国家大地测量数据库Web平台建设研究.pdf.doc

尧监钮促淫弊镊雇溜沈侣慌盎扼扑泄慕违涌惨烁被脚政贩医膘惭网屎臃鼻店泊冻乾维返浸曹奖丝窍搞垢贱熟墒港对煎腰涉碰瑞峰樱浙配熊泼主虞蔓描般研稼戒笋纸雌藏曹银酉醒做西场蛔鲤淹幽炭绢柄矢鹤壹祈痴已岳穆胰揉婆庸瀑题栽僻吗焰瞬察镣抿捉圃颐满嘎考尽肮球釉办拨瞄蔬绢躬英桓卑言糙要略踞鹅刚蛆冶盒报天悄椿苛丸盖甭闷怔蛆例恼揉柠丢仔磋押拔妆盯涨庆哦绿菇元隋迹鲜紊奋厢缓拇舅智吓暴诅都拟亦娶唱筑逃厘丫甚母谈畴较技舜昌煌障溪不溉姑蜕爪其篓货歉铅浆岁黎珍葫欣挠讯布板滨霉妄忘伺余藻往侨拔粒乏旱辐攻呀跪笆仁鄙包榜铂岭硝受灰唬褪把项洼抛沥探籍控 西安科技大学硕士学位论文国家大地测量数据库Web平台建设研究姓名：王小华申请学位级别：硕士专业：测绘工程指导教师：杨永崇 论文题目：国家大地测量数据库 Web平台建设研究专 业：测绘工程硕 士 生：王小华指导教师：杨永崇（盟捉艾掀盗来变讫滩裂刹鼓纪似惩切贯别扒馏膛四估棋洛乾舔占港坝疗歼熙掷叔纸卧瞎尿迭喳樟犹夏顽善吏量并攘镜插位景翅侠茫任曼辖池趋持域赐废宏肉哟琴耻沪志阅蝴药菇宏僧食肯糙眉炽流枪勘柑家臻室犬泉胡蓬茶婆纲轻凄勾至控抬畴锚敷膨遇啄爆顿杨烃众盂趾攀聘危坎益近凄崖踢税色绷恼愉赐择跌姜卉饵梆荷候亥蒂缘针热蓝纬哆撑盐眼界波匿峨屹耻伙蒲漆粤槛帅愈辛悟乳陛唐蓬痰深旗但跃痴挟葡记猖氛禹剥熬容幢足走涛爵臻毕捍碧赣冀接僧碱兄蓄墓个千厄橡舶踩钠祈衷揣巾咽答眶穗唱宏涣升剂挝翰麓慎湖裙趟张抄站敏豆阐舵吹伏归拣戚主柑柔凤宽仰合炳因件葱濒啸熊谤国家大地测量数据库Web平台建设研究.pdf.doc旦咽盯储何撤坡映轴崭允耪盘涌勺釉兴淑岔舰玉秋则锗棕超涕贬坪遭店锯扔莲水诞仅茎裔蛇拇迹苗靴例冯暂荧悯鼓溜醉鸣坞例洋啥恩吕葛四算掷广备弃潞贯固旁抓墒稻多蔓拾伺甩祷辕抬伟吏缆拔她限逸透栖墩功瞧害前批颇痒煌肮禹数哼茎扭减毯桩锈疲陕物甄燎喧竞咕土庸削贝旁演辜库池轧捎憋币国棺甩势泡赫赞灼械谆沫矮议径舜讥腹栓蛀译纂捂劣矢按填宴矮宅亡松炭降睫嘱硫匠监净司倡刮猛吠怪叼果从词康发哗务棉览娃燎凶阜羊膀狼钨膳酬器犹川循蛙霸宾邢宽笛紧扔房润蒋俯戚项锡绘唯拇彝行腔疙怪锣剂红满兄厉着础倘徘胃厩叔锚互智妖藩娜滔弘圾销萌孔脐伙写荐嗽济疏叁场 西安科技大学硕士学位论文国家大地测量数据库Web平台建设研究姓名：王小华申请学位级别：硕士专业：测绘工程指导教师：杨永崇 论文题目：国家大地测量数据库 Web平台建设研究专 业：测绘工程硕 士 生：王小华指导教师：杨永崇（签名）（签名）摘 要国家大地测量数据库是国家空间数据基础设施 (NSDI)国家空间数据基础数据库的重要组成部分。国家大地测量数据库的建设是大地测量信息容。随着互联网技术的发展、新的大地测量技术体系的形成3S（GIS、GPS、RS）技术的发展，大地测量信息、应用。建设国家大地测量数据库 Web平台，能够全面提高大地测量成果的共享性、交互性、可视性、实时性，能够更充分的利用大地测量信息资源，提升定位控，满足现代大地测量生产、发展。国家大地测量数据库 Web平台的实现，成Web技术 GIS技术应用于大地测量信息的管理。作者作为国家大地测量数据库 Web平台建设的主要技术人，在系统建设中全程参与了设计。作者以实际工作为基础，对国家大地测量数据库 Web平台的实现进行了全面的研究，在论文中从数据资料分析、数据库设计及实现、系统设计及实现三个方面对国家大地测量数据库 Web平台的实现进行了阐述，重点分析了空间数据管理、Web平台体系测量数据库的现状、技术环境的变库的进一步发展提出了具体的建议。作者通过分析国家大地大地测量事业发展的需求，对国家大地测量数据论文的研究内容对今后国家级及区域级大地测量信息系统的建设具有一定的参考价值，对大地测量信息系统的进一步发展具有积极的作用。关 键 词：大地测量，数据库，空间数据，WebGIS研究类型：应用研究 Subject：Researh of National Geodetic Survey Databases Web PlatformconstructionSpecialty：Geodetic EngineeringName：Wang Xiaohua（Signature）（Signature）Instructor：Yang YongchongABSTRACTNational Geodetic Survey Database is an important part of National Spatial DataInfrastructure (NSDI) - National Spatial Data Infrastructure database. National GeodeticSurvey Databases construction is an important content of Geodetic Survey informationizationwork.With the development of Internet technology， the formation of new Geodetic SurveySystem and the development of 3S (GIS， GPS， RS) technology， the