沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)一張圖平臺(tái)建設(shè)研究

張西軍

(沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽 110004)

沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)一張圖平臺(tái)建設(shè)研究

張西軍*

(沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽 110004)

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)是智慧城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，本文論述了一張圖平臺(tái)對(duì)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的組織管理方式，簡述了沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)一張圖平臺(tái)建設(shè)的內(nèi)容、技術(shù)框架、數(shù)據(jù)組織方式、技術(shù)路線等，并且結(jié)合沈陽市實(shí)際情況論述了一張圖平臺(tái)如何將日常辦公系統(tǒng)、數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺(tái)關(guān)聯(lián)成一個(gè)整體，對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)具有借鑒意義。

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫；地理信息公共服務(wù)平臺(tái)；管理生產(chǎn)一體化；大數(shù)據(jù)

1 引 言

沈陽市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)一張圖平臺(tái)(下文簡稱“一張圖平臺(tái)”)是在智慧沈陽時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)以及沈陽市“多規(guī)合一”平臺(tái)建設(shè)背景下提出的，主要目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)面向?qū)ο蟆⒍嘣磾?shù)據(jù)融合、管理生產(chǎn)一體化的綜合地理信息管理平臺(tái)，更好地為社會(huì)服務(wù)。

一張圖平臺(tái)通過有效整合沈陽市十幾年積累的豐富的地理信息資源，將不同時(shí)期、不同類型、不同比例尺的地理信息資源進(jìn)行高效的管理與利用，提高了沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的生產(chǎn)效率、管理水平以及對(duì)外綜合服務(wù)能力。一張圖平臺(tái)面向項(xiàng)目管理，整合了沈陽市勘察測繪研究院日常管理與數(shù)據(jù)生產(chǎn)相分離的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了日常業(yè)務(wù)辦公、地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)、地理信息展示、對(duì)外服務(wù)一站式應(yīng)用，打通了當(dāng)前城市測繪院普遍存在的文流、圖形相分離的瓶頸，使測繪項(xiàng)目的過程管理、數(shù)據(jù)的規(guī)范處理、數(shù)據(jù)的更新維護(hù)、數(shù)據(jù)的分發(fā)應(yīng)用等一系列過程更加規(guī)范、可控，提高了城市勘測生產(chǎn)流程管理的智能化水平。一張圖平臺(tái)改變了地形圖數(shù)據(jù)分幅管理、文件式存放的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理，實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟆o縫連續(xù)、無極縮放的GIS綜合應(yīng)用，使數(shù)據(jù)用途由面向制圖轉(zhuǎn)變?yōu)榧骖欀茍D與GIS應(yīng)用，減輕了數(shù)字沈陽地理空間框架及智慧沈陽時(shí)空信息云平臺(tái)數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)更新的工作量。

2 平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)及設(shè)計(jì)思路

2.1 平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)

一張圖平臺(tái)的總體建設(shè)目標(biāo)是：以日常勘測項(xiàng)目生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程為依托，以地理信息系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，以提高該院各業(yè)務(wù)部門和沈陽市各級(jí)政府部門工作效率和信息化水平為出發(fā)點(diǎn)，以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，充分整合各類數(shù)據(jù)資源，研發(fā)智能化的平臺(tái)，完善沈陽市勘察測繪研究院勘測成果的生產(chǎn)管理及應(yīng)用服務(wù)體系，并實(shí)現(xiàn)沈陽市多源異構(gòu)地理空間數(shù)據(jù)資源的智能化管理、網(wǎng)絡(luò)化共享和最大化利用。

平臺(tái)的具體建設(shè)目標(biāo)包括：

(1)實(shí)現(xiàn)基本地形圖數(shù)據(jù)的集中管理與跨幅應(yīng)用，通過構(gòu)建統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫，打破基本地形圖數(shù)據(jù)分幅分散管理方式，實(shí)現(xiàn)基本圖數(shù)據(jù)的集中管理與連續(xù)跨幅應(yīng)用。

