我國地理國情信息系統的設計與實現

楊倩倩

摘 要：文章展開對我國地理國情信息系統的設計與實現研究，目的在于了解當前地理國情信息系統的具體設計及應用。在經濟文化繁榮發展的趨勢下，我國政治、軍事等領域均取得突出性的進展。地理國情信息系統在軍事領域中，主要是結合地理信息、數字地球和空間數據庫等技術，實現對地理國情信息的綜合管理與表達。基于地理國情信息系統的發展及應用，文章首先分析了地理國情信息系統的架構設計。其次，探討了地理國情信息系統空間數據庫及服務。最后，重點研究了地理國情信息系統的空間表達。

關鍵詞：地理國情；信息系統；設計

在科學技術日益創新的時代下，地理國情信息系統已經被廣泛應用到經濟和國防建設發展中。通常情況下，地理國情信息想通下的國情監測，是從全面角度掌握我國地理環境要素的重要基礎。地理國情信息系統的應用，主要是借助先進的測繪技術和豐富的數據資源，實現對我國各地區地表覆蓋物和地形地貌信息的搜集，從而掌握所監測地區的人為地理要素。作為一項相對復雜的信息管理工程，地理國情信息系統監測下的數據來源廣泛。因此，其所獲得的數據信息的應用領域也較為寬泛，包括生態分析領域、環境監測領域和安全防控領域。

1 地理國情信息系統的架構設計

地理國情信息系統的架構設計，主要是依據CS架構模式，由客戶端和服務端兩部分組成的。客戶端在信息系統中，通常是從信息系統平臺角度出發，提供具有針對性的信息服務，從而完成信息系統用戶的交互性任務。服務端在信息系統中，通常是用來對地理國情信息系統所搜集的信息加以存儲，并定期、及時地將所存儲的地理國情信息，加以發布，實現信息服務。深入分析地理國情信息系統的構架應用，信息處理系統在應用中可以從數據服務、存儲和應用3個層次展開。一般來說，地理國情信息系統中的數據存儲與數據服務，屬于邏輯角度的分層。此兩層之間能夠借助系統的IP協議實現對數據的獲取[1]。數據應用服務，多是由信息系統的客戶端提供的，該層借助HTTP協議能夠有效獲取符合數據服務層的相關數據。具體地理國情三維地理信息系統架構如圖1所示。

2 地理國情信息系統空間數據庫及服務分析

2.1 地理國情信息系統的矢量數據存儲

就數據格式來說，在地理國情信息系統數據庫中，其所監測和存儲的地表覆蓋分類信息都屬于矢量數據。在矢量數據存儲期間，圖層與數據是相對應的關系，且對應空間數據表。矢量數據庫與土層的關系對應，呈現出兩方面的特點[2]。（1）不同的圖層和數據空間表中，所涵蓋的內容和信息具有單一性，具有同質性。比如，地表覆蓋信息和水域信息等。（2）不同的土層和數據空間表中，其所呈現的矢量數據形狀具有單一性，或者是點形，或者是面形，或者是線形。在對地理國情數據信息進行儲存時，通常采用矢量形狀，一般采用ST-CEOMETRY數據模型，實現對國情信息數據的綜合存儲。

2.2 地理國情信息系統的柵格數據存儲

在地理國情信息系統空間數據庫中，對地理國情信息生成文件的通常是Oracle數據庫；對地理國情信息空間數據提供模型和編碼的通常是ArcSDE。利用地理國情信息系統中的數字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）和數字對象模型（Digital Object Model，DOM），能夠快速將柵格信息存儲到空間數據庫中[3]。此種信息存儲不僅能夠提高信息系統對柵格數據的綜合性管理，同時也可以將此類柵格信息作為背景，在數據庫中用來表達所監測的地貌形態和信息。一般來說，在對柵格數據庫進行存儲時，多是借助6個業務表實現的。即將柵格影像添加到國情信息系統中時，需要創建與柵格影像相適合的用戶業務表。在上傳圖片影像時，ArcSDE會將柵格影像添加記錄加以保存，形成數據索引表。通過柵格數據的表間關聯性，提升柵格影像信息的完整性。