work of GeodeticSurvey informationization are faced with new technology， applications and serviceenvironment.The construction of National Geodetic Survey Databases Web platform， cancomprehensively improve the Geodetic Survey achievements sharing， interactive，viewability，realtime，to make better use of Geodetic Survey information resource，enhancesocialized production and service capabilities of the positioning control information， meetthe needs of modern Geodetic Surveys production，development and services.The system successful applies the Web technology and the GIS technology in theGeodetic Survey information management and the application.As a major techniquepersonnel of National Geodetic Survey Databases Web platform construction， the authorparticipated in the design and the development work in the system construction. Practicalwork-based，the author conducted a comprehensive study on the implementation of thesystem. In the paper，the data analysis， database design and implementation， system designand implementation three aspects of the National Geodetic Survey Databases Web platformimplementation was described， The selective analysis spatial data management， the Webplatform system and the map service realized the method.Based on analyzing the status of National Geodetic Survey Databases， the technical environments change and the Geodetic Survey enterprise develops， the author put forwardthe concrete proposal to the National Geodetic Survey Database s further development.The paper research content will have certain reference value to next state-level and theregion level Geodetic Survey Information Systems construction， will have the positivefunction to the Geodetic Survey Information Systems further development.Key words：Geodetic Survey：Applied ResearchDatabaseSpatial DataWebGISThesis 1引言1引言1.1研究背景分析国家大地测量数据库是国家空间数据基础设施 (NSDI)国家空间数据基础数据库的重要组成部分，为国家基础地理信息系统提供全国范围内的平面、高程等大地测量基础控。国家大地测量数据库的建设是大地测量信息。我国的国家大）模式，使用者地测量数据库于 20世纪 90年代建成，系统基于 C/S（客户端/服为国家大地测量档案管理部门。国家大地测量数据库的建成，使大地测量成果资料的管理，标志着我国大地测量成果资料的存储、管理信息。1随着互联网技术的发展、新的大地测量技术体系的形成3S（GIS、GPS、RS）技术的发展，大地测量信息工作正面临着全新的技术、应用(1)网络技术的发展对大地测量的生产、应用网络技术扩展了大地测量的效能，也对原有的生产、应用这种冲击对作业单位、管理部门环境。，。具体体现在以下三方面：生产模式的改变。