(2)實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)資源的集成共享與高效利用。首先制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)，然后在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)資源的科學(xué)整合和平臺(tái)建設(shè)來實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的集成共享與綜合高效利用。

(3)對(duì)地理空間要素增加時(shí)間維度信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源“時(shí)空一體化”管理。

(4)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的快速動(dòng)態(tài)更新，建立沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)維護(hù)與共享機(jī)制。在制度上，明確數(shù)據(jù)生產(chǎn)職責(zé)、明確數(shù)據(jù)使用規(guī)則；從技術(shù)層面，研發(fā)相關(guān)功能模塊，輔助地理信息資源快速動(dòng)態(tài)更新，從而保證數(shù)據(jù)的鮮活性和現(xiàn)勢性。

(5)實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的無縫銜接和聯(lián)動(dòng)操作。平臺(tái)需要簡化成果資料流轉(zhuǎn)、分發(fā)與更新應(yīng)用流程，方便用戶的使用，并實(shí)現(xiàn)全院多系統(tǒng)的無縫銜接和聯(lián)動(dòng)操作。

2.2 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

沈陽市當(dāng)前的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)主要是利用建成的“辦公自動(dòng)化(OA)系統(tǒng)”進(jìn)行生產(chǎn)管理，利用“GIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)”進(jìn)行數(shù)據(jù)的生產(chǎn)與更新，兩套系統(tǒng)之間銜接不太緊密，導(dǎo)致數(shù)據(jù)生產(chǎn)很多環(huán)節(jié)依賴于人工控制，影響了對(duì)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)的管控能力。一張圖平臺(tái)將建設(shè)“數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)”和“數(shù)據(jù)集成共享系統(tǒng)”，其中“數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)”進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理、更新、維護(hù)、發(fā)掘等工作，“數(shù)據(jù)集成共享系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)任務(wù)的管控及多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合和共享。一張圖平臺(tái)填充了“辦公自動(dòng)化(OA)系統(tǒng)”和“GIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)”之間的諸多“縫隙”，可以實(shí)現(xiàn)沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)、生產(chǎn)過程管理、數(shù)據(jù)更新維護(hù)、數(shù)據(jù)集成管理和數(shù)據(jù)共享應(yīng)用等業(yè)務(wù)的全覆蓋，使各套系統(tǒng)之間形成一個(gè)緊密聯(lián)系的整體。一張圖平臺(tái)與原有系統(tǒng)之間總體流程設(shè)計(jì)如圖1所示：

圖1一張圖平臺(tái)工作流程

3 功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

3.1 平臺(tái)總體架構(gòu)

平臺(tái)遵照國家標(biāo)準(zhǔn)、部門標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，參考數(shù)字城市地理空間框架和智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)的指導(dǎo)文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，形成沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)在Oracle 11g數(shù)據(jù)庫中，利用ArcSDE數(shù)據(jù)庫引擎進(jìn)行管理。軟件平臺(tái)基于SOA和J2EE體系設(shè)計(jì)理念，便于實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)與互操作，利用Web Services方法實(shí)現(xiàn)一種松散耦合的異構(gòu)式環(huán)境的集成，構(gòu)建面向服務(wù)的、融共享服務(wù)提供方、使用方和管理方為一體的地理信息數(shù)據(jù)共享框架體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一注冊(cè)和分級(jí)授權(quán)的服務(wù)組織模式與運(yùn)行管理機(jī)制，達(dá)到地理信息共享交換的持續(xù)擴(kuò)展。一張圖平臺(tái)總體架構(gòu)如圖2所示：

數(shù)據(jù)資源層將依托數(shù)據(jù)庫和GIS技術(shù)，打破傳統(tǒng)分幅的概念，并構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫，將相同類型要素合并到數(shù)據(jù)庫的同一圖層中進(jìn)行統(tǒng)一管理。

