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數(shù)字測繪成果檔案管理系統(tǒng)設計
數(shù)字測繪成果檔案管理系統(tǒng)設計
摘 要：針對空間公司目前在測繪成果管理方面存在的問題，并結(jié)合新形勢下測繪成果檔案管理的發(fā)展趨勢，提出建立基于數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡、GIS及C/S+B/S的混合體系架構(gòu)設計理念的數(shù)字測繪成果管理系統(tǒng)，建成后的系統(tǒng)能使海量測繪成果資料的接收、存儲、管理、分發(fā)及服務更加規(guī)范和高效。
關鍵詞：測繪成果 混合架構(gòu) 海量數(shù)據(jù)管理
1 現(xiàn)狀及存在問題
數(shù)字測繪成果，指以數(shù)字形式表示的測繪成果，主要包括基礎測繪中形成的各種比例尺的數(shù)字地圖、平面和高程控制成果和專業(yè)測繪中形成的數(shù)字成果。
長江空間公司經(jīng)過這幾年的發(fā)展已經(jīng)積累了TB級的數(shù)字測繪成果。
社會各界對測繪成果資料的利用需求日益增加，而公司仍在采用建帳及制作結(jié)合表的方式進行測繪成果數(shù)據(jù)管理，加之測繪成果資料檔案本身的特殊性和復雜性，致使測繪成果資料管理發(fā)展嚴重滯后，已無法適應新形勢下測繪成果資料管理及利用的發(fā)展需求。
因此，如何管理海量測繪成果資料，使其接收、存儲、管理、分發(fā)及服務更加規(guī)范和高效現(xiàn)已成為公司目前迫切需要解決的問題。
2 數(shù)字測繪成果檔案管理系統(tǒng)架構(gòu)設計
數(shù)字測繪成果檔案管理系統(tǒng)以測繪成果的管理、分發(fā)為核心，采用大型關系型數(shù)據(jù)庫存儲基礎地理空間數(shù)據(jù)，運用先進的GIS軟件作為空間數(shù)據(jù)的管理平臺，實現(xiàn)測繪成果資料的海量存儲和高效管理。
建成后的長江空間公司基礎測繪成果管理系統(tǒng)支持多種方式進行基礎測繪成果的檢索、查閱。
實現(xiàn)基礎測繪成果DLG(數(shù)字線劃圖)、DEM(數(shù)字高程模型)、DOM(數(shù)字正射影像)、DRG(數(shù)字柵格圖)、航空影像、衛(wèi)星影像、控制成果、測繪專題數(shù)據(jù)的入庫、管理和分發(fā)的現(xiàn)代化、信息化、網(wǎng)絡化。
實現(xiàn)基礎測繪成果存儲、保存由人工文檔式的管理向以專業(yè)數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡為主的管理方式轉(zhuǎn)移。
根據(jù)成果資料檔案的現(xiàn)有狀況、實際需求及未來發(fā)展趨勢，該文提出基于Browser/Server和Client/Server的混合體系架構(gòu)理念，建立基礎測繪成果管理系統(tǒng)。
整個系統(tǒng)由后臺數(shù)據(jù)庫、核心業(yè)務、公眾服務等三部分組成，其中后臺數(shù)據(jù)庫基于Oracle 10 g數(shù)據(jù)庫進行各類測繪成果資料檔案的存儲和備份;核心業(yè)務涉及空間地理數(shù)據(jù)的錄入、分發(fā)、更新工作，這部分業(yè)務涉及的用戶較少，對圖形和數(shù)據(jù)的操作又較為復雜，要求較強的數(shù)據(jù)訪問交互能力，因此，為了保證運行速度和運行的效率，其設計將采用Client/Server結(jié)構(gòu)用于數(shù)據(jù)管理及GIS圖形應用的功能開發(fā)。
主要完成基礎地理數(shù)據(jù)、控制成果數(shù)據(jù)、專題測繪成果數(shù)據(jù)的入庫、更新、瀏覽和管理功能。
測繪成果目錄發(fā)布系統(tǒng)基于B/S體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建，主要為各子公司用戶提供測繪信息的目錄查詢及信息檢索。
