榆林地理信息公共服务平台建设方案详细

可编辑版第1章 项目背景1.1 项目名称本项目名称：XX市地理空间信息公共服务平台项目建设单位：XX市信息化领导小组办公室项目建设单位负责人：李随厚项目责任人：李随厚项目共建部门：城建局、规划局、房管局、交通局、公路局、公安局、环保局、卫生局、国土局、国家安全局、供电局等。1.2 建设方案编制单位建设方案编制单位：国家测绘局第一航测遥感院。1.3 建设方案编制依据第2章 总体建设框架2.1 地理空间信息服务平台建设2.2 空间数据集建设XX市地理空间信息公共服务平台是数字XX的心脏,地理空间数据就是心脏中的血液。新鲜、丰富、完善的数据是保障地理空间信息公共服务平台乃至数字XX项目成功运行的关键。按照XX市地理空间信息公共服务平台初步设计方案,地理空间数据建设既用1:5万地形图数据和中低分辨率卫星影像涵盖了XX市辖区,又有供区域规划使用的1:1万地形图数据,还有精细的1:500地形图数据和正射影像数据覆盖榆阳区建成区,并且建设满足数字XX一期工程中政府行政应急指挥中心系统、城市管理数字化系统、交通数字化与智能交通系统、城市建设数字化业务管理系统、社保管理数字化工程的专题图层数据；3D GIS是本项目的亮点,在一期建设中将建立28Km示范区域的三维景观数据。和同类的数字城市项目相比,本项目数据建设是非常完善、丰富的,并且数据的现势性也有保障。2.3 支撑环境建设支撑环境包括软硬件环境和网络环境。本项目硬件和网络环境由其他项目建设,软件包括操作系统、GIS平台软件、数据库软件和应用中间件。具体要求如下：类别名称数量GIS平台软件ArcInfo-V9.21ARCGIS SERVER-ENTERPRISE-STANDARD2ArcGIS Engine1ArcGIS Engine-Runtime1数据库软件Oracle 10g2操作系统Redflag Linux x8611HA Cluster x864第3章 建设目标、原则、任务、规模3.1 建设目标3.1.1 总体建设目标XX市地理空间信息公共服务平台建设的总体目标是：通过地理空间信息的获取、处理、整合、入库,构建数字XX的基础地理空间框架,以XX市地理信息查询应用系统作为平台终端,实现基于网络的信息查询应用；作为数据资源中心的核心组成部分,为政府行政应急指挥中心系统、城市管理数字化工程、城市建设数字化工程、城市交通管理数字化工程、劳动与社会保障数字化工程等的建设搭建基础地理空间信息平台,为实现信息的全面整合、共建共享提供统一的地理空间基础,为全面实现数字XX的总体目标而服务。3.1.2 分期建设目标3.1.2.1 一期建设目标一期建设目标是：以榆阳区为关注重点,获取并整合已有的基础地理空间数据,获取并整合大比例尺的城市精细数据；构建基础地理信息数据库和部分专题数据库,为数字XX一期工程中各应用系统的建设提供地理空间信息支撑；开发地理空间信息公共服务平台,实现GIS基础功能,并以发布服务的形式为一期工程各应用系统提供地理信息支撑服务。通过本期建设,完成覆盖榆阳区的地理空间信息公共服务平台建设,为覆盖XX全市的地理空间信息服务平台奠定坚实基础,为下一步深入、全面的建设数字XX服务。3.1.2.2 二期建设目标二期建设目标是：扩展和完善平台的数据支撑部分,完成平台开发的所有功能。3.2 建设原则3.2.1 通用性和标准化原则公共服务平台要面向数字城市建设与应用中各群体对地理空间信息的共性需求,满足大部分与空间位置关联的政府及其部门信息化、企事业单位信息化和基于位置社会化服务的一般性空间定位需要,而标准化是支撑信息化的重要基础手段,为了确保建设项目的基础性和通用性,实现基础地理信息的共享,必须建立统一的标准和共同遵守的规范、标准,使XX市地理空间框架的各种数据库以及在此之上构建的公用信息服务和数据交换接口能为政府各部门及社会各行各业所使用。3.2.2 实用性原则为了充分满足各层次包括决策指挥、专业管理和公众生活用户的需要,平台要针对不同层次的用户提供不同的信息服务,从简单快捷的信息查询到复杂的数据分析与挖掘,使用户在日常的工作生活中能方便地使用平台提供的各种服务功能,成为广大用户用的上、用的好、用的起的实用的系统。3.2.3 先进性原则地理信息公共服务平台要通过地理空间信息的对象化、实体化处理及一体化的无缝组织,开发适宜单机和网络条件下的应用功能,以适宜地理空间信息在信息化时代分发服务的需要。3.2.4 安全性原则由于项目的基础性和通用性的作用,平台的设计、开发与实现要确保平台数据与服务的安全性和可靠性,通过高效的安全机制,使平台提供的数据准确可靠,用户可以按照授权访问平台所提供的分级和分层次的基础地理信息服务,防止各种自然或人为的因素对平台和数据造成破坏。3.2.5 唯一性原则要确立地理信息公共服务平台的唯一性和权威性地位,保证政府及其各部门、企事业单位和社会公众使用统一的地理空间定位基础,实现地理信息高度的共建共享,提高信息利用率；避免重复建设,节约投资。3.3 建设任务3.3.1 总体建设任务1) 获取XX市辖1区11县共43578平方公里范围基础地理空间信息数据集,包括矢量地形数据、数字高程模型、正射影像数据、元数据等；2) 利用全数字摄影测量的方法,生产XX市建成区1:500城市精细地形图数据和数字正射影像图数据；3) 收集、整理满足数字XX一期工程五个应用系统的专题基本数据；4) 采集生产XX市建成区重点区域三维景观数据；5) 数据库设计和数据入库；6) 开发数据管理与发布子系统、GIS通用功能子系统、GIS应用服务子系统、WebGIS子系统、移动GIS子系统、3D GIS子系统；7) 编制XX市地理空间信息公共服务平台基础地理信息数据标准；8) 向其他业务应用系统提供基础地理空间信息数据服务。