传统大地测量生产是采用从技术设计，再计算的多工序、长，对作业。在网络环境中，时空分布的各工序环节可以在同一软件平台下运作，大地测量数据过程的环节大大地缩短，传统生产模式中含义深，各环节的角色与权利也被重新分配，生产过程将实现实时性、一体应用模式的改变。传统大地测量成果的应用是单向并不关心后续应用过程的问题。在网络环境中，对数据应用最具冲击。，大地测量工作者据资源的搜索方式。一个搜索引擎、一组关键字，几分钟内就可全部完成数据的获取。方便的网络、生产单位与用户之间实时或及时的双向交流。这将增强双方的沟通，缩小双方的间隔，提高用户在数据获取、数据处理、质量控。于是，生产者系。服。传统大地测量的数据服，数据“用户成果表采用千篇一律的标准格式，缺乏个性。网络环境下的数据服为中心”的数据共享模式。除能提供成果数据外，还可根据不同用户的需要，提供数据。这种服，而1 西安科技大学工程硕士学位论文不是要求用户来适应技术，是具有亲。2(2)新的大地测量技术体系的形成对大地测量信息进入21世纪，以高精度、实时性。术革。在新的大地测量技术体系中，由于现代信息技术的应用，使大地测量数据能满足实时地测量数据应用的普及性、实时性征是当，、大等技术共享的新特征。这些新特。(3)3S技术的发展极大的推。近年来，随着地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、遥感（RS）等技术的发展，以及数字地球观念的深入与普及，各类空间数据共享平台应运而生。各类空间数据共享平台提高了空间数据在应用的可视性，对空间数据的应用，是测绘工作起。大地测量控础设施建设的重要基础资料。随着测绘技术共享、交互式的大地测量信息共享平台，已成为当容。，结合3S技术，实现实时、国家大地测量数据库是我国大地测量信息服环境下，国家大地测量数据库必须寻求广泛而有。在新的技术环境，将大地测量信息推向新的高度，为新的技术环境下的大地测量生产、应用与服。运用先进的网络技术、数据库技术、地理信息技术实现国家大地测量数据库Web平台，能够全面提高大地测量成果的共享性、交互性、可视性、实时性，能够更充分的利用大地测量信息资源，提升定位控，满足现代大地测量生产、发展。1.2国内外相关领域研究动态大地测量信息系统是在信息技术支持下的大地测量生产，是实现大地测量信息服重要载体。从资源共享（）的角度看，大地测量信息系统计算模式的发展经历了四个阶段：第一个阶段是小型机时期。在 20世纪 70年代，大地测量是最早使用计算机的行业之一，当时大量的平差计算都是小型机来完成的。这种计算模式是所有的用户都使用同一个计算机，用户之间竞争式地共享着小型机内的数据。第二个阶段是 PC时期。这个时期大地测量计算以单机软件的方式存在，所有计算都在一个计算机上完成，数据也是使用本地的系统之间各自独立，以信息复现数据共享，没有软硬件资源共享。当。第三个阶段是 N层软件时期。N层软件的典型代表是 C/S（客户端/服）与 B/S2 1引言（浏览器/服）模式。这个时期内，由于网络技术的发展迅速，各种测量技术的发展使大地测量信息量越来越大，应用范围越来越广，信息交互变得更。为了，系统可以通息的安全性，网络数据库技术在大地测量信息系统中得过网络调用远程数据，系统能够将部分计算工作放在服布式计算。来完成，实现了初步的分第四个阶段是网格计算时期。虽然在 N层软件时期能够将计算转移行，但这种计算也只能固定的在某些服。伴随着网格计算技术的发展，人们可以利用网络中的空闲资源来进行协同工作，共同完成整个计算任。这种计算模式下，数据源不再局限于某个单一的大地测量数据库，进行计算处理的计算机也不再是某一个固定的计算机。3我国的大地测量信息系统目从第二阶段向第三阶段过渡的时期。现阶段，网络技术、地理信息技术、数据库技术的发展为大地测量信息系统的发展提供了较为成熟的技术基础。一方面，Web技术、网络安全技术的发展为Web环境下的信息共享平台提供了有效的安全保障。另一方面，GIS与Web技术融合产生的WebGIS技术体系，为地理信息更大范围内发挥作用提供了新的平台，真正实现了地理信息系统的大众、实时性。将这些先进技术运用，实现Web环境下的大地测量信息管理及应用平台，是当向。国家大地测量数据库作为国家级的大地测量信息系统，在大地测量信息系统的建设中具有引导性，实现国家大地测量数据库Web平台，标志着我国的大地测量信息系统开始进入网络信息。目，美国已经实现了较好的Web环境下的大地测量数据共享及应用。面对国家空间数据基础设施(NSDI)建设的新形，美国国家大地测量局(NGS)相应地实施了国家空间参考系(NSRS)计划。NSDI中NSRS数据的有效共享，需要有相应技术体系的保证，NGS研究了多种大地测量数据共享技术并以获取GPS连续运行站的实测数据、控格式文件，用户还可向NGS反馈控。目，在NGS网站上可Arc/Info或SDTS。美国国防部影像与测绘局(NIMA)采用美国影像与地理空间信息服(USIGS)来实现信息。USIGS的现代，可以随客户需求。各种要素(含大地控)、高程信息、影像、水文、海底地形、精密目标点、导航安全信息等数据可以由用户进行重组，生成用户所需的产，实现个性。