长春市测绘地理信息成果管理系统设计与实现

梅伟长

(长春市测绘院,吉林 长春 130021)

0 引 言

近年来,随着长春市快速发展,测绘地理信息技术作为获取基础空间数据的重要手段,为长春市建设提供强有力的数据支持,随之而来的便是测绘地理信息数据的爆发式增长[1]。目前,测绘地理信息成果管理还采用传统人工和计算机简单辅助的管理方式,这要求测绘档案管理人员对数据的类型、时间、存放位置有清晰的了解,随着数据成果的快速激增,这种方式已无法满足测绘地理信息成果信息化、规范化以及精细化管理要求,建立清晰的测绘地理信息数据成果分类体系,完整的数据目录结构,集展示、查询、分发和统计为一体的测绘地理信息数据成果管理系统势在必行[2]。本文利用GIS、FME等先进技术,以长春市测绘院测绘地理信息成果管理为例,探讨了测绘地理信息成果收集、整合以及建库流程,构建了测绘地理信息成果“一张图”数据库,开发了长春市测绘地理信息成果管理系统,从而实现了测绘地理信息成果规范化、科学化以及精细化管理,为其他城市开展此项工作提供借鉴作用。

1 需求分析

经过多年的信息化建设,积累了海量、多源异构的测绘地理信息数据资源,为长春市城市的规划、管理和建设工作提供测绘地理信息保障。但随着近年来新型测绘技术的快速发展,测绘地理信息成果种类和数量越来越庞大,虽然开发了OA办公系统、测绘档案管理系统等信息化平台辅助测绘地理信息成果管理,但缺乏对测绘地理信息成果统一展示、管理、分析和更新维护的系统[3]。基于上述存在的问题,本文搭建的长春市测绘地理信息成果管理系统应具备以下两方面需求。

1.1 功能性需求分析

功能性需求主要包括三方面内容,一是统一测绘地理信息成果进出口,实现数据成果的统一汇交、入库和出库等工作。二是实现测绘地理信息成果的图文一体化、二三维一体化、时空一体化的展示、查询和统计。三是实现数据保密共享、系统安全运维,通过用户管理、权限管理、运行监测管理等功能,确保系统稳定高效运行。

1.2 非功能需求

非功能需求主要包括三方面内容,一是高可用性。系统能够在高并发使用前提下,确保7×24小时稳定可靠运行。二是资源动态可调配性。系统采用云服务设计技术,对成果管理业务采用弹性计算策略,能够按需对业务运行的容器资源进行动态调配[4]。三是易扩展性。系统为长春市测绘院内应用系统提供多样服务,需具备良好的可扩展性,在更新和扩展程序时,支持热插拔模式,保证平台稳定运行。

2 总体设计

2.1 建设内容

根据上述需求分析,长春市测绘地理信息成果管理系统建设内容包括标准规范制定、数据库建设以及系统开发三方面内容。第一,标准规范制定。根据长春市测绘院内测绘地理信息数据的实际情况,制定数据汇交、整合、处理、入库以及更新等相关工作的标准规范和数据成果管理办法,统一数据成果的进出口,确保成果安全和保密。第二,数据库建设。将长春市测绘院内各类测绘地理信息成果进行梳理、处理和入库,构建测绘地理信息成果“一张图”数据库。第三,系统开发。根据长春市测绘院内各部门对测绘地理信息成果应用的需求,搭建集展示、查询、统计、出库、入库等多方面功能于一体的信息系统。系统建设内容示意图如图1所示。

图1 系统建设内容示意图

2.2 框架设计

系统框架采用多层次设计思路,包括基础设施层、数据资源层、基础服务层、综合应用层和用户层,两侧是保障系统稳定运行的标准规范体系和安全保障体系[5]。系统框架设计示意图如图2所示。

