新疆控制成果數據庫的設計與實現

李 斌

（新疆維吾爾自治區測繪成果中心，新疆 烏魯木齊 830002）

0.引言

測量控制點是大地測量框架的具體體現也是測繪工作的起點和基礎，隨著社會的進步、科學技術的發展及測繪手段的進步，從建國初期至今我國先后使用過三個大地坐標系統、兩個高程系統，因此也產生了數量龐大的測量控制點成果，在國家啟用2000 國家大地坐標系、測量手段及成果分發形式發生重大變化后，新疆維吾爾自治區測繪成果中心已有的測量控制成果數據庫已不能滿足目前的需求，需要重新開發一個滿足儲存成果多樣化、成果分發網絡化需求的測量控制成果數據庫。本次開發的測量控制成果數據庫實現了不同坐標系、不同類型、不同生產年代、不同單位生產的控制成果的一體化管理，并通過接口與新疆維吾爾自治區測繪成果中心已有資源目錄服務系統、測量標志巡查系統進行了對接。

1.系統整體設計

系統采用多層體系架構，以網絡、存儲設備、數據庫等軟硬件系統為支撐，以控制成果數據為核心，通過控制成果數據庫管理系統的數據管理、數據服務等功能，實現對控制成果各類數據的統一管理以及服務。系統總體框架（如圖1 所示）：

圖1 系統總體架構圖

業務層：控制成果數據庫管理系統的整體設計，滿足成果資料建庫、數據分發和發布服務、統計報表業務的流程及規范要求。

應用層：系統功能上整體劃分三大類：數據管理、數據服務以及系統管理，具體包括數據瀏覽與操作、成果檢索與查詢、成果建庫配置、控制成果資料檢查、控制成果資料入庫、控制成果資料更新、數據服務發布、數據提取分發、控制成果分發統計、系統管理與維護等功能。

服務層：控制成果數據庫管理系統是測繪成果入庫、管理、服務環節中的一部分，其中數據服務發布和數據分發功能均需要對接外部接口，數據服務發布功能為其他需要數據服務的系統提供接口，數據分發功能則為其他需要控制成果數據的單位提供分發接口服務。

數據層：控制成果數據庫管理的核心數據為控制點數據，控制點數據包括三角點、水準點、GNSS 點、重力點，同時系統展示各控制點所在水準線路以及三角鎖網的矢量線層，另外為方便控制成果數據的查詢瀏覽，系統通過服務，調用了基礎底圖數據進行展示。

支撐層：包括網絡設備、硬件設備和軟件系統等，所有控制成果數據需存儲于存儲設備, 并通過Oracle12c 進行管理,ArcGIS Engine10.22 作為數據管理的驅動，為整個系統提供軟、硬件保障，確保系統正常運行。

2.數據庫管理系統設計

2.1 系統功能設計

新疆控制成果數據庫管理系統主要功能包括：數據瀏覽與查詢、數據建庫、數據服務、統計分析、系統管理、系統配置，實現了控制成果數據的入庫更新、數據管理、查詢瀏覽、數據發布、統計分析等功能，具體系統功能結構（如圖2 所示）：

2.1.1 數據瀏覽與查詢

數據瀏覽與查詢功能是該系統的基本功能，包括控制點數據及基礎底圖數據的瀏覽、圖形與屬性數據的搜索查詢、數據圖層的基本管理。

基本瀏覽工具：系統支持基本的放大、縮小、漫游、平移、全圖顯示、面積量算、坐標定位等基本功能。

圖層管理：用戶通過圖層管理功能可設置系統顯示的圖層、屬性并對圖層標注的屬性進行配置。

成果檢索與查詢：系統提供控制成果數據檢索、查詢及拾取功能，能夠實現控制成果從圖形到屬性、從屬性到圖形的查詢。支持通過輸入查詢條件查詢屬性數據，也支持按空間范圍（如點查詢、繪制范圍查詢、導入范圍查詢等）、行政區、坐標（包括地理坐標和直角坐標，地理坐標分為度或度分秒）、各種比例尺圖號、控制成果名稱等單一條件、組合條件、模糊條件檢索。

2.1.2 數據建庫

數據更新入庫：系統支持控制成果資料單個或批量入庫，并可對已入庫控制成果進行編輯更新及歷史數據管理，系統會自動生成控制成果資料入庫報告。為了提高數據的入庫質量及效率，系統還設計了入庫數據檢查、預處理、字段匹配等功能。