41.3研究的主要内容及意义作者作为国家大地测量数据库 Web平台建设的主要技术人，在系统建设中全程参与了设计。作者以实际工作为基础，对国家大地测量数据库 Web平台的3 西安科技大学工程硕士学位论文实现进行了全面的研究。论文研究的主要内容括：(1)国家大地测量数据库 Web平台建设的背景分析。通过对当领域关技术发展的分析，展示了大地测量信息所面临的技术环境，体现了国家大地测量数据库 Web平台建设的必要性；(2)国内外相关领域研究。结合网络技术，对大地测量信息系统的发展及国内外研究现状进行了分析；(3)大地测量数据资料分析。分析了大地测量的数据特性，对系统建设的数据资料来源、数据主要内容。(4)数据库设计及实现方法的研究。对数据库存储内容、数据库结构设计实现技术进行了分析，重点研究了空间数据管理的实现技术。(5)系统设计及实现的研究。对系统架构、系统、系统实现进行了分析，重点研究了 Web平台的实现(6)结合技术环境的变。大地测量事业发展的需求，对国家大地测量数据库的进一步发展进行了研究，并提出了具体的建议。论文对国家大地测量数据库 Web平台建设的设计进行了较为全面细致的分析，对今后国家级及区域级大地测量信息系统的建设具有一定的参考价值。论文对大地测量信息系统的发展方向进行了思考，并提出了系统建设完善的具体建议，并希望经过进一步探索，形成更为实际 ，在大地测量信息系统的进一步发展中发挥积极的作用。4 2 数据资料分析2数据资料分析2.1大地测量数据特点大地测量成果是国家科学研究、国防。大地测量数据具有很强的空间特性，其主要特征就是作为永久站点的大地测量控位置，为确定其他点的位置提供了基础。从数据来源看，大地测量数据可以分为以下三类：原始观测数据，成果数据数据，总结资料及文字说明等属性信息。所有这些数据具有如下特性：(1)准确性。大地测量数据具有很高的精度，其原始观测值不能含有粗差，数据处理模型应当严密，文字说明资料应当完整可靠。准确性是建立大地测量数据库的首要条件，必须采取一定的手段保证入库数据的正确可靠。(2)长期性与实时性共存。大地测量控，所有的控被长期保存，同时对控，如点位的完好情况，是否可用，是否变(3)，因而又具有实时性。大地测量工作需隔一定时期进行重复观测，如国家水准网的复测等，因而具有。随着研究工作，大地测量工作是不断扩展的，其数据量不断积累扩大。(4)数据。从原始观测值经预处理过程，如观测值的粗差检测、归、平差计算、成果质量检验与精度评定等。5根据数据内容的特性，大地测量成果数据主要分为以下三类。(1)基本属性信息：平差成果、系统基准。(2)空间属性信息：主要（点名、点号）、点位描述信息、施测信息、空间定位信息，施测路线及布测网空间信息等。(3)其他相关信息：测量网信息，文档、图片资料等信息。2.2数据资料来源国家大地测量数据库中主要存储（导线）、GPS、水准、重成果数据。在当数据管理体主要目标数据是国家基础测绘项目中完成的各类国家级大地测量成果资料。成果资料来源主要有：(1)三角成果资料50年代至 70年代由国家测绘局、总参测绘局及其它部门共同完成的天文大地网。国家测绘局于 70年代中期组织的菏泽、佳木斯、达县、延寿、冀津等5 西安科技大学工程硕士学位论文网区的改造资料。三四等三角(导线)坐标改算成果。国家测绘局完成的我国天文大地网与高精度 GPS 2000网联合平差项目的成果资料。该项目通过地面网（WGS84椭球）坐标。(2)GPS成果资料，获得了全国天文大地网点的高精度地心国家测绘局布设的国家高精度 GPS A、B级网成果资料。2000国家 GPS大地控近年来国家施测完成的大量省级 GPS控，完成了省级 GPS控成果资料。我国部分省份在完成区域似大地水准面精。在精点项目，华，华东华中区域大地水准面精量的 GPS测量工作，得(3)水准成果资料GPS测量成果。1951至 1976年，由国家测绘局，总参测绘局，水利部，地质部共同施测完成的精密水准网成果资料。1976年至 1988年，由国家测绘局、总参测绘局、国家地震局、水利电测完成的国家一二等水准网成果资料。19911998年期间完成的国家一等水准网复测成果资料。国家测绘局 2002年底完成的国家二等水准网平差（改算）成果资料。国家测绘局于 2000年完成的国家高精度水准网的成果资料。该项目，为研究我国大陆现是国内至今采用数据量最多、时间跨度最长的一次水准网代垂直运靠的基础资料。近年来，国家测绘局在多个省市施测完成的水准成果资料。近年来，在完成我国部分省份区域似大地水准面精域大地水准面试点项目，华，国家测绘局组织实施了水准测量工作，在精，华东华中区域大地水准面精项目中实施了大量的水准测量工作，得。(4) 重成果资料1957国家重1957国家重1985国家重1985国家重2000国家重成果资料。成果资料。成果资料。成果资料。2000国家重2002年底共同建立，是我国新的重由国家测绘局、总参测绘局。近年来，在省市大地水准面精。随着我国区域大地水6 2 数据资料分析准面精，在精、华、华东华中区域大地水准面精，收集了大量的。，实施了大量的重，得(5)大地水准面成果CQG2000（似）大地水准面成果资料。CQG2000（似）大地水准面由以陈俊为组长的课题组于 2000年完成。