基于空間規劃的數據集成存儲關鍵技術研究

孫莉 何彬 李亭 孫一飛

（1.河南省測繪工程院，河南 鄭州 450003；2.駐馬店水利勘測設計研究院, 河南 駐馬店 463000；3.中科宇圖科技股份有限公司河南分公司,河南 鄭州 450003 4.黃河勘測規劃設計有限公司，河南 鄭州 450003 ）

為推進空間規劃試點工作有序開展，河南省委辦公廳、河南省人民政府辦公廳印發了《河南省省級空間規劃試點實施方案》，指出要整合各部門現有空間管控信息管理平臺，搭建基礎數據、目標指標、空間坐標、技術規范統一銜接共享的空間規劃信息平臺，為規劃編制提供輔助決策，對規劃實施監測評估，實現項目并聯審批，提高行政審批效率。空間規劃項目開展中，數據庫建設承擔著中流砥柱作用[1]。

空間規劃數據庫采用空間數據和關系型數據統一管理的模式，高效管理基礎測繪數據、地理國情普查數據、自然資源數據、空間規劃底圖數據、項目規劃并聯審批資料數據及其他行業規劃專題數據。結合項目等級的質量控制及高性能數據管理的需求，構建一個包含海量、多源、異構數據的集成化數據庫系統，可實現項目中各類數據的高效分布存儲和統一管理。

1 建庫流程設計

空間規劃數據庫建設分為四個階段，即各類數據準備階段、數據整合處理入庫階段、數據庫系統設計開發實現階段、數據庫測試運行階段。空間規劃數據庫設計總體技術流程如圖1所示。

（1）各類數據準備階段。針對項目實地調研進行需求分析和可行性分析，完成數據庫建設設計方案的撰寫，明確數據庫包含的各項內容，對數據進行梳理，完成數據庫的邏輯、運行環境和系統安全等各項設計。

（2）數據整合處理入庫階段。按照數據庫設計方案和地方地形地貌環境的實際情況進行數據預處理。針對需求，開發數據入庫檢查處理工具，對各類規劃數據、基礎測繪數據、自然資源數據、項目審批數據等進行整合處理，完成數據入庫工作。

圖1 空間規劃數據庫設計總體技術流程

（3）數據庫系統設計開發實現階段。依托數據庫建設方案的可行性和需求分析，核定數據庫管理系統的功能。主要包括數據核查、質量控制、坐標轉換、管理維護、數據制圖輸出及系統配置維護等功能。

（4）數據庫測試運行階段。搭建數據庫運行環境，在該環境下將建成的數據庫、數據庫管理系統和軟硬件環境等進行安裝部署和集成。運行空間規劃綜合數據庫管理系統，對系統功能進行測試和完善，最終形成面向用戶的可運行數據庫系統，并制定系統與數據庫的維護機制。

2 數據綜合處理

2.1 基礎測繪數據處理

基礎測繪地理信息數據是規劃項目建設的數據基礎和保障，主要是利用河南省基礎地理信息數據庫建設成果、地理國情普查成果以及1∶50000更新成果，進行必要的更新，以滿足空間規劃工作的需要。基礎測繪地理信息數據的整合處理包括以下兩方面：

（1）入庫前數據預處理。將新獲取制作的高分辨率遙感影像成果、地理國情普查成果與監測成果數據、各類規劃成果數據、自然資源數據、1∶10000和1∶50000比例尺更新數據等進行格式轉換和坐標統一，并更新到空間規劃數據庫中。

（2）配圖制作服務發布與數據集成管理。基礎地理信息數據整合入庫后，參考項目的等級標準，對其進行地圖配圖與地圖服務發布。根據空間規劃信息平臺功能要求，發布對應的WMTS、WMS、WFS等符合OGC標準的地圖服務，提供數據快速檢索、空間分析、輔助審批等功能接口，供各個系統調用。

2.2 規劃專題數據處理

規劃專題數據是指深入分析空間規劃所需的各類規劃資料，在充分利用已有數據的基礎上，從地方各局委及相關部門協調、收集、匯總的相關數據。根據空間規劃數據庫建設需求，對資料進行綜合分析、整理，并完成資料數據利用設計方案，為后期資料數據的高效利用提供堅實保障。

（1）數據來源。數據庫建設需要發改、國土、城鄉規劃、住建、環保、水利、農業、林業等部門提供與空間規劃編制相關的規劃資料數據與基礎測繪數據。數據內容包括各部門所轄范圍內的規劃矢量數據、影像數據、圖表圖紙數據以及數據說明，各部門所編制的規劃文檔方案、編制規劃所依據的標準規范等。

（2）數據處理。資料數據收集以后，編寫數據資料詳細清單及明細。根據項目中空間規劃編制與專題評價分析的需求對各類數據資料進行可用性分析，從中提取需用到的統計數據、矢量數據、附圖資料、規范及說明文檔。

3 數據庫管理系統設計

數據庫以空間規劃信息平臺的需要為切入點，基于Geodatabase數據模型，采用面向對象的方法和UML建模語言對數據庫進行統一設計，在建庫環境下設計、開發數據入庫檢查、處理與入庫工具軟件，對規劃原始數據及成果數據進行批量入庫檢查、對象化處理、數據入庫、關聯關系建立等系列處理后，將各種數據集中統一在關系型數據庫中存儲或管理，實現各種數據一體化無縫建庫。同時采用C/B應用模式設計并開發數據庫管理系統，實現規劃成果數據集成管理、查詢分析和更新維護等功能。數據庫系統應用架構如圖2所示。

