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)特征在推動數(shù)字土地工程的實施方面，中國提出了提高地質調查社會化水平的目標，并以數(shù)據(jù)支撐體系和技術支撐體系為基礎，最終實現(xiàn)地質調查最重要流程的電腦化戰(zhàn)略。在此思路的指導下,加強遙感數(shù)據(jù)集中管理和集成應用,提高數(shù)據(jù)使用效率和數(shù)據(jù)共享能力,對于統(tǒng)一管理和應用各類遙感數(shù)據(jù)具有重要意義。隨著遙感技術的廣泛應用,有關部門采集和存儲了大量空間數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)在應用方面主要有如下特征:(1)數(shù)據(jù)量大且多源,從GB級到TB級不等,且涉及不同的專題;(2)元數(shù)據(jù)標準多樣,數(shù)據(jù)統(tǒng)一集成管理難以實現(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)的應用。通過對空間數(shù)據(jù)特征分析發(fā)現(xiàn),多源空間數(shù)據(jù)的特點導致數(shù)據(jù)不能得到有效的管理和組織,限制了其在實際應用中發(fā)揮最大作用的能力。對多源空間數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一組織和管理,是解決由數(shù)據(jù)管理帶來的應用困難問題的出發(fā)點。為此,多源空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的建立對于解決大數(shù)據(jù)量空間數(shù)據(jù)的應用問題具有重要意義。1多源空間數(shù)據(jù)獲取技術針對多源空間數(shù)據(jù)的組織和管理,需要對元數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)檢索統(tǒng)一規(guī)劃。本系統(tǒng)通過對元數(shù)據(jù)標準進行擴展解決多源空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)交換的問題;利用單機多SDE數(shù)據(jù)存儲技術解決多源數(shù)據(jù)定位及共享問題;最后通過建立空間索引數(shù)據(jù)庫,在單機多SDE的基礎上,解決空間數(shù)據(jù)的快速檢索的問題。上述設計思路在空間矢量數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)上均是適用的。1.1多元數(shù)據(jù)的關聯(lián)機制統(tǒng)一的標準是能夠規(guī)范地采集元數(shù)據(jù)和提供元數(shù)據(jù)信息服務的基礎。在地學領域,目前存在多種不同空間元數(shù)據(jù)標準,本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理中除了要滿足符合通用標準的空間元數(shù)據(jù)管理需要,還要滿足相關數(shù)據(jù)應用部門的特殊需求,為此,在參照《地質信息元數(shù)據(jù)標準(DD2006-05)》的基礎上,在系統(tǒng)的開發(fā)過程中,要求將空間元數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)庫及所屬項目進行關聯(lián),并設計符合系統(tǒng)特殊要求的規(guī)范化的元數(shù)據(jù)信息內容,擴展后的元數(shù)據(jù)標準對空間矢量數(shù)據(jù)及遙感數(shù)據(jù)均可進行描述。如圖1所示。在《地質信息元數(shù)據(jù)標準》中,對圖1A框中所示的8個子集共122項數(shù)據(jù)項進行了詳細描述?；诒鞠到y(tǒng)使用單位的需要,實現(xiàn)元數(shù)據(jù)—空間數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)—項目信息的關聯(lián)管理,在元數(shù)據(jù)標準信息基礎上添加了空間數(shù)據(jù)庫信息和項目信息兩個子集,擴展后元數(shù)據(jù)共213項數(shù)據(jù)項,如圖1中B框所示。其中,空間數(shù)據(jù)庫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)庫的物理位置信息,實現(xiàn)元數(shù)據(jù)—空間數(shù)據(jù)關聯(lián)管理,也為空間數(shù)據(jù)的快速檢索定位提供信息;項目信息子集則用于描述空間數(shù)據(jù)所屬的相關計劃項目和工作項目信息,實現(xiàn)元數(shù)據(jù)—項目信息關聯(lián)管理。通過對地質信息元數(shù)據(jù)標準的擴展,可為解決多源空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)交換問題提供基礎。1.2空間元數(shù)據(jù)安全設計基于XML(extensiblemarkuplanguage)的空間元數(shù)據(jù)交換主要用于實現(xiàn)在空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中,對空間元數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)交換。同時采用XML作為交換媒介,不以數(shù)據(jù)結構為前提,具有很強的平臺無關性和可擴展性。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,但同樣存在生產(chǎn)效率低、維護成本高昂的問題。為了解決以上問題,采用模型驅動架構(MDA)相關理論,對空間元數(shù)據(jù)交換流程進行設計,并根據(jù)空間元數(shù)據(jù)的特點,在應用MDA的同時對其進行了一定的擴展,從而產(chǎn)生了模型—平臺—數(shù)據(jù)源無關模型(datasourceindependentmodel,DSIM)、數(shù)據(jù)源相關模型(datasourcespecificmodel,DSSM)。從數(shù)據(jù)轉移的角度來看,空間元數(shù)據(jù)從源應用到目標應用需要經(jīng)過源應用、數(shù)據(jù)源無關模型和目標應用3個狀態(tài)?？