3.3.2 分期建设任务3.3.2.1 一期建设任务1) 完成数据库结构设计；2) 完成榆阳区建成区约50平方公里范围1:500要求的航空摄影、控制点布设、空中三角测量、全数字摄影测量数据采集、外业调绘、数据编辑、整理、入库；3) 完成榆阳区建成区约50平方公里范围满足数字XX一期工程五个应用系统的专题基本数据的收集、整理、入库；4) 完成XX市辖区范围的1:5万基础地理空间数据的收集、主要要素更新、整理、入库；5) 完成XX市辖区范围的中高分辨率卫星影像的获取、纠正、裁切、整理、入库；6) 完成榆阳区重点区域约10平方公里三维景观数据采集、建模、整理、入库；7) 地理信息公共服务平台基本建设,包括 GIS基础功能实现,数据库管理与维护功能,查询检索功能实现,数据发布,XX市地理信息查询应用系统,并初步实现榆阳区三维GIS子系统；8) 提供数字XX一期工程应用系统接口；9) 编制XX市地理空间信息公共服务平台基础地理信息数据标准。3.3.2.2 二期建设任务1) 完成XX市辖区范围1:1万基础地理空间数据的收集、部分更新、整理、入库；2) 完成XX市辖区范围数字地面高程模型数据的收集、整理、入库；3) 完成榆阳区建成区约50平方公里范围高分辨率1:500数字正射影像图数据的生产、整理、入库；4) 完成数据分析功能,移动GIS子系统,面向公众服务的WebGIS应用系统,完善GIS应用服务发布和三维GIS子系统；5) 提供数字XX 四城、四警、四仆、四专、二十政工程所有建成或基本建成应用系统的接口集。第4章 系统总体结构和逻辑结构在描述系统总体结构与逻辑之前,为了能够说明本系统与外围环境、外围系统之间的关系,必须明确XX市地理信息公共服务平台在整个数字XX中的地位和与其它部分之间的关系。如图4-1。图4-1 XX市地理信息公共服务平台在整个数字XX中的地位关系图4.1 总体结构平台总体采用B/S架构,部分采用C/S架构。总体上分为三层架构体系：基础设施、支撑平台、应用系统,其中支撑平台层又细分为数据支撑与应用服务支撑平台。另外还包括政策法规、标准体系和保障体系。如图4-2.基础设施：包括通信网络基础和软硬件基础,部分设施要依靠使用资源中心的基础设施。数据支撑：此处数据主要指基础地理数据,包括空间基础数据和专题数据。在数字城市建设中,实质上也是属于基础设施的一部分,它与通信网络基础的关系如同汽车和高速公路之间的关系。没有通信网络基础设施,就如同没有高速公路,数据无法快速传输和交换,信息无法共享,系统之间无法互联和互操作；再好的网络基础设施,如果没有空间数据基础,就如同高速公路上没有车跑或跑空车,没有车跑或跑空车的高速公路就失去存在的价值。所以,两者对于数字城市建设都至关重要。应用服务支撑平台层：是联系信息基础设施和应用系统层的桥梁和纽带,对上应用系统层提供透明的、一致的编程接口和环境。主要任务是基础地理信息应用服务和数据管理,采用中间件技术,提供Web service服务。应用系统：这是面向政府、企业和公众的信息服务层。图4-2 系统总体结构图4.2 逻辑结构XX市地理信息系统公共服务平台的逻辑结构由空间数据库管理系统、公共地理信息发布平台接口Web service服务等部分组成,它们在逻辑上是一个整体,他们之间的相互逻辑关系以及与外围系统的关系如图4-3。空间数据库管理系统包括数据库服务器和数据库引擎服务器管理,主要完成数据存储、管理和维护。公共地理信息发布平台,主要完成数据接口的管理和交换任务的实现。图4-3 系统逻辑结构框图第5章 数据库建设目标和任务5.1 数据库建设目标5.1.1 总体建设目标通过地理空间信息的获取、整合、入库,构建数字XX的基础地理空间框架,为实现信息的全面整合、集中统一管理、共建共享提供统一的地理空间基础。为全面实现数字XX的总体目标而服务。5.1.2 分期建设目标5.1.2.1 一期建设目标为数字XX一期工程中各应用系统的建设提供基础地理空间信息支撑。5.1.2.2 二期建设目标进一步完善数字XX基础地理空间信息建设,为整个数字XX各应用系统的建设提供基础地理空间信息支撑。5.2 数据库建设任务5.2.1 总体建设任务获取XX市辖1区11县共43578平方公里范围基础地理空间信息数据集,包括矢量地形数据、数字高程模型、正射影像数据、元数据等；生产榆阳区建成区约50平方公里1:500城市精细地形数据和数字正射影像数据；获取榆阳区建成区约50平方公里城建、城管、智能交通、社保、政府应急指挥五个专题的部分专题数据；获取榆阳区及市辖11县建成区三维景观数据,建成：1) DLG数据库；包含：1：5万DLG数据库、1：1万DLG数据库、1：500DLG数据库。2) DEM数据库；包含：1:1万DEM数据库。3) 影像数据库；包含：资源二号卫星影像数据库、榆阳区建成区1：500航空正射影像库。4) 框架专题数据库；包含：榆阳区建成区城建、城管、智能交通、社保、政府应急指挥五个专题的部分专题数据库。5) 三维景观数据库；包含：榆阳区及市辖11县建成区三维模型数据库、纹理素材数据库。6) 索引库；7) 元数据库。