图2 系统框架设计

(1)基础设施层为系统运行提供软硬件和网络支撑,系统硬件采用院内虚拟化提供的计算、存储和网络资源等。系统软件包括操作系统、GIS软件、数据库软件以及FME Server等。系统网络环境是运行在长春市测绘院内内网。

(2)数据资源层为系统运行提供数据支撑,将长春市测绘院内各类测绘地理信息数据成果进行汇交、标准化处理和入库等等工作,构建测绘地理信息成果“一张图”数据库,包括了测绘基准、工程测绘、基础地形图、电子地图、三维模型、高程模型等数据资源。

(3)基础服务层是将系统采用数据和功能进行封装,以服务的方式提供给应用层使用,包括展示服务、元数据服务、数据入库和出库服务以及查询统计服务等。

(4)综合应用层是测绘地理信息成果展示和管理的窗口,用户通过应用层提供的功能模块进行可视化管理,实现了数据入库、分发、出库和更新等管理、成果“一张图”展示和运维管理等[6]。

(5)用户层是系统的使用人员,包括数据生产人员、数据管理人员以及数据使用人员等。

3 数据库设计

3.1 建设内容

通过对测绘地理信息数据成果进行梳理和分类,建立了清晰的测绘地理信息数据成果体系,构建测绘地理信息成果“一张图”数据库。数据库共计8大类120层数据,包括测绘基准、工程测绘、基础地形图、影像数据、电子地图、高程模型、专题数据以及三维模型。其中测绘基准包括CCCORS站点、平面控制、高程控制以及似大地水准面模型;基础地形图包括 1∶500地形图、1∶2 000地形图以及 1∶5 000地形图;工程测绘包括现状测绘、工程测绘、日照测绘以及确权测绘;影像数据包括航空影像和遥感影像;电子地图包括政务版电子地图、导航电子地图和 1∶5 000电子地图等;专题数据包括道路、绿地、水系等地理要素专题数据、历史专题数据、街路图专题数据、地下管线专题数据和其他专题数据;三维模型包括精细三维模型和倾斜三维模型。数据库还具有可扩展性,可更加后期数据需求的变更,进行增加、删掉和修改数据库。测绘地理信息成果“一张图”数据库建设内容示意图如图3所示。

图3 数据库建设内容

3.2 整合建库流程

测绘地理信息数据成果具有海量、多源、异构等特点,为实现对海量多源异构数据进行规范化梳理、整合和建库工作,编写了《数据整合建库方案》《元数据表标准》《数据处理和汇交分解表》和《数据成果汇交方案》等[7]。数据整合建库工作流程如下,一是前期准备和数据分析。参照规范或其他城市院建库经验,对长春市测绘院内测绘地理信息成果进行收集、梳理和汇交,并对数据进行分析后,编写相关方案。二是数据处理。主要包括空间数据处理和属性信息数据。空间数据处理是对数据的格式、坐标系统、空间关系等内容进行处理,属性数据处理是根据规范,对属性信息进行增、删、改等编辑和属性信息的核对,确保属性信息无误。三是数据质量检查。将处理完毕的数据进行质量检查[8]。四是数据成果入库和配图。数据质检合格后,一方面进行数据成果入库操作,另一方面对入库后的数据成果进行配图,并最终发布成切片服务和要素服务,给系统提供进行展示、查询统计、出入库等操作。数据整合建库流程设计示意图如图4所示。

图4 数据整合建库流程设计

4 系统功能实现

系统基于SOA架构,采用B/S结构进行开发。开发平台是Eclipse,开发语言是JAVA。GIS数据处理采用ArcGIS Desktop和FME Desktop,数据服务发布采用ArcGIS Server和FME Server,开发采用ArcGIS API for Java Script。数据库管理采用Oracle11g+ArcSDE[9]。系统包括六大核心功能:首页展示、资源目录管理、数据出入库管理、任务状态管理、数据统计管理以及运维管理。系统功能结构示意图如图5所示。