系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計
數(shù)據(jù)庫是數(shù)字測繪成果管理系統(tǒng)的核心部分，其設計質(zhì)量的好壞，將影響到系統(tǒng)的運行、應用和管理。
數(shù)字測繪成果管理系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)有：DLG(數(shù)字線劃圖)、DEM(數(shù)字高程模型)、DOM(數(shù)字正射影像)、DRG(數(shù)字柵格圖)、CAD分幅地形圖、航空影像、衛(wèi)星影像、專題測繪成果數(shù)據(jù)、控制成果等八大類數(shù)據(jù)。
為實現(xiàn)測繪成果資料檔案的有效集成及管理，該文根據(jù)測繪成果數(shù)據(jù)的分類結(jié)果即4D成果、CAD分幅地形圖、航空影像、衛(wèi)星遙感影像、專題測繪成果數(shù)據(jù)、控制成果等六類數(shù)據(jù)，采用目前非常流行的數(shù)據(jù)倉庫技術、SDE 技術、圖屬一體化及多源數(shù)據(jù)無縫集成的思想，從邏輯上構(gòu)建4D成果、CAD分幅地形圖、航空影像、衛(wèi)星遙感影像、工程地理數(shù)據(jù)、控制成果等六大數(shù)據(jù)庫。
其中矢量數(shù)據(jù)采用分層與分幅相結(jié)合的數(shù)據(jù)組織方式，以類型、尺度等方式分別構(gòu)建矢量要素數(shù)據(jù)集進行入庫存儲;柵格數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)類型、數(shù)學基礎及尺度等進行組織，以無損壓縮(即LZ77算法)方式進行入庫存儲;CAD分幅地形圖根據(jù)比例尺的不同分別構(gòu)建數(shù)據(jù)集，存儲在磁盤陣列上以文件方式進行管理;屬性數(shù)據(jù)按照獨立要素類的方式單獨構(gòu)建，通過程序直接入庫。
另外，為提高系統(tǒng)訪問效率，系統(tǒng)采用三級格網(wǎng)技術對空間數(shù)據(jù)進行了索引構(gòu)建，同時對虛擬內(nèi)存、SDE、Oracle等配置參數(shù)進行了適當調(diào)整，以確保整個平臺的穩(wěn)定、安全及高效運行。
4 系統(tǒng)功能設計
4.1 基于C/S測繪成果管理系統(tǒng)
4.1.1 測繪數(shù)據(jù)錄入子系統(tǒng)
包括測繪成果數(shù)據(jù)的增加、修改、刪除、數(shù)據(jù)加工等功能;各種圖形數(shù)據(jù)的批量入庫及文檔數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)的批量入庫功能。
同時提供規(guī)定格式之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具，能支持Arc/Info Export E00，CAD Dwg/Dxf，ArcView Shape，Map Info Mif格式數(shù)據(jù)的讀和寫;能自動完成規(guī)定格式間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，包括單個文件轉(zhuǎn)換和批處理轉(zhuǎn)換。
4.1.2 測繪成果目錄檢索子系統(tǒng)
查詢方式分為空間位置查詢和屬性信息查詢。
空間位置查詢以1∶25萬地形圖數(shù)據(jù)為瀏覽、檢索底圖，在底圖上疊加顯示不同比例尺結(jié)合表，通過數(shù)據(jù)瀏覽、圖幅號、坐標范圍、地名等查詢方式來獲取用戶所需測繪成果圖幅號、名稱、成圖年代、成圖方法、成果類型等。
文檔資料屬性查詢可以按照資料名稱、資料編號、圖幅編號、圖名、比例尺、出版年代等多種檢索途徑，對測繪成果信息進行單一條件、復合條件、模糊查詢、精確查詢等多種方式的查詢檢索。
查詢結(jié)果以圖形和屬性兩種方式呈現(xiàn)給查詢者，圖形方式以直觀的空間位置展現(xiàn);屬性信息方式以表格方式顯示具體的屬性信息，如存儲位置、編號等詳盡信息。
