新疆控制成果数据库的设计与实现

李 斌

（新疆维吾尔自治区测绘成果中心，新疆 乌鲁木齐 830002）

0.引言

测量控制点是大地测量框架的具体体现也是测绘工作的起点和基础，随着社会的进步、科学技术的发展及测绘手段的进步，从建国初期至今我国先后使用过三个大地坐标系统、两个高程系统，因此也产生了数量庞大的测量控制点成果，在国家启用2000 国家大地坐标系、测量手段及成果分发形式发生重大变化后，新疆维吾尔自治区测绘成果中心已有的测量控制成果数据库已不能满足目前的需求，需要重新开发一个满足储存成果多样化、成果分发网络化需求的测量控制成果数据库。本次开发的测量控制成果数据库实现了不同坐标系、不同类型、不同生产年代、不同单位生产的控制成果的一体化管理，并通过接口与新疆维吾尔自治区测绘成果中心已有资源目录服务系统、测量标志巡查系统进行了对接。

1.系统整体设计

系统采用多层体系架构，以网络、存储设备、数据库等软硬件系统为支撑，以控制成果数据为核心，通过控制成果数据库管理系统的数据管理、数据服务等功能，实现对控制成果各类数据的统一管理以及服务。系统总体框架（如图1 所示）：

图1 系统总体架构图

业务层：控制成果数据库管理系统的整体设计，满足成果资料建库、数据分发和发布服务、统计报表业务的流程及规范要求。

应用层：系统功能上整体划分三大类：数据管理、数据服务以及系统管理，具体包括数据浏览与操作、成果检索与查询、成果建库配置、控制成果资料检查、控制成果资料入库、控制成果资料更新、数据服务发布、数据提取分发、控制成果分发统计、系统管理与维护等功能。

服务层：控制成果数据库管理系统是测绘成果入库、管理、服务环节中的一部分，其中数据服务发布和数据分发功能均需要对接外部接口，数据服务发布功能为其他需要数据服务的系统提供接口，数据分发功能则为其他需要控制成果数据的单位提供分发接口服务。

数据层：控制成果数据库管理的核心数据为控制点数据，控制点数据包括三角点、水准点、GNSS 点、重力点，同时系统展示各控制点所在水准线路以及三角锁网的矢量线层，另外为方便控制成果数据的查询浏览，系统通过服务，调用了基础底图数据进行展示。

支撑层：包括网络设备、硬件设备和软件系统等，所有控制成果数据需存储于存储设备, 并通过Oracle12c 进行管理,ArcGIS Engine10.22 作为数据管理的驱动，为整个系统提供软、硬件保障，确保系统正常运行。

2.数据库管理系统设计

2.1 系统功能设计

新疆控制成果数据库管理系统主要功能包括：数据浏览与查询、数据建库、数据服务、统计分析、系统管理、系统配置，实现了控制成果数据的入库更新、数据管理、查询浏览、数据发布、统计分析等功能，具体系统功能结构（如图2 所示）：

2.1.1 数据浏览与查询

数据浏览与查询功能是该系统的基本功能，包括控制点数据及基础底图数据的浏览、图形与属性数据的搜索查询、数据图层的基本管理。

基本浏览工具：系统支持基本的放大、缩小、漫游、平移、全图显示、面积量算、坐标定位等基本功能。

图层管理：用户通过图层管理功能可设置系统显示的图层、属性并对图层标注的属性进行配置。

成果检索与查询：系统提供控制成果数据检索、查询及拾取功能，能够实现控制成果从图形到属性、从属性到图形的查询。支持通过输入查询条件查询属性数据，也支持按空间范围（如点查询、绘制范围查询、导入范围查询等）、行政区、坐标（包括地理坐标和直角坐标，地理坐标分为度或度分秒）、各种比例尺图号、控制成果名称等单一条件、组合条件、模糊条件检索。

2.1.2 数据建库

数据更新入库：系统支持控制成果资料单个或批量入库，并可对已入库控制成果进行编辑更新及历史数据管理，系统会自动生成控制成果资料入库报告。为了提高数据的入库质量及效率，系统还设计了入库数据检查、预处理、字段匹配等功能。