图5 系统功能结构设计

4.1 首页展示

首页展示包括目录导航、统计展示以及常用数据目录收藏。目录导航是在系统左侧展示系统的主要功能,且与运维权限关联,动态展示不同用户的功能目录;统计展示是进入系统,对测绘地理信息成果“一目了然”,直观展示数据体量、数据种类、数据范围以及数据年代等统计信息,并通过饼状图、柱状图进行显示;常用数据目录收藏是将用户常用的数据目录自动收藏起来,当用户登录后,方便用户使用数据。系统首页展示界面示意图如图6所示。

图6 系统功能结构设计

4.2 资源目录管理

资源目录管理包括数据成果一览表、数据元数据展示、数据成果展示以及地图GIS操作功能。数据成果一览表是将测绘地理信息成果分门别类以列表的方式展示,直观展现8大类50多小类120层数据;数据元数据展示是根据《基础地理信息数字成果元数据》GB/T 39608-2020的要求[10],填写相应的属性信息,描述数据的具体情况。以2020年市域高分辨率卫星遥感影像为例,通过点击查看元数据,可以直观看到该影像的成果版本、数据面积、数据格式、数据量、影像地面分辨率、坐标系统以及成果所有权单位等信息。数据成果展示在统一的坐标系下,实现各类数据成果的叠加展示和分屏展示。地图GIS操作功能包括全图、放大、缩小、漫游、长度测量、面积测量以及图层控制等。系统资源目录成果展示示意图如图7、图8所示。

图7 系统资源目录成果展示

图8 系统数据成果“一张图”展示

4.3 数据出入库管理

数据出入库管理包括数据的入库管理和出库管理,是利用FME制作模板来实现相应功能。数据入库管理是将整理好的测绘地理信息成果利用FME入库模板,自动录入空间数据库中。数据出库管理是利用FME出库模板,实现自定义区域、导入区域数据裁切出库,还可以实现某类数据中其中一层数据出库。

4.4 任务状态管理

任务状态管理包括流程和方案设置以及进度查询。流程和方案设置是利用FME模板文件组成模板资源库,构建系统所需的FME方案,如:数据出库、数据入库、数据质检以及增量更新方案,并将方案根据需求配置到不同的测绘地理信息成果中。进度查询是执行FME方案后,在任务区可实时查看模板执行状态和任务信息。

4.5 数据统计管理

数据统计管理包括总体统计、专项统计以及运维统计。总体统计实现了的测绘地理信息成果按照数据体量、数据类型、数据范围以及数据年代进行概要统计。专项统计是根据某类数据进行更为深入、细致的统计,如:专项统计 1∶500地形图2000—2020年每年的数据量以及数据增量情况。运维统计是服务于后台管理的统计,包括日志统计、用户统计。统计采用Echarts动态图表可视化、热力图动态渲染等技术,以柱状图、饼状图、点状图等形成进行展示,更好地表达了数据的差异变化特点。

4.6 运维管理

运维管理是系统运行的后台管理,实现了用户管理、权限管理以及日志管理等。用户管理是增加和删除不同角色和权限的人员,如管理人员、审批人员等。权限管理是根据长春市测绘院内各部门的职能,设置不同权限,如浏览权限、出入库权限、编辑权限等。日志管理是系统日常运行行为记录的管理,如数据备份记录、木马攻击记录等。

5 结 语

本文综述了搭建长春市测绘地理信息成果管理系统的方法,详细阐述了平台建设内容、框架、数据库以及功能。系统建成后,一是测绘地理数据成果“一目了然”,为测绘院生产提供数据服务;二是实现了测绘地理数据成果入库、出库以及存档等信息化、规范化以及精细化管理;三是统一数据进口和出口,切实保障数据安全。但也存在一定问题,如:数据录入不完整、系统功能应用不深以及与EDB格式数据无法对接等。下一步,继续完善数据入库和功能开发,以便提供更优质的数据和功能服务。