“数字合肥”地理空间信息共享服务平台的设计

李大超

(合肥市测绘设计研究院，安徽合肥230061)

“数字合肥”地理空间信息共享服务平台的设计

李大超

(合肥市测绘设计研究院，安徽合肥230061)

基础空间数据资源的共享和应用是现阶段“数字城市”建设的重点，结合合肥市测绘设计研究院基础空间数据共享平台的建设，将共享模式引入测绘院信息化建设中，探讨在共享服务平台的框架体系下该院所采用平台的特点和设计思路。

共享服务平台;基础空间数据资源;设计思路

一、引 言

“数字城市”就是信息化的城市，是物质城市在数字网络空间的再现和反映，是以信息(特别是空间信息)为核心、以网络为支撑的城市信息管理与服务体系［1］。依托“数字合肥”共享服务平台的建设，可促进城市经济发展，提升合肥整体的信息化水平，提高城市核心竞争力，推动合肥的可持续发展。该平台基于合肥市测绘设计研究院提供一体化的公共服务平台解决方案，提供城市级的“一张图”服务，并支持委办局等应用部门实时获取地图服务，实现权威部门维护权威数据。同时，该平台能够解决异构GIS平台间地图数据的集成和互操作问题，实现不同级别节点公共服务平台间的互联互通［2］。一体化的公共服务平台设计既能支持合肥市测绘研究院快速部署实施公共服务平台(基础版、政务版和公众版)，又大大节省了开发和部署成本。

二、平台总体构架

在功能维度上，平台分为地理信息管理平台和一体化公共服务服务平台。地理信息管理平台负责地理信息数据和专题数据的加工、融合、处理，并管理基础地理数据、专题数据以及地理框架数据，负责地理框架数据的生成、更新，为整个公共平台的良好运营提供了数据基础;一体化公共服务平台则以地理框架数据和政务类专题数据为核心，实现框架数据和专题数据的整合、共享、交换、管理、更新，并搭建政务服务平台，为政府部门提供各种应用和服务［3］。而对于平台用户，可以根据使用情况分为平台管理员(包括数据平台管理员)、普通用户、弱GIS用户、强GIS用户、省市节点用户和数据交换用户等，平台的总体运行模式如图1所示。

图1 平台组成及运行模式

三、平台设计

1.概念结构设计

概念结构是对现实世界需求的一种抽象，即对实际的人、物、事和概念进行人为处理，抽取人们关心的共同特性，忽略非本质的细节，并将这些特性用各种概念精确地加以描述。概念结构设计方法通常有4类:① 自顶向下，即首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化;②自底向上，即首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构;③ 逐步扩张，即首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构;④混合策略，即将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，并以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。其中最经常采用的策略是自顶向下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构。本数据库建设也采用此设计方法。整个过程是:数据抽象与局部视图(E-R)设计→视图的集成(全局E-R)。

2.逻辑结构设计

作为一个共享平台的空间数据库，必须面对不同的用户或应用群体，主要需求表现在各类数据的快速检索查询、调用、导入、导出，数据的更新与维护以及数据的安全等多个方面。所以，必须对数据库中的数据进行合理的组织和分类来满足上述需求。数据库的逻辑设计主要是根据数据的不同应用对数据进行分类组织［4］。

空间数据库主要包括基础地形数据、地理实体数据、电子地图数据、地名地址数据、政务专题数据、影像数据、DEM数据、三维数据、多媒体数据及元数据等。

数据库中的数据按照格式可以分为矢量数据(如基础地形数据、地理实体数据、电子地图数据、政务专题数据等)、栅格数据(主要指正射影像图)和元数据。在数据库的逻辑设计中，对于这两种不同格式的数据分别组织如图2～图4所示。

图2 矢量数据的组织

图3 栅格数据的组织

图4 元数据的组织

数据编码就是要给不同的数据、要素加代号，这个代号直接代表要素的本身，相当于人的身份证编号。数据编码一般基于以下3个原则:

