工具集，無法形成規(guī)范化、流程化的作業(yè)體系。

2) 多數(shù)系統(tǒng)是單機版的軟件，不支持在線的多人協(xié)同作業(yè)。

3) 在生產(chǎn)過程中，數(shù)據(jù)管理的形式為文件格式，無法充分發(fā)揮數(shù)據(jù)庫存儲的優(yōu)勢。

基于以上背景，本文結(jié)合地理國情普查的相關規(guī)范，設計開發(fā)了地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)依據(jù)地理國情普查相關技術規(guī)定，規(guī)范了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的作業(yè)流程，實現(xiàn)了對地理國情普查數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，提供了數(shù)據(jù)的入庫、瀏覽、導出、編輯和版本化管理等一系列操作，為地理國情數(shù)據(jù)生產(chǎn)工作提供了技術支撐。該系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于青島區(qū)域的地理國情普查試點工作中。

二、系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)以地理國情數(shù)據(jù)生產(chǎn)項目為基礎，在大型網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫環(huán)境下，利用GIS技術、數(shù)據(jù)庫技術、工作流技術等，建立基于網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)集中管理項目、協(xié)同任務生產(chǎn)、實時監(jiān)控作業(yè)流程、透明質(zhì)量檢查、一體化生產(chǎn)入庫的網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)生產(chǎn)調(diào)度管理服務體系，降低數(shù)據(jù)生產(chǎn)的復雜程度，提高大規(guī)模協(xié)同數(shù)據(jù)生產(chǎn)的整體效益。

系統(tǒng)基于.NET開發(fā)，并選用美國Esri公司的ArcGIS系列軟件作為GIS功能開發(fā)平臺。相比其他GIS軟件，ArcGIS體系清晰，功能強大，尤其對空間數(shù)據(jù)管理的機制較為完善。

系統(tǒng)采用典型的3層架構(gòu)設計，包括表現(xiàn)層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，如圖 1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)設計

表現(xiàn)層的GIS數(shù)據(jù)展示基于ArcMap桌面軟件實現(xiàn)。針對地理國情普查的業(yè)務需求，本文基于ArcGIS Add-In技術開發(fā)了功能插件，可以作為工具條集成到ArcMap中使用。

業(yè)務邏輯層基于.NET開發(fā)，GIS功能基于ArcGIS Engine實現(xiàn)。系統(tǒng)主要分為兩大功能模塊：地理國情普查數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)協(xié)同編輯功能模塊。

地理國情普查數(shù)據(jù)庫選用Oracle，空間數(shù)據(jù)采用ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)引擎，提供對外的數(shù)據(jù)訪問接口，ArcSDE自身帶有強大的版本管理功能，支持空間數(shù)據(jù)的版本化管理。非空間數(shù)據(jù)的文件及系統(tǒng)生成的相關數(shù)據(jù)都統(tǒng)一存儲在數(shù)據(jù)庫中。

1.基于ArcGIS Add-In開發(fā)ArcMap插件

ArcGIS Add-In是ArcGIS 10引入的新開發(fā)方式，基于插件式開發(fā)思想，使用戶更容易定制和擴展ArcGIS桌面應用[2]。ArcGIS Add-In提供了一個公開的基礎框架，用戶自定義的工具被打包壓縮成一個單獨的文件。

ArcGIS Add-In插件也能夠通過集中式的網(wǎng)絡在一個組織中的用戶之間共享，可以基于.NET或Java平臺開發(fā)，還有以可擴展標示語言(XML)制作的。XML描述用戶的自定義信息，.NET或Java的類提供用戶自定義的功能。

ArcGIS Add-In包含命令按鈕、工具按鈕、組合框、可停靠窗體等多種用戶界面展現(xiàn)方式。系統(tǒng)的主要功能按鈕被集成到一個工具條中，數(shù)據(jù)列表、全景瀏覽器、圖片瀏覽器等通過可停靠窗體展示，如圖2所示。

