測繪應急數據管理平臺的設計與實現

耿麗麗，甘 泉，楊 雪，張 偉

(四川省基礎地理信息中心，四川成都610041)

一、引 言

近年來，我國因地震、地質、旱澇、海洋等自然災害給人民的生命和財產安全造成了巨大的損失，自然災害已經成為影響我國經濟發展和社會安全的重要因素，依靠科技進步，提高我國防災減災的綜合能力已成為當務之急［1］。

測繪應急數據在應對各種自然災害時起了不可或缺的作用，為災害的災情研判、決策部署、應急救援、災情評估等提供了強有力的數據支撐。因此，應急數據的高效管理在防災減災工作中占有十分重要的地位。

測繪應急數據具有多源多時態的特點，數據更新快、時效性及對比性強。目前，應急數據的管理主要采用檔案的人工管理方式，而沒有一個專門的管理平臺，信息的查詢、瀏覽、更新等非常不便，從而導致災害防治及空間分析達不到及時、準確的目標。

本文基于對測繪應急數據存儲與管理技術的研究，采用ArcGIS Server作為基礎平臺，研究開發了測繪應急數據管理平臺。

二、系統設計

1.總體架構設計

測繪應急數據管理平臺采用B/S結構搭建，系統總體架構分為3層，分別是數據層、應用層和服務層，如圖1所示。數據層提供數據的管理服務，包括測繪應急數據庫、應急數據目錄數據庫，以及為測繪應急影像數據構建的影像鑲嵌數據集，作為應急數據管理平臺的數據基礎。應用層是實現系統功能的基礎層，包括ArcGIS Engine應用組件、ArcGIS服務軟件、FTP文件管理軟件等，為應急數據管理平臺提供數據處理、分析、服務發布、文件庫存儲等功能實現的軟件平臺。服務層實現了測繪應急數據管理平臺的所有功能，包括目錄數據查詢、實體數據查看、多期影像對比、數據提取分發等，并實現與用戶的動態交互。

圖1 測繪應急數據管理平臺總體架構

2.數據庫設計

平臺數據庫的設計遵循可靠性、可擴展性、可維護性等原則［2］。平臺數據庫分為測繪應急數據庫、應急數據的目錄數據庫及系統數據庫3部分，如圖2所示。

(1)測繪應急數據庫

測繪應急數據庫主要包含基礎地理信息標準分幅影像數據和測繪應急保障事件中獲取的分區應急影像數據、DEM地形數據，以及包括境界、道路、水系、地名點數據等的矢量數據。測繪應急數據采用FTP文件數據庫的方式進行管理，文件數據庫以文件夾的形式存放在服務器端，客戶端通過FTP協議訪問數據庫服務器，管理和提取文件數據。

圖2 數據庫結構

(2)目錄數據庫

為便于對測繪應急數據庫中分幅、分區的數據進行查詢，需建立應急數據的目錄數據，即數據分布圖和查詢索引表。目錄數據庫分為現勢庫和歷史庫，現勢庫中存放現勢性最強的數據，歷史庫中存放被更新數據的目錄數據。目錄數據庫表結構包括文件名、數據類型、數據子類、比例尺、分辨率、數據格式、入庫時間、存放位置等關鍵字段，能夠進行全面的數據查詢檢索，為用戶提供整體、高效的瀏覽查詢服務。

(3)系統數據庫

系統數據庫包括用戶信息、日志信息、文件索引、數據提取分發信息、地名信息等。系統數據庫由一系列關系表組成，存儲在SQL Server數據庫中，記錄系統操作及數據查詢、檢索、提取、分發的相關信息。

3.系統功能設計

系統主要包括系統管理、服務發布、地圖操作、目錄查詢、數據顯示、數據服務6大模塊，如圖3所示。

圖3 系統功能設計

三、系統實現

ArcGIS Server提供了豐富的GIS功能，是一個用于構建集中管理、支持多用戶的企業級GIS應用的平臺。系統采用Visual Studio 2010作為集成開發環境，以ArcGIS Server10.1作為開發平臺，數據庫選用SQL Server2008。

1.系統管理模塊

該模塊主要包括用戶管理和日志管理。用戶管理功能實現用戶的添加、刪除，以及用戶信息、密碼和權限等的修改;日志管理功能實現查詢和刪除用戶登錄、數據下載及數據分發的日志信息。

2.服務發布模塊

該模塊主要包括基礎地理信息數據服務、應急數據服務及多期對比數據服務的發布，系統通過創建影像鑲嵌數據集發布數據服務。

3.地圖操作模塊

該模塊主要包括矢量和影像數據加載、地圖縮放漫游、屬性查詢、數據選擇、前后視圖、全圖顯示、底圖轉換等操作。

4.目錄查詢模塊

該模塊主要包括目錄數據的查詢、瀏覽、分析功能。系統實現勾選加載需要查看的數據，并可將多種類型數據疊加顯示;實現按行政區劃、地名點、經緯度坐標等進行空間查詢;用戶還可以根據自己的需求繪制點線多邊形進行查詢;同時還實現按屬性查詢功能，如按分辨率查詢、按圖名圖號查詢、按數據生產時間查詢等。

查詢后用戶可以查看所查詢數據的空間分布情況和篩選條件信息，并且在查詢結果的基礎上可再作查詢結果的分析，如按分辨率、數據生產時間等進行分類總結數據情況。

目錄數據查詢瀏覽界面如圖4所示。

圖4 目錄數據查詢瀏覽

5.數據顯示模塊

該模塊主要包括元數據、影像實體數據和多期對比數據的展示。

1)元數據查看實現所選擇的每幅數據元數據的逐一查看功能。

2)實體數據查看通過鑲嵌數據集實現，系統通過發布影像鑲嵌數據集服務為用戶提供查看實體數據的功能;系統對地圖控件顯示范圍進行控制，實現僅對當前圖幅范圍內數據的查看功能。如圖5所示。

圖5 實體數據查看

3)對于某一區域有多個時間段的影像，系統提供查詢和對比分析功能，用戶可以通過查詢具有多期影像的數據，同時調用多期影像查看變化情況。如圖6所示。

圖6 3期影像對比

6.數據服務模塊

該模塊主要包括數據選取、數據下載和數據分發。數據按類型進行選取后才能下載和分發，分發的數據主要有矢量數據、影像數據和DEM數據。矢量數據按照用戶給定的范圍及選擇的要素進行裁切、分類提取;影像數據和DEM數據根據范圍選擇相應圖幅進行下載分發。如圖7所示。

圖7 數據下載分發

四、結束語

測繪應急數據管理平臺充分利用了網絡地理信息技術及數據庫技術，實現了測繪應急數據的任意查詢、瀏覽、對比分析及快速提取等功能，為加強應急數據的管理，以及提升科學減災水平、輔助應急救援指揮、評估災情等提供了輔助決策和技術支持。

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