内容包含：要素级元数据、图幅级元数据、子库级元数据、库级元数据。5.2.2 分期建设任务5.2.2.1 一期建设任务1) 获取并更新、整合已有的基础地理空间数据,建设1:5万DLG基础数据库；2) 获取卫星影像数据,建设1：5万卫星影像数据库；3) 获取并整合榆阳区建成区1:500大比例尺的城市精细数据,构建1:500DLG基础地理信息数据库；4) 建设对应空间数据的元数据库；5) 获取并整合城建、城管、智能交通、社保、政府应急指挥五个专题的部分专题数据,构建专题库。6) 获取榆阳区重点区域约10平方公里三维景观数据,构建三维景观数据库。5.2.2.2 二期建设任务1) 在一期数据库建设的基础上,获取并更新、整合1:1万基础数据,建设1:1万DLG基础数据库；2) 获取整合1:1万DEM数据, 建设1:1万DEM数据库；3) 制作榆阳区建成区50平方公里范围1:500高分辨率航空正射影像,建设1:500大比例尺影像库；4) 建设对应空间数据的元数据库。5) 获取榆阳区其余40平方公里及市辖11县建成区的三维景观数据,构建三维景观数据库。第6章 数据库建设步骤与技术路线6.1 数据库建设步骤数字XX公共服务平台基础地理框架信息数据库的建设涉及到数据库的设计、实施和维护运行三大内容。根据技术设计原则和空间地理信息数据库规范要求,以数字XX的数据应用为导向,在广泛进行用户需求分析和XX市现有数据的基础上,充分吸收国内外数字城市建设中的空间数据建库经验,运用现代测绘高新技术手段,高水平、高起点、分阶段进行数据库的建库工作。数据建库步骤如图6-1所示：数据建库需求分析方案设计开发数据库集成数据库验收数据库运维数据获取加工数据库测试入库数据检查图6-1 数据库建设步骤6.2 技术路线空间基础数据库的建设需遵循开放式、可扩展性、安全性原则。考虑到XX地区未来信息化的发展,采用支持海量数据的大型关系型数据库Oracle10g管理空间数据及信息数据,ArcSDE作为Oracle10g和其它地理信息系统之间的空间数据通道,采用J2EE/.NET开发平台进行前端应用开发。其基本技术路线有以下几点：1) 数据库系统的开放设计。要做到多比例尺、多数据源数据的统一管理,采用多库一体,数据集中管理,通过ArcSDE来完成海量数据的集中管理和共享。2) 元数据和数据集的一体化管理。保持元数据和数据集的同步性,实现元数据和数据集的建立、查询、获取等连贯的功能操作。3) 保证系统的可伸缩性。建设完成后,要满足后期项目的可扩展性,以及前期项目的兼容性。并且使系统的维护简单化,能够通过统一的管理工具对数据集进行管理。4) 高性能的数据存取与访问,以及合理的数据管理策略。系统的性能一方面要靠内存、硬件,另一方面要靠良好的空间数据模型和数据结构,高效的存储和检索数据。采用单元网格和ArcSDE的GeoDatabase数据模型,空间数据结构采用矢量和栅格,矢量数据按要素分层存储,栅格数据分幅存储的策略便于空间数据的高效存取和访问。ArcSDE在Client端和Server端提供的异步缓存机制,是海量数据的存取速度更快。5) 配套建立基于空间数据库的数据标准、元数据标准、数据交换和共享机制,数据更新模式,数据管理和数据发布的整套技术标准。第7章 数据结构、模型与数据组织7.1 数据结构7.1.1 矢量数据结构矢量数据结构是通过记录坐标的方式来精确地表示点、线、面等地理实体的一种空间数据结构。点：由一对X,Y坐标对来表示。线：由一串有序的X,Y坐标对来表示。面：由一串或几串有序的且首尾坐标相同的X,Y坐标对及面标识表示。矢量数据结构可以表示现实世界中各种各样的复杂实体,当问题可描述成线和边界时,特别有效。矢量数据结构类型具有位置明显、属性隐含的特点,操作起来比较复杂,许多分析操作如叠置分析用矢量数据结构难于实现,但它的数据表达精度较高,数据存储量小,输出图形美观且工作效率较高。空间矢量数据是由图形定位数据、图形表现属性和非图形属性三部分组成。当空间矢量数据仅包含图形的定位数据和图形表现属性两部分时,基本能满足地图制图数据的转换要求即电子地图的交换要求；而当空间矢量数据包含图形的定位数据和非图形属性时,则基本可以为GIS数据的交换服务即通常所说的建库数据的交换；当空间矢量数据包含全部三部分数据时,则既可以为GIS数据的交换服务,又可以满足地图制图数据的转换要求。DLG数据库中数据采用矢量数据结构。三维景观数据库？7.1.2 栅格数据结构栅格结构是最简单最直观的空间数据结构,又称网格结构Raster或Grid cell或像元结构Pixel,由行、列号定义。栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织,组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格数据结构类型具有属性明显,位置隐含的特点,易于实现且操作简单,有利于实现基于栅格的空间信息模型的分析,如给定区域内计算多边形面积、线密度,栅格结构可以很快算得结果,但栅格数据表达精度不高,数据存储量大,工作效率低,如要提高一倍的表达精度栅格单元减小一半,数据量就需增加三倍,同时也增加了数据冗余。因此,在数字XX地理空间公共数据库建设中,榆阳区及所辖11县建成区影像数据采用1:500比例尺的航空影像,而在人口分布稀少的地区采用1:5万比例尺的卫星影像。DEM数据采用1:1万比例尺的数据。