城市基础空间数据库 [转贴]

前 言
随着计算机技术和信息技术的迅速发展，信息化已经成为不可阻挡的潮流。信息的获取、传递、存储、加工和利用的水平在一定程度上影响着一个国家、一个行业、一个单位的发展水平。随着21世纪的来临，一个新型的信息社会和空间时代即将展现在人们面前，地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）技术将在国民经济建设中将发挥更加重要、更加积极的作用。

在国外，人们已经认识到空间数据是研究和观察地球以及地理分析的最基本和公用的数据。美国总统克林顿在1994年4月签署了建立国家空间数据基础设施（National Spatial Infrastructure，简称NSDI）的12906号总统令，副总统戈尔更于1998年1月31日提出了"数字地球"的概念。

美国从80年代开始建立国家的基础地图数据库（数字线划图DLG）；德国已基本完成全国官方的测绘数据库；法国、英国、加拿大、丹麦等国都已完成或正在建立全国性的基础地理信息系统。

在我国，也已开始进行空间数据基础设施建设的前期准备，在国家计委的支持下，国家测绘局已经完成了全国l : 100万， 1 : 25万空间数据库的建设，正在启动全国l : 5万，各省1 : 1万空间数据框架的建设。

在城市地理信息系统（GIS）的发展上，过去十多年间，一般是从特定的项目需求开始的，具有明显应用驱动和技术驱动的特点。目前，人们已经普遍认识到空间数据的核心地位和重要性。GIS产业发展正在由项目驱动向数据驱动转变。优先设计和开发部一个城市的基础空间数据库，由专业部门统一规划建设，这一点正在成为政府部门和GIS业界的共识。这样，一方面可以避免数据的重复采集，实现数据共享；另一方面可以保证数据的精确性、可靠性、时效性和法律效力。

广州城市信息研究所有限公司（城信所）顺应这一大的趋势，按照信息系统管理的需要制定统一标准，对一个城市的基础地形、地下管线、遥感影像、规划用地、地籍等空间数据和相关的社会经济数据存储于同一数据库中进行管理，实现数据共享和推进数字城市建设。

第一章 基本思想

在整个空间数据建库方案的设计中，我们充分地研究和总结了城市基础地形图、规划成果数据、地下管线、地籍数据等建库及更新的方法、技术。在系统的设计中，融入了当今计算机网络技术、GIS技术、软件工程技术，特别是以Esri和Oracle为代表的空间数据库技术的最新发展。

本方案的基本思路是：
(1) 首先制订一系列数据建库的规程，以确保数据的规范性和质量；
(2) 建立、开发数据采集、检查验收、入库方法与流程，实现数据建库；
(3) 开发数据库管理系统，实现对数据方便、高效的管理，满足查询检索、基本分析等功能；
(4) 开发数据输入、输出接口；
(5) 建立数据动态更新的机制，实现数据的动态更新；
(6) 开发与其它应用系统的接口；
(7) 实现全市数据共享的分布式管理模式及高质量的安全机制。









第二章 解决方案
总体结构
整个空间数据库具有
(1) 数据转换；
(2) 数据监理与查错；
(3) 数据入库；
(4) 数据库管理；
(5) 综合应用；
(6) 元数据管理与在线项目管理；
(7) 与其他应用系统的接口；
(8) 基础空间数据建库的标准化体系的八大功能。










图1 系统总体结构
技术路线
采用Oracle 8i + ArcSDE用作数据存储；Desktop Arc/Info作为数据建立的平台，通过COM接口实现数据的入库；采用MapObjects作为系统应用的开发接口，实现数据库的调用和查询，以及后期应用系统的开发（见图2）。该方案具有以下优点：
(1) 借助于关系型数据库的海量数据管理和数据安全机制；
(2) 对用户已有软件利用最多；
(3) 通过空间数据库引擎ArcSDE访问数据库，开发比较方便；
(4) COM标准的开发机制，易于与办公自动化系统集成；
(5) 性能良好。


图2 采用 Oracle 8I、ArcSDE 8、ArcInfo 8、ArcIMS 3
建立本系统的技术路线
第三章 技术特点

1. 采用面向对象设计与交互式设计的思想，系统功能逻辑清晰，技术先进。

因为涉及到的数据面广，操作功能复杂、细致，且涉及到的用户类型较多，角色复杂，因此，清晰的总体逻辑结构是该项目成功的保证。而每个功能的实现逻辑清楚与操作规范是该系统能否实用的保证，而且规范体系分类的管理与建立也体现了系统的整体逻辑。

