基于sde的空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)共享研究

基于sde的空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)共享研究

0多源空間數(shù)據(jù)特征在推動(dòng)數(shù)字土地工程的實(shí)施方面，中國(guó)提出了提高地質(zhì)調(diào)查社會(huì)化水平的目標(biāo)，并以數(shù)據(jù)支撐體系和技術(shù)支撐體系為基礎(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)地質(zhì)調(diào)查最重要流程的電腦化戰(zhàn)略。在此思路的指導(dǎo)下,加強(qiáng)遙感數(shù)據(jù)集中管理和集成應(yīng)用,提高數(shù)據(jù)使用效率和數(shù)據(jù)共享能力,對(duì)于統(tǒng)一管理和應(yīng)用各類(lèi)遙感數(shù)據(jù)具有重要意義。隨著遙感技術(shù)的廣泛應(yīng)用,有關(guān)部門(mén)采集和存儲(chǔ)了大量空間數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)在應(yīng)用方面主要有如下特征:(1)數(shù)據(jù)量大且多源,從GB級(jí)到TB級(jí)不等,且涉及不同的專題;(2)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)多樣,數(shù)據(jù)統(tǒng)一集成管理難以實(shí)現(xiàn);(3)使用人員廣泛,數(shù)據(jù)獲取困難。GIS系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)空間數(shù)據(jù)特征分析發(fā)現(xiàn),多源空間數(shù)據(jù)的特點(diǎn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能得到有效的管理和組織,限制了其在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮最大作用的能力。對(duì)多源空間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一組織和管理,是解決由數(shù)據(jù)管理帶來(lái)的應(yīng)用困難問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)。為此,多源空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的建立對(duì)于解決大數(shù)據(jù)量空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用問(wèn)題具有重要意義。1多源空間數(shù)據(jù)獲取技術(shù)針對(duì)多源空間數(shù)據(jù)的組織和管理,需要對(duì)元數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)檢索統(tǒng)一規(guī)劃。本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)展解決多源空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)交換的問(wèn)題;利用單機(jī)多SDE數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)解決多源數(shù)據(jù)定位及共享問(wèn)題;最后通過(guò)建立空間索引數(shù)據(jù)庫(kù),在單機(jī)多SDE的基礎(chǔ)上,解決空間數(shù)據(jù)的快速檢索的問(wèn)題。上述設(shè)計(jì)思路在空間矢量數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)上均是適用的。1.1多元數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)機(jī)制統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是能夠規(guī)范地采集元數(shù)據(jù)和提供元數(shù)據(jù)信息服務(wù)的基礎(chǔ)。在地學(xué)領(lǐng)域,目前存在多種不同空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理中除了要滿足符合通用標(biāo)準(zhǔn)的空間元數(shù)據(jù)管理需要,還要滿足相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用部門(mén)的特殊需求,為此,在參照《地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(DD2006-05)》的基礎(chǔ)上,在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,要求將空間元數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)及所屬項(xiàng)目進(jìn)行關(guān)聯(lián),并設(shè)計(jì)符合系統(tǒng)特殊要求的規(guī)范化的元數(shù)據(jù)信息內(nèi)容,擴(kuò)展后的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空間矢量數(shù)據(jù)及遙感數(shù)據(jù)均可進(jìn)行描述。如圖1所示。在《地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》中,對(duì)圖1A框中所示的8個(gè)子集共122項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)描述。基于本系統(tǒng)使用單位的需要,實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)—空間數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)—項(xiàng)目信息的關(guān)聯(lián)管理,在元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)信息基礎(chǔ)上添加了空間數(shù)據(jù)庫(kù)信息和項(xiàng)目信息兩個(gè)子集,擴(kuò)展后元數(shù)據(jù)共213項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng),如圖1中B框所示。其中,空間數(shù)據(jù)庫(kù)信息子集用于描述空間數(shù)據(jù)信息及其所在空間數(shù)據(jù)庫(kù)的物理位置信息,實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)—空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)管理,也為空間數(shù)據(jù)的快速檢索定位提供信息;項(xiàng)目信息子集則用于描述空間數(shù)據(jù)所屬的相關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目和工作項(xiàng)目信息,實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)—項(xiàng)目信息關(guān)聯(lián)管理。通過(guò)對(duì)地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展,可為解決多源空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)交換問(wèn)題提供基礎(chǔ)。