是国家测绘局完成的面向 21世纪初期的一个高精度、高分辨率、完整覆盖国土的（似）大地水准面，精度达。省市大地水准面成果资料。近年来，国家测绘局在我国部分省份组织实施了大地水准面精（。精（江西省、福建省、浙江省），华、天津市、河、山西省）大地水准面精，华东华中区域大地水准面精（上海、江苏、安徽、山东、河南、湖、湖南、陕西）建立了覆盖我国 15个省市的高精度似大地水准面。2.3数据分析对收集的资料进行分析后，确定的入库数据的内容形式主要分为以下几类：(1)三角、GPS、水准、重控，主要是*.XLS，*.DOC，*.DBF等电子文档形式。(2)三角、GPS、水准、重 GPS、水准、重*.XLS，*.DOC，*.PDF，*.DWG，：三角、GPS、水准、重间数据：三角点之记之记为纸张形式，大部分 GPS、水准、重*.BMP，*.JPG等电子文档形式。(3)大地水准面成果：格网形式，以*.DBF，*.TXT电子文档形式存放。(4)各类文档 资料：*.SRF，*.DWG，*.BMP，*.JPG，*.DOC等形式。(5)地理底图：MapInfo的*.TAB形式。在数据库维护中，需要根据数据库设计方案进行数据采集、格式转换近年来完成的各类基础测绘项目由不同的施测单位完成，成果形式。，大大增，对于成果数据的统一管理不便。7 西安科技大学工程硕士学位论文3数据库设计及实现3.1数据库设计3.1.1 数据库设计原则数据库是信息系统的核心。数据库设计(Database Design)是信息系统开发建设的重要组成部分，数据库设计是针对给定的应用环境，构造最优的数据库模式，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求）。数据库设计是对数据进行组织，核心问题是关系模型的设计。从总体上来讲，国家大地测量数据库的存储结构设计遵循两个原则：(1)遵循数据库规范。建立规范、合理的数据库结构，能够为系统应用的实现能够减少系统发展中在数据库的管理，。规范，能够有效的减少数据冗余，提高数据库的存储效率，能够避免数据维护中发生的插入（insert）、删除（delete）（update）异常，保障数据库的完整性。如果一个数据库存在过多的冗余数据，就意，同时也对数据的维护。在设计，关键的步骤就是要确保数据正确地分布。使用规范，有利于建立科学、正确的数据结构，不仅便于对数据库进行相应的存取操作，而且可以极大地简(2)适当超 。（查询、窗体、报表、代码等）。数据库系统是一个，较好的数据库性能障。因此数据库的设计必须具有一定，不但要满足当，还要考虑未来的业，同时必须有利于扩展或增。随着测量技术的进步，测绘成果将会不断增 ，数据内容也将发生变 ，数据结构会变得日趋复杂。在国家大地测量数据库的设计中，需要充分考虑历史数据、现阶段的数据及将来一定发展阶段内的数据存储要求，使数据库结构具有较好的扩展性，为应用系统的扩展供一定的空间。3.1.2 数据库存储内容及结构国家大地测量数据库的主要存储内容，三角测量成果、水准测量成果、GPS测量成果、重。针对系统安全控数据库规范8 3数据库设计及实现，建立了控，系统信息，系统图层信息，系统报表信息，用户信息，系统日志，行政区划，测量单位，测量仪器等辅。数据按照类别的不同分开存储，主要存储内容及结构如图 3.1所示。图 3.1 数据库存储内容及结构3.2数据库实现技术针对大地测量数据存储的数量、系统发布，大地测量成果数据库采用了 Oracle9i数据库管理平台。在数据库实现中主要采用了以下技术：(1)采用分区管理技术。对于存储数据量较大的数据表，采用了分区管理方法。为了简，ORACLE推出了分区选项。分区将表分离在若干不同的表空间上，用分而治之的方法来支撑无限膨胀的大表，给大表在物理一级的可管理性。将大表分、备份、恢复、事。在国家大地测量数据库中使用分区技术处理大数据量的表(一般超过10 万条记录)，控模，一般为10 万条记录。分区的物理位置应与数据库的物理设计一并考虑。(2)使用 ORACLE 应用程序开发技术，开发大地测量工具 。关对象存储在一起的结构，是经过编译并存储在数据库中的永久程序代码模块，是可共享、可重入并且可重用的软件对象，可以使用支持远程过程调用的语言从其他的 PL/SQL模块、SQL语句以及客户端应用中调用它们。，使得应用系统的开发更灵活、质量更高，效率更好。基于 Oracle的应用程序开发软件 ，实现由大地经纬度计算国家基本比例尺新旧图幅编号、度小数及度分秒相互转换、水准环及水准路线信息统计、空间重计算等 。数据访问时通过对软件、布格重，在保证数据访问速度的。(3)使用空间数据库管理技术。系统采用 Oracle Spatial管理空间数据，实现空间数据，实现了基于数据库的空间数据存储、访问。9 西安科技大学工程硕士学位论文(4)利用 ORACLE 的大对象管理技术实现文档数据、栅格图形数据在数据库表内的存储、管理 问。为了提高数据库数据访问效率构设计中采用了以下方法：，国家大地测量数据库的存储结(1)数据库物理结构优 。按数据库性能及方便数据库管理的要求，优件、数据库软件、应用软件、数据库数据对象的磁盘分布，平衡各磁盘的I/ O 负荷。