我国地理国情信息系统的设计与实现

杨倩倩

摘 要：文章展开对我国地理国情信息系统的设计与实现研究，目的在于了解当前地理国情信息系统的具体设计及应用。在经济文化繁荣发展的趋势下，我国政治、军事等领域均取得突出性的进展。地理国情信息系统在军事领域中，主要是结合地理信息、数字地球和空间数据库等技术，实现对地理国情信息的综合管理与表达。基于地理国情信息系统的发展及应用，文章首先分析了地理国情信息系统的架构设计。其次，探讨了地理国情信息系统空间数据库及服务。最后，重点研究了地理国情信息系统的空间表达。

关键词：地理国情；信息系统；设计

在科学技术日益创新的时代下，地理国情信息系统已经被广泛应用到经济和国防建设发展中。通常情况下，地理國情信息想通下的国情监测，是从全面角度掌握我国地理环境要素的重要基础。地理国情信息系统的应用，主要是借助先进的测绘技术和丰富的数据资源，实现对我国各地区地表覆盖物和地形地貌信息的搜集，从而掌握所监测地区的人为地理要素。作为一项相对复杂的信息管理工程，地理国情信息系统监测下的数据来源广泛。因此，其所获得的数据信息的应用领域也较为宽泛，包括生态分析领域、环境监测领域和安全防控领域。

1 地理国情信息系统的架构设计

地理国情信息系统的架构设计，主要是依据CS架构模式，由客户端和服务端两部分组成的。客户端在信息系统中，通常是从信息系统平台角度出发，提供具有针对性的信息服务，从而完成信息系统用户的交互性任务。服务端在信息系统中，通常是用来对地理国情信息系统所搜集的信息加以存储，并定期、及时地将所存储的地理国情信息，加以发布，实现信息服务。深入分析地理国情信息系统的构架应用，信息处理系统在应用中可以从数据服务、存储和应用3个层次展开。一般来说，地理国情信息系统中的数据存储与数据服务，属于逻辑角度的分层。此两层之间能够借助系统的IP协议实现对数据的获取[1]。数据应用服务，多是由信息系统的客户端提供的，该层借助HTTP协议能够有效获取符合数据服务层的相关数据。具体地理国情三维地理信息系统架构如图1所示。

2 地理国情信息系统空间数据库及服务分析

2.1 地理国情信息系统的矢量数据存储

就数据格式来说，在地理国情信息系统数据库中，其所监测和存储的地表覆盖分类信息都属于矢量数据。在矢量数据存储期间，图层与数据是相对应的关系，且对应空间数据表。矢量数据库与土层的关系对应，呈现出两方面的特点[2]。（1）不同的图层和数据空间表中，所涵盖的内容和信息具有单一性，具有同质性。比如，地表覆盖信息和水域信息等。（2）不同的土层和数据空间表中，其所呈现的矢量数据形状具有单一性，或者是点形，或者是面形，或者是线形。在对地理国情数据信息进行储存时，通常采用矢量形状，一般采用ST-CEOMETRY数据模型，实现对国情信息数据的综合存储。

2.2 地理国情信息系统的栅格数据存储

在地理国情信息系统空间数据库中，对地理国情信息生成文件的通常是Oracle数据库；对地理国情信息空间数据提供模型和编码的通常是ArcSDE。利用地理国情信息系统中的数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）和数字对象模型（Digital Object Model，DOM），能够快速将栅格信息存储到空间数据库中[3]。此种信息存储不仅能够提高信息系统对栅格数据的综合性管理，同时也可以将此类栅格信息作为背景，在数据库中用来表达所监测的地貌形态和信息。一般来说，在对栅格数据库进行存储时，多是借助6个业务表实现的。即将栅格影像添加到国情信息系统中时，需要创建与栅格影像相适合的用户业务表。在上传图片影像时，ArcSDE会将栅格影像添加记录加以保存，形成数据索引表。通过栅格数据的表间关联性，提升栅格影像信息的完整性。