查詢結(jié)果中的圖形和屬性可以關聯(lián)，即點擊表格中的行，在地圖窗口可以高亮閃爍顯示其空間位置。
檢索結(jié)束后可以直接進入測繪成果分發(fā)子系統(tǒng)進行測繪成果分發(fā)和提供。
4.1.3 測繪成果分發(fā)模塊 數(shù)據(jù)分發(fā)人員能夠根據(jù)圖幅號、坐標范圍、鼠標任意圈選以及用戶提供的索取資料范圍圖形數(shù)據(jù)來進行數(shù)據(jù)的提取、裁切和輸出。
能夠根據(jù)用戶的需要按照國標地形圖圖式進行符號化、標注、圖廓整飾后打印或輸出圖片文件。
數(shù)據(jù)操作、提供完成后在日志文件中進行登記，以供測繪檔案管理子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)提供統(tǒng)計工作。
4.1.4 控制測量成果管理子系統(tǒng)
控制測量成果管理子系統(tǒng)以1∶25萬數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)瀏覽底圖，并在底圖上疊加不同比例尺地形圖結(jié)合表，能夠根據(jù)項目名稱、點名、水準點線路名稱、鼠標點選或拉框、坐標范圍、點位所在圖幅號在測量控制點數(shù)據(jù)庫中提取控制點資料，并產(chǎn)生報表文件打印輸出，報表內(nèi)容包括點名、點號、坐標、高程、點之記、點位說明、所在圖幅、施測單位、坐標系統(tǒng)等信息。
操作結(jié)束后在日志文件中進行操作登記，以便在測繪管理子系統(tǒng)中進行測量控制點資料提供情況統(tǒng)計工作。
4.1.5 系統(tǒng)維護模塊
系統(tǒng)維護在本系統(tǒng)中包含四部分內(nèi)容：用戶管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和系統(tǒng)數(shù)據(jù)還原及日志管理。
其中用戶管理和日志管理是提供給系統(tǒng)管理員使用，系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和系統(tǒng)數(shù)據(jù)還原提供給測繪資料檔案管理員使用。
用戶管理：實現(xiàn)用戶的增加、編輯、刪除功能及對用戶的授權管理。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份：為防止災難性的數(shù)據(jù)損失，系統(tǒng)中設計此功能，實現(xiàn)定期或自動備份數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。
有邏輯備份、物理備份及增量備份及幾種方式。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)還原：實現(xiàn)將備份的數(shù)據(jù)還原到數(shù)據(jù)庫中。
日志管理：該模塊對于系統(tǒng)的各種操作加以記錄。
將日志分為本地日志和數(shù)據(jù)庫日志，主要是用來記錄用戶所作的重要操作，如登錄信息、查詢登記、刪除信息等，即用戶的操作軌跡信息和系統(tǒng)出錯信息。
4.2 基于B/S的測繪成果目錄發(fā)布系統(tǒng)
提供對測繪成果數(shù)據(jù)庫中資源目錄和元數(shù)據(jù)的查詢、檢索和共享管理，包括資源目錄服務、元數(shù)據(jù)查詢功能。
(1)源目錄服務。
提供對基礎信息資源數(shù)據(jù)庫中的基礎地理、影像、工程專題和三維模型等進行分類發(fā)布，以資源目錄組織形式，對這些數(shù)據(jù)項進行組織和檢索，并進行目錄檢索授權控制。
(2)元數(shù)據(jù)查詢功能。
提供兩種查詢方式：按資源目錄組織結(jié)構(gòu)，對檢索的數(shù)據(jù)項結(jié)果，可對其中的地理產(chǎn)品元數(shù)據(jù)(DLG、DEM、DOM)進行查詢?yōu)g覽;按元數(shù)據(jù)樹形分類結(jié)構(gòu)，使用元數(shù)據(jù)分類、實體類型、關鍵字或其組合進行檢索，允許用戶輸出或打印。
5 系統(tǒng)性能需求