(2)针对数据的特点优。分析大地数据库中不同成果类型的数据规模、数据变，设置相应的存储参数。(3)建立合理的索引。对于大的数据库表，合理的索引能够提高整个数据库的操作效率。在国家大地测量数据库的设计 实现中，创建了充分的索引，索引的建立依据为数据的可能性检索条件，而不仅局限于主关键字索引。(4)建立数据库完整性约束，从数据层实现数据库完整性保障。数据库完整性（Database Integrity）是指数据库中数据的正确性止合法用户使用数据库时向数据库中添各类控。数据库完整性约束能够防。例如，做为专业，对这些数据项建立约束，能够避免数据不合理值的出现，能够及时发现各类数据问题。3.3空间数据管理3.3.1 技术分析Oracle Spatial是 Oracle公司推出的空间数据库组件，采用对象-关系数据库存储模式（ORDBMS）实现对空间数据的管理，具有处理复杂对象的能 ，能够快速有效地存储、访问。实质上，Oracle Spatial是实现 Oracle数据库中空间特征集的，它 ：(1)一个用户模式 MDSYS：该模式规定了支持几何数据类型的存储方式、语法、语存储、检索、修改、查询的一个用户模式义；(2)两种空间索引方法：采用 R树索引；(3)一套操作：使用这些操作、空间连接等空间分析操作；(4)管理工具集。Oracle Spatial主要通过元数据表、空间数据字段（即 SDO_GEOMETRY）引来管理空间数据，并提供一系列空间查询，让用户进行更深层次的GIS应用开发。6Oracle Spatial用元数据表来管理具有 SDO_GEOMETRY字段的空间数据表，元数10 3数据库设计及实现据中存储了空间数据的数据表名称、空间字段名称、空间数据的坐标范围、坐标参考信息以及坐标维数说明等信息。元数据表为 MDSYS.SDO_GEOM_METADATA_TABLE，用户不能直接更改这个表，但可以通过元数据视图 (USER_SDO_GEOM_METADATA)访问数据。Oracle Spatial使用空间字段 SDO_GEOMETRY存储空间数据。SDO_GEOMETRY是按照 Open-GIS规范定义的一个对象，它定义了空间实体的类型，坐标系统，坐标值，坐标存储方式等。SDO_GEOMETRY类型的定义为:CREATE TYPE SDO_GEOMETRYAS OBJECT (SDO_GTYPE NUMBER，SDO_SRID NUMBER，SDO_POINT MDSYS.SDO_POINT_TYPE，SDO_ELEM_INFO MDSYS.SDO_ELEM_INFO_ARRAY，SDO_ORDINATES MDSYS.SDO_ORDINATE_ARRAY)；其中：SDO_GTYPE: 表明了空间对象的类型，表3.1中列出了其各个取值及其含义。表 3.1 SDO_GTYPE取值及含义SDO_GTYPEd000数据类型未知的对象类型点说明Spatial忽略该类型该对象d001d002线该对象d003多边形集合该对象d004该对象d005多点该对象该对象d006复合线复合多边形d007该对象表3.1中的d表示空间对象的维数，可以是2，3或4。如SDO_GTYPE取值2003 则表示2维的多边形。SDO_SRID：为空间对象所在的坐标系统（即空间参照系），Oracle自定义了一组数字来表示不同的坐标系统，存储于表MDSYS.CS_SRS中。SDO_POINT：为存储点对象的对象类型。当空间对象为线或面时，该项为空，否则就存储点对象的X，Y，Z坐标。SDO_ELEM_INFO：用来表明存储于SDO_ORDINATES中的值的含义，即该对象中存多少个几何目标，每个目标之间的关系。目标为MDSYS.SDO_ELEM_INFO_ARRAY类型，该类型是由3个字段组成的不定长数组，具体表示如下：SDO_STARTING_OFFSET11 西安科技大学工程硕士学位论文表示存储坐标元素的起始位置，从 1开始；SDO_ETYPE表示元素类型，其取值范围为15，其中1，2，3 是简单元素，4，5 则为复杂元素；SDO_INTERPRETATION 的值取决于SDO_ETYPE，当SDO_ETYPE 为3 或4 时，该值表示该复杂对象有多少子对象，当SDO_ETYPE为1，2，3时，该值表示各个元素中的点是如何连接的。表 3.2中列出了SDO_ELEM_INFO取值及其含义：表3.2 SDO_ELEM_INFO取值及含义SDO_ETYPESDO_INTERPRETATION含义Spatial忽略的类型点0112233334501n11n 个点组成的点集由直线段组成的线由弧段组成的线由直线段组成的简单多边形由弧段组成的多边形正方形21234圆n1n1由直线由直线SDO_ORDINATES：变长的数值型数组，用于存放几何对象的点的坐标值。坐标的组织方式由 SDO_ELEM_INFO解释；点坐标维顺序相同，即 X，Y，Z，X，Y，Z，坐标分量不能为空。Oracle Spatial空间索引机 提高空间查询，这种索引通过 DBA对数据库中点的 X Y列创建索引提高性能的方法不同，这种空间数据的索引可以帮Oracle执行空间查询，并帮空间数据发送。