数字地图档案馆建设的关键技术研究

李黎，黄雁，何伟，余华翔

(武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022)

1 引 言

档案是人类活动客观的、真实的记录。随着信息技术在档案工作中的广泛应用，作为档案信息化建设的发展方向，“数字档案馆”的建设理念应运而生。数字档案馆是一种分布式信息系统，将不同载体、不同地理位置的档案信息资源进行存储、管理、分发和服务［1］。

数字地图档案馆是专题化的“数字档案馆”，综合运用现代信息技术、网络技术、通讯技术等对数字地图档案及其衍生信息进行采集、加工、存储、管理，将不同载体、不同地理位置的异构、异源的测绘成果数据和地理信息融合成统一的数字地图档案信息资源数据库，实现数字地图档案信息资源的规范管理;以PC 桌面、平板电脑、智能手机等为终端，开发符合功能要求的应用系统，逐步实现对数字地图档案信息资源的网络化管理，实现分层次多渠道提供档案信息资源高效利用和安全共享服务［2］。

我国已建设有国家测绘档案馆，每个省都有一个省级测绘档案馆。随着数字测绘向信息化测绘的迈进，测绘档案的传统管理模式已无法适应测绘事业发展要求和用户对地理信息的需求。同时，纸质档案无法充分发挥其价值，严重影响测绘档案资料的管理和利用。目前还没有一个城市系统地进行专题建设。因此开展“数字地图档案馆”建设，加强测绘档案信息集成建库，综合管理系统建设，提高测绘档案资料综合服务能力具有现实的必要性。

2 档案资源组成

城市数字地图档案种类繁多。这些数据分散、格式各异、管理方式各异，给城市数字地图的管理工作造成了很大的障碍。其中，同一种类信息资源不仅有材质(板图、薄膜图和白纸图等)区分，还有不同时期的划分(从上世纪20年代～90年代)。以武汉为例，主要包括:

(1)全市范围的基础控制档案;

(2)公开版电子地图档案;

(3)1∶500、1∶2 000、1∶5 000、1∶10 000 和1∶100 000等比例尺的基本地形图档案;

(4)1∶2000 和1∶10000 的正射影像图档案;

(5)DEM 档案;

(6)DRG 档案;

(7)综合地下管线档案;

(8)全景地图档案;

(9)三维模型档案;

(10)地名地址档案;

(11)测绘工程档案;

(12)历史地形图档案;

(13)古旧地图档案;

(14)历史地名档案。

3 总体设计

3.1 体系结构

(1)硬件基础层:是平台运行所需的各类服务器、存储设备、网络设备以及各种接入设备等物理介质，该层是物理可见的，其他各层则是在该层之上的虚拟化。

(2)数据服务层:是指用于支撑系统运行工程档案数据库、地理信息数据等。

(3)平台服务层:是开发人员基于实际环境创建的运行实例，包括各类应用程序。

(4)业务层:具体的软件功能实施命令。

3.2 技术路线

“数字地图档案盒”总体上采用混合架构。

(1)对于专业用户和数据制作用户，使用ArcEngine 组件、Geodatabase 数据模型和栅格目录技术开发C/S 架构(Client/Server，基于客户端/服务器端)的应用系统，数据库管理采用Oracle，空间数据引擎采用ArcSDE，以提高不同数据的存取响应速度和利用效率，也更有利于数据的完整性、保密性。

(2)对于浏览用户和信息发布端，采用ASP 和Java 开发B/S 结构的应用，服务器端使用ArcServer，安全连接件使用Servlet+tomcat 实施。

3.3 数据库设计

数字地图档案数据库的逻辑结构自上而下分为“数据库→表空间→逻辑对象→数据段→数据区间→数据块”6 层，实现空间数据和属性数据的图库一体化管理，其中空间图形数据是数据库的核心，采用统一的空间参考定位，属性数据通过图形实体的标识码来关联。数据库涵盖各类地理信息数据和专题数据，其数据类型分类和建库方法如表1 所示:

数据集 表1

4 关键技术

基于城市数字地图档案馆的关键技术研究主要集中在:用于档案制作的数字地图档案盒技术，用于档案借阅的数字地图阅览室技术，用于档案安全的档案信息防扩散技术等。

4.1 数字地图档案盒技术

“数字地图档案盒”是“测绘地理信息工程档案数字化归档系统”的简称，如图1 所示。“数字地图档案盒”采用C/S(Client/Server)架构，关键技术有:

图1 数字地图档案盒界面

(1)全数字化归档，模拟纸质档案盒，使用自动归类方式或拖拽方式，将Word 文档、电子表格、幻灯片、图片、DWG 成果数据等电子文件集中收集，形成档案盒目录文件树。

(2)一键式数据格式转换，目录文件树形成后，进行一键式数据格式转换，将原有归档文件的数据格式转换成带有数字签名和加密的PDF 电子档案，并且转换过程脱离CAD、Word 等数据的原始软件;自动生成档案盒封面、目录和备考表等。

(3)规范化处理，面向档案制作加工人员、档案质量监控人员，实现档案信息的收集、整理、提交、制作、归档，质量检查、入库、发布的规范操作。

(4)档案安全，集中使用电子身份认证、数字证书和电子签名等技术手段来增强数字地图档案的保密性、安全性;采用UKey，集成电子身份认证、文件加解密和数字签名功能，直接读取与人力资源数据库挂接的唯一标识个人身份和权限。归档时，只有正确的UKey 归档持有者能解密并进行归档，确保了档案信息的安全。数字证书采用DES 算法进行加密，并存储于UKey，确保数字证书不易被盗用。

数字档案馆中最基础的工作是制作数字地图档案盒。数字地图档案盒突破了传统的数字地图档案收集、管理、利用和保存的局限，充分整合各类档案信息资源，建立了集现势地理信息、测绘地理信息工程数字档案、古旧地图档案于一体的档案资源数据库，缩减不必要纸质档案的库存和管理，提升档案信息的管理、利用与共享服务。

4.2 数字阅览室技术

基于“一张图”理念开展数字阅览室应用系统(如图2 所示)的建设，目标是为用户提供简洁、快速、直观的档案的查询、借阅、分发、下载、统计等服务，关键技术包括:

图2 数字地图阅览室界面

(1)多源、多时序地图的集成调度和匹配联动。数字地图档案分为“图”(地形图、影像图、管线图等)和“库”(地名库、工程档案库等)两种，均以服务的方式发布。

①使用瓦片化地图服务(TiledMapServiceLayer)进行图的集成调度。使用预生成的、经过缓存的、来自不同数据源的地图瓦片提供地图服务。一般有三种方式:单一图种切换显示，不同图种分窗显示和不同时序地图过渡显示。

②使用矢量图层(GraphicsLayer)进行库的集成调度。所有地理要素均以要素的形式返回到客户端，地理要素查询、统计结果通过符号化和渲染的专题图进行显示。

(2)富客户端展示档案信息资源。基于“一张图”理念开展数字地图阅览室建设，通过地图弹簧动画(地图缩放、平移等操作具有连续性)、界面元素作为地图要素(随地图缩放)、地图符号动画、要素按簇显示等技术提高显示性能和效果，确保档案信息数据和谐统一的展现。通过地理对象处理、网络分析、在线编辑、数据叠加等功能，确保用户在海量数据中能够快速准确的查找到所需的信息，并以简洁明了方式将结果集反馈给用户［3］。

(3)按需分发档案信息资源。在数字地图阅览室中，按照用户的实际使用需求，在符合国家安全要求的前提下，开展档案的查询、借阅、分发、下载、统计等服务。

4.3 数字地图档案防扩散技术

目前离线数字地图档案信息通常还是以DWG 格式发送传播［4］。DWG 格式的档案信息文件就是一个存储在块表中的AcDb 对象的集合。每一个对象都有一个句柄勇于实体识别，而实体是一类特殊的数据库对象，是线、圆、圆弧、文本、区域、多段线和椭圆的组合。因此，可以通过对实体的编辑和访问控制，实现档案信息的防扩散。档案信息防扩散技术包括:提供文件授权加解密的服务器端和供档案使用者的客户端。