2.ArcSDE版本管理機制

ArcSDE企業(yè)級數(shù)據(jù)庫是ArcGIS大型空間數(shù)據(jù)存儲實現(xiàn)的產(chǎn)品之一，除空間存儲之外，ArcSDE對外提供的功能也十分強大，如數(shù)據(jù)CheckIn、CheckOut，同步復制，歷史版本數(shù)據(jù)等。這些功能的內(nèi)部都與版本機制有著密切的關聯(lián)，因此可以說版本是ArcSDE整體功能體現(xiàn)的基礎[3]。

ArcGIS版本與傳統(tǒng)關系數(shù)據(jù)庫的版本(復制、鎖定)有本質(zhì)區(qū)別，ArcGIS版本可理解為對數(shù)據(jù)庫的快照。版本代表著一種狀態(tài)，它只記錄編輯變化的數(shù)據(jù)。所謂變化的數(shù)據(jù)就存儲在相關的變化表中，沒有變化的數(shù)據(jù)在物理上只存儲一次。ArcGIS版本可為多個用戶創(chuàng)建屬于該用戶自己的版本，每個用戶在對應的版本上可進行長時間的編輯，即長事務的編輯，且它們之間相互影響，因為各自編輯的數(shù)據(jù)都存儲在變化表中。用戶編輯事務完畢后，可以將對應版本協(xié)調(diào)相關的父版本，若有沖突，則解決相關沖突，協(xié)調(diào)完畢后即可提交到上一版本。

本文開發(fā)的系統(tǒng)借助于ArcSDE版本管理機制管理空間數(shù)據(jù)庫，并在此基礎上擴展了用戶權限、編輯操作記錄等功能。

三、地理國情普查數(shù)據(jù)管理

在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)生產(chǎn)軟件中，為了提高效率，往往將全要素地圖按要素層分配任務，這導致兩個缺點：一是作業(yè)員不能看到別人的作業(yè)情況，要素層之間的壓蓋等關系無法處理，在作業(yè)時也沒法參照其他層的要素關系；二是不同層之間的要素繁雜不一，很難統(tǒng)一進度，更難調(diào)控作業(yè)進程，有些工作(如編輯修改、錯誤處理等)必須要等所有圖層完成后才能進行，影響了工作效率[4-5]。

本系統(tǒng)將地理國情普查數(shù)據(jù)處理工作流程重新梳理。管理員將一個任務分成幾個部分，如將一幅全要素地圖分成幾塊，下發(fā)到每個工作組。由幾個工作組同時進行數(shù)據(jù)處理，并按范圍分批次提交數(shù)據(jù)，大大提高了工作效率。登錄到系統(tǒng)，作業(yè)組工作人員即可知道自己的作業(yè)范圍，也能看到別人的作業(yè)進展，管理員可以根據(jù)各自的進展情況隨時調(diào)節(jié)工作量，從而最大限度地提高生產(chǎn)效能。

用戶登錄該系統(tǒng)后，按照作業(yè)區(qū)域→數(shù)據(jù)類別→作業(yè)班組→批次4級目錄樹組織用戶數(shù)據(jù)，用戶可以在地圖上查看作業(yè)區(qū)域或批次的范圍。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)導入的功能；對于每份數(shù)據(jù)，提供查看歷史版本、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)預覽、數(shù)據(jù)刪除的功能，且具備相應權限的用戶可以進行操作。數(shù)據(jù)組織方式如圖 3所示。

圖3 數(shù)據(jù)組織目錄結(jié)構(gòu)

基于本系統(tǒng)進行地理國情普查的數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理，形成了非常規(guī)范的流程化作業(yè)方式，如圖 4所示。

圖4 地理國情普查數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程

四、地理國情數(shù)據(jù)協(xié)同編輯

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)生產(chǎn)質(zhì)量控制體系、數(shù)據(jù)生產(chǎn)作業(yè)規(guī)范標準缺乏固化的軟件系統(tǒng)來規(guī)范化執(zhí)行，絕大部分的數(shù)據(jù)生產(chǎn)仍然采用單人單機的作業(yè)模式，沒有形成網(wǎng)絡協(xié)同化的作業(yè)模式，數(shù)據(jù)檢查不能實現(xiàn)實時跟蹤檢查和修改[6]。