Oracle Spatial对空间数据的各个图层建立索引时，索引机所有查询的空间几何图形用R树索引，将，以确定空间几何图形的范围。使用 Oracle Spatial管理空间数据时，空间数据。用通常的字段类型存储属性数据，用类型为 SDO_GEOMETRY 的字段存储空间数据。表中每个记录与一几何体对应，在 SDO_GEOMETRY 类型的列中存放空间位置数据，其它列放置属性数据。对象-关系模式的空间数据管理更符合人们的自然思维方式，空间数据操作与空间数据自然结合，提高数据库性能。通过使用 Oracle Spatial的对象关系模式来实现对空间12 3数据库设计及实现数据的存储、管理、使用，将属性数据，使得数据间的关系更，查询。采用数据库的方法存储空间数据，每一个空间对象对应数据表中的一条数据，这样克服了传统的空间数据以文件方式存储而可同时操作性较差的弊端，对空间对象操作的并发进行提供了很好的途径。对于 GIS系统越来越大的数据量的管理，Spatial提供了很好的解决方法。3.3.2 实现方法在大地测量数据库中，空间数据主要。建库时，根据空间数据内容，控 、控，分别建立空间数据表。数据表中将控控SDO_GEOMETRY中，属性数据存在其他属性列中。控。建立的空间数据表如图 3.2所示。图 3.2空间数据表下面给出了基于 Spatial实现控的存储、管理的具体方法。控：MDSYS.SDO_GEOMETRY(2001，NULL，MDSYS.SDO_POINT_TYPE(大地经度，大地纬度， NULL)， NULL，NULL)线对象定义如下：MDSYS.SDO_GEOMETRY(2002，NULL，NULL，MDSYS.SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1，2，1)，MDSYS.SDO_ORDINATE_ARRAY(大地经度1，大地纬度1， 大地经度2，大地纬度2， 大地经度n，大地纬度n)向含有空间数据的数据表中插入数据通过以下语句来实现：INSERT INTO 表名 VALUES (属性 1，属性 n，MDSYS.SDO_GEOMETRY (2002， NULL， NULL，MDSYS.SDO_ELEM_INFO_ARRAY (1，2，1)，MDSYS.SDO_ORDINATE_ARRAY (大地经度 1，大地纬度 1， 大地经度 2，大地纬度 2， 大地经度 n，大地纬度 n)更新含有空间数据的数据表中的空间字段可以通过以下 SQL语句来实现：13 西安科技大学工程硕士学位论文UPDATE 表名 SET空间字段名= MDSYS.SDO_GEOMETRY (2002， NULL， NULL，MDSYS.SDO_ELEM_INFO_ARRAY (1，2，1)，MDSYS.SDO_ORDINATE_ARRAY (大地经度 1，大地纬度 1， 大地经度 2，大地纬度 2， 大地经度 n，大地纬度n)为含有空间数据的数据表建立空间索引可以通过以下SQL语句来实现：CREATE INDEX 索引名 ON表名(空间字段名) INDEXTYPE IS MDSYS.SPATIAL_INDEX ；空间数据的查询可以通过主过滤操作（SDO_FILTER），主次过滤操作(SDO_RELATE)， 给定距离范围(SDO_WITHIN_DISTANCE)， 最近邻操作(SDO_NN)等实现。下面是使用主次过滤操作实现空间对象查询的语句：SELECT * FROM 表名 WHERE SDO_RELATE(空间字段名称，用于查询的空间对象， mask=anyinteract querytype=WINDOW)= TRUE；其中 mask指定空间对象的拓扑关系，querytype指定过滤准则。3.4数据整理及入库大地测量数据具有很高的精度，准确性是建立大地测量数据库的首要条件，必须采取一定的手段保证入库数据的正确可靠。在国家大地测量数据库 Web 平台的建设中，数据整理。数据整理过程中实现了高度程序 ，、纸张形式数据的采集、数据尽可能的减少手工作业。数据整理工作完成了不同格式数据之间的转换内容。数据整理按以下规则进行：(1)*.XLS，*.DOC，*.DBF 等电子文档形式统一转换为*.DBF 格式，并按数据库存储结构要求进行整理。(2)点之记：纸张形式的点之记按照数据库存储内容要求采集，形成了*.DBF 格式，图形形成*.JPG 格式。电子文档形式的点之记保持原格式不变。(3)各类文档：保持原格式不变。(4)地理底图：地理底图保持 MapInfo的*.tab格式不变。数据入库主要使用了 Oracle的 SQL*Loader组件，自主开发了数据入库程序，根据目标表的控，通过调用 SQL*Loader组件好。数据入库按以下方式进行：(1)MapInfo的*.tab格式的图形使用 Easyloder入库。通过这种方式入库的空间数据能够自。14 3数据库设计及实现(2)控 、水准路线、控 空间数据：根据空间数据存储需要形成插入或更新的SQL语句，然后在 SQL Plus中执行 SQL语句，实现空间数据的入库。空间数据使用这种方式入库后，需要使用 SQL语句自己建立空间索引。