地理国情普查数据协同生产系统开发与应用

王海银，李国华，庄晓东，丁晓龙

(1.青岛市勘察测绘研究院，山东 青岛 266033； 2.山东省海陆地理信息集成与应用工程研究中心，山东 青岛 266033； 3.山东省国土测绘院，山东 济南 250013)



地理国情普查数据协同生产系统开发与应用

王海银1,2，李国华3，庄晓东1,2，丁晓龙1,2

(1.青岛市勘察测绘研究院，山东 青岛 266033； 2.山东省海陆地理信息集成与应用工程研究中心，山东 青岛 266033； 3.山东省国土测绘院，山东 济南 250013)

随着测绘地理信息技术及计算机软硬件的发展，在地理信息数据生产过程中，大量的工序都已采用模块化、并行化的方式处理，目前进行中的全国地理国情普查工作更需要大量业务人员分批分片开展。然而，该种作业方式经常需要将阶段性成果进行集成，用于统一处理或检查，完成之后又需要化整为零。因此，针对目前地理国情并行作业方式，迫切需要一套协同化的地理国情普查数据生产平台和体系来支撑多人在线、协同采集、网络化处理的业务。本文设计开发了地理国情普查数据协同生产系统，为地理国情普查内外业数据管理、质检和处理提供了一整套完整的解决方案。此系统实现和验证了地理国情普查数据协同生产的思想，在地理国情普查青岛区域中已经得到广泛的应用，取得了良好应用效果。

地理国情普查；协同编辑；版本管理；ArcGIS Add-In

一、引 言

为全面、及时、准确地掌握我国地理区域划分、地形地貌特征、道路交通网络、江河湖泊分布、土地覆盖现状、城市布局和城镇化扩张、生产力空间布局等自然和人文地理要素信息，深入揭示经济社会发展与自然资源环境的内在关系和演变规律，掌握在地理空间上如何合理布局人口和经济活动、优化资源配置，为实现统筹城乡发展、区域发展、经济社会发展、人与自然和谐发展的目标提供重要支撑，国务院决定于2013—2015年开展第一次全国地理国情普查工作[1]。

数据的编辑和管理是地理国情普查的核心内容。目前，国家、省已经出台了若干技术规定。很多测绘地理信息软硬件厂商推出了各自的针对地理国情普查数据采集、外业调查、内业数据处理和存储的相关系统或软件。这些产品都充分发挥了GIS的优势，在技术上都有其独到之处，在实际作业中也取得了很好的效果。但它们存在如下几方面的问题：

1) 只针对具体功能开发了工具集，无法形成规范化、流程化的作业体系。

2) 多数系统是单机版的软件，不支持在线的多人协同作业。

3) 在生产过程中，数据管理的形式为文件格式，无法充分发挥数据库存储的优势。

基于以上背景，本文结合地理国情普查的相关规范，设计开发了地理国情普查数据协同生产系统。该系统依据地理国情普查相关技术规定，规范了内业数据的作业流程，实现了对地理国情普查数据的统一管理，提供了数据的入库、浏览、导出、编辑和版本化管理等一系列操作，为地理国情数据生产工作提供了技术支撑。该系统已经成功应用于青岛区域的地理国情普查试点工作中。

二、系统总体设计

系统以地理国情数据生产项目为基础，在大型网络数据库环境下，利用GIS技术、数据库技术、工作流技术等，建立基于网络的数据协同生产管理系统，实现集中管理项目、协同任务生产、实时监控作业流程、透明质量检查、一体化生产入库的网络化数据生产调度管理服务体系，降低数据生产的复杂程度，提高大规模协同数据生产的整体效益。

系统基于.NET开发，并选用美国Esri公司的ArcGIS系列软件作为GIS功能开发平台。相比其他GIS软件，ArcGIS体系清晰，功能强大，尤其对空间数据管理的机制较为完善。

系统采用典型的3层架构设计，包括表现层、业务逻辑层和数据访问层，如图 1所示。

图1 系统架构设计

表现层的GIS数据展示基于ArcMap桌面软件实现。针对地理国情普查的业务需求，本文基于ArcGIS Add-In技术开发了功能插件，可以作为工具条集成到ArcMap中使用。

业务逻辑层基于.NET开发，GIS功能基于ArcGIS Engine实现。系统主要分为两大功能模块：地理国情普查数据管理和数据协同编辑功能模块。

地理国情普查数据库选用Oracle，空间数据采用ArcSDE作为空间数据引擎，提供对外的数据访问接口，ArcSDE自身带有强大的版本管理功能，支持空间数据的版本化管理。非空间数据的文件及系统生成的相关数据都统一存储在数据库中。

1.基于ArcGIS Add-In开发ArcMap插件

ArcGIS Add-In是ArcGIS 10引入的新开发方式，基于插件式开发思想，使用户更容易定制和扩展ArcGIS桌面应用[2]。ArcGIS Add-In提供了一个公开的基础框架，用户自定义的工具被打包压缩成一个单独的文件。

ArcGIS Add-In插件也能够通过集中式的网络在一个组织中的用户之间共享，可以基于.NET或Java平台开发，还有以可扩展标示语言(XML)制作的。XML描述用户的自定义信息，.NET或Java的类提供用户自定义的功能。

ArcGIS Add-In包含命令按钮、工具按钮、组合框、可停靠窗体等多种用户界面展现方式。系统的主要功能按钮被集成到一个工具条中，数据列表、全景浏览器、图片浏览器等通过可停靠窗体展示，如图2所示。

