城市基础空间数据共享的研究

1、城市基础空间数据共享的探讨摘要：空间数据的共享、互操作是基础地理信息系统建设的一个重要目的，目前一些可用的技术方法都存在着自身的一些局限，同时一些新的技术方法也正在兴起，本文基于南通市基础地理信息系统的建设，从数据共享需求分析和实现技术入手，对城市基础空间数据的共享作了一些探讨。关键词：基础空间数据 共享 数据服务基础空间数据是国家空间信息基础设施(NSII)建设的重要内容1-3。它为”数字城市”、”电子政务”、”电子商务”以及其他社会经济生活供应有力的数据支撑。近年来，随着GIS的长足发展，不同行业、不同部门通过遥感、全球定位系统以及测绘等多种途径获得了海量的空间地理数据，建立了大量的空间信息系统和空间数据库。但是，由于空间数据的多样性和困难性，GIS系统和数据库的缺陷也日益显现出来， 主要表现在基于详细的、相对独立的GIS平台的应用系统间难以实现信息共享与沟通。明显，这种状况不仅造成了资源的重复建设和大量人力、财力的奢侈，也干脆制约了GIS的进一步发展。空间数据的共享、互操作和集成是”数字城市”的关键4。这就迫使人们不断找寻优化的共享方法。1 数据共享需求分析1.1 共享部门分析依

2、据需求调研分析，南通市基础空间数据共享部门如下图所表示：1. 与上级测绘和数据交换主管部门应用间的交换依据上一级数据交换中心的要求，实现切实可行的数据交换接口，能够和省级数据交换中心互联互通。2. 与下级测绘部门应用间的交换通过远程联网或其它手段，实现和区、县基础数据的连接和动态更新。3. 与行业部门应用间的交换为南通市国土资源、建设、规划和社会各行业供应完善、优质和高效的基础空间数据服务，以及准化的、高质量的刚好更新的基础空间数据共享平台。1.2 共享层次分析数据共享的层次主要包括以下几种：1. 基础空间数据基础空间数据是南通市国土资源局可以分发与共享的基础数据，其基本内容如下表所示，各运用单位依据其须要选择数据：基础地理数据比例尺覆盖面积Km2覆盖区域范围1:500160南通市主城区1:1000270南通市区1:2000430南通市郊区1:5000430南通市郊区1:100008000南通市域（含六县（市）1:500008000南通市域（含六县（市）1:2500008000南通市域（含六县（市）1:2000真彩影像图160南通市主城区1:1000黑白影像图270南通市郊区地名数据3

3、30各类比例尺下的地名测量限制成果国家一等，二等，三等，四等限制点，C、D级GPS限制点南通市域（含六县（市）2. 面对行业应用的基础空间数据主要包括水系、马路等面对行业应用的基础数据，这部分数据的更新与维护须要行业部门的参加，因此也须要实现数据的共享。如马路数据的命名，一般由马路部门完成，水系的命名与分段则一般由水利部门完成。3. 行业专用的专题空间数据主要包括各行业专题GIS信息库，以公安行业的110数据为例，其空间专题数据就包括了110报警点、治安联防队的分布状况、灭火救援器材数据、消防水源数据、重点防火单位安装烟感探头数据等。其数据的更新与维护一般由行业单位自行组织，当其它部门须要时进行共享。1.3 共享方式分析依据各运用单位的详细状况及数据的运用特点，在数据共享中，应供应以下几种方式的数据共享：1. 文件方式的数据共享主要供应对空间数据的干脆输出及文件下载服务。须要空间数据服务的部门通过登录政府网内部的专网网站，进行数据的下载服务；对一些保密性强的部门，如公安部门，干脆实现其专题格式数据的转换与输出，以介质拷贝、硬拷贝等方式供应应其它运用者。2. 数据干脆访问方式的数据共享各

4、数据在空间分布上采纳分布式存放，通过干脆访问数据库，实现数据的读取与更新。3. GIS平台供应方式的数据共享在政府专网网站中建立Web方式的GIS工作平台，那些缺少GIS系统软件，但又确有空间数据运用需求的政府行业部门可以在GIS工作平台中实现其对空间数据的应用及编辑。4. 其它此外应实现南通市国土资源局内部不同系统平台之间的数据互访，通过数据整合建库，基础空间数据同意通过ArcSDE放入Oracle数据库中，因此这个问题比较简洁解决。2 关键问题数据转换是数据共享中要解决的重点问题，主要包括不同数据格式之间的转换，如ArcInfo的数据与常用的MapInfo、CAD等之间的格式相互转换。数据转换过程中的关键点包括：1. 拓扑属性信息转换在数据转换中，拓扑与属性信息的丢失常常会发生，因此，空间拓扑与属性信息的转换是空间数据转换中要解决的重点问题。2. 符号转换不同格式GIS数据之间的符号转换。3. 坐标与投影系统变换能够自动进行坐标系统与投影系统的变换。4. 测试环境的设计与搭建选择肯定的数据交换格式，进行数据转换的测试。 3 实现技术南通市基础空间数据共享服务系统主要由以下四个子系统

5、支撑（如下图所示）。3.1 元数据管理系统元数据管理系统主要包括元数据的采集与元数据的发布定制功能。由于元数据的发布在数据共享服务层面具有重要意义，我们将元数据采集管理与发布定制模块一并放入元数据管理系统中，其最终目的是供应元数据服务，基本功能图如下图所示：模块之间的关系流程图如下所表示：保存检索元数据发布元数据存储介质元数据文件系统元数据库元数据录入、其他格式的元数据导入元数据编辑、检索、查询和阅读Internet建立元数据库元数据管理系统在实现过程中，包括以下内容：1. 元数据内容标准包为了帮助用户生成规范的元数据，系统供应了元数据内容标准包，同时为了满意用户的不同须要，系统允许自定义元数据项。系统供应的元数据标准包是以我国基础地理信息数字产品元数据标准草案为基础，并结合FGDC以及国际标准化组织ISO/TC211制定的元数据规范制定出的一套符合南通市地理信息产品特点的，又能与国际标准相接轨的空间元数据标准，能够符合制图工程的要求并且能够满意不同产品的信息交换的要求。2. 元数据采集管理模块元数据采集管理模块主要实现元数据编辑入库及元数据管理功能，其中管理编辑操作工具包括元数据录入