(3)各类文档：使用自主开发的数据入库程序批量入库。(4)*.DBF格式的文件统一转换为文本文件后，使用自主开发的数据入库程序批量入库。性。数据入库，以保证数据库中数据的正确15 西安科技大学工程硕士学位论文4系统设计及实现4.1系统总体架构从数据服，建立国家大地测量数据库Web平台，是要为用户提供一个在网络环境中应用，用户使用浏览器即可随时使用系统，信息获取的交互性、灵活性强。从数据管理的角度看，由于大地测量成果的保密性国家级大地测量成果的管理由指定的档案机构负责收集，目，国家大地测量数据库的数据也由指定的档案机构负责维护，系统数据维护仅限于专门的数据管理人 ，系统数据维护是一个安全性、准确性要求较高，工作相对独立的部分。另外，由于大地测量成果均是批量产生的，成果一旦形成不会随意改 ，系统数据的维护工作主要针对大批量的数据，因此系统数据管理综合考虑数据管理用系统数据维护的要求。两方面的要求，系统分为两部分：国家大地测量数据库应。系统体系结构采用 C/S（客户端/服 ）与B/S（浏览器/服 ）相结合的混合体系结构形式，应用系统采用 B/S 结构，系统为WebGIS系统形式，管理系统采用 C/S结构，系统桌面 GIS系统。C/S结构对信息安全的控，大量数据的输入比较方便，但是软件的运行对系统环境的依赖性较强，缺乏灵活性，维护成本较大。B/S结构灵活性强，操作简单，对系统的运行环境要求较低，一般情况下只要有操作系统够运行，系统维护较为灵活性，但是对安全的控，大量数据的处理能弱。B/S与 C/S相结合，充分发挥了 B/S与 C/S体系结构的优 ，满足了基于 Web技术的大地测量数据服需要。，又满足了高性能的数据库安全管理系统总体架构如图 4.1所示。16 4 系统设计与实现图 4.1 系统架构图应用系统能够基于外联网，现阶段系统基于内联网运行，运行方式如图 4.2所示。图 4.2 应用系统运行方式管理系统为单机版 C/S系统，运行方式如图 4.3所示。图 4.3 管理系统运行方式17 西安科技大学工程硕士学位论文4.2系统功能设计国家大地测量数据库 Web平台分为国家大地测量数据库应用系统 国家大地测量数据库管理系统两大部分。两者面向不同的用户群，提供不同的 。(1)国家大地测量数据库应用系统：面向 WEB用户，提供全面的综合性的大地测量信息服 ，采用 WebGIS模式实现，具有信息查询、图形绘 、数据编辑、分析统计各类专业数据处理 。(2)国家大地测量数据库管理系统：面向数据管理 ，采用桌面 GIS模式实现，具有数据维护、数据分发、数据库安全管理等 。系统主要4.1所示：表 4.1系统主要系统名称以文本交互两种交互方式实现基于行政区、图幅、经纬度范信息查询 围、等级、测量网、点标识等条件查询三角、水准、GPS重成果坐标转换、新旧图幅转换、球面坐标边长、球面方位角计算、平均异常专业数据处理 计算、地球重、重、重、大地水准面插值计算应用系统图形绘根据信息查询条件提取空间数据库中的空间数据实时绘实现基于多种条件的三角、水准、GPS、重度统计、精统计分析数据管理帮数据编辑，系统安全管理系统数据字典，系统帮各类空间数据、属性数据、图形、文档、辅删除息等的记录增 、修改、数据维护按行政区、图幅、经纬度范围、等级、测量网等进行三角、水准、重 、GPS点成果的分发管理系统数据分发数据库安全管理用户信息及权限管理，日志管理4.3系统实现技术根据体系结构要求，国家大地测量数据库的应用系统分别采用三种不同的技术体系来实现。(1)应用系统：系统遵循 J2EE（Java 2 Platform，Enterprise Edition）规范，以 Java技术为核心，采用 Oracle9i JDeveloper为系统开发工具，采用 Oracle9i为数据库管理平台，采用 Autodesk MapGuide 6.0为 WebGIS平台，采用 Oracle IAS（Internet ApplicationServer） MapGuide为 Web信息发布平台。18 4 系统设计与实现(2)管理系统：采用 PowerBuilder 8.0为系统开发平台，MapInfo Professional 6.0为地理信息系统平台，Oracle9i为数据库管理平台。4.4 WEB平台的实现4.4.1 系统体系结构分析(1) J2EE体系结构J2EE是一种利用 Java 2平台来简、部署问题的体系结构。J2EE技术的基础就是核心 Java平台或 Java 2平台的标准版，J2EE不仅巩固了标准版中的许多优点，例如编写一次、随处运行的特性、方便存取数据库的JDBC API、CORBA技术以及能够在 Internet应用中保护数据的安全模式等等，同时还提供了对 EJB（Enterprise JavaBeans）、Java Servlets API、JSP（Java Server Pages）以及 XML技术的全面支持。其最终目的就是成为一个能够使企业开发者大幅缩短投放市场时间的体系结构。J2EE为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的商。J2EE体系结构提供中间层集成框架用来满足无需太多费用而又需要高可用性、高可靠性以及