2. 元数据管理系统与项目的管理相结合，大大提高了项目的开发效率。
我们创造性的把项目的管理采用B/S结构方式进行，方便项目组及甲乙双方的协调，并将其同元数据管理系统相结合，大大提高了开发的效率。

3. 强大可靠的空间数据库管理功能
采用ORACLE+ArcSDE的方式进行空间数据库管理，是目前国际上最先进的空间数据库管理方案；基于标准图幅、非标准图幅及重点图层的基于要素的数据更新，大大提高了数据的更新及维护能力。另外，系统提供了功能强大的数据备份与安全管理能力（如区域操作权限控制）。

4. 标准化体系成果
从分类编码、元数据到数据维护与更新规程，从组件式程序设计到项目管理与元数据管理的结合，从数据的监理查错到数据的自动转换入库等形成了一整套基础空间数据建库与管理的标准体系。

5. 先进的地下管线数据监理与动态更新机制
先进的地下管线数据监理与动态更新功能，是本项目的亮点，也是其他基础空间数据建库的发展方向，该系统采用了广州城信所综合管线系统的最新成果，并采用控件技术完全溶入在该项目中，大大提高了该系统的含量。

6. 可伸缩的体系结构
空间数据建库项目往往从建立城市的基础数据信息库开始，随后会逐步加强对已建库的更新和管理，同时扩大应用范围，增加专业数据，提高应用水平。可见，空间数据库的建设是一个循序渐进、逐步扩大的过程，因此，系统的可扩展性是建设系统时需要考虑的一个重要因素。
我们采用的方案是全面的、可伸缩集成的体系结构，可提供多层次的产品解决方案。这样用户可以综合考虑需求、资金、技术等因素，根据不同应用阶段和层次的需求，配置多层次的方案。

7. 系统功能强大
具有特色的编辑和制图功能：采用控件技术，对MapObjects扩展了近50种的编辑功能和各种，弥补了MapObjects在编辑方面的先天不足。所有的编辑工作可以作无限次的Undo/Redo。实现各种图层表现方式，包括属性自动标注，以产生综合地图。提供各种地图查询统计功能，包括空间查询和逻辑查询。、提供地图打印输出功能。














第四章 主要功能
1．空间数据库的管理功能
空间数据库管理系统主要是从对数据库的安全、组织、更新、时态等几个方面对空间数据进行科学的管理，使用户可以合理的合法的使用空间数据，真正做到空间数据的共享.

数据库的安全管理：结合关系数据库的用户管理机制，建立角色和用户，同时定制开发了对象、功能、和区域权限，保证数据的安全性。


透明应用和存储的联系，自由的实现数据库的扩充，用户可以根据自己应用的发展定制新的空间数据子库




灵活的更新功能：用户可以按照标准的地形图更新数据也可以自定义范围更新数据。


历史数据的浏览，由于在实体中存在了时间索引字段，使用户可以方便的浏览任意时刻的历史数据，也可以对历史数据做删除、合并的操作。


2．空间数据库的综合应用
空间数据的应用功能包括编辑、分析、制图等主要GIS功能，同时还根据用户实际的应用情况和业务流程定制专业的应用功能。

强大的编辑功能，实现了目前作业中用到的所有编辑功能，同时针对特殊的需要开发相应的功能。

查询分析，灵活、方便的查询、分析和统计的功能。


专业制图，使用户可以根据国家标准的地形图规范生成标准的地形图，也可以对空间分析查询的的结果制作专题地图。

3．空间数据的发布
使更多的用户可以通过（INTERNET、INTRANET）浏览空间数据库中的数据，做到空间数据更大范围的共享。


4．在线项目管理
在国内率先提出在线项目管理机制，使我们的客户可以通过互连网随时了解项目的开发进度和开发情况，客户也可以把自己的意见上传给开发组成员，方便项目管理及甲乙双方的协调，便于双方沟通。




第五章 配置建议
硬件配置：
服务器：PIII600以上，双CPU ，1GB内存， 300GB硬盘阵列；
用户终端：PC PII 以上（内存128MB以上，硬盘容量10GB以上）；
外设：打印机、绘图仪等；
硬盘阵列：1000GB
软件配置：
网络操作系统：Windows NT Server 4.0 或 Windows 2000 Server
客户操作系统：Windows 98/2000 或Windows NT Workstation 4.0
GIS平台： ArcGIS
数据库管理系统：Oracle 或 MS SQL Server  

--------------------------------------------------------------------------------