長春市測繪地理信息成果管理系統設計與實現

梅偉長

(長春市測繪院,吉林 長春 130021)

0 引 言

近年來,隨著長春市快速發展,測繪地理信息技術作為獲取基礎空間數據的重要手段,為長春市建設提供強有力的數據支持,隨之而來的便是測繪地理信息數據的爆發式增長[1]。目前,測繪地理信息成果管理還采用傳統人工和計算機簡單輔助的管理方式,這要求測繪檔案管理人員對數據的類型、時間、存放位置有清晰的了解,隨著數據成果的快速激增,這種方式已無法滿足測繪地理信息成果信息化、規范化以及精細化管理要求,建立清晰的測繪地理信息數據成果分類體系,完整的數據目錄結構,集展示、查詢、分發和統計為一體的測繪地理信息數據成果管理系統勢在必行[2]。本文利用GIS、FME等先進技術,以長春市測繪院測繪地理信息成果管理為例,探討了測繪地理信息成果收集、整合以及建庫流程,構建了測繪地理信息成果“一張圖”數據庫,開發了長春市測繪地理信息成果管理系統,從而實現了測繪地理信息成果規范化、科學化以及精細化管理,為其他城市開展此項工作提供借鑒作用。

1 需求分析

經過多年的信息化建設,積累了海量、多源異構的測繪地理信息數據資源,為長春市城市的規劃、管理和建設工作提供測繪地理信息保障。但隨著近年來新型測繪技術的快速發展,測繪地理信息成果種類和數量越來越龐大,雖然開發了OA辦公系統、測繪檔案管理系統等信息化平臺輔助測繪地理信息成果管理,但缺乏對測繪地理信息成果統一展示、管理、分析和更新維護的系統[3]?；谏鲜龃嬖诘膯栴},本文搭建的長春市測繪地理信息成果管理系統應具備以下兩方面需求。

1.1 功能性需求分析

功能性需求主要包括三方面內容,一是統一測繪地理信息成果進出口,實現數據成果的統一匯交、入庫和出庫等工作。二是實現測繪地理信息成果的圖文一體化、二三維一體化、時空一體化的展示、查詢和統計。三是實現數據保密共享、系統安全運維,通過用戶管理、權限管理、運行監測管理等功能,確保系統穩定高效運行。

1.2 非功能需求

非功能需求主要包括三方面內容,一是高可用性。系統能夠在高并發使用前提下,確保7×24小時穩定可靠運行。二是資源動態可調配性。系統采用云服務設計技術,對成果管理業務采用彈性計算策略,能夠按需對業務運行的容器資源進行動態調配[4]。三是易擴展性。系統為長春市測繪院內應用系統提供多樣服務,需具備良好的可擴展性,在更新和擴展程序時,支持熱插拔模式,保證平臺穩定運行。

2 總體設計

2.1 建設內容

根據上述需求分析,長春市測繪地理信息成果管理系統建設內容包括標準規范制定、數據庫建設以及系統開發三方面內容。第一,標準規范制定。根據長春市測繪院內測繪地理信息數據的實際情況,制定數據匯交、整合、處理、入庫以及更新等相關工作的標準規范和數據成果管理辦法,統一數據成果的進出口,確保成果安全和保密。第二,數據庫建設。將長春市測繪院內各類測繪地理信息成果進行梳理、處理和入庫,構建測繪地理信息成果“一張圖”數據庫。第三,系統開發。根據長春市測繪院內各部門對測繪地理信息成果應用的需求,搭建集展示、查詢、統計、出庫、入庫等多方面功能于一體的信息系統。系統建設內容示意圖如圖1所示。

圖1 系統建設內容示意圖

2.2 框架設計

系統框架采用多層次設計思路,包括基礎設施層、數據資源層、基礎服務層、綜合應用層和用戶層,兩側是保障系統穩定運行的標準規范體系和安全保障體系[5]。系統框架設計示意圖如圖2所示。

圖2 系統框架設計

(1)基礎設施層為系統運行提供軟硬件和網絡支撐,系統硬件采用院內虛擬化提供的計算、存儲和網絡資源等。系統軟件包括操作系統、GIS軟件、數據庫軟件以及FME Server等。系統網絡環境是運行在長春市測繪院內內網。