影像数据库和DEM数据库中数据采用栅格数据结构。7.1.3 属性数据结构属性数据描述空间实体的性质,用于对空间实体进行语义定义。属性数据采用表格结构存储数据,也称文档与表格数据。它包括所有与地理要素有关的数据信息,如某个街区的面积。数据集的属性数据结构不能修改,只能删除或新建。属性数据及附属于对应目标的空间分布位置,又称为检索图形的依据或参数,可将他们分列组成若干个二维表,采用通用的关系型数据库的管理方式,结合空间数据与属性数据可以把数据存储、管理一体化。专题数据库中数据采用属性数据结构。7.2 数据模型层次模型、网络模型、关系模型7.2.1 单元网格单元格网模型为地理编码体系开辟了空间网格新技术,通过单元网格的划分,将城市管理部件、道路、社区、门址、建筑物、企事业单位、地名等要素通过单元网格直接建立地理位置关系。模型如图7-1所示：单元网格市辖区码街道办事处码社区码单元网格顺序码数据面积、时间、定位等地理要素n1联系图7-1 单元网格模型单元网格的划分原则：l 法定基础原则：单元网格的划分应基于法定的地形测量数据进行,其比例尺一般以1500为宜,但不应小于12000。l 属地管理原则：单元网格的最大边界为社区的边界,不应跨社区分割。l 地理布局原则：按照城市中的街巷、院落、公共绿地、广场、桥梁、空地、河流、山丘、湖泊等自然地理布局进行划分。l 现状管理原则：单位自主管理的独立院落超过一万平方米时,不应拆分,以单位独立院落为单元进行划分。l 方便管理原则：按照院落出行习惯,考虑步行或骑车方式便于到达。l 管理对象原则：兼顾建筑物、城市市政管理对象的完整性,网格的边界不应穿越建筑物、市政管理对象,并使各单元网格内的市政管理对象的数量大致均衡。l 无缝拼接原则：单元网格之间的边界应无缝拼接,不应重叠。7.2.2 GeoDatabase数据模型ArcSDE以GeoDatabase数据模型来存储数据。GeoDatabase是ArcInfo8引入的一个全新的、建立在关系数据库管理系统DBMS上的同一的、智能化的空间数据模型。如图7-2所示：GeoDatabase数据集地理数据集表Tin数据集栅格数据集要素数据集关系类几合网格对象类属性关系类要素类规则图层图7-2 GeoDatebase数据模型在GeoDatebase数据库中,GeoDatebase是做高层次的地理数据单元,所有的数据有一个或多个GeoDatebase组成。一个GeoDatebase有多个抽象数据集组成,数据集通过集成得到4个可创建对象,即Tin数据集、栅格数据集和要素数据集和表。其中Tin数据集、栅格数据集和要素数据集又由抽象地理数据集派生而来,它们可归纳为地理空间数据。表对象相当于地理属性数据。要素数据集是具有相同空间参考系的要素类集合,它由集合网格和对象组成。集合网格同时也称拓扑,被绑定在一个包含有完整拓扑地理要素的图层中。要素类还可派生为点、线和面3种要素。数据集中的另一类地理数据属性数据表通过继承可以得到属性关系类和对象类。属性关系类是一张存储要素与要素或对象与对象之间关联的表。对象类则是用于关联行为的表。对象类可以向下泛化为要素类,并为要素类制定了相应的约束机制规则；对象类同时又与几何网格组合成要素数据集,而且对象类又继承自表,这就把地理空间数据和属性数据联系在一起。7.3 数据组织7.3.1 数据项的组织数据是现实世界中信息的载体,是信息的具体表达形式。数据项与现实世界中实体的属性相对应,映射到数据库中对应某一张表中的一个字段。XX市地理信息公共服务平台数据库中大部分数据都是空间基础数据,在设计时既要依据国家基础数据标准规范,又要结合XX当地实际,对地理要素合理设计组织数据项。7.3.2 记录的组织一条记录由若干个数据项组成,是应用程序输入、输出的逻辑单位。为了唯一标识每个记录,就必须有记录标识符,也叫关键字,在数据库中称主键,表之间通过主外键关系联系,获得的记录可以具有两张表的数据项字段。在XX市地理信息公共服务平台数据库的设计中,数据表之间除了使用主外键关系,还要建立空间索引,便于数据的搜索与查询。7.3.3 数据库的组织空间数据库物理上按层次模型的组织方式,采用GeoDatabase模型。地理要素要保持存储、表达的完整性和一致性。矢量要素分层存储,分幅更新。层中每种类型的要素均由不同的文件来定义,每种要素构成树的叶节点,由此形成内部空间索引系统。栅格数据分幅存储,并建立影像金字塔,便于提高分级显示效率。第8章 数据库设计8.1 数据库概念结构设计概念结构设计是面向用户的角度考虑数据库结构,是现实世界到信息世界的抽象。主要考虑地理空间数据库构架、数据内容、数据关系、数据流程、库体关系。在数据中心,采用C/S架构对数据库进行统一管理。地理空间数据多库一体,集中管理。既要满足数字XX需求,又要考虑建设成本,综合考虑采用以下几个尺度的数据： 数据采用榆阳区建成区1：500精细数据；覆盖整个XX的1：50000基础数据；覆盖整个XX1：10000基础数据；XX市建成区和所辖11县建成区建构筑物高度、三维模型、纹理数据。对于已有数据进行购买获取,更新、整合、入库；不存在的数据要进行数据生产加工,在数据获取部分有详细说明。对于数据结构、数据模型、数据组织的分析设计详见第七章。地理空间信息数据库概念结构ER图如图8-1所示：图8-1地理空间信息数据库概念结构ER图8.2 数据库逻辑模型设计8.2.1 设计原则1) 先进性原则地理信息公共服务平台数据库,应该是一个多比例尺、多尺度、多分辨率、无缝的、具有国内先进水平的集成化数据库。