2.ArcSDE版本管理机制

ArcSDE企业级数据库是ArcGIS大型空间数据存储实现的产品之一，除空间存储之外，ArcSDE对外提供的功能也十分强大，如数据CheckIn、CheckOut，同步复制，历史版本数据等。这些功能的内部都与版本机制有着密切的关联，因此可以说版本是ArcSDE整体功能体现的基础[3]。

ArcGIS版本与传统关系数据库的版本(复制、锁定)有本质区别，ArcGIS版本可理解为对数据库的快照。版本代表着一种状态，它只记录编辑变化的数据。所谓变化的数据就存储在相关的变化表中，没有变化的数据在物理上只存储一次。ArcGIS版本可为多个用户创建属于该用户自己的版本，每个用户在对应的版本上可进行长时间的编辑，即长事务的编辑，且它们之间相互影响，因为各自编辑的数据都存储在变化表中。用户编辑事务完毕后，可以将对应版本协调相关的父版本，若有冲突，则解决相关冲突，协调完毕后即可提交到上一版本。

本文开发的系统借助于ArcSDE版本管理机制管理空间数据库，并在此基础上扩展了用户权限、编辑操作记录等功能。

三、地理国情普查数据管理

在现有的数据生产软件中，为了提高效率，往往将全要素地图按要素层分配任务，这导致两个缺点：一是作业员不能看到别人的作业情况，要素层之间的压盖等关系无法处理，在作业时也没法参照其他层的要素关系；二是不同层之间的要素繁杂不一，很难统一进度，更难调控作业进程，有些工作(如编辑修改、错误处理等)必须要等所有图层完成后才能进行，影响了工作效率[4-5]。

本系统将地理国情普查数据处理工作流程重新梳理。管理员将一个任务分成几个部分，如将一幅全要素地图分成几块，下发到每个工作组。由几个工作组同时进行数据处理，并按范围分批次提交数据，大大提高了工作效率。登录到系统，作业组工作人员即可知道自己的作业范围，也能看到别人的作业进展，管理员可以根据各自的进展情况随时调节工作量，从而最大限度地提高生产效能。

用户登录该系统后，按照作业区域→数据类别→作业班组→批次4级目录树组织用户数据，用户可以在地图上查看作业区域或批次的范围。系统提供数据导入的功能；对于每份数据，提供查看历史版本、数据下载、数据预览、数据删除的功能，且具备相应权限的用户可以进行操作。数据组织方式如图 3所示。

图3 数据组织目录结构

基于本系统进行地理国情普查的数据生产和管理，形成了非常规范的流程化作业方式，如图 4所示。

图4 地理国情普查数据生产流程

四、地理国情数据协同编辑

传统的数据生产质量控制体系、数据生产作业规范标准缺乏固化的软件系统来规范化执行，绝大部分的数据生产仍然采用单人单机的作业模式，没有形成网络协同化的作业模式，数据检查不能实现实时跟踪检查和修改[6]。

本系统在ArcSDE版本控制的基础上，扩展了在线编辑记录的功能，未登录系统的用户不允许对地理国情普查数据源中的数据进行编辑操作。用户在登录状态下进行要素的编辑操作，系统将捕捉用户用ArcMap对地理国情图层进行的要素创建、删除、修改(包括图形修改和属性修改)操作。保存编辑的同时，系统将操作内容、操作员、操作时间、计算机名等信息记录到数据库的操作日志表中。系统管理员有权查看所有用户的编辑内容，选择要查看的用户和时间段，系统将按照时间顺序列出该用户的编辑内容；普通用户可以查看自己的编辑内容。导入数据时保留原始版本备份，因此用户可以将地理国情图层中某一要素恢复至编辑操作之前的状态。查看要素编辑记录如图 5所示。

图5 地理国情普查数据编辑记录

五、结束语

综上所述，数据协同生产系统为地理国情普查提供了新的技术手段，也必将成为地理信息数据编辑和管理技术的主流。本文对地理国情普查数据协同生产系统开发和应用的关键技术和流程进行了介绍。本系统规范了作业流程，实现了网络化生产的调度、网络生产的监控和质量控制、数据生产的安全管理和协同数据生产的作业机制，大大提高了工作效率，促进了地理国情普查项目数据的统一管理。本系统在地理国情生产区域的成功应用，验证了其具有一定的应用和推广价值。

[1] 徐德明.地理国情普查: 助力美丽中国——开展地理国情普查 服务经济社会发展[J].中国测绘, 2013 (3): 4-7.

[2] 李论, 张志鹏, 陈慎.基于ArcGIS Add-In的不等分纬线多圆锥投影变换[J].测绘, 2013，36(5)：222-224.

[3] 李娜, 魏瑞娟, 崔洪涛，等.基于ArcSDE的数据库版本管理及历史归档的研究与实现[J].测绘与空间地理信息, 2012, 35(3)：163-164.

[4] 李伟, 刘仁义, 刘南.基于任务划分和多版本技术的GIS空间数据协同处理研究[J].浙江大学学报：理学版, 2005, 32(4)：475-480.

[5] 叶科峰.GIS协同生产管理[N].计算机世界，2008-08-25(A05).

[6] 郭朝珍, 王钦敏, 庄苗，等.空间数据协同编辑平台协同机制的研究[J].计算机集成制造系统, 2006,12(5):777-781.

Development and Application of Cooperative Production System for the Investigation of the National Geographical Condition

WANG Haiyin，LI Guohua，ZHUANG Xiaodong，DING Xiaolong

王海银，李国华，庄晓东，等.地理国情普查数据协同生产系统开发与应用[J].测绘通报，2015(7)：103-105.

10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0223

2014-11-25

王海银(1975—)，男，高级工程师，主要从事地理信息软件开发及技术管理等工作。E-mail：why@qdkcy.com.cn

P208

：B

：0494-0911(2015)07-0103-03