历史数据查询：同一数据入库2 次以上，系统会记录该数据的历史数据情况，并提供历史数据查询。

2.1.3 数据服务

数据服务发布：数据服务发布将控制成果数据目录注册到新疆维吾尔自治区测绘成果中心已有的资源目录管理系统中，通过资源目录管理系统实现对外发布。

数据提取分发：与新疆维吾尔自治区测绘成果中心已有数据分发服务系统进行对接，为客户提供控制成果提取服务。数据提取采用提取任务单模式管理。

2.1.4 统计分析

统计分析功能包括对控制点成果数据的统计以及对数据发布服务的统计，统计结果以图和表的形式表现并可导出。

图2 系统功能结构图

成果数据统计：成果数据统计是对控制点成果数据进行的分类数据统计，是对原始数据的统计，统计对象主要是控制点个数。

数据服务统计：数据服务统计是对控制点成果数据的发布和分发数量进行的统计，统计对象分别为客户和分发数量。

控制点使用情况统计：控制点使用情况是基于控制点名的统计，可统计各点名的已分发数量（即使用频度），以及各点名的使用单位情况，控制点使用频度可设置时间范围。

2.1.5 系统管理

利用系统管理与维护功能，可对用户、权限和系统访问日志进行管理，用户的任何操作都将被记录成系统日志，以供查阅。

用户管理：提供用户的增、删、改功能，并支持面向不同的用户分配不同的功能权限、数据权限。

角色管理：系统可以配置不同的角色，不同角色可以有不同的功能和数据权限，如管理员，可获得最高的功能和数据权限。角色权限管理提供增、删、改功能。

日志管理：提供了系统操作日志的浏览、查询和导出，可设置日志自动清除时间段。

2.1.6 系统配置

数据库配置：对系统数据库连接参数进行配置，并将配置文件存储在系统配置文件中。

目录管理：目录管理包括元数据项管理、资料类型建模、构建目录三个子功能，主要是对控制点成果展示、存储目录树的配置，包括目录节点以及文件类型和字段属性的配置。为保证新疆控制成果数据库与新疆维吾尔自治区测绘成果中心已有资源目录服务系统的对接，新疆控制成果数据库的目录管理与资源目录管理系统的形式相同，目录级别分为三级，每个目录级别均能支持基本的增、删、改、批量分组、分组管理等功能。

2.2 系统接口设计

控制成果数据库管理系统设计有3 个主要的外部接口，接口设计（如图3 所示）：

图3 控制成果数据库管理系统接口设计图

数据服务发布接口：系统基于已入库的控制成果数据配置控制成果显示方案，并能够按照符号化显示方案以传统瓦片地图或矢量瓦片地图的形式发布，以标准地图服务的方式提供给其他系统调用。

数据提取分发接口：系统根据需求将选定的控制成果数据添加到提取单中，并根据需要将提取单导出或打印。外部接口方主要是数据分发服务系统或外部数据需求单位。

数据接口：系统根据需求将控制成果数据库中的部分数据及属性字段按需求进行导出并与新疆维吾尔自治区测绘成果中心已有测量标志巡查系统对接。

3.数据库设计

3.1 数据库设计思想

在控制成果数据库设计过程中，不仅需要考虑数据结构的普遍性和数据的多样性、准确性，还需充分利用已有成熟的空间数据存储、管理和应用解决方案，坚持实用性、先进性、扩充性的设计原则，力求建立一个开放、灵活的控制成果数据库，保证建成的数据库能很好地提供控制成果的管理与应用服务[1]。

3.2 控制点数据分析

新疆已有控制点数据按类型分主要包括三角点、水准点、GNSS 点三类，按坐标系及高程基准可分为1954 年北京坐标系、1980 西安坐标系、2000 国家大地坐标系、1956 黄海高程系和1985 国家高程基准控制成果[2]，目前除馆藏85 一期、二期水准成果2833 个及1954 年北京坐标系、1980 西安坐标系三角点成果9529 个，还有国家天文大地网与高精度GPS2000 网联合平差项目获得的三角点成果5679 个；全国三等三角网、四等三角网在2000 国家大地坐标系下平差项目获得的三角点7387 个，国家现代基准体系基础设施建设一期项目获得的一等水准3308 个、GNSS 点405 个，国家现代测绘基准维持与服务项目获得的二等水准点741 个，新疆现代大地控制网建设项目获得的二等水准点1169 个、B 级GNSS 点250，新疆基础测绘GPS 点2000 坐标系改算项目获得的原C 级GPS 点2375 个。

3.3 数据库物理及逻辑设计

新疆控制成果数据库采用ArcGIS 与oracle 数据库直连的方式来进行控制成果数据的存储与管理。控制成果数据库包含空间数据及业务数据，空间数据存储4 类控制成果数据以及所在的水准线路以及锁网的矢量线图层，业务数据存储系统功能依赖的数据内容，如编目数据、功能数据等[3]。控制成果数据库的逻辑结构（如图4 所示）：

图4 控制成果数据库的逻辑结构图

空间数据主要包括：控制点成果数据及水准路线和锁网数据。

系统业务数据主要包括：用户权限数据（记录用户、角色、功能权限信息），编目数据（记录控制成果在内的编目信息、元数据信息、目录组织信息），功能数据（记录控制成果数据查询、提取、统计分析信息），日志数据（记录系统操作的日志信息），其他系统数据（存储系统运行需要的其他数据信息，以保障系统的正常运行）。

3.4 数据表结构设计

在数据库设计中表结构设计是非常重要的工作内容，其中，三角点数据表、水准点数据表、GNSS 点数据表、重力点数据表更是新疆控制成果数据库中的关键表，它不仅是控制点导入导出的参照也决定了数据的查询与展示效率，因此在表结构设计时我们在这几个表中添加了所属类别字段，将表字段分为公共、成果、属性、标志现状、其他5 个类型，这样不仅便于对属性字段进行分类管理也提升了控制点属性展示界面的美观度，其中公共、成果、属性、标志现状、其他类字段均为表格形式体现，点之记则单独打开文档，内容为点之记信息及相关图片。水准点数据结构表主要属性（如表1 所示）：

表1 水准点数据结构属性表

4.结束语

新疆控制成果数据库实现了不同坐标系、不同类型、不同生产年代、不同单位生产的控制成果的一体化、动态管理，并通过接口与新疆维吾尔自治区测绘成果中心已有资源目录服务系统及测量标志巡查系统进行了对接。新疆控制成果数据库是我单位信息化服务体系建设的重要组成部分，它的建成不仅丰富了资源目录服务系统的数据种类，也将极大提高我单位的信息化服务能力与水平。