因此采用目前较为通用和先进的硬件平台和GIS平台,采用先进的生产技术、建设方案、作业工艺、建库标准,做到矢量库、影像库、DEM库、元数据库等多库一体,存储在一个数据仓储里。2) 安全性原则数据库存储的是国家基础空间数据,关系到国家安全,具有很高的保密性,要防止未经授权用户访问,防止通过网络盗窃数据,所以必须采取一系列的安全措施,确保空间数据的安全,采用防火墙、网关等技术。在互联网上发布的涉密数据必须经过解密处理。3) 高效性原则公众服务平台,面向的是广大的用户和政府机关、企事业单位,必须要考虑到数据库的设计对整个系统效率的影响,软硬件配置要互相协调,入库数据要符合规范要求,建成的空间数据库要能够高效、业务化运行。4) 可靠性原则数据库的设计,配置要以满足需求为原则,使用户能够获取到可靠的数据和信息,运行要稳定、安全可靠。5) 可扩展性原则设计要考虑未来数字城市的发展,要求本系统具有一定的可扩展性。对新增的数据种类,系统只要在原来的基础上增加一个对新数据的管理模块,就可以实现对新数据的存储和管理。6) 标准性、规范性原则地理信息公共服务平台数据库,是一个标准的、规范化的数据库,建设应该执行国家的标准和规范,在国家的标准和规范的指导下进行建设,并应结合XX地方实际制定相应的数据、交换、接口、元数据标准。7) 网络化原则地理信息公共服务平台数据库的建设要紧跟网络化的发展,采用C/S和B/S结构、分布式数据库管理,Internet信息发布等最新技术。8.2.2 总体设计地理信息公共服务平台数据库作为一个包含矢量、栅格和其他数据的大型数据库,按照数据分类,其总体结构如图8-2所示：地理信息公共服务平台数据库DLG数据库DEM数据库三维景观数据库影像数据库框架数据库索引库元数据库图8-2地理信息公共服务平台数据库总体结构8.2.3 逻辑模型设计逻辑设计的目的是从概念模型导出特定的数据库管理系统可以处理的逻辑结构数据库的模式和外模式,这些模式在功能上、性能、完整性和一致性约束及数据库可扩充性等方面均应满足用户提出的要求。XX市地理信息公众服务平台基础数据库的逻辑设计如下：l 建立一个Oracle数据库,命名为YLBGDS。l 在该数据库内分别建立相应的表空间。l 在每个表空间下分别建立不同类型的表,以对应不同的数据类型。l 表名命名规则：层名_比例尺_数据类型。地理信息公共服务平台数据库DLG数据库DEM数据库三维景观数据库影像数据库框架数据库元数据库1:1万DEM卫星航空模型纹理交通应急城管城建社保1:5万DLG1:1万DLG1:500DLG库级子库图幅要素索 引数据库图8-3 地理信息公共服务平台数据库逻辑模型8.2.4 数据库各子库命名、结构及内容8.2.4.1 DLG数据库DLG基础地理数据库包括地形矢量数据、代码表。比例尺为1:5万、1:1万、1:500三种尺度,其中1:500为大比例尺精细数据。相应建立三个子库、三个数据集,三张代码表,代码表按照GB/T 139232006 基础地理要素分类与代码进行编码。l DLG数据库命名为：YL_DLGl 1:5万DLG子库命名为：YL_DLG50K；数据集命名为DLG_50K；代码表命名为CodePage_50K；l 1:1万DLG子库命名为：YL_DLG10K；数据集命名为DLG_10K；代码表命名为CodePage_10K；l 1:500 DLG子库命名为：YL_DLG500；数据集命名为DLG_500；代码表命名为CodePage_500；l 1:5万、1:1万、1:500代码表详见数据获取部分。DLG数据库逻辑结构如图8-4所示：图8-4 DLG数据库逻辑结构8.2.4.2 DEM数据库为了能够比较准确的表达地形,采用了1:1万DEM数据。按照1:5万的分幅进行拼接处理。l DEM数据库命名为：YL_DEMl DEM数据库数据表的命名方法为：1:5万图号_DEMDEM数据库逻辑结构如图8-5所示：图8-5 DEM数据库逻辑结构8.2.4.3 影像数据库影像数据库包括：资源二号卫星影像数据、航空影像数据。l 影像数据库命名为：YL_DOM；l 资源二号卫星影像数据子库命名为：ZY_DOM；l 航空正射影像数据子库命名为：HK_DOM；l 资源二号卫星影像数据表：1:5万图号 + _ZYDOM；l 航空影像数据表：1:500图号+_HKDOM。要不要拼接？影像数据库逻辑结构如图8-6所示：图8-6 影像数据库逻辑结构图8.2.4.4 三维景观数据库三维景观数据库包括XX市驻地榆阳区及XX市所辖各县驻地。l 三维景观数据库命名为：YL_3Dl 各子库包含分类图层表和实体模型表,分类图层表命名为类别拼音字头+_Group,实体模型表表命名为类别拼音字头+ _Model。？三维景观数据库逻辑结构如图8-7所示：图8-7 三位景观数据库逻辑结构8.2.4.5 框架专题数据库框架数据库包括满足数字XX一期工程中城管、城建、智能交通、应急、社保五个应用系统的专业图层数据。l 数据库命名为：YL_ZT。l 城管子库命名为：YL_CG；数据集命名为：ZT_CG。l 城建子库命名为：YL_CJ；数据集命名为：ZT_CJ。l 智能交通子库命名为：YL_JT；数据集命名为：ZT_JT。l 应急子库命名为：YL_YJ；数据集命名为：ZT_YJ。l 社保子库命名为：YL_SB；数据命名为：ZT_SB。