(1)服务器端防扩散技术。主要包括文件的授权设置、有效期设置、版权设置、使用权限设置、数据加密、数据解密等各类授权服务。

①授权设置。通过“软件加密”或“硬件加密”两种方式对分发的离线数字档案进行授权码设置和注册。

②有效期设置。基于AutoCAD 内核，在要素对象中设置本机的系统时间和有效期，同时记录用户每次打开数据的时间，以某种递归方式对有效时间进行检查。

③版权控制。基于AutoCAD 内核，将授权的使用单位和发布的时间与所有保护对象永久关联，在对象复制的过程中，自动传递版权信息，有效实现数据来源跟踪散。

④使用权限控制。基于AutoCAD 内核，对发布对象以块状或要素进行加密，赋予不同的操作类别权限，且与使用正常数据没有差异，只是操作后的数据仍然是出于加密状态。

⑤加密。对外分发的档案信息数据进行加密，同时不影响正常使用，且保证无法将外发数据及其衍生数据以明文形式存储在本地硬盘及其他存储设备上。

⑥解密。解密是指将已加密的档案信息文件还原到加密之前的状态，包括解除期限时间、授权状态、版权信息、数据扩散保护等。

(2)客户端防扩散技术。主要包括文件的授权信息读取、有效期信息读取、版权信息读取、加密数据读取等各类授权信息读取服务，保证用户能够进行操作和使用。

①授权信息读取。加载档案数据时，通过一定算法进行匹配计算，自动根据客户端的加密方式，获取授权信息。合法授权者可正常加载和进行数的浏览。

②有效期信息读取。打开档案数据时读取数据的有效期信息，如果在有效期内，则可以正常对数据进行操作;否则对对象进行直接删除或者进行隐藏对数据使用者不可见。

③版权信息读取。对档案数据遍历操作，对文件发布时提供给的使用方信息进行读取，包括加密的起始时间以及数据使用方单位名称。

④加密数据读取。利用AutoCAD 的消息响应机制，对打开的数据进行读取，根据加密的逆运算，将加密的文件进行还原，正常显示，并根据使用者的使用权限正常使用。

⑤AutoCAD 版本覆盖。为了满足程序的通用性，需要实现AutoCAD 版本的全覆盖。

5 结 语

城市数字地图档案馆的建设是在厘清城市不同时期、不同比例尺各种数字地图档案的基础上，在原有双套制档案管理的基础上，重新梳理和调整，制定了一套基于全数字化档案管理的规范流程。基于库房与机房融合理念建立一套一体化的档案信息资源基础设施和档案安全设施基础设施。建立一系列全时空档案信息资源库，不仅涵盖完整的、现势性强的现状地理信息，而且将大量反应城市历史的各时期数字地图和测绘地理信息纳入科学管理。使得城市的地理信息成系列、全比例，形成现势和历史地理信息的互相补充，进一步完善了城市的地理信息体系，同时建立合理的现势数字地图转化为历史数字地图的机制。研发涵盖归档、借阅、开发、利用及安全管理等工作的多个应用系统，为各类应用提供服务和共享平台。

［1］国家档案局．数字档案馆建设指南［EB/OL］．http://www．gzdaj．gov．cn/daywzd/daxxhgz/201012/t20101224 _54362．htm，2010．

［2］李黎．数字档案馆建设设想［J］．武汉档案，2010(1)，15～17．

［3］李黎，姬凤英，刘剑等．基于RIA 的数字地图档案阅览室建设［J］．地理空间信息，2013(6)，150～152．

［4］吴伟中．AutoCAD 图形文件的安全保护［J］．机械工程师，2006(5)，109～111．

［5］杨茜茜．基于共享的数字档案馆信息资源整合［J］．浙江档案，2014(3)，8～9．

［6］赵宁燕，钱万里．数字档案馆信息安全风险自评估软件设计研［J］．档案与建设，2014(2)，29～32．

［7］黄晓艳．浅谈数字档案馆环境下的档案信息服务模式［J］．中国科技信息，2014(8)，269～270．

［8］刘建伟，周枫．基于大数据的数字档案馆信息服务模式研究［J］．云南档案，2014(3)，48～50，56．