圖2 數據庫系統應用架構圖

3.1 數據庫框架設計

數據庫建庫在關系型數據庫基礎上，通過SDE、ADO、ODBC、OCI、自定義組件等數據接口實現數據庫存儲與訪問。數據庫分為規劃數據庫、自然資源數據庫、地理國情普查數據庫和并聯審批數據庫。其中，規劃數據庫包括土地總體規劃數據、土地利用現狀數據、環境保護規劃數據、城市總體規劃數據、各類專題規劃數據、主體功能區數據、規劃底圖數據、礦產資源數據等成果。自然資源數據庫包括土地、礦產、地質環境、文物、水利、交通、林業等資源的相關數據信息。地理國情普查數據庫包括根據項目需求整合后的地表覆蓋、地理國情要素、遙感影像等數據。并聯審批數據庫主要包括項目生成、規劃審批、實施和規劃監管等業務流數據。空間規劃數據庫框架模型圖如圖3所示：

圖3 空間規劃數據庫框架模型圖

3.2 數據庫管理系統開發實現

空間規劃數據庫管理系統綜合考慮國民經濟和社會發展規劃、城市總體規劃、土地利用總體規劃和生態環境保護規劃等“四規合一”的業務需求和數據質量控制及綜合性數據管理需求，構建一個包含海量、多源、異構數據的集成化數據庫系統，實現各類型數據的分布存儲、統一管理[2]。數據庫管理系統的主要功能包括數據整合處理、坐標轉換、數據入庫、質量控制、數據管理維護、數據應用、數據制圖輸出及系統配置維護等功能。系統功能模塊較多，僅以數據庫數據整合處理模塊和數據管理維護模塊為例進行介紹。

（1）數據整合處理模塊：該模塊提供入庫前的數據格式標準化處理功能，以及數據格式統一轉換、空間參考轉換、數據整合等功能。

①格式轉換。矢量數據格式轉換功能支持常見的GDB、MDB及CAD矢量數據格式的相互轉換，包括單個轉換與批量轉換。柵格數據格式轉換功能支持各類常見Tiff、Grid等柵格數據格式間的相互轉換。數據轉換支持的格式如表1所示。

表1 數據轉換支持的格式

②空間參考轉換。支持用戶設置空間轉換模型或轉換參數（包括七參數和四參數），實現矢量數據空間參考轉換和柵格數據空間參考轉換。數據空間參考轉換功能支持WGS-84坐標系、1954北京坐標系、1980西安坐標系及地方坐標系與2000國家大地坐標系間的相互轉換，支持的矢量數據格式為Gdb、Mdb和Shp，支持的柵格數據類型為Tiff、Image和Grid。空間參考支持轉換方式說明如表2所示。

③數據整合。通過制定各類規劃數據整合規則，完成數據的整合處理與輸出工作。支持用戶對規則的管理，主要包括規則的新增、刪除、查詢和修改等。整合規則主要包括字段擴充、屬性賦值與圖層提取。

（2）數據管理維護模塊：該模塊關系到整個系統的正常運行及后期維護，主要實現了用戶管理、系統配置和數據安全保障等功能。

表2 空間參考支持轉換方式說明

①用戶管理。主要包括用戶信息管理和用戶權限管理。用戶信息管理主要實現用戶、角色管理與權限分配管理，管理員可對用戶信息進行新建、修改、刪除等操作。用戶權限配置，根據使用者的身份，對用戶進行使用權限、角色配置，嚴格限制用戶的使用范圍，提高數據安全性。

②系統配置。數據庫配置，實現對數據庫、數據字典、數據結構等內容的配置；數據源配置，對空間數據源、文件數據源進行配置，并提供數據服務發布與管理等功能。

③數據安全保障。主要包括數據備份、身份識別和訪問控制。身份識別，依托測繪安全保密相關技術，啟用用戶身份標識唯一性檢查、登錄失敗處理等，對登錄用戶進行身份標識和鑒別，保證系統不存在重復用戶身份標識；訪問及下載控制，提供訪問控制功能，依據安全策略控制用戶對文件、數據庫、系統功能的訪問使用及保密數據的下載。

4 結語

本研究以空間規劃項目為基礎，研究了一套科學高效的數據庫建庫流程、基礎測繪數據處理和規劃專題數據處理方法、數據庫管理系統建設方案、程序開發理論和項目實施方案。這一研究在河南省空間規劃項目中已經得到了應用，能夠為空間規劃、“多規合一”等相關項目的數據處理、數據庫建庫流程、數據庫管理系統的實現提供一定的理論和實踐方法，可有效提高空間規劃等相關項目數據建庫的生產效率。

[1]河南省委辦公廳，河南省人民政府辦公廳.河南省省級空間規劃試點實施方案:廳文〔2017〕18號[Z].2017-04-28.

[2]王唯山,魏立軍.廈門市“多規合一”實踐的探索與思考[J].規劃師,2015(2):46-51.