應(yīng)用層主要面向最終用戶，實(shí)現(xiàn)全院數(shù)據(jù)資源的整合管理、更新維護(hù)及共享應(yīng)用。數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)全院時(shí)空數(shù)據(jù)的編輯管理、更新維護(hù)及轉(zhuǎn)換輸出等；數(shù)據(jù)集成共享系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)全院多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成展示、網(wǎng)絡(luò)分發(fā)與共享應(yīng)用等。

圖2 一張圖平臺(tái)總體架構(gòu)

3.2 數(shù)據(jù)庫組織方式

為了提高時(shí)空大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與訪問效率，一張圖平臺(tái)采用分布式數(shù)據(jù)庫對(duì)時(shí)空大數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式的存儲(chǔ)管理，可以支持Oracle、SQL Server、PostgreSQL等數(shù)據(jù)庫。為了延續(xù)人們認(rèn)知地理世界的習(xí)慣，項(xiàng)目對(duì)多源異構(gòu)時(shí)空數(shù)據(jù)按矢量數(shù)據(jù)集(Feature Dataset)和要素層(Feature Class)的“層次結(jié)構(gòu)”進(jìn)行集成組織。首先依據(jù)數(shù)據(jù)尺度的不同，將數(shù)據(jù)分大類進(jìn)行組織，每個(gè)大類對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集下又對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)要素層，每個(gè)要素層包括若干地理空間實(shí)體。每個(gè)地理空間實(shí)體由一個(gè)幾何對(duì)象和描述幾何對(duì)象的屬性兩個(gè)部分構(gòu)成，它是數(shù)據(jù)集成組織的最小單元。

為提高各類數(shù)據(jù)的查詢、瀏覽及多用戶應(yīng)用需求，需要對(duì)各類數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫索引。一張圖平臺(tái)采用屬性索引、矢量數(shù)據(jù)索引和柵格數(shù)據(jù)索引對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。屬性索引采用B+樹索引方法，對(duì)數(shù)據(jù)層常用字段或者作為聚集函數(shù)的字段，根據(jù)數(shù)據(jù)查詢檢索需求建立索引，提高屬性查詢的效率。矢量數(shù)據(jù)索引采用R-Tree索引方法，通過一個(gè)最小的包含幾何體的矩形(外包矩形MBR)作為該幾何體的空間索引，并且將表與索引分配在不同的表空間中，來提高空間查詢效率。針對(duì)不同級(jí)別的柵格數(shù)據(jù)瀏覽，通過創(chuàng)建不同層級(jí)的鑲嵌數(shù)據(jù)集金字塔來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)索引，在金字塔創(chuàng)建過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整金字塔的大小、級(jí)別、壓縮質(zhì)量等。

3.3 數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)面向數(shù)據(jù)管理人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的更新維護(hù)、編輯處理和輸出應(yīng)用等。該子系統(tǒng)專業(yè)性較強(qiáng)，故采用C/S架構(gòu)開發(fā)，GIS平臺(tái)軟件采用ArcGIS10.2，數(shù)據(jù)庫平臺(tái)采用Oracle 11g+ArcSDE，開發(fā)環(huán)境采用Microsoft Visual Studio 2010，支持.Net Framework 4.0框架，支持64位操作系統(tǒng)，開發(fā)語言采用C#。

根據(jù)沈陽市基本地形圖數(shù)據(jù)管理的需求，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能主要包括：用戶登錄、數(shù)據(jù)加載、地圖基本操作、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、制圖打印、輔助工具、系統(tǒng)維護(hù)等模塊。各模塊側(cè)重點(diǎn)不同，即有分工又有合作，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的體系，共同協(xié)調(diào)完成各個(gè)層次的數(shù)據(jù)庫的建庫、管理、應(yīng)用和維護(hù)更新工作。系統(tǒng)主界面如圖3所示。

