空间资源数据库一体化管理与服务平台研究

王昌平

(福州市勘测院 福建福州 350108)

0 引言

随着技术的进步以及用户需求的提升，城市测绘行业正面临着从“数字化测绘”向“信息化测绘”过渡的重大课题[1]，以适应信息化时代对测绘行业提出的更高的要求。

我国基础地理信息数据库建设历经20余年。“九五” “十五” 期间, 完成了国家基础地理信息数据库的初始建库; “ 十一五” 期间, 开展了国家基础地理信息的首次全面更新。数字城市的建设，空间资源数据库逐步形成了地形图数据库、 地下综合管线数据库、地址编码数据库、电子地图数据库、各类专题库等多元空间数据库。空间数据库丰富，急需解决多源、多尺度空间数据的自动处理与更新，测绘地理信息智能管理与交换，测绘地理信息网络服务，测绘业务信息管理生产更新管理的需求，提升城市空间数据的更新与服务能力。特别是市域大比例尺地形图与地下管线数据量的急剧增大，更新频度复杂度的增加，数据种类的不断丰富，数据应用的深入与扩展，使传统的采用图幅文件等生产更新管理方式不能满足管理与服务应用的需求。目前，国内空间数据管理更多是相对独立的建库管理，没有对多源数据进行整合，无法对数据进行联动更新、提供现势性高的在线数据与切片数据服务。

因此，空间资源数据库一体化管理与服务平台的建设，对城市“信息化测绘”体系建立具有重要意义：

(1)平台建立了多源、多尺度空间数据库管理体系，为数字城市信息化测绘体系的重要构件，使得数字城市空间数据有了鲜活数据更新保障。

(2)平台提高空间资源数据的更新生产与服务效率。

(3)平台为各类空间资源数据更新生产机制提供了强有力的技术保障。

(4)平台为城市信息化测绘体系建立了一个易推广、可复制的模板。

1 系统建设思路

随着城市发展和测绘信息化的深入应用，对地理信息的获取、处理、管理、服务和应用提出了更高的要求。地形图与地下管线是城市基础数据，具有数据量大、更新频度高、精度准确性要求高等特点，通过建立空间资源数据库一体化管理与服务平台，将为空间数据的管理与服务提供一个有力的支撑平台。

首先，采用基于要素的建库方法，通过建立时空数据模型和不同的建库模板，建立不同数据源的存储模式，分层、分级、分区进行存储，统一数据格式、统一操作平台和管理方式，形成一体化的时空数据库；

第二，建立基于地理事件范围的空间资源数据联动更新机制，建立地理事件更新范围冲突解决规则[2]，确保数据更新准确性和一致性，研究快速提取地形地物要素变化数据方法，实现数据动态更新和地形地物要素全生命周期跟踪管理功能；

第三，研究提升数据服务能力，根据不同使用需求，按范围、图幅、图层分发不同类型的空间数据，同时建立数据同步子系统，完成多级联的空间矢量数据库全量和增量同步更新技术，将生产库和应用库分离，提升在线服务能力。

2 关键技术研究

(1)建立了空间资源数据一体化时空数据库[3]管理与服务平台。

该系统建立了空间资源数据一体化时空数据库管理与服务平台，将空间资源数据通过建立时空数据模型和不同的建库模板，建立不同数据源的存储模式，分层、分级、分区进行存储，统一数据格式、统一操作平台和管理方式，形成一体化的时空数据库管理与服务平台。

(2)提出“要素对象空间信息指纹”的地形地物要素数据变化捕获方法[4]。

该系统提出将地形地物要素数据的坐标数组通过MD5算法生成32位字符串的“要素对象空间信息指纹”作为判定要素数据变化的方法，快速提取要素实体的变化数据，进行数据动态更新维护，使增量更新数据量大大减少，提高了数据更新的效率和空间库的性能。

(3)基于地理事件范围[5]的地形图与地下管线联动更新。

地形地物的变化，往往影响各类数据的变化，该系统建立基于地理事件范围的空间资源数据联动更新机制，建立地理事件更新范围冲突解决规则，确保数据更新准确性和一致性。

3 系统实现

系统平台综合采用GIS技术与先进成熟的空间数据管理技术，对空间数据的采集、更新管理、分发和分析功能，建成各类空间资源数据库，提供配套的基于空间数据库的数据生产、管理与分发流程，建成系列便于数据生产、管理与数据分发使用的空间数据一体化管理与服务平台。系统完成主要功能如图1所示。

图1 系统功能图

系统部署情况如图2所示。

图2 系统部署图

(1)多源、多尺度空间数据建库子系统

根据多源、多尺度空间数据不同管理需求，建立不同的建库模板，统一数据格式、统一操作平台和管理方式；建立不同数据源的存储模式，分层、分级、分区进行存储，提高海量空间数据库的运行性能。功能如图3所示。

图3 空间数据建库子系统

(2)工程项目管理子系统

在地图上直观显示出每一项工程的作业区域、登记项目信息，并能对项目信息进行相关统计查询。具体功能如：工程项目范围线绘制、工程项目信息导入、工程项目范围线编辑、工程项目信息查询定位等。功能如图4所示。

图4 工程项目管理子系统

(3)数据动态更新子系统

地形地物要素的变化快速识别与提取技术，实现数据动态更新和地形地物要素全生命周期跟踪管理功能。功能具体如：工程项目范围线输入，可通过范围线数据导入、自定义勾画、其他系统信息提取自动生成、输入图幅号等；下载数据，按范围下载数据，可分为按图幅下载、按任意范围线下载、缓冲区下载、单图层修测非修测、多图层下载等；更新数据入库，进行冲突检测、冲突断言定义、冲突管理等。功能如图5所示。

图5 数据动态更新子系统

(4)地理信息分发服务子系统

地理信息分发技术，根据不同使用要求，按范围、图幅、图层分发不同类型的空间数据，为需要图幅文件的系统提供文件数据服务。功能如图6所示。

图6 地理信息分发子系统

(5)数据同步子系统

完成多级联的空间矢量数据库全量和增量同步更新技术；将生产库和应用库分离，提升在线服务能力，为其它业务提供准实时的矢量数据服务。功能如图7所示。

图7 数据同步子系统

(6)动态切图子系统

提供地图数据切图范围、切图比例尺、切图模式等设置，根据具体范围进行动态切图、读取更新范围动态切图，根据范围线提取切图成果文件等功能。通过该功能，可以为其他业务系统提供现势性高、访问效率高的瓦片服务。功能如图8所示。

图8 动态切图子系统

(7)系统管理

指和系统相关的辅助信息管理，如用户信息管理、部门信息管理、权限配置、系统设置、数据字典等。

4 结论

数字城市建设，通过空间资源数据库一体化管理与服务平台项目的建设，已经逐步建立了地形图、地下管线库、电子地图、地名地址库及各类专题的空间资源数据库，实现各区域的数据动态更新、分发与对外提供数据服务一体化目标，为 “测绘信息化”打下坚实的基础。

(1)统一数据标准：通过建立空间数据库管理平台，形成了我院各类空间数据资源库的建库标准，为各分院对外扩展提供了利器。

(2)统一生产工艺流程：通过空间数据库管理平台的应用，形成了我院从数据生产加工、数据更新、数据分发应用一整套完整的业务流程，规范了生产与应用，提高了数据质量和数据更新效率。

(3)统一数据服务：通过空间数据库管理平台的应用，提升了对外提供数据的服务能力，为地理信息业务拓展提供了数据保障。

通过不断深入研究空间数据库更新管理流程，挖掘空间数据应用价值，提升空间数据服务能力，逐步完善该平台建设。