1.2空間元數(shù)據(jù)安全設(shè)計(jì)基于XML(extensiblemarkuplanguage)的空間元數(shù)據(jù)交換主要用于實(shí)現(xiàn)在空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中,對(duì)空間元數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同時(shí)采用XML作為交換媒介,不以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為前提,具有很強(qiáng)的平臺(tái)無(wú)關(guān)性和可擴(kuò)展性。盡管數(shù)據(jù)交換功能較常規(guī)功能而言具有一定優(yōu)勢(shì),但同樣存在生產(chǎn)效率低、維護(hù)成本高昂的問(wèn)題。為了解決以上問(wèn)題,采用模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)(MDA)相關(guān)理論,對(duì)空間元數(shù)據(jù)交換流程進(jìn)行設(shè)計(jì),并根據(jù)空間元數(shù)據(jù)的特點(diǎn),在應(yīng)用MDA的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行了一定的擴(kuò)展,從而產(chǎn)生了模型—平臺(tái)—數(shù)據(jù)源無(wú)關(guān)模型(datasourceindependentmodel,DSIM)、數(shù)據(jù)源相關(guān)模型(datasourcespecificmodel,DSSM)。從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的角度來(lái)看,空間元數(shù)據(jù)從源應(yīng)用到目標(biāo)應(yīng)用需要經(jīng)過(guò)源應(yīng)用、數(shù)據(jù)源無(wú)關(guān)模型和目標(biāo)應(yīng)用3個(gè)狀態(tài)?？臻g元數(shù)據(jù)在3者之間的轉(zhuǎn)移可劃分為3個(gè)業(yè)務(wù)流程:數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)裝載。數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)處理協(xié)作完成數(shù)據(jù)自源應(yīng)用到數(shù)據(jù)源無(wú)關(guān)模型之間的傳遞,數(shù)據(jù)裝載完成數(shù)據(jù)自數(shù)據(jù)源無(wú)關(guān)模型到目標(biāo)應(yīng)用的傳遞,流程如圖2所示。1.3高效的多sde集成ArcSDE能夠在多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中管理空間數(shù)據(jù)并提供訪問(wèn)接口的空間數(shù)據(jù)引擎。針對(duì)資源與環(huán)境遙感數(shù)據(jù)多源的特點(diǎn),在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中建立多個(gè)SDE服務(wù)來(lái)定位不同來(lái)源、不同專題的大數(shù)據(jù)量空間矢量數(shù)據(jù)及遙感數(shù)據(jù),達(dá)到多源空間數(shù)據(jù)共享目的,如圖3所示。由圖3所示,單機(jī)多SDE的集成方式是在本地一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中建立多個(gè)SDE的空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù),即通過(guò)在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中建立多個(gè)SDE服務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例來(lái)形成單機(jī)多SDE的空間數(shù)據(jù)庫(kù)模式。這種模式將區(qū)域分散、數(shù)據(jù)量大的空間數(shù)據(jù)物理地集中到一起進(jìn)行定位共享,增強(qiáng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)間的數(shù)據(jù)共享能力,提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)的效率;同時(shí),又從邏輯上將每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)分開(kāi),使每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以靈活地設(shè)計(jì)各自的邏輯結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)特別的業(yè)務(wù)模型或工作流程。此模式下,雖然用戶能夠檢索到所需的數(shù)據(jù),但會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間,無(wú)法快速檢索數(shù)據(jù),索引數(shù)據(jù)庫(kù)的建立則可幫助解決這一問(wèn)題。1.4空間數(shù)據(jù)檢索使用索引可快速訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)表中的特定信息,本系統(tǒng)索引數(shù)據(jù)庫(kù)針對(duì)多源的空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)建立索引,如圖4所示。數(shù)據(jù)組織形式是通過(guò)收集、制作平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)空間數(shù)據(jù)的地理范圍、屬性定義,建立數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部關(guān)聯(lián)引用元數(shù)據(jù)信息、空間數(shù)據(jù)條目,實(shí)現(xiàn)包括空間索引屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)基本信息的空間索引基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的集中管理和空間數(shù)據(jù)庫(kù)間屬性數(shù)據(jù)—空間數(shù)據(jù)—元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)檢索功能,保證實(shí)體數(shù)據(jù)與檢索數(shù)據(jù)的一致性,為平臺(tái)的數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)接口提供合理有效的數(shù)據(jù)支持,解決用戶快速檢索定位數(shù)據(jù)問(wèn)題?；趫D4的空間索引數(shù)據(jù)庫(kù),本系統(tǒng)將采用基于空間對(duì)象MBR(最小外包矩形)的空間索引方法在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)空間數(shù)據(jù)建立索引,空間數(shù)據(jù)的檢索模塊采用的方法如圖5所示,將實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的粗略檢索和精確檢索。