基于ArcSDE的基础地理空间数据库的组织和建设

郝君

摘 要：基础地理空间数据库是搭建数字城市的基础平台。本文以数字温州为例，采用Oracle11g数据库平台和ArcSDE空间数据库引擎，对包括矢量、栅格以及DEM等各种类型、各种比例尺的地图数据实施集中、统一、高效的管理。详细阐述了系统软硬件环境搭建、空间数据的组织和建设涉及到的关键技术及主要内容。

关键词：ArcSDE 空间数据库 Oracle

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0031-02

数字城市是一个覆盖整个城市的信息模型，它将分散在城市各个地方的信息从不同渠道采集，并按照地理空间坐标组织起来，既能体现城市内部各种信息的内在有机联系，又便于按地理空间位置进行检索和利用。城市基础空间数据库是数字城市的基础，随着3S技术的不断发展，基础地理空间数据正在呈几何级数增长，如何组织调度存储与管理海量的空间数据，满足国内数字化生产和国家基础地理信息产业建设的迫切需要，更好地促进数字城市的发展，是当前GIS界面临的重大问题。针对上述问题，本文在介绍了ArcSDE在空间数据库中应用的基础上以温州市为例，介绍了该技术在基础地理空间数据库中的实现方法。

1 ArcSDE在空间数据库中的应用

传统的GIS空间数据往往以文件方式存储在服务器中，用这种方式管理空间数据安全性较差，存在着图形数据和属性数据和图形分离存储的问题，与文件方式的数据管理相比，采用面向对象的空间数据库来存储空间数据可以更好消除数据分离存储问题，它具有信息提供实时、数据共享性强，数据冗余低等优点。因此，如何应用面向对象的空间数据管理系统管理空间数据，是高效存储管理空间数据的一个较好途径。面向对象的数据库技术在GIS中的应用彻底地改变了GIS的应用模式，它不仅解决了传统意义上的数据存储管理问题，也解决了多用户编辑、数据完整性和数据安全机制等诸多问题。在这种情况下，ArcSDE技术为人们解决GIS空间数据与关系型数据库之间进行高效交互提供了一个通道和技术支持。

ArcSDE是ESRI公司开发的空间数据库引擎，它是目前对多源和多尺度数据进行存储和管理比较流行的方法之一。ArcSDE允许用户向数据库中加入空间数据，除了提供用户已经在使用中的其他类型的信息以外，还可提供地理要素的空间位置及形状等信息，在关系型数据库管理系统中融入空间数据后，ArcSDE可以提供对空间、非空间数据进行高效率操作的数据库服务。相对于其所选用的数据库管理系统来说，ArcSDE是一个中间件，它的功能是在关系数据库管理系统（RDBMS）和地理信息系统（GIS）之间充当一个应用接口，以充分地把GIS和RDBMS集成起来。ArcSDE管理空间数据并为访问这些数据的软件提供接口，为用户在任意应用中嵌入查询和分析这些数据的功能。ArcSDE将地理特征数据和属性数据统一地集成在关系数据库系统（RDBMS）中，利用从关系数据库环境中继承的强大数据库管理功能，对空间数据和属性数据进行统一而有效的管理。ArcSDE充当了客户端和服务器端的中间件，可以屏蔽不同操作系统和数据库系统的差异，使面向特定领域（如空间数据管理及应用）所需的技术得以实现，供不同的客户端高效地共享和互操作。

2 空间数据库的建设

2.1 软硬件环境建设

结合数字温州现有的软硬件设备进行ArcSDE相关软件的部署。

（1）硬件方面采用的是两台IBM P570小型机（操作系统为AIX6.1），共用的存储为IBM N6060存储。软件配置方面，安装的是ArcSDE10.0，后台数据库采用Oracle11g Rac负载均衡配置。

（2）ArcSDE软件安装方面，由于需要在AIX操作系统上进行ArcSDE的安装，需要用到SecureCRT软件进行AIX系统的连接、命令操作以及软件和注册文件的传输。另外在安装软件前需要对系统环境进行设置，如对SDEHOME和Oracle_HOME进行路径设置。同时在创建Oracle的SDE用户时需要注意SDE用户权限的特殊性，既不能赋予DBA权限，又比普通的用户权限级别高，建议通过更改安装目录下的createsdeoracle.sql语句进行授权。