2.3 地理国情信息系统的服务

在地理国情信息系统设计中，信息系统的服务接口是系统服务发挥作用的前提。如图2所示为地理国情信息系统服务接口构架图。根据图2中相关信息显示，该信息服务接口采用的时REST接口规范。设计的地理国情信息系统服务，主要表现为以下几项特点。（1）不同格式返回[4]。依据地理国情信息系统中的不同参数，可以在不同的格式下，将客户端对服务器的请求结果进行返回。比如，JSON，AMF等格式，都是可以被返回的格式。（2）借助URI实现访问。在地理国情信息服务系统中，包括栅格信息和矢量信息等，在对国情信息系统典型的业务功能进行查询或是编辑时，都能够通过对URI的访问实现对相关业务的开展。由此，可以明确在地理国情信息系统服务中，可以针对国情信息服务的具体情况，实现对国情信息系统服务的合理设计。

3 地理国情信息系统的空间表达研究

3.1 地理国情信息数据的加载

在完成对地理国情信息系统的设计后，明确其如何实现空间表达，是提升系统日后应用水平的重要基础。从某种角度来说，地理信息国情空间的表达，实际上就是将地理国情信息转化为可视化的过程。在实现空间表达期间，可以根据地理国情信息数据信息，完成对国情数据的加载。一般在加载数据时，主要借助的是资源定位器[5]。在对服务端空间数据进行切片式处理后，REST的请求格式为http：//服务器：端口号/arcgis（动态添加图层）/services（服务）/服务名/MapServer/Level/X/Y。根据对该格式的分析，对其中几个重点内容加以细化。比如，数据层级用Level表示；地理国情信息服务所服务的区域为地图服务，用MapServer表示；服务系统中所请求的瓦片，在经纬度方向上的具体索引值和整数类型，则用X和Y表示。借助该资源定位器，能够快速获取数据瓦片，为信息数据的加载奠定基础。

3.2 地理国情信息数据的调度

通常情况下，地理国情信息数据加载中，实现对数据调度是比较重要的[6]。在地理国情信息系统中的客户端，其主要的工作任务除了完成对数据的加载外，同时也要有根据数据的具体加载情况，实现对数据的角度。客户端在对信息数据进行调度时，通常采用的是排队算法，实现对数据载入列队的维持。如图3所示为地理国情信息调度流程示意图。根据表中相关信息可以明确，P1所代表的载入线程，主要是根据对用户位置的观察，详细计算视锥体内瓦片的三元组信息相关值，包括LEVEL，X和Y。根据视点投影中心的位置，按照距离设置远近的优先度，将视锥体内的三元组信息根据相应的顺序，纳入到列队中，完成对P3线程的绘制。将P3线程中的栈顶三元组取出，按照在队列中取出的P3线程三元组，根据相应的数值，从地理国情信息服务器客户端获取相应的瓦片。

3.3 地理国情信息的信息绘制

根据对地理国情信息系统的分析，明确地理国情信息系统所搜集的信息，多是空间地理信息。同时，所有的空间地理信息，都是在比较统一的数字地球框架中，实现对信息结构的绘制[7]。所以，在地理国情信息绘制期间，可以从纹理贴图的角度出发，对地理国情信息数据实施空间性表达。常见的空间性表达方法，采用的是椭球四叉树结构方法。在椭球四叉树结构方法中，从该结构角度实现对数字地球的组织，在结构建立后，数字地球表面会在此种构建方法下，被分割成众多的网格。在诸多纹理坐标网格中，栅格化矢量数据瓦片和DOM瓦片可以在纹理的映射下，实现地理信息绘制和空间表达。采用四边形定点的纹理坐标，可以实现对DEM瓦片的空间信息获取，从而将高程值作为空间坐标的Z值，完成对地理信息的起伏性表达。

4 结语

现阶段，地理国情信息系统被广泛应用到各领域中。为了进一步提升地理国情信息系统的应用水平，明确该系统的具体设计是十分必要的。本研究对地理国情信息系统的设计进行了综合的阐述。从矢量数据存储和栅格数据存储等方面，分析地理国情信息系统空间数据库及服务。此外，从信息数据加载、信息数据调度、信息绘制等，研究地理国情信息系统的空间表达。经过本次研究，明确地理国情信息系统能够实现对地理国情信息的高校表达。希望在本次相关研究下，可以为日后提升地理国情信息系统的应用水平，提供宝贵的建议。