空間資源數據庫一體化管理與服務平臺研究

王昌平

(福州市勘測院 福建福州 350108)

0 引言

隨著技術的進步以及用戶需求的提升，城市測繪行業正面臨著從“數字化測繪”向“信息化測繪”過渡的重大課題[1]，以適應信息化時代對測繪行業提出的更高的要求。

我國基礎地理信息數據庫建設歷經20余年。“九五” “十五” 期間, 完成了國家基礎地理信息數據庫的初始建庫; “ 十一五” 期間, 開展了國家基礎地理信息的首次全面更新。數字城市的建設，空間資源數據庫逐步形成了地形圖數據庫、 地下綜合管線數據庫、地址編碼數據庫、電子地圖數據庫、各類專題庫等多元空間數據庫。空間數據庫豐富，急需解決多源、多尺度空間數據的自動處理與更新，測繪地理信息智能管理與交換，測繪地理信息網絡服務，測繪業務信息管理生產更新管理的需求，提升城市空間數據的更新與服務能力。特別是市域大比例尺地形圖與地下管線數據量的急劇增大，更新頻度復雜度的增加，數據種類的不斷豐富，數據應用的深入與擴展，使傳統的采用圖幅文件等生產更新管理方式不能滿足管理與服務應用的需求。目前，國內空間數據管理更多是相對獨立的建庫管理，沒有對多源數據進行整合，無法對數據進行聯動更新、提供現勢性高的在線數據與切片數據服務。

因此，空間資源數據庫一體化管理與服務平臺的建設，對城市“信息化測繪”體系建立具有重要意義：

(1)平臺建立了多源、多尺度空間數據庫管理體系，為數字城市信息化測繪體系的重要構件，使得數字城市空間數據有了鮮活數據更新保障。

(2)平臺提高空間資源數據的更新生產與服務效率。

(3)平臺為各類空間資源數據更新生產機制提供了強有力的技術保障。

(4)平臺為城市信息化測繪體系建立了一個易推廣、可復制的模板。

1 系統建設思路

隨著城市發展和測繪信息化的深入應用，對地理信息的獲取、處理、管理、服務和應用提出了更高的要求。地形圖與地下管線是城市基礎數據，具有數據量大、更新頻度高、精度準確性要求高等特點，通過建立空間資源數據庫一體化管理與服務平臺，將為空間數據的管理與服務提供一個有力的支撐平臺。

首先，采用基于要素的建庫方法，通過建立時空數據模型和不同的建庫模板，建立不同數據源的存儲模式，分層、分級、分區進行存儲，統一數據格式、統一操作平臺和管理方式，形成一體化的時空數據庫；

第二，建立基于地理事件范圍的空間資源數據聯動更新機制，建立地理事件更新范圍沖突解決規則[2]，確保數據更新準確性和一致性，研究快速提取地形地物要素變化數據方法，實現數據動態更新和地形地物要素全生命周期跟蹤管理功能；

第三，研究提升數據服務能力，根據不同使用需求，按范圍、圖幅、圖層分發不同類型的空間數據，同時建立數據同步子系統，完成多級聯的空間矢量數據庫全量和增量同步更新技術，將生產庫和應用庫分離，提升在線服務能力。

2 關鍵技術研究

(1)建立了空間資源數據一體化時空數據庫[3]管理與服務平臺。

該系統建立了空間資源數據一體化時空數據庫管理與服務平臺，將空間資源數據通過建立時空數據模型和不同的建庫模板，建立不同數據源的存儲模式，分層、分級、分區進行存儲，統一數據格式、統一操作平臺和管理方式，形成一體化的時空數據庫管理與服務平臺。

(2)提出“要素對象空間信息指紋”的地形地物要素數據變化捕獲方法[4]。

該系統提出將地形地物要素數據的坐標數組通過MD5算法生成32位字符串的“要素對象空間信息指紋”作為判定要素數據變化的方法，快速提取要素實體的變化數據，進行數據動態更新維護，使增量更新數據量大大減少，提高了數據更新的效率和空間庫的性能。