框架数据库逻辑结构如图8-8所示：图8-8 框架数据库逻辑结构8.2.4.6 索引数据库空间索引技术是空间数据库系统的关键技术,空间索引的性能优劣直接影响空间数据库的整体性能。在建立数据表的索引时,并不是将其直接放在数据表空间中,而是另外建立单独的索引表空间,从而提高数据库系统运行性能。通常情况下,只有当经常查询索引列中的数据时,才需要在表上创建索引。索引将占用磁盘空间,建立索引将使数据表大小增加3%,并且降低添加、删除和更新行的速度,所以创建索引要付出一定的代价。不过在多数情况下,索引所带来的数据检索速度的优势大大超过它的不足之处。然而,如果应用程序非常频繁地更新数据,那么最好限制索引的数量。索引库命名为YL_SY。1:5万结合表命名为JoinTb50k；1:1万结合表命名为JoinTb10k；1:500结合表命名为JoinTb500。l 栅格数据索引结构影像数据、DEM数据属于栅格类型数据,在入库时利用ArcSDE通过建立金字塔结构实现空间索引的建立。l 矢量索引结构在矢量数据通过ArcSDE入库过程中,通过建立矢量图层的空间索引,来加快对矢量空间数据的查询速度。对于矢量类型的空间数据,ArcSDE采用格网索引方式,格网索引是将空间区域划分为适合大小的正方形格网,记录每个格网所包含的空间实体对象以及每个实体对象的封装边界范围,即包围空间实体对象的最小外接矩形的左下角和右上角坐标。l 关系索引结构对于二维结构化关系型表格数据,可以根据数据访问和业务环境的需要,利用数据库提供的数据语言CREATE INDEX在基本表的一个属性项或多个属性项上建立一个或多个关系索引,以提供多种存取路径,在数据访问时会自动选择合适的关系索引作为存储路径,可加快关系数据的查询速度。在栅格数据库中,对于管理控制信息、元数据等关系型二维结构,都应建立关系索引,以提高对关系数据查询的效率。8.2.4.7 元数据库元数据库只包括关系数据表。l 元数据库命名为YL_MAPMeta。l 1:5万、1:1万图幅级矢量数据元数据表命名为MetaDLG。l 1:1万数字高程模型数据元数据表命名为MetaDEM。l 1:500图幅级数字正射影像数据元数据表命名为MetaDOM。l 矢量要素元数据表命名为MetaELEMDLG。l 子库级元数据表命名为MetaSubDB。l 数据库元数据表命名为MetaDB。元数据库逻辑结构如图8-9所示：图8-9 元数据库逻辑结构图8.3 数据库物理模型设计8.3.1 确定数据库的物理结构物理设计是指有效地将空间数据库的逻辑结构在物理存储器上实现,确定数据在介质上的物理存储结构,其结果是导出地理数据库的存储模式。主要内容包括确定记录存储格式,选择文件存储结构,决定存取路径,分配存储空间。在创建数据库之前先进行规划数据库的物理布局是很必要的,这也符合人们常说的磨刀不误砍柴工的道理。物理设计包括优化操作系统、磁盘布局优化和配置、数据库初始化参数的选择、设置和管理内存、设置和管理CPU、设置和管理表空间、设置和管理回滚段、设置和管理联机重做日志、设置和管理归档重做日志、设置和管理控制文件。l 优化操作系统Oracle10g的操作可能会用到许多的进程, 所以用户应该确保所有Oracle的进程、后台进程、用户进程具有相同的优先级, 否则就会产生恶化的现象, 导致高优先级的进程等待低优先级的进程处理完毕释放出CPU资源后再处理, 更不能将Oracle的后台进程绑定到CPU中, 这样一来也会导致被绑定的进程被CPU资源饿死。比较好的是通过操作系统资源管理器, 它可以对系统资源访问划分优先级来降低峰值负载模式的影响,来实现多种管理策略和方法,控制用户资源的访问,限制用户资源的可消耗量。l 磁盘布局优化和配置数据库磁盘必须专用于数据库文件,否则非数据库将会影响到该数据库,且这种影响是不可预测的; 系统硬件和镜像必须满足恢复和性能的要求,数据文件大小和I/O不能超过磁盘的大小和I/O,数据库一定是可以恢复的,必须使后台进程之间的竞争最小化。RAID廉价冗余阵列可以改善数据的可靠性,而I/O的性能又取决于RAID配置的方式：RAID1可以提供比较好的可靠性和较快的读取速度,但写的代价比较大,所以不适合频繁写的应用；RAID0+1在原RAID1的基础上读取的速度更快,所以这也是大家常会选择的方式；RAID5可以提供比较好的可靠性,有顺序的读操作比较适合这种方式,但性能会受到影响,对于写操作频繁的应用也不适合这种。对于该选择那种方式不能一概而论,要根据具体的情况而定。对地理信息公共服务平台数据库的操作主要以读取为主,所以选择RAID5模式。l 创建数据库初始化参数的选择数据库初始化参数可以在数据库创建好以后再来调整性能,但是有些参数是不能修改的或很难修改,比如：Db_block_size、Db_name、Db_domain、Compatible、Nls_language、Nls_characterset、Nls_nchar_characterset。 Db_block_size该参数决定Oracle数据库块的大小,一般可以选择的范围是2K、4K、8K、16K、32K,使用下一个较大值数据库块大小的效果一般可以集中查询中性能提高50%。但是按常规来说对于一般服务器不提倡把这个值设的很大,小型机除外,因为这样一来数据库块中将会有更多的行,在数据库维护期间发生块级竞争的可能性比较大,避免这种竞争的办法是在表级和索引级增大Freelists、maxtrans和initrans 的设置值,通常Freelists设置为大于4会带来更多的好处。 