数字同心地理空间框架建设项目的设计与实现

陈 瑞

（宁夏国土资源地理信息中心）

1 引言

根据宁夏基础测绘“十三五”规划，“十三五”期间宁夏将完成贺兰、青铜峡、同心等9个市县数字城市地理空间框架建设，进一步发挥地理信息在宁夏社会经济发展中的支撑作用。数字同心地理空间框架的建立，将充分发挥地理信息资源的基础性作用，促进测绘成果的广泛应用，满足社会公众对地理信息日益增长的需求，同时，整合同心国土行业的数据资源，实现地理信息数据和国土行业数据的有效融合，在同心县政府决策、产业发展和人民生活等方面发挥着越来越重要的作用。

2 总体目标和主要建设内容

2.1 总体目标

在基础地理信息数据之上进行整合加工，提取符合需求的地理空间框架数据，建立多尺度、多分辨率、多种类的城市空间数据体系，实现多种数据的无缝集成，建设同心县唯一的、权威的和通用的地理信息公共服务平台，融合国土行业专题数据，实现地理空间数据资源的充分利用与共享，从而为政府、企业和公众提供高质量的地理信息数据服务。

2.2 主要建设内容

数字同心的主要建设内容包括一坐标系、一库、一环境、两平台建设[1]。一坐标系指的是建立同心城市坐标系。一库指的是地理信息空间数据库，主要包括基础地理信息数据采集生产和国土资源数据整理。一环境指的是支撑环境，包括网络、硬件设备、软件设备和标准规范建设，是数字同心地理空间框架建设、运行和服务的必备条件。两平台指的是国土资源“一张图平台”和地理信息公共服务平台。

3 技术路线设计

3.1 总体设计

总体设计如图1所示。

3.2 同心城市坐标系建设

根据同心县的实际情况，以国家2000网络工程点“同心（G007）”（观测墩）的子午线 105o52′ 45.23′′为中央子午线，以县城测区范围平均海拔1 340m为高程投影面，以“同心（G007）”为起算点，以G007至宁夏GPS B级网B036的80坐标系方位角为起始方向，建立城市坐标系。

3.3 地理空间数据库建设

3.3.1 基础地理信息数据生产

本次基础地理信息数据采集包括1：500和1：2000两个比例尺。1：500测区位于同心县核心主城区，总面积为30km2。1：2000测区位于下马关镇和韦州镇，其中，下马关镇测区面积为7.87km2，韦州镇测区面积为8.1km2。基础地理信息数据的采集包括居民地和垣栅、工矿建（构）筑物及其他设施、道路及附属设施、管线与垣栅、水系、地貌和土质、植被、注记八大类要素。

3.3.2 地理空间框架数据提取

框架数据生产流程并不涉及数据的获取或采集，而是利用1：10000、1：2000和1：500基础地理信息数据成果提取形成地理空间框架数据[2]。地理空间框架数据包括要素数据、影像数据、实体数据和地名地址数据。对框架要素数据再进行数据提取、数据扩充、面向对象的数据重组和模型重构、实体化处理等工序形成地理实体数据。地理空间框架数据包括要素数据、影像数据、实体数据和地名地址数据[3]。要素数据和影像数据主要用于电子地图制作，实体数据加工和地名地址主要用于查询。

3.3.3 国土资源“一张图”数据

实现同心国土资源多源、异构、多尺度、各类国土资源数据的“一体化”集成管理与数据共享[4]，将各类国土资源数据按照业务类型和空间尺度的不同，在统一空间参考、统一数据编码、统一数据分类和分层组织的情况下，进行“集中式”的集成管理。国土资源数据主要包括土地利用总体规划、土地利用现状等数据。“一张图”数据将按照业务类别进行专题分类，并采用统一数据库存储不同的专题数据。

3.3.4 地理信息空间数据库

1）数据建库

地理信息空间数据库逻辑设计包括基础地理信息数据库、地理空间框架数据库和国土资源“一张图”数据库；物理设计上数据集中存放在磁盘阵列上，通过数据库管理平台进行统一管理。数据模型采用Geodatabase模型，逻辑上分开的数据库采用不同的表空间和用户名进行管理。

2）影像数据管理

影像数据量大，主要以文件形式存放，通过ArcGIS的镶嵌数据集进行管理。影像添加到镶嵌数据集之后，动态形成镶嵌影像，原始影像并没有发生更改，同时以近乎实时的速度完成传统影像管理中的影像镶嵌过程，并达到相同的镶嵌效果。镶嵌数据集构建后影像原数据发生了数据更新，通过同步镶嵌数据集的方式避免镶嵌数据集重建，进而有效节省工作效率[5]。

图1 技术路线总体设计

3）数据更新

数据按照更新频率不同分为按年度更新的数据和不定期更新的数据，按年度更新的数据采用年度追加更新的方式，对更新的数据进行入库并进行年份标识。对不定期更新且未跨年度的数据，将旧数据置为历史，并将新数据进行入库，以使用新数据为主。

3.4 支撑环境建设

支撑环境是数字同心地理空间框架建设、运行和服务的必要条件，既要考虑满足当前需要，也要考虑先进性和扩展性，主要包括软硬件和标准规范[6]。

3.4.1 软硬件建设

数字同心地理空间框架建设所需的软件包括服务器操作系统、数据库管理系统、地理信息系统基础软件和常用的工具软件。硬件设备主要包括服务器、存储系统、交换机、防火墙、UPS、空调和机柜等设备。

3.4.2 标准规范

为保证各类数据资源的共享与集成服务，制定空间数据管理与共享的标准规定、信息共享与更新机制，定位参照系统、数据模型、数据字典、数据质量、数据交换格式及元数据等数据标准、技术标准和应用标准等，形成一个完整的同心县地理信息公共平台标准体系，保障系统的正常运行，促进地理信息的有效共享与优质服务。

3.5 地理信息公共服务平台建设

地理信息公共服务平台是一个开放的、资源共享、应用集成的共用服务平台，既可以实现各种应用系统的数据共享和交换服务，也可以在其基础上快速开发各种应用服务系统。地理信息公共服务平台分为公众版和政务版，作为一种分布式的服务提供形式，可以使分布在不同网络上的不同地理位置和不同平台的用户按需获得不同的地理信息服务。

3.6 国土资源“一张图”平台建设

国土资源“一张图”平台专为国土资源行业服务，在“一张图”数据库基础上搭建“一张图”平台，实现同心国土资源多源、异构、多尺度、各类国土资源数据的“一体化”集成管理与数据共享。“一张图”平台主要由展示系统和运行维护系统组成，展示系统包括地图基本功能、数据浏览、查询、卷帘对比、分屏对比和统计分析等功能。运行维护系统包括配置管理、组织机构管理、权限管理、日志管理和运行监控等日常维护工作。

4 结语

数字城市地理空间框架是数字城市和智慧城市的基础，依托国土资源部门的资金、技术和数据优势，开展数字同心地理空间框架建设，建立以基础地理信息为载体的测绘保障体系，促进测绘地理空间框架的建设进程，保障基础地理信息数据的不断更新，为同心城市建设、社会发展和经济建设保驾护航。