1)管理效率高，即具有较高的计算机录入、检较、存储效率，具有最高的查找速度。

2)适用性好，既符合专业化，标准化和系统化的要求，又要完整清晰地表示属性内容，还要具有最小冗余，并与专业分类体系保持一致。

3)便于共享和扩展，可以满足设备和数据更新的要求。

数据编码一般包括3个方面的内容:

1)登记部分，用来标示属性数据的序号，可以是简单的连续编号，也可划分不同层次进行顺序编码。

2)分类部分，用来标示属性的特征，可采用多位代码反映多种特征。

3)控制部分，通过一定的查错算法，检查在编码、录入和传输中的错误，在属性数据量较大的情况下有重要意义。

数据库中子库的划分主要依据数据的类型和数据的比例尺。从数据的类型来看，主要分为基础地形、地理实体、电子地图、政务专题、元数据等，在具体的每一种数据类型中又包括不同比例尺的数据［5］，所以空间数据库的子库由“数据类型+比例尺”的模式定义。以1∶2 000的地形图为例。1∶2 000地形图为地形数据，其比例尺是1∶2 000，则1∶2 000的地形图数据可以称作“地形图1∶2 000数据子库”，其数据库名暂定为“DX2000”。元数据信息为独立的子库，统一管理。数据库的子库划分如图5所示。

图5 子库划分

根据数据描述可以把空间数据库中所需要包含的子库划分为两个阶段的内容。第一阶段:根据目前合肥测绘设计研究院所持有的数据，划分出各比例尺基础地形子库、框架数据库(作为电子地图利用的一个中间库);第二阶段:从共享平台的建设来看，数据库还有需要扩充地理实体库、电子地图库、政务专题库、DEM库、影像库等。

3.物理结构设计

传统的空间数据建库方案都采用文件的形式来管理空间数据，随着数据库技术和GIS技术的不断进步，数据存储的方式从原有的文件管理逐渐过渡到RDBMS中统一管理［6］。目前管理方式采用Esri的GeoDataBase就是建立在SDE+RDBMS，以及Oracle Spatial两种数据管理模式(两者各有利弊，可以实现两者的互连)。在此重点介绍Esri的GeoDataBase管理，在每一个GeoDataBase中可以包含FeatureDataSets和 FeatureClass两种数据结构。本设计采用根据国标大类为集合的原则，对数据的存储采用以下方式

数据库的设计包括物理设计和逻辑设计两个部分。物理层主要是空间数据在存储介质里的储存方式;逻辑设计是空间数据在用户或应用中的表现形式。可以说逻辑层是物理层的表现，而物理层是逻辑层的基础。对于矢量数据从逻辑的角度来看，数据库的逻辑层次是:数据库→子库→图层→空间实体。而最终反映在SDE中则是GEODATABASE→FEATUREDATASET→FEATURECLASS→FEATURE。矢量数据的存储机制如图6所示。

图6 矢量数据的存储机制

数据拼接成全区连续无缝，对空间数据库中的数据在横向上可保证其地物完整性和连续性。从实际应用的角度上考虑，不是所有线、面要素都有跨图幅合并都有实际意义和必要性，因此，在数据库的设计中要有针对性的对部分图层进行拼接处理。根据笔者的开发经验，通常对居民地、水系、道路和主要地层做到无缝连接。在入库功能设计中，用户可自定义选择该层要不要无缝连接的方式。

栅格数据主要指数字正射影像图，可以通过相关软件(如ArcGis 9.3)建立影像金字塔，如果影像数据较大，也可以人工建立影像分级。所以通过数据库管理的影像图无论在调图或者显示方面基本接近于文件形式管理的效果，而且又解决了文件形式对多用户调图所产生的问题，因此现在完全可以利用ArcSDE 9.3作为数据引擎进行影像图入库管理。