(2)數據資源層為系統運行提供數據支撐,將長春市測繪院內各類測繪地理信息數據成果進行匯交、標準化處理和入庫等等工作,構建測繪地理信息成果“一張圖”數據庫,包括了測繪基準、工程測繪、基礎地形圖、電子地圖、三維模型、高程模型等數據資源。

(3)基礎服務層是將系統采用數據和功能進行封裝,以服務的方式提供給應用層使用,包括展示服務、元數據服務、數據入庫和出庫服務以及查詢統計服務等。

(4)綜合應用層是測繪地理信息成果展示和管理的窗口,用戶通過應用層提供的功能模塊進行可視化管理,實現了數據入庫、分發、出庫和更新等管理、成果“一張圖”展示和運維管理等[6]。

(5)用戶層是系統的使用人員,包括數據生產人員、數據管理人員以及數據使用人員等。

3 數據庫設計

3.1 建設內容

通過對測繪地理信息數據成果進行梳理和分類,建立了清晰的測繪地理信息數據成果體系,構建測繪地理信息成果“一張圖”數據庫。數據庫共計8大類120層數據,包括測繪基準、工程測繪、基礎地形圖、影像數據、電子地圖、高程模型、專題數據以及三維模型。其中測繪基準包括CCCORS站點、平面控制、高程控制以及似大地水準面模型;基礎地形圖包括 1∶500地形圖、1∶2 000地形圖以及 1∶5 000地形圖;工程測繪包括現狀測繪、工程測繪、日照測繪以及確權測繪;影像數據包括航空影像和遙感影像;電子地圖包括政務版電子地圖、導航電子地圖和 1∶5 000電子地圖等;專題數據包括道路、綠地、水系等地理要素專題數據、歷史專題數據、街路圖專題數據、地下管線專題數據和其他專題數據;三維模型包括精細三維模型和傾斜三維模型。數據庫還具有可擴展性,可更加后期數據需求的變更,進行增加、刪掉和修改數據庫。測繪地理信息成果“一張圖”數據庫建設內容示意圖如圖3所示。

圖3 數據庫建設內容

3.2 整合建庫流程

測繪地理信息數據成果具有海量、多源、異構等特點,為實現對海量多源異構數據進行規范化梳理、整合和建庫工作,編寫了《數據整合建庫方案》《元數據表標準》《數據處理和匯交分解表》和《數據成果匯交方案》等[7]。數據整合建庫工作流程如下,一是前期準備和數據分析。參照規范或其他城市院建庫經驗,對長春市測繪院內測繪地理信息成果進行收集、梳理和匯交,并對數據進行分析后,編寫相關方案。二是數據處理。主要包括空間數據處理和屬性信息數據?？臻g數據處理是對數據的格式、坐標系統、空間關系等內容進行處理,屬性數據處理是根據規范,對屬性信息進行增、刪、改等編輯和屬性信息的核對,確保屬性信息無誤。三是數據質量檢查。將處理完畢的數據進行質量檢查[8]。四是數據成果入庫和配圖。數據質檢合格后,一方面進行數據成果入庫操作,另一方面對入庫后的數據成果進行配圖,并最終發布成切片服務和要素服務,給系統提供進行展示、查詢統計、出入庫等操作。數據整合建庫流程設計示意圖如圖4所示。

圖4 數據整合建庫流程設計

4 系統功能實現

系統基于SOA架構,采用B/S結構進行開發。開發平臺是Eclipse,開發語言是JAVA。GIS數據處理采用ArcGIS Desktop和FME Desktop,數據服務發布采用ArcGIS Server和FME Server,開發采用ArcGIS API for Java Script。數據庫管理采用Oracle11g+ArcSDE[9]。系統包括六大核心功能:首頁展示、資源目錄管理、數據出入庫管理、任務狀態管理、數據統計管理以及運維管理。系統功能結構示意圖如圖5所示。