2.3 地理國情信息系統的服務

在地理國情信息系統設計中，信息系統的服務接口是系統服務發揮作用的前提。如圖2所示為地理國情信息系統服務接口構架圖。根據圖2中相關信息顯示，該信息服務接口采用的時REST接口規范。設計的地理國情信息系統服務，主要表現為以下幾項特點。（1）不同格式返回[4]。依據地理國情信息系統中的不同參數，可以在不同的格式下，將客戶端對服務器的請求結果進行返回。比如，JSON，AMF等格式，都是可以被返回的格式。（2）借助URI實現訪問。在地理國情信息服務系統中，包括柵格信息和矢量信息等，在對國情信息系統典型的業務功能進行查詢或是編輯時，都能夠通過對URI的訪問實現對相關業務的開展。由此，可以明確在地理國情信息系統服務中，可以針對國情信息服務的具體情況，實現對國情信息系統服務的合理設計。

3 地理國情信息系統的空間表達研究

3.1 地理國情信息數據的加載

在完成對地理國情信息系統的設計后，明確其如何實現空間表達，是提升系統日后應用水平的重要基礎。從某種角度來說，地理信息國情空間的表達，實際上就是將地理國情信息轉化為可視化的過程。在實現空間表達期間，可以根據地理國情信息數據信息，完成對國情數據的加載。一般在加載數據時，主要借助的是資源定位器[5]。在對服務端空間數據進行切片式處理后，REST的請求格式為http：//服務器：端口號/arcgis（動態添加圖層）/services（服務）/服務名/MapServer/Level/X/Y。根據對該格式的分析，對其中幾個重點內容加以細化。比如，數據層級用Level表示；地理國情信息服務所服務的區域為地圖服務，用MapServer表示；服務系統中所請求的瓦片，在經緯度方向上的具體索引值和整數類型，則用X和Y表示。借助該資源定位器，能夠快速獲取數據瓦片，為信息數據的加載奠定基礎。

3.2 地理國情信息數據的調度

通常情況下，地理國情信息數據加載中，實現對數據調度是比較重要的[6]。在地理國情信息系統中的客戶端，其主要的工作任務除了完成對數據的加載外，同時也要有根據數據的具體加載情況，實現對數據的角度。客戶端在對信息數據進行調度時，通常采用的是排隊算法，實現對數據載入列隊的維持。如圖3所示為地理國情信息調度流程示意圖。根據表中相關信息可以明確，P1所代表的載入線程，主要是根據對用戶位置的觀察，詳細計算視錐體內瓦片的三元組信息相關值，包括LEVEL，X和Y。根據視點投影中心的位置，按照距離設置遠近的優先度，將視錐體內的三元組信息根據相應的順序，納入到列隊中，完成對P3線程的繪制。將P3線程中的棧頂三元組取出，按照在隊列中取出的P3線程三元組，根據相應的數值，從地理國情信息服務器客戶端獲取相應的瓦片。

3.3 地理國情信息的信息繪制

根據對地理國情信息系統的分析，明確地理國情信息系統所搜集的信息，多是空間地理信息。同時，所有的空間地理信息，都是在比較統一的數字地球框架中，實現對信息結構的繪制[7]。所以，在地理國情信息繪制期間，可以從紋理貼圖的角度出發，對地理國情信息數據實施空間性表達。常見的空間性表達方法，采用的是橢球四叉樹結構方法。在橢球四叉樹結構方法中，從該結構角度實現對數字地球的組織，在結構建立后，數字地球表面會在此種構建方法下，被分割成眾多的網格。在諸多紋理坐標網格中，柵格化矢量數據瓦片和DOM瓦片可以在紋理的映射下，實現地理信息繪制和空間表達。采用四邊形定點的紋理坐標，可以實現對DEM瓦片的空間信息獲取，從而將高程值作為空間坐標的Z值，完成對地理信息的起伏性表達。

4 結語

現階段，地理國情信息系統被廣泛應用到各領域中。為了進一步提升地理國情信息系統的應用水平，明確該系統的具體設計是十分必要的。本研究對地理國情信息系統的設計進行了綜合的闡述。從矢量數據存儲和柵格數據存儲等方面，分析地理國情信息系統空間數據庫及服務。此外，從信息數據加載、信息數據調度、信息繪制等，研究地理國情信息系統的空間表達。經過本次研究，明確地理國情信息系統能夠實現對地理國情信息的高校表達。希望在本次相關研究下，可以為日后提升地理國情信息系統的應用水平，提供寶貴的建議。