Db_name该参数指定一个数据库标识符,一般在Create Database中指定的名称,该参数是可选的在Oracle10g实时应用集群时是必选的,多个实例有相同的参数值,但是建议在Create Database之前设置它,如果不指定则要出现在Startup或Alter Database mount命令中。 Db_domain该参数指定全局数据库名的扩展部分,在Oracle10g实时应用集群时是必选的,多个实例有相同的参数值。 Compatible该参数指定Oracle服务器维护版本的兼容性,保证与早期的版本向下兼容的时候允许用户使用新的版本,在Oracle10g实时应用集群时是必选的,多个实例有相同的参数值。 Nls_language和Nls_characterset及Nls_nchar_characterset三个参数是数据库的字符集参数,在数据库创建完成后一般也不能改变或很难改变,所以在创建数据库的时候要先设置好。l 设置和管理内存Oracle使用共享内存来管理其内存和文件结构,Oracle常使用的内存结构分为：系统全局区System Global Area,SGA、数据块缓冲缓存区Data block buffers cache、字典缓存区Dictionary CACHE、重做日志缓冲区Read log buffer、程序全局区Program global area,PGA。进行合理设置,会提高系统性能。l 设置和管理CPU在设置和安装数据库的过程中,基本不用对CPU做什么配置的,系统会自动默认的,但是在管理过程中我们可以利用操作系统监控工具来监控CPU的状况。例如在UNIX系统中,可以运行saru的工具来检查整个系统使用CPU的水平。其统计信息包括：用户时间、系统时间、空闲时间、I/O等待时间。在正常工作负载的情况下,如果空闲时间和I/O等待时间接近于0或少于5%,那就表示CPU的使用存在问题。如果CPU的使用存在问题,则可以通过以下的方式来解决：优化系统和数据库；增加硬件的能力；对CPU资源分配进行划分优先级,Oracle数据库资源管理器Database Resource Manager负责在用户和应用程序之间分配和管理CPU资源。l 设置和管理表空间应用的表和索引通常应该被分配或分区到多个表空间中, 以降低单个数据文件的I/O, 最好把每一种功能相同的区域对象建立单独的表空间; 没有理由把除数据字典表和系统回退段外的其他东西放到系统表空间中, 要把能移出系统表空间的对象都移出; 索引段不应该和相关表放在同一表空间中, 因为他们在数据管理和查询时会产生很多的并发I/O。l 设置和管理回滚段回滚段一般可以处理任意大小的事物,所以也就需要大小不同的回滚段。回滚段的大小是通过创建回滚段时指定存储子句来设置。使用回滚段可以改善系统性能,减少竞争,回滚段的多少应该由数据库中的并发事物决定,太多的事物使用一个回滚段时会发生竞争。l 设置和管理联机重做日志重做日志的大小也能影响性能,因为数据库的写入和归档取决于重做日志的大小,通常情况下,更大的重做日志文件可以提供好一些的性能,小的能增加检查点的活动和降低频率。不可能为一个重做日志文件提供特定大小的建议,重做日志文件在几百兆字节到几GB字节都被认为是合理的,根据系统产生的联机重做数量决定日志文件的大小,一般情况下应保持在约20分钟交换日志文件一次。l 设置和管理归档重做日志当Oracle以archivelog模式运行时,数据库在每个联机重做日志文件写满后,对它进行拷贝,通常是写入磁盘,也可以写入别的设备,但这需要人为的干预的。arch后台执行归档功能,如果有大量频繁的事物的时候,会产生重做日志文件磁盘方面的竞争,避免这种竞争的方式是将联机重做日志文件分布到多个磁盘上。为了提高归档的性能,可以创建具有多个成员的联机重做日志文件组,但是必须考虑到每个设备的I/O。归档重做日志文件不应与system、rbs、data、temp、indexes表空间等存储在同一个设备中,更不能与任何的联机重做日志文件存储在同一个设备中,以免发生磁盘的竞争。归档重做日志文件备份之后是可以删除或移走的,否则会占据比较大的空间影响硬盘使用和降低系统的性能。l 设置和管理控制文件控制文件的位置在实例初始化参数文件中指定的,若要移动控制文件,必须先关闭数据库实例,移动控制文件,编辑初始化参数文件,然后重新启动该实例。8.3.2 物理模型设计物理设计的主要任务是使空间数据库的逻辑结构能在实际的物理存储设备上得以实现。建立一个具有较好性能的物理数据库,其关键在于构造一个数据模型存储结构。空间物理数据库采用基于Oracle对象关系型数据库的ArcSDE空间数据存储结构来在线存储量数据,以保持空间要素存储、表达的完整性和一致性。此数据存储体系不仅可以保证空间几何信息与地物属性信息一体化存储,而且可以实现对空间数据的并发操作和安全共享。本数据库主要以空间基础数据为主,而这些空间数据的组织主要按ESRI ArcSDE的GeoDatabase模型来组织和存储。以矢量数据存储组织为例说明。工作数据即业务当中的临时数据,存储在临时库中,现势数据为当前最新数据。如图8-10.