6、、编辑、维护、查询、检索和表示，这对元数据标准的实施和推广具有现实意义。对地理空间元数据进行管理和维护采纳关系数据库管理系统（RDBMS），对于元数据输出采纳XML文件以便于与其他系统进行数据交换。3. 元数据定制分发模块元数据的定制分发模块主要实现元数据的发布功能。系统为了便于元数据的发布，设计了元数据分发定制器。通过定制器，用户定制将要分发的元数据和元数据项。元数据的定制分发模块可以内嵌到互联网发布系统和地理信息专网网站中，向各政府职能部门及广阔公众发布元数据信息。3.2 基础地理数据的分发服务系统 概述基础地理数据的分发服务主要供应对文件下载的服务支持（数据转换下载）及文件硬拷贝、介质拷贝等的输出支持。在数据转换中，数据格式、拓扑及符号等的完整性是要解决的重点问题。基础地理数据分发服务系统其主要目的是实现数据格式的转换输出，包括：1. 为地理信息系统专网网站的数据下载服务当政府专网用户通过地理信息系统专网网站提交文件下载服务恳求后，须要进行空间数据转换服务时，通过基础地理数据的分发服务系统，实现数据格式的转换、输出等，即数据的预处理功能。如下所示：2. 特别政府专业部门的数据输出

7、服务对于特别政府专业，如公安等，考虑到其数据的保密性，因此，当须要实现共享时，在本地实现数据格式的转换（供应国内外流行的地理空间数据格式，如DGN格式，MapInfo，e00，Coverage等）等，通过介质拷贝、硬拷贝等方式，对外供应数据。 实现技术分析数据分发服务的关键是实现数据的多格式转换输出，在设计中，借鉴了目前较为成熟的FME(Feature Manipulate Engine) Suite数据转换平台的思路。数据分发系统实现中的关键点包括：1. 实现基于OpenGIS组织提出的新数据转换理念，即“语义转换”，通过供应在转换过程中重新构造数据的功能，实现不同空间数据格式（模型）之间的相互转换；2. 语义转换供应可重新定义输入或输出数据的引擎，引擎的基础是一个丰富的数据模型，其保持内部一样性和可扩展性，供应一系列方法来进行模型到模型的双向转换；3. 引擎是空间数据提取、变换和加载的工具，它包括转换器、数据阅读器等功能；4. 引擎由三大部分组成： l 语义数据转换引擎：这是核心模块，负责实际的转换工作。 l 语义映射文件注册表：供应用于管理众多不同语义映射文件的机制，同时供应简洁

8、的过滤操作，用于在数据转换过程中选择所需的映射文件。l 自动语义映射文件生成器：可使引擎以完全自动的方式执行转换。3.3 数据互操作服务系统 概述数据互操作服务系统主要是实现直连方式的数据共享，通过GIS平台或数据交换中间件的方式，实现对GIS数据的干脆访问。其解决的主要问题包括GIS平台异构、数据库结构异构及操作平台异构之间的数据干脆在线共享。 实现技术分析 .1 ArcSDE方式南通市基础空间数据通过ArcSDE统一入到Oracle数据库，依据运用单位GIS平台的差异性，数据访问有所不同，如下图所示：OracleArcSDEArcGIS数据交换中间件其他GIS系统MicroStationAutoCADMapInfo针对不同GIS系统的数据共享方式之一CAD ClientArcGIS客户端可以通过ArcSDE空间数据引擎干脆对Oracle数据库进行数据访问；AutoCAD或MicroStation可以运用ArcSDECADClient对Oracle数据库进行数据访问，ArcSDECADClient是ArcSDE特地用于存储、提取CAD数据的接口。SDECADClient有一个易于运用

9、的CAD接口，它使得MicroStation和AutoCAD可作为SDE的客户端存储、提取并修改CAD实体或SDE数据库中的几何要素；MapInfo或其它不支持ArcSDE的GIS系统通过数据交换中间件，实现对空间数据的访问与解析。.2 ArcSDE+OracleSpatial方式另外用户还可以选择OracleSpatial方式来对基础空间数据进行访问，访问方式如下图：ArcGIS客户端可以通过ArcSDE空间数据引擎干脆对Oracle数据库进行数据访问；Mapinfo、AutoCAD或MicroStation等软件系统，可以考虑增加OracleSpatial数据接口，通过OracleSpatial来实现对Oracle数据库的访问；其它不支持ArcSDE数据库引擎又不支持OracleSpatial空间数据库访问的GIS系统，可通过数据交换中间件，实现对空间数据的访问与交换。.3数据交换中间件方式空间地理数据交换中间件是异构数据库、异构平台之间的空间地理数据交换接口，面对行业应用实现空间数据高效访问，实现与GIS平台无关的空间数据共享。1. 空间数据转换标准 空间数据转换标准是一种特地为不同GIS系统之间实现数据交换而设计的一种中间格式。这种格式要求用户能很好地理解它，各种GIS软件都应具备将标准格式转换为自己的内部格式和将内部格式转换为标推格式的实力。这时数据供应者只须要供应一个数据输出接口，其输出数据就能被多个用户所运用，

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