2.2 空间数据库的组织

基础地理空间数据库建设包括基础地理要素数据库、DEM数据库、DOM数据库以及地名数据库等数据的建设。（1）基础地理要素数据库中，地理实体以完整的对象存储，不再细分为图幅。基础地理要素数据库管理的内容主要包括水系、居民地及设施、交通、管线（地上）、境界与政区、地貌、植被与土质等。基础地理要素数据库是基础地理信息数据库的核心数据库之一，是个多源、多尺度、海量的矢量数据库，存储包括1∶500、1∶2000、1∶5000、1∶10000、1∶50000和1∶250000等多个比例尺系列。（2）数字高程模型数据库主要用于存储数字高程模型数据，应建立多比例尺集成的、无缝的数字高程模型数据库。（3）数字正射影像数据库主要用于存储数字正射影像和卫星遥感影像数据，包括遥感影像和航空影像。在数据库中应建立多分辨率无缝的数字正射影像数据库。（4）地名数据库主要存储各级行政区划名称、居民地名、交通地名信息、各类自然地理名称、门牌号等数据。在该数据库建设过程中，存储1∶500、1∶2000、1∶5000、1∶10000、 1∶25000、1∶50000、1∶250000比例尺DLG中的地名数据。

2.3 空间数据库的建设

对于空间数据存储，可以分为矢量数据存储和栅格数据存储。矢量数据通过在数据库中建立Feature Dtataset后导入即可。栅格数据的存储目前有栅格数据集（Raster Dataset）、栅格目录（Raster Catalog）、镶嵌数据集（Mosaic Dataset）。镶嵌数据集是ArcGIS 10新出的对栅格数据进行管理的一项功能，镶嵌数据集可以说是栅格数据集和栅格目录的混合技术，它采用与非托管的栅格目录一样的方法来管理栅格数据；因此，可以对数据集进行索引，并且可对集合执行查询，它的存储方式和栅格目录类似，但是在使用的时候和普通的栅格数据集是一样的。镶嵌数据集用于管理和发布海量多分辨率，多传感器影像，对栅格数据提供了动态镶嵌和实时处理的功能。其最大优势是具有高级栅格查询功能及实时处理函数功能，同时还可用作提供影像服务的源。

数据的存储不仅需要考虑数据集存储方式，也需要考虑用户权限问题。对于Oracle数据库来说，虽然SDE用户属于非DBA用户，但是在ArcSDE架构中，SDE地位比较特殊，是ArcSDE管理员。只有SDE可以完成一些特定的工作：比如启动/停止ArcSDE服务；终止某些用户连接；压缩多版本数据库等。因此，为了增强数据的安全性和提高数据的管理性，针对不同格式的数据定义不同的用户名和表空间，根据温州市的实际情况，定义两个用户和表空间分别存放温州本地坐标系的原始数据和WGS84坐标系下脱密后的数据。在不同的权限下根据上面介绍的空间数据组织，定义四个数据集分别进行数据存放。不同的用户下只能看到本用户下的数据，并只能对本用户下的数据进行编辑、删除功能。SDE作为超级用户可以看到所有用户下的数据并能进行操作。

数据库建设完成后，就可以进行连接并执行相关操作。Arcgis10.0下sde的连接方式有两种，直连和服务连接。直连具有不用开启sde服务、比服务器连接速度更快等优点，越来越受用户的喜欢，而且随着Arcgis版本的不断升级，直连方式的优势体现更明显，因此我们选择直连方式进行数据连接，连接字符串为：sde：oracle11g：IP@实例名。

4 结语

基于ArcSDE架构集成的多源多尺度多时态多种类的空间数据库，采用集中式存储管理，支持分布式维护更新，实现了大型GIS平台上海量异构数据的一体化标准化管理。通过多源信息整合，可以提供便捷高效的综合决策服务，满足多行业多部门用户的需求。因此，应进一步加强社会和经济属性调查工作，充分利用上层GIS系统图形与属性一体化管理功能，在集成管理之上扩充地理空间数据的内涵，加大基础地理信息承载量，开拓基础地理信息应用新领域。

参考文献

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