图 8-10 DLG矢量数据库存储组织结构图8.4 数据字典设计8.4.1 编码规则l 单元网格编码规则单元网格分四类12位进行编码,依次是6位市辖区码、2位街道办事处码、2位社区码和2位单元网格顺序码,编码结构如图8-10所示：图8-11 单元网格编码结构 一个单元网格在时间和空间定义上应有一个唯一的编码,单元网格变更时,其原代码不应占用,新增单元网格按照原有编码规则进行扩展。 单元网格顺序码按从左到右、从上到下的顺序进行编码。 单元网格数据包括单元网格编码、面积、初始时间、变更时间以及备注等。l 1:500、1:1万、1:5万地形要素编码规则1:500、1:1万、1:5万地形要素共分为8个大类。依据GB/T 13923-2006 基础地理信息要素分类与代码、GB/T 20258.2-2006基础地理信息要素数据字典 第2部分：1:500 1:1000 1:2000基础地理要素数据字典的基本原则。基础地理信息要素数据字典 第2部分：1:5000 1:10000基础地理要素数据字典的基本原则。要素分类代码由七位数字构成,分为两大部分：分类码与图形码。为解决DLG非符号化入库数据和符号化制图数据的一体化,特设立图形码, 通过图形码实现数据制图输出。具体按点、线、面、注记四大类型,对空间特征的图形表达进行描述细分,见表8-1。子类码2位小类码2位中类码1位数字大类码1位数字图形码1位图8-12 1:500 1:1万 1:5万 地形要素编码规则大类码,按地形要素由八大类构成。1 定位基础2 水系3 居民地及设施4 交通5 管线6 境界与政区7 地貌8 植被与土质表8-1 图形码类型空间特征图形表达描述适用要素示例0注记注记参考点地名注记、名称注记、说明注记等1点1类点,以中心点、定位点为主测量控制点、高程注记点、不依比例独立房屋/桥、纪念碑、泉、井、岩峰等22类点,以标识点为主依比例多边形内配置的符号、发电厂、学校等3线1类线,以定位线、等值线为主单线河/渠/路、半依比例房屋/桥梁/堤坝、垣栅、行树、电力线、管线、等高线、等深线等42类线,以中心线、结构线为主依比例道路/街道中心线、河流水系结构线等53类线,以轮廓线封闭、主边界线为主轮廓线、海岸线、路边线、境界线、地类界、加固岸、围墙、坎线、坡顶线、上缘线等64类线,以副边界线、辅助线为主坡底线等7面1类面,带轮廓线为主街区、依比例房屋/建筑物、鱼塘、池塘等82类面,不带轮廓线为主水域、园地、林地、草地、沙地、水中滩、高速公路/国道普染面等93类面 注：1将图面注记要素视为伪要素,与点、线、面并列为四大要素类型。注记要素的内容将按注记参考点的位置可以是单点或多点并配合注记码,进行制图输出。 2有向点,采集时以第1点为定位点,第2点为指向点。 3有向线遵循符号左置原则。为将注记按现有图式要求规定的字型、颜色以及字体尺寸大小自动进行图形化输出,专门设计了注记码；注记码为 4位,第1位为字型码,第2位为颜色码,第3、4位为字体尺寸码,具体内容见表8-2。1位码2位码3、4位码码字型码颜色码字体尺寸大小mm1粗等线1 红色M100 Y100016.02中等线2 黑色K100025.53长中等线3灰色K70035.04细等线4绿色C100 Y100044.55正等线5蓝色C100054.06右斜等线6棕色M40 Y100 K30063.57宋7073.08仿宋8082.59左斜宋9092.00长等线101.8111.6121.48.4.2 DLG数据表l 1:5万数据数据表及包含内容如表8-1所示：表8-1 1:5万DLG数据表序号数据表名包含内容1Conpt_50K_pt控制点2Hydnt_50K_pl线状河流、渠道、海岸线及面状水系边线等3Hydnt_50K_py面状河流、渠道、湖泊、水库、各种滩地等4Hydlk_50K_pt不依比例水库、瀑布、泉、井、点状岛屿、各种礁、灯塔、盐田等5Hydlk_50K_pl堤、坝、水闸、陡岸、依比例水库、瀑布、盐田等6Resnt_50K_py街区、依比例尺房屋等7Resnt_50K_pl面状居民地边线8Reslk_50K_pt不依比例尺房屋、蒙古包、窑洞9Reslk_50K_pl半依比例尺独立房屋、蒙古包10Railk_50K_pt火车站及附属设施11Railk_50K_pl铁路12Roalk_50K_pt公路附属设施13Roalk_50K_pl公路14Bount_50K_pl省、地区、县界及乡、镇范围的边线15Bount_50K_py乡、镇范围16Boupt_50K_pt省、地区、县界界桩17Ternt_50K_pl陡崖、陡石山及沙丘、崩崖、泥石流、滑坡边线等18Ternt_50K_py沙丘、崩崖、泥石流、滑坡等19Terlk_50K_pt高程点20Terlk_50K_pl等高线、等深线21Othnt_50K_pl不依比例尺长城墙、城墙内外轮廓线、围墙及面状塔、盐田、露天设备等边线22Othnt_50K_py面状塔、盐田、露天设备等23Othlk_50K_pl电力线、管道、通讯线等24Othlk_50K_pt科学观测站、气象站、钟楼、鼓楼、纪念碑、寺、庙、井等25Atnlk_50K_pt不依比例尺桥、隧道26Atnlk_50K_pl依比例尺桥、隧道27Anopt_50K_pt各类注记l 1:1万DLG数据数据表及内容如表8-2所示：表8-2 1:1万DLG数据表序号数据表名包含内容1Conpt_10K_pt控制点2Hydnt_10K_pl线状河流、渠道、海岸线及面状水系边线等3Hydnt_10K_py面状河流、渠道、湖泊、水库、各种滩地等4Hy