四、平台特点

1.统一的地理信息公共服务平台

本系统将搭建基础地理空间信息公共服务平台，为合肥市其他部门提供基础地理空间信息的共享服务，这要求公共服务平台必须具备如下能力:

1)具备对遥感影像、电子地图、DEM、公安、地籍、地下管线、规划信息等各类地理空间信息进行集成管理的能力。

2)支持异构平台互操作的能力，即平台提供的各项数据、功能服务能够支持国内外主流GIS平台。

3)具有遥感影像、电子地图等数据的高效服务能力，满足在线共享的效率指标要求。

4)具备地址数据高效搜索、匹配的服务能力。

5)具有良好的安全管理能力，对各类用户访问的日志(包括用户、访问时间、IP、访问内容等内容)和权限进行统一管理。

2.统一的地理空间数据框架

信息共享的前提必须遵守统一的标准，对地理空间数据而言更是如此。建设一个城市的基础地理数据库，即统一的地理空间数据框架，必须明确其有关标准，方可确保跨部门、跨区域的共享应用。建设统一的地理空间数据框架，应明确如下内容:

1)地理空间数据框架的数据内容，特别是基础数据的组成内容，包括矢量数据、影像数据、高程数据、基础控制数据、地名地址数据等内容。

2)各类数据的标准，包括坐标系、比例尺、精度、更新周期、组成要素、分类与编码等内容。

3)数据的更新维护长效机制，确定责任部门、获取方式、经费来源、绩效考核机制等内容。

3.地理信息联动更新

地理信息数据注重时效性，本项目中确定了4种数据更新机制，在平台可以根据基础数据更新而联动更新公共地理框架数据库。

4.面向服务的建设体系

“数字合肥”地理信息公共服务平台是基于面向服务的体系，利用服务聚合将基础地理信息通过服务接口方式共享，其他应用系统可通过接入服务的方式共享地理信息，同时通过服务标准将GIS功能进行封装发布，示范应用系统可以通过灵活的聚合服务方式把地理信息数据和GIS功能直接接入到应用中。

五、结束语

“数字合肥”地理空间框架建设将为合肥市信息化建设提供权威、统一的定位基准，彻底改变传统的基础地理信息服务模式，实现跨部门的网络化地理信息共享共用，消灭“信息孤岛”，避免重复测绘、重复投资，高效利用财政资金;通过提供一站式的地理信息在线服务，实现信息资源集成，为合肥市高效农业、信息化建设、公安警用服务、城市规划管理、灾情监测评估、应急指挥决策、公众生活等提供全面、准确、及时的综合信息服务。本项目实施符合国家的法律法规、省市县各级政府决策管理、社会经济发展和各行各业对基础地理信息的共同要求，对促进地理信息共享，推进合肥市城市信息化建设以及促进城市可持续发展意义重大，具有广泛的应用前景和很好的社会经济效益。

［1］ 马文涵.数字武汉地理空间信息共享平台的研究［J］.地理空间信息，2007，5(6):11-13.

［2］ 李宗华，彭明军.武汉市地理空间信息共享服务平台的建设与应用［J］.测绘与空间地理信息，2009，32(3):1-3.

［3］ 汝虎，叶智宣，王群.杭州市基础空间数据库共享服务平台建设初探［J］.测绘科学，2010，35(S0):181-183.

［4］ 樊文有，谢琼，王永东.GIS空间数据共享交换平台的设计［J］.测绘通报，2010(6):47-50.

［5］ 王连备，贲进，吴英.面向服务的空间数据共享技术研究［J］.测绘通报，2010(7):68-70.

［6］ 陆海英，花存宏.地理信息资源共享服务平台建设构想［J］.地理信息世界，2009，7(4):19-23.

Design of Digital Hefei Geospatial Information Sharing Platform

LI Dachao

0494-0911(2011)06-0065-04

P208

B

2011-05-03

李大超(1970—)，男，安徽六安人，高级工程师，主要从事城市3S及城市测绘等技术工作。