歷史數據查詢：同一數據入庫2 次以上，系統會記錄該數據的歷史數據情況，并提供歷史數據查詢。

2.1.3 數據服務

數據服務發布：數據服務發布將控制成果數據目錄注冊到新疆維吾爾自治區測繪成果中心已有的資源目錄管理系統中，通過資源目錄管理系統實現對外發布。

數據提取分發：與新疆維吾爾自治區測繪成果中心已有數據分發服務系統進行對接，為客戶提供控制成果提取服務。數據提取采用提取任務單模式管理。

2.1.4 統計分析

統計分析功能包括對控制點成果數據的統計以及對數據發布服務的統計，統計結果以圖和表的形式表現并可導出。

圖2 系統功能結構圖

成果數據統計：成果數據統計是對控制點成果數據進行的分類數據統計，是對原始數據的統計，統計對象主要是控制點個數。

數據服務統計：數據服務統計是對控制點成果數據的發布和分發數量進行的統計，統計對象分別為客戶和分發數量。

控制點使用情況統計：控制點使用情況是基于控制點名的統計，可統計各點名的已分發數量（即使用頻度），以及各點名的使用單位情況，控制點使用頻度可設置時間范圍。

2.1.5 系統管理

利用系統管理與維護功能，可對用戶、權限和系統訪問日志進行管理，用戶的任何操作都將被記錄成系統日志，以供查閱。

用戶管理：提供用戶的增、刪、改功能，并支持面向不同的用戶分配不同的功能權限、數據權限。

角色管理：系統可以配置不同的角色，不同角色可以有不同的功能和數據權限，如管理員，可獲得最高的功能和數據權限。角色權限管理提供增、刪、改功能。

日志管理：提供了系統操作日志的瀏覽、查詢和導出，可設置日志自動清除時間段。

2.1.6 系統配置

數據庫配置：對系統數據庫連接參數進行配置，并將配置文件存儲在系統配置文件中。

目錄管理：目錄管理包括元數據項管理、資料類型建模、構建目錄三個子功能，主要是對控制點成果展示、存儲目錄樹的配置，包括目錄節點以及文件類型和字段屬性的配置。為保證新疆控制成果數據庫與新疆維吾爾自治區測繪成果中心已有資源目錄服務系統的對接，新疆控制成果數據庫的目錄管理與資源目錄管理系統的形式相同，目錄級別分為三級，每個目錄級別均能支持基本的增、刪、改、批量分組、分組管理等功能。

2.2 系統接口設計

控制成果數據庫管理系統設計有3 個主要的外部接口，接口設計（如圖3 所示）：

圖3 控制成果數據庫管理系統接口設計圖

數據服務發布接口：系統基于已入庫的控制成果數據配置控制成果顯示方案，并能夠按照符號化顯示方案以傳統瓦片地圖或矢量瓦片地圖的形式發布，以標準地圖服務的方式提供給其他系統調用。

數據提取分發接口：系統根據需求將選定的控制成果數據添加到提取單中，并根據需要將提取單導出或打印。外部接口方主要是數據分發服務系統或外部數據需求單位。

數據接口：系統根據需求將控制成果數據庫中的部分數據及屬性字段按需求進行導出并與新疆維吾爾自治區測繪成果中心已有測量標志巡查系統對接。

3.數據庫設計

3.1 數據庫設計思想

在控制成果數據庫設計過程中，不僅需要考慮數據結構的普遍性和數據的多樣性、準確性，還需充分利用已有成熟的空間數據存儲、管理和應用解決方案，堅持實用性、先進性、擴充性的設計原則，力求建立一個開放、靈活的控制成果數據庫，保證建成的數據庫能很好地提供控制成果的管理與應用服務[1]。

3.2 控制點數據分析

新疆已有控制點數據按類型分主要包括三角點、水準點、GNSS 點三類，按坐標系及高程基準可分為1954 年北京坐標系、1980 西安坐標系、2000 國家大地坐標系、1956 黃海高程系和1985 國家高程基準控制成果[2]，目前除館藏85 一期、二期水準成果2833 個及1954 年北京坐標系、1980 西安坐標系三角點成果9529 個，還有國家天文大地網與高精度GPS2000 網聯合平差項目獲得的三角點成果5679 個；全國三等三角網、四等三角網在2000 國家大地坐標系下平差項目獲得的三角點7387 個，國家現代基準體系基礎設施建設一期項目獲得的一等水準3308 個、GNSS 點405 個，國家現代測繪基準維持與服務項目獲得的二等水準點741 個，新疆現代大地控制網建設項目獲得的二等水準點1169 個、B 級GNSS 點250，新疆基礎測繪GPS 點2000 坐標系改算項目獲得的原C 級GPS 點2375 個。

3.3 數據庫物理及邏輯設計

新疆控制成果數據庫采用ArcGIS 與oracle 數據庫直連的方式來進行控制成果數據的存儲與管理。控制成果數據庫包含空間數據及業務數據，空間數據存儲4 類控制成果數據以及所在的水準線路以及鎖網的矢量線圖層，業務數據存儲系統功能依賴的數據內容，如編目數據、功能數據等[3]。控制成果數據庫的邏輯結構（如圖4 所示）：

圖4 控制成果數據庫的邏輯結構圖

空間數據主要包括：控制點成果數據及水準路線和鎖網數據。

系統業務數據主要包括：用戶權限數據（記錄用戶、角色、功能權限信息），編目數據（記錄控制成果在內的編目信息、元數據信息、目錄組織信息），功能數據（記錄控制成果數據查詢、提取、統計分析信息），日志數據（記錄系統操作的日志信息），其他系統數據（存儲系統運行需要的其他數據信息，以保障系統的正常運行）。

3.4 數據表結構設計

在數據庫設計中表結構設計是非常重要的工作內容，其中，三角點數據表、水準點數據表、GNSS 點數據表、重力點數據表更是新疆控制成果數據庫中的關鍵表，它不僅是控制點導入導出的參照也決定了數據的查詢與展示效率，因此在表結構設計時我們在這幾個表中添加了所屬類別字段，將表字段分為公共、成果、屬性、標志現狀、其他5 個類型，這樣不僅便于對屬性字段進行分類管理也提升了控制點屬性展示界面的美觀度，其中公共、成果、屬性、標志現狀、其他類字段均為表格形式體現，點之記則單獨打開文檔，內容為點之記信息及相關圖片。水準點數據結構表主要屬性（如表1 所示）：

表1 水準點數據結構屬性表

4.結束語

新疆控制成果數據庫實現了不同坐標系、不同類型、不同生產年代、不同單位生產的控制成果的一體化、動態管理，并通過接口與新疆維吾爾自治區測繪成果中心已有資源目錄服務系統及測量標志巡查系統進行了對接。新疆控制成果數據庫是我單位信息化服務體系建設的重要組成部分，它的建成不僅豐富了資源目錄服務系統的數據種類，也將極大提高我單位的信息化服務能力與水平。