(3)基于地理事件范圍[5]的地形圖與地下管線聯動更新。

地形地物的變化，往往影響各類數據的變化，該系統建立基于地理事件范圍的空間資源數據聯動更新機制，建立地理事件更新范圍沖突解決規則，確保數據更新準確性和一致性。

3 系統實現

系統平臺綜合采用GIS技術與先進成熟的空間數據管理技術，對空間數據的采集、更新管理、分發和分析功能，建成各類空間資源數據庫，提供配套的基于空間數據庫的數據生產、管理與分發流程，建成系列便于數據生產、管理與數據分發使用的空間數據一體化管理與服務平臺。系統完成主要功能如圖1所示。

圖1 系統功能圖

系統部署情況如圖2所示。

圖2 系統部署圖

(1)多源、多尺度空間數據建庫子系統

根據多源、多尺度空間數據不同管理需求，建立不同的建庫模板，統一數據格式、統一操作平臺和管理方式；建立不同數據源的存儲模式，分層、分級、分區進行存儲，提高海量空間數據庫的運行性能。功能如圖3所示。

圖3 空間數據建庫子系統

(2)工程項目管理子系統

在地圖上直觀顯示出每一項工程的作業區域、登記項目信息，并能對項目信息進行相關統計查詢。具體功能如：工程項目范圍線繪制、工程項目信息導入、工程項目范圍線編輯、工程項目信息查詢定位等。功能如圖4所示。

圖4 工程項目管理子系統

(3)數據動態更新子系統

地形地物要素的變化快速識別與提取技術，實現數據動態更新和地形地物要素全生命周期跟蹤管理功能。功能具體如：工程項目范圍線輸入，可通過范圍線數據導入、自定義勾畫、其他系統信息提取自動生成、輸入圖幅號等；下載數據，按范圍下載數據，可分為按圖幅下載、按任意范圍線下載、緩沖區下載、單圖層修測非修測、多圖層下載等；更新數據入庫，進行沖突檢測、沖突斷言定義、沖突管理等。功能如圖5所示。

圖5 數據動態更新子系統

(4)地理信息分發服務子系統

地理信息分發技術，根據不同使用要求，按范圍、圖幅、圖層分發不同類型的空間數據，為需要圖幅文件的系統提供文件數據服務。功能如圖6所示。

圖6 地理信息分發子系統

(5)數據同步子系統

完成多級聯的空間矢量數據庫全量和增量同步更新技術；將生產庫和應用庫分離，提升在線服務能力，為其它業務提供準實時的矢量數據服務。功能如圖7所示。

圖7 數據同步子系統

(6)動態切圖子系統

提供地圖數據切圖范圍、切圖比例尺、切圖模式等設置，根據具體范圍進行動態切圖、讀取更新范圍動態切圖，根據范圍線提取切圖成果文件等功能。通過該功能，可以為其他業務系統提供現勢性高、訪問效率高的瓦片服務。功能如圖8所示。

圖8 動態切圖子系統

(7)系統管理

指和系統相關的輔助信息管理，如用戶信息管理、部門信息管理、權限配置、系統設置、數據字典等。

4 結論

數字城市建設，通過空間資源數據庫一體化管理與服務平臺項目的建設，已經逐步建立了地形圖、地下管線庫、電子地圖、地名地址庫及各類專題的空間資源數據庫，實現各區域的數據動態更新、分發與對外提供數據服務一體化目標，為 “測繪信息化”打下堅實的基礎。

(1)統一數據標準：通過建立空間數據庫管理平臺，形成了我院各類空間數據資源庫的建庫標準，為各分院對外擴展提供了利器。

(2)統一生產工藝流程：通過空間數據庫管理平臺的應用，形成了我院從數據生產加工、數據更新、數據分發應用一整套完整的業務流程，規范了生產與應用，提高了數據質量和數據更新效率。

(3)統一數據服務：通過空間數據庫管理平臺的應用，提升了對外提供數據的服務能力，為地理信息業務拓展提供了數據保障。

通過不斷深入研究空間數據庫更新管理流程，挖掘空間數據應用價值，提升空間數據服務能力，逐步完善該平臺建設。