圖5 系統功能結構設計

4.1 首頁展示

首頁展示包括目錄導航、統計展示以及常用數據目錄收藏。目錄導航是在系統左側展示系統的主要功能,且與運維權限關聯,動態展示不同用戶的功能目錄;統計展示是進入系統,對測繪地理信息成果“一目了然”,直觀展示數據體量、數據種類、數據范圍以及數據年代等統計信息,并通過餅狀圖、柱狀圖進行顯示;常用數據目錄收藏是將用戶常用的數據目錄自動收藏起來,當用戶登錄后,方便用戶使用數據。系統首頁展示界面示意圖如圖6所示。

圖6 系統功能結構設計

4.2 資源目錄管理

資源目錄管理包括數據成果一覽表、數據元數據展示、數據成果展示以及地圖GIS操作功能。數據成果一覽表是將測繪地理信息成果分門別類以列表的方式展示,直觀展現8大類50多小類120層數據;數據元數據展示是根據《基礎地理信息數字成果元數據》GB/T 39608-2020的要求[10],填寫相應的屬性信息,描述數據的具體情況。以2020年市域高分辨率衛星遙感影像為例,通過點擊查看元數據,可以直觀看到該影像的成果版本、數據面積、數據格式、數據量、影像地面分辨率、坐標系統以及成果所有權單位等信息。數據成果展示在統一的坐標系下,實現各類數據成果的疊加展示和分屏展示。地圖GIS操作功能包括全圖、放大、縮小、漫游、長度測量、面積測量以及圖層控制等。系統資源目錄成果展示示意圖如圖7、圖8所示。

圖7 系統資源目錄成果展示

圖8 系統數據成果“一張圖”展示

4.3 數據出入庫管理

數據出入庫管理包括數據的入庫管理和出庫管理,是利用FME制作模板來實現相應功能。數據入庫管理是將整理好的測繪地理信息成果利用FME入庫模板,自動錄入空間數據庫中。數據出庫管理是利用FME出庫模板,實現自定義區域、導入區域數據裁切出庫,還可以實現某類數據中其中一層數據出庫。

4.4 任務狀態管理

任務狀態管理包括流程和方案設置以及進度查詢。流程和方案設置是利用FME模板文件組成模板資源庫,構建系統所需的FME方案,如:數據出庫、數據入庫、數據質檢以及增量更新方案,并將方案根據需求配置到不同的測繪地理信息成果中。進度查詢是執行FME方案后,在任務區可實時查看模板執行狀態和任務信息。

4.5 數據統計管理

數據統計管理包括總體統計、專項統計以及運維統計?？傮w統計實現了的測繪地理信息成果按照數據體量、數據類型、數據范圍以及數據年代進行概要統計。專項統計是根據某類數據進行更為深入、細致的統計,如:專項統計 1∶500地形圖2000—2020年每年的數據量以及數據增量情況。運維統計是服務于后臺管理的統計,包括日志統計、用戶統計。統計采用Echarts動態圖表可視化、熱力圖動態渲染等技術,以柱狀圖、餅狀圖、點狀圖等形成進行展示,更好地表達了數據的差異變化特點。

4.6 運維管理

運維管理是系統運行的后臺管理,實現了用戶管理、權限管理以及日志管理等。用戶管理是增加和刪除不同角色和權限的人員,如管理人員、審批人員等。權限管理是根據長春市測繪院內各部門的職能,設置不同權限,如瀏覽權限、出入庫權限、編輯權限等。日志管理是系統日常運行行為記錄的管理,如數據備份記錄、木馬攻擊記錄等。

5 結 語

本文綜述了搭建長春市測繪地理信息成果管理系統的方法,詳細闡述了平臺建設內容、框架、數據庫以及功能。系統建成后,一是測繪地理數據成果“一目了然”,為測繪院生產提供數據服務;二是實現了測繪地理數據成果入庫、出庫以及存檔等信息化、規范化以及精細化管理;三是統一數據進口和出口,切實保障數據安全。但也存在一定問題,如:數據錄入不完整、系統功能應用不深以及與EDB格式數據無法對接等。下一步,繼續完善數據入庫和功能開發,以便提供更優質的數據和功能服務。