本系統(tǒng)在ArcSDE版本控制的基礎上，擴展了在線編輯記錄的功能，未登錄系統(tǒng)的用戶不允許對地理國情普查數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)進行編輯操作。用戶在登錄狀態(tài)下進行要素的編輯操作，系統(tǒng)將捕捉用戶用ArcMap對地理國情圖層進行的要素創(chuàng)建、刪除、修改(包括圖形修改和屬性修改)操作。保存編輯的同時，系統(tǒng)將操作內(nèi)容、操作員、操作時間、計算機名等信息記錄到數(shù)據(jù)庫的操作日志表中。系統(tǒng)管理員有權查看所有用戶的編輯內(nèi)容，選擇要查看的用戶和時間段，系統(tǒng)將按照時間順序列出該用戶的編輯內(nèi)容；普通用戶可以查看自己的編輯內(nèi)容。導入數(shù)據(jù)時保留原始版本備份，因此用戶可以將地理國情圖層中某一要素恢復至編輯操作之前的狀態(tài)。查看要素編輯記錄如圖 5所示。

圖5 地理國情普查數(shù)據(jù)編輯記錄

五、結(jié)束語

綜上所述，數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)為地理國情普查提供了新的技術手段，也必將成為地理信息數(shù)據(jù)編輯和管理技術的主流。本文對地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)和應用的關鍵技術和流程進行了介紹。本系統(tǒng)規(guī)范了作業(yè)流程，實現(xiàn)了網(wǎng)絡化生產(chǎn)的調(diào)度、網(wǎng)絡生產(chǎn)的監(jiān)控和質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)生產(chǎn)的安全管理和協(xié)同數(shù)據(jù)生產(chǎn)的作業(yè)機制，大大提高了工作效率，促進了地理國情普查項目數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。本系統(tǒng)在地理國情生產(chǎn)區(qū)域的成功應用，驗證了其具有一定的應用和推廣價值。

[1] 徐德明.地理國情普查: 助力美麗中國——開展地理國情普查 服務經(jīng)濟社會發(fā)展[J].中國測繪, 2013 (3): 4-7.

[2] 李論, 張志鵬, 陳慎.基于ArcGIS Add-In的不等分緯線多圓錐投影變換[J].測繪, 2013，36(5)：222-224.

[3] 李娜, 魏瑞娟, 崔洪濤，等.基于ArcSDE的數(shù)據(jù)庫版本管理及歷史歸檔的研究與實現(xiàn)[J].測繪與空間地理信息, 2012, 35(3)：163-164.

[4] 李偉, 劉仁義, 劉南.基于任務劃分和多版本技術的GIS空間數(shù)據(jù)協(xié)同處理研究[J].浙江大學學報：理學版, 2005, 32(4)：475-480.

[5] 葉科峰.GIS協(xié)同生產(chǎn)管理[N].計算機世界，2008-08-25(A05).

[6] 郭朝珍, 王欽敏, 莊苗，等.空間數(shù)據(jù)協(xié)同編輯平臺協(xié)同機制的研究[J].計算機集成制造系統(tǒng), 2006,12(5):777-781.

Development and Application of Cooperative Production System for the Investigation of the National Geographical Condition

WANG Haiyin，LI Guohua，ZHUANG Xiaodong，DING Xiaolong

王海銀，李國華，莊曉東，等.地理國情普查數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)與應用[J].測繪通報，2015(7)：103-105.

10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0223

2014-11-25

王海銀(1975—)，男，高級工程師，主要從事地理信息軟件開發(fā)及技術管理等工作。E-mail：why@qdkcy.com.cn

P208

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：0494-0911(2015)07-0103-03