2資源與環(huán)境遙感空間數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)本研究是在“資源與環(huán)境遙感信息基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)”(以下簡(jiǎn)稱平臺(tái))項(xiàng)目的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,該平臺(tái)用來(lái)對(duì)資源與環(huán)境遙感空間數(shù)據(jù)進(jìn)行組織管理的同時(shí)提供專業(yè)操作應(yīng)用,平臺(tái)建設(shè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程可劃分為數(shù)據(jù)庫(kù)集成、系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)服務(wù)及專業(yè)4個(gè)方面。本研究形成的系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)集成和數(shù)據(jù)服務(wù)兩方面內(nèi)容,以實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)量的多源空間數(shù)據(jù)的組織和管理,實(shí)現(xiàn)部分的數(shù)據(jù)以空間矢量數(shù)據(jù)為例進(jìn)行功能展示。2.1數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器層系統(tǒng)采用B/S三層體系結(jié)構(gòu),這種體系結(jié)構(gòu)具有方便維護(hù)、可擴(kuò)展性強(qiáng)、安全性高、重用性好、可靠性高等特點(diǎn),各層的調(diào)用關(guān)系和主要功能劃分描述如下:1)表示層。本層是用戶界面,接收用戶事件,用戶通過(guò)客戶端的瀏覽器向中間層發(fā)送操作請(qǐng)求及查看請(qǐng)求返回的響應(yīng)信息。2)中間層。本層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和傳遞,在表示層接收用戶提交的操作請(qǐng)求或數(shù)據(jù)信息之后,采用ADBRAC權(quán)限模型提供系統(tǒng)安全校驗(yàn);在第三方控件(ArcGISServerfor.NET框架類(lèi)庫(kù))的基礎(chǔ)上提供系統(tǒng)各項(xiàng)功能操作(元數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)管理等);通過(guò)采用對(duì)象/關(guān)系映射方式訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器里的數(shù)據(jù)。在本層中通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層訪問(wèn)數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)通用層和業(yè)務(wù)邏輯層的處理之后得到用戶需要的數(shù)據(jù),最終通過(guò)表示層以界面的形式展現(xiàn)到用戶的瀏覽器上。3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。本層是業(yè)務(wù)對(duì)象的屬性得以永久性保存的載體,在本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層,采用圖3及圖4所示的多源空間數(shù)據(jù)組織和管理的技術(shù)和方法建立元數(shù)據(jù)庫(kù)、空間索引數(shù)據(jù)庫(kù)和項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)對(duì)多源資源與環(huán)境遙感空間數(shù)據(jù)及其元數(shù)據(jù)和平臺(tái)特殊需求的項(xiàng)目信息的存儲(chǔ)管理,為平臺(tái)建設(shè)提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐。2.2空間元、圖層元數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)本文重點(diǎn)討論多源空間數(shù)據(jù)管理問(wèn)題,即圖6中數(shù)據(jù)服務(wù)部分的數(shù)據(jù)管理功能(元數(shù)據(jù)管理、圖層數(shù)據(jù)管理和空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理),其他功能在此不作詳細(xì)描述。為了保證系統(tǒng)的可用性,系統(tǒng)共收集了75幅索引圖幅和全國(guó)32個(gè)省(市、自治區(qū))的700幅基礎(chǔ)圖幅(包括地質(zhì)災(zāi)害、礦產(chǎn)資源、森林植被等矢量圖幅)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。數(shù)據(jù)服務(wù)具有對(duì)元數(shù)據(jù)、圖層數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行組織管理,實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)的增、刪、改、查功能及元數(shù)據(jù)、圖層數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)分別進(jìn)行的關(guān)聯(lián)管理。元數(shù)據(jù)在規(guī)范化擴(kuò)展之后定義了213項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng),對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)或圖層數(shù)據(jù)的屬性均能做到詳細(xì)準(zhǔn)確的描述。在根據(jù)元數(shù)據(jù)查詢時(shí)則根據(jù)這213項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)中的關(guān)鍵參數(shù)屬性進(jìn)行圖層數(shù)據(jù)的查詢。在空間元數(shù)據(jù)管理和圖層元數(shù)據(jù)管理時(shí),均可實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)信息的編輯和交換功能,交換即實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)的XML格式或純文本文件格式的導(dǎo)出和XML格式文件的導(dǎo)入,如圖7所示。此功能解決了當(dāng)前多種介質(zhì)文件數(shù)據(jù)交換問(wèn)題,利于多部門(mén)快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換使用?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)管理則是系統(tǒng)管理員或是授權(quán)的用戶能夠通過(guò)SDE連接系統(tǒng)所需使用的空間數(shù)據(jù)庫(kù)如圖8所示。圖層管理功能是提供授權(quán)用戶將系統(tǒng)所需使用的各空間數(shù)據(jù)庫(kù)中圖層矢量數(shù)據(jù)移入或移出系統(tǒng)索引數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)圖層數(shù)據(jù)的更新,如圖9所示。其中,圖層元數(shù)據(jù)管理界面如圖10所示,元數(shù)據(jù)信息管理界面如圖11所示,在圖11A中對(duì)元數(shù)據(jù)的213項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行了折疊顯示。3數(shù)據(jù)管理功能在分析當(dāng)前空間數(shù)據(jù)的特點(diǎn)基礎(chǔ)上,基于地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的多源空間