多源空间数据集成关键技术研究

杨超

机械工业勘察设计研究院 陕西西安 710043

摘要：伴随着GIS技术发展与地理信息共享要求，多源空间数据的集成研究既是亮点也是难点。多源空间数据呈现多语义、多尺度、多格式等显著特征，对数据的综合利用和信息共享带来不便。文章针对多源空间数据特征，探讨空间数据多源性的产生和表现，指出多数据格式是多源空间数据集成的瓶颈，对其集成过程中的格式交换、互操作及共享等三种主要技术进行了探索，并解决了其中的一些关键问题，为特定条件下的多源数据有效集成摸索出一条实用途径。

关键词：空间数据集成；互操作；共享

引言

地理空间数据不同于一般的事务管理的数据，其数据由于内容和来源的多样性、空间数据模型和GIS软件平台的差异性，造成了GIS系统之间空间数据集成的极大困难。空间数据是数据库建设和平台研制的基础，为GIS进一步研究工作提供支撑。但是空间数据的来源多样性，不同数据分散在不同地点和部门，使用不同的结构和标准，共享和有效利用也存在一定的困难。因此，本文旨在探究多源数据集成关键技术，把不同来源、格式、比例尺、多投影方式或大地坐标系统的地理空间数据在逻辑上或物理上的有机集中，从而实现地理信息的共享。

1 多源空间数据产生特性

1.1 空间数据多样性

目前，随着IT和GIS的紧密结合，3S技术集成的不断完善，使得GIS获取的空间数据资源获得急剧膨胀。同样，空间数据的获取途径多种多样，既可以继承現有空间数据，也可通过遥感或通过全站仪、GPS等工具实地测量，还有描述性文字、各种统计报表、与地理实体相关的属性信息等。另外，数据来源的多样性还表现在数据载体的多样性，如：传统的纸质地图、纸质表格等；存储在计算机硬盘或者移动存储器上的各种电子数据。

1.2 空间数据尺度差异性

在GIS领域尺度是一个无法回避的问题。空间数据根据尺度可以分为空间尺度和时间尺度，空间尺度我们可以通过比例尺的大小来确定，时间尺度是根据数据的采集时间来确定，不同的数据尺度会产生不同的数据类型。

1.3 GIS软件平台的差异性

现在随着GIS技术不断普及，国内外主流GIS工具软件蓬勃发展，由于不同的GIS软件的制作数据的标准不同，产生不同的数据格式和不同的存储方式。同时对于使用不同软件的操作人员也造成不便。

2. 多源数据集成途径

目前GIS多源空间数据集成主要有三种模式：一是：空间数据集成格式的交换，二是：空间数据的互操作，三是：空间数据的共享访问。

2.1 空间数据集成格式的交换

为了有效的组织各类空间数据、提高数据的传输和利用效率以及达到空间数据共享的目的，对相关空间数据按一定的标准、规范进行标准化，是空间数据库建设的基础和前提。目前，GIS行业公认的几种空间数据交换格式是数据标准化组织负责提出的明码交换格式。本文主要以MapGIS和ArcGIS的数据转换进行介绍。MapGIS到ArcGIS之间数据的转换有两种途径。途径一：首先，从MapGIS获得的点、线、面数据经过图形处理输出为明码中间格式E00，其次，利用ArcGIS提供的转换工具“Import71”将E00转换为ArcGIS识别的Coverage文件。最后，通过Export转化为Feature class。途径二：从MapGIS得到的数据直接转化为shape格式的数据通过Export转化为Feature class。途径二简单便捷线转换较为适合，途径一步骤相对复杂但是其基本保证数据转化的完整性。

2.2 空间数据的互操作

数据互操作模式是OpenGIS Consortium（OGC）制定的数据共享规范，GIS互操作是指在异构数据库和分布计算情况下GIS用户在相互理解的基础上，能透明的操作获取所需信息。伴随着IT技术的迅猛发展，空间数据引擎技术以及大型关系数据库日趋成熟和完善，不仅为多来源、多格式、多时相、多区域的海量地理空间数据的存储、管理、检索及共享提供了成熟的解决方案，而且也为多用户并发访问等技术难题奠定了基础。Oracle是目前最为流行的大型关系数据库管理系统，因为其在数据安全性与数据完整性控制方面的优越性，以及跨平台进行互操作的特点被广泛使用。在Oracle数据库中进行多源数据互操作，首先，数据库管理员设置用户的资源文件PROFILE以确定用户的存取限制，创建操作用户为其设置初始口令，用户登录可以自行修改，口令在数据库中加密存储。以便数据库管理员监督与管理。其次，数据库管理员为用户分配一定的角色，对用户的权限进行设置。然后，以关系型数据库Oracle 10g为后台存储中心对空间数据和非空间数据进行组织和管理，以ArcCatalog和ArcMap为客户端，通过空间数据库引擎（ArcSDE）对数据进行显示和互操作。

2.3 空间数据的共享

2.3.1 空间数据库共享访问

不同的生产实践部门对数据的关注度不同，因而各部门拥有各自独立的业务管理数据，使得数据的共享与利用难度增强，随着当前网络技术快速发展，为空间数据共享提供了多种可选方案。ESRI在2008年底推出的ArcGIS 9.3版本时，同时发布了ArcGIS Server REST API，提供REST风格的开发接口；面向ArcGIS Server发布的服务的简单开发接口。REST暴露的所有资源的操作都可以通过对应的GIS服务的端点或URL获得。通过URL，REST使发现工作和查找所需的信息更加容易。利用服务浏览器，用户可以浏览服务器内容，查看可用的地理信息系统网络服务，也可获取开发过程中的有用信息。

2.3.2空间数据的上传下载

多源空间数据海量性特征，使得一些用户采用分布式数据管理方法，这样对数据的统一管理来带一定的困难，从而使空间数据实时修改和更新发布不能快速有效进行。ArcGIS Server 9.3产品为空间数据共享作出一定的成绩。ArcGIS Server 9.3中可以通过发布GeoData Service服务将空间数据库发布在局域网或广域网中。数据管理员可以通过设置用户的不同权限选择性的为用户提供数据上传下载服务。GeoData Service提供创建本地数据复制移动；执行数据空间查询；同步编辑数据库等的数据连接。ArcGIS Server 9.3在发布GeoData Service数据库过程中可以提供三种操作方法：提取、空间查询、复制。在提取方法中不会影响原数据，复制方法选择过程会影响原数据。

通过GeoData Service发布的空间数据库备份类型可分为三种情况：Checkout/Checkin、One-way、Tow-way。Checkout指可以从Utilities本源数据库备份并创建本地组，管理员直接在本地组修改不需要连接服务；Checkin管理员修改完成后传递给Utilities本源数据库，不会发生人为与自动传输的冲突。One-way方式首先数据下载到本地的工作geodatabase同时必须其经常保持与本源数据库连通，其次通过工作geodatabase创建备份geodatabase，管理员仅通过一次编辑工作geodatabase来改变备份geodatabase数据的编辑。Tow-way两个不同的编辑组同时访问编辑同步传输均不发生冲突。

3. 结束语

空间多源数据集成是数据库建设和管理信息系统进一步研究的基石，本文针对地理信息空间数据格式的交换、互操作、以及数据共享访问三大关键技术对多源数据集成问题进行了探讨。有效地解决了不同格式数据资源的综合利用，提供了互操作性的数据存储方式，探究了多源数据共享并发访问，增强了GIS技术的应用范围。

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