圖3數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)界面

3.4 數(shù)據(jù)集成共享系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)集成共享系統(tǒng)面向所有用戶，實(shí)現(xiàn)全院地理信息資源的在線瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)與簡單分析等功能。該子系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)開發(fā)，GIS平臺(tái)軟件采用ArcGIS10.2+ArcGIS API for Silverlight，數(shù)據(jù)庫平臺(tái)采用Oracle 11g+ArcSDE，開發(fā)環(huán)境采用Microsoft Visual Studio 2010，支持.Net Framework 4.0框架，支持64位操作系統(tǒng)，開發(fā)語言采用C#。數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)模塊如圖4所示。

考慮到數(shù)據(jù)集成共享系統(tǒng)面向的不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)及服務(wù)的需求不一樣，后臺(tái)管理模塊可以針對(duì)不同用戶(可細(xì)化到每人)，定制不同的數(shù)據(jù)源、不同的數(shù)據(jù)展示界面、不同的要素操作權(quán)限，既提高了系統(tǒng)的智能化程度，又能從源頭上保證數(shù)據(jù)的安全。

圖4數(shù)據(jù)集成共享系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié) 語

本文結(jié)合沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)一張圖平臺(tái)建設(shè)過程，介紹了基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)思路、技術(shù)架構(gòu)等，論述了系統(tǒng)建設(shè)過程中如何與原有的辦公、業(yè)務(wù)系統(tǒng)緊密聯(lián)結(jié)、協(xié)同應(yīng)用，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)。

沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)一張圖平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了沈陽市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，為數(shù)字沈陽地理空間框架及智慧沈陽時(shí)空信息云平臺(tái)等項(xiàng)目的順利實(shí)施與更新維護(hù)打下了很好的基礎(chǔ)。目前該系統(tǒng)已經(jīng)基本完成，在城市規(guī)劃、國土管理、管線管理、公共設(shè)施維護(hù)、專業(yè)GIS平臺(tái)開發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮了作用。隨著數(shù)據(jù)資源的豐富及系統(tǒng)功能的完善，一張圖平臺(tái)將會(huì)在更多的領(lǐng)域提供地理信息服務(wù)，促進(jìn)沈陽市地理信息行業(yè)的發(fā)展。

[1] 田繼成. 大同市勘察測繪院綜合空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)[J]. 城市勘測，2015(3)：23～26.

[2] 李靜蘭. 面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 城市勘測，2013(5)：36～39.

[3] 王懷，樊文鋒，葉芳宏. 基于ArcSDE的省級(jí)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)[J]. 地理信息世界，2011(3)：65～69.

[4] 郭有為，姜蕓，鞏翼龍. 數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)研究[J]. 測繪與空間地理信息，2012，35(5)：84～86.

[5] 趙峰，郭容寰. 上海基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與建設(shè)[J]. 測繪通報(bào)，2006(8)：46～49.

[6] 孫峰，徐星明，劉升傳等. 沈陽市工程地質(zhì)地理信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用[J]. 城市勘測，2016(3)：155～157.

[7] 尹鵬程，李鋼，張培等. 地籍調(diào)查與基礎(chǔ)測繪一體化管理模式[J]. 測繪科學(xué)，2011，36(1)：190～192.

[8] 裴蓮蓮，唐建智. 北京市村莊規(guī)劃地理信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 城市勘測，2014(1)：33～37.

ResearchonShenyangFundamentalGeographicDataOneMapPlatform

Zhang Xijun
(Shenyang Geotechnical Investigation & Surveying Research Institute，Shenyang 110004，China)

Fundamental geographic data is one of the important infrastructures of intelligent urban construction. This paper discusses the way of one map platform on the organization and management of basic geographic data. This paper also sketches the construction content，technical framework，data organization，technical route of Shenyang Fundamental Geographic Data One Map Platform，and combined with the actual situation in Shenyang，this paper expounds the one map platform how to associate daily office system and data production platform into a whole. So this paper provides useful reference to the establishment of basic geographic database system.

fundamental geographic database；geographic information public service platform；management and production integration；big data

1672-8262(2017)06-43-04

P208.2

A

2017—02—03

張西軍(1983—)，男，碩士，工程師，主要從事GPS高精度測量科研及應(yīng)用和GIS開發(fā)應(yīng)用等工作。