(1)實現(xiàn)對多源海量數(shù)據(jù)的有效管理。
空間公司現(xiàn)有數(shù)字測繪成果數(shù)據(jù)容量達到TB級別，系統(tǒng)需要對海量數(shù)據(jù)進行有效管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的入庫、維護更新和數(shù)據(jù)瀏覽。
系統(tǒng)需管理的數(shù)據(jù)類型多樣包括：基礎地理空間數(shù)據(jù)(DLG、DEM、DOM)、影像數(shù)據(jù)、控制成果數(shù)據(jù)、專題地理空間數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等。
系統(tǒng)實現(xiàn)對多源數(shù)據(jù)的管理，實現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的無縫集成。
(2)擴展性需求。
系統(tǒng)采用模塊化設計，具有良好的可擴充性，以適應不同階段的發(fā)展需要，便于系統(tǒng)的擴展。
(3)空間數(shù)據(jù)庫存儲優(yōu)化配置。
對系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及空間數(shù)據(jù)引擎的各項參數(shù)進行調(diào)整，使響應時間和吞吐量之間的關系達到最優(yōu)。
加快系統(tǒng)運行速度，減少用戶等待數(shù)據(jù)。
大數(shù)據(jù)量更新或者導入時，有進度提示。
(4)安全性需求。
為不同用戶設置不同的基礎地理信息操作權限，確保數(shù)據(jù)安全。
具有完整的數(shù)據(jù)入庫、更新操作日志。
(5)用戶操作簡單。
系統(tǒng)維護方便，無需記憶任何計算機命令，人機界面友好，操作簡單。
(6)數(shù)據(jù)的安全性需求。
系統(tǒng)具備強大的數(shù)據(jù)備份恢復能力，確保在數(shù)據(jù)遭到破壞時能對數(shù)據(jù)進行恢復，確保數(shù)據(jù)的安全性。
(7)系統(tǒng)穩(wěn)定，容錯能力強。
6 系統(tǒng)創(chuàng)新點
(1)系統(tǒng)的建設改變原有測繪成果管理手工、半手工的方式，實現(xiàn)網(wǎng)絡化。
建立計算機網(wǎng)絡環(huán)境下的積累數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)以及網(wǎng)上查詢檢索、提供利用等功能。
(2)基于元數(shù)據(jù)的測繪成果數(shù)據(jù)管理。
元數(shù)據(jù)就是關于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)的標識、覆蓋范圍、質(zhì)量、空間和時間模式、空間參照系和分發(fā)等信息。
它可以幫助和促進人們有效地定位、評價、比較、獲取和使用相關數(shù)據(jù)。
合理組織、管理元數(shù)據(jù)可以最大限度地發(fā)揮元數(shù)據(jù)的作用，使之成為管理和發(fā)現(xiàn)地理信息的鑰匙，為地理信息共享提供保障。
(3)實現(xiàn)測繪成果空間查詢和檢索。
測繪成果檔案獨有的空間地理特性決定了它對于圖形方面的較高要求，不僅要相關信息的可視化直觀表達，而且要具備一定的地理空間位置運算和處理的能力。
可以實現(xiàn)空間查詢和檢索功能是測繪成果檔案管理的一個突破。
(4)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理采用空間數(shù)據(jù)引擎(SDE)加大型關系型數(shù)據(jù)庫Oracle，實現(xiàn)多源海量數(shù)據(jù)的組織管理、支持空間數(shù)據(jù)的無縫集成、確保數(shù)據(jù)的一致性、完備性、保證數(shù)據(jù)的安全。
參考文獻
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