臻g元數(shù)據(jù)在3者之間的轉移可劃分為3個業(yè)務流程: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)自源應用到數(shù)據(jù)源無關模型之間的傳遞,數(shù)據(jù)裝載完成數(shù)據(jù)自數(shù)據(jù)源無關模型到目標應用的傳遞,流程如圖2所示。1.3高效的多sde集成ArcSDE能夠在多種關系數(shù)據(jù)庫中管理空間數(shù)據(jù)并提供訪問接口的空間數(shù)據(jù)引擎。針對資源與環(huán)境遙感數(shù)據(jù)多源的特點,在一個數(shù)據(jù)庫服務器中建立多個SDE服務來定位不同來源、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,單機多SDE的集成方式是在本地一個數(shù)據(jù)庫服務器中建立多個SDE的空間數(shù)據(jù)庫服務,即通過在一個數(shù)據(jù)庫服務器中建立多個SDE服務和數(shù)據(jù)庫實例來形成單機多SDE的空間數(shù)據(jù)庫模式。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行定位共享,增強空間數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)共享能力,提高數(shù)據(jù)訪問的效率;同時,又從邏輯上將每個數(shù)據(jù)庫分開,使每個數(shù)據(jù)庫可以靈活地設計各自的邏輯結構,實現(xiàn)特別的業(yè)務模型或工作流程。此模式下,雖然用戶能夠檢索到所需的數(shù)據(jù),但會花費大量時間,無法快速檢索數(shù)據(jù),索引數(shù)據(jù)庫的建立則可幫助解決這一問題。1.4空間數(shù)據(jù)檢索使用索引可快速訪問數(shù)據(jù)庫表中的特定信息,本系統(tǒng)索引數(shù)據(jù)庫針對多源的空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)建立索引,如圖4所示。數(shù)據(jù)組織形式是通過收集、制作平臺數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)的地理范圍、屬性定義,建立數(shù)據(jù)庫內部關聯(lián)引用元數(shù)據(jù)信息、空間數(shù)據(jù)條目,實現(xiàn)包括空間索引屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)庫基本信息的空間索引基礎數(shù)據(jù)庫的集中管理和空間數(shù)據(jù)庫間屬性數(shù)據(jù)—空間數(shù)據(jù)—元數(shù)據(jù)關聯(lián)的數(shù)據(jù)檢索功能,保證實體數(shù)據(jù)與檢索數(shù)據(jù)的一致性,為平臺的數(shù)據(jù)應用服務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)問題?；趫D4的空間索引數(shù)據(jù)庫,本系統(tǒng)將采用基于空間對象MBR(最小外包矩形)的空間索引方法在空間數(shù)據(jù)庫中對空間數(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)平臺建設本研究是在“資源與環(huán)境遙感信息基礎平臺建設”(以下簡稱平臺)項目的基礎上進行的,該平臺用來對資源與環(huán)境遙感空間數(shù)據(jù)進行組織管理的同時提供專業(yè)操作應用,平臺建設實現(xiàn)過程可劃分為數(shù)據(jù)庫集成、系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)服務及專業(yè)4個方面。本研究形成的系統(tǒng)對應于平臺的數(shù)據(jù)庫集成和數(shù)據(jù)服務兩方面內容,以實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)量的多源空間數(shù)據(jù)的組織和管理,實現(xiàn)部分的數(shù)據(jù)以空間矢量數(shù)據(jù)為例進行功能展示。2.1數(shù)據(jù)庫服務器層系統(tǒng)采用B/S三層體系結構,這種體系結構具有方便維護、可擴展性強、安全性高、重用性好、可靠性高等特點,各層的調用關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,用戶通過客戶端的瀏覽器向中間層發(fā)送操作請求及查看請求返回的響應信息。2)中間層。本層負責數(shù)據(jù)處理和傳遞,在表示層接收用戶提交的操作請求或數(shù)據(jù)信息之后,采用ADBRAC權限模型提供系統(tǒng)安全校驗;在第三方控件(ArcGISServerfor.NET框架類庫)的基礎上提供系統(tǒng)各項功能操作(元數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)管理等);通過采用對象/關系映射方式訪問數(shù)據(jù)庫服務器里的數(shù)據(jù)。在本層中通過數(shù)據(jù)訪問層訪問數(shù)據(jù),經(jīng)過通用層和業(yè)務邏輯層的處理之后得到用戶需要的數(shù)據(jù),最終通過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)存儲層。本層是業(yè)務對象的屬性得以永久性保存的載體,在本系統(tǒng)結構的數(shù)據(jù)存儲層,采用圖3及圖4所示的多源空間數(shù)據(jù)組織和管理的技術和方法建立元數(shù)據(jù)庫、空間索引數(shù)據(jù)庫和項目信息數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)對多源資源與環(huán)境遙感空間數(shù)據(jù)及其元數(shù)據(jù)和平臺特殊需求的項目信息的存儲管理,為平臺建設提供穩(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)本文重點討論多源空間數(shù)據(jù)管理問題,即圖6中數(shù)據(jù)服務部分的數(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)庫管理),其他功能在此不作詳細描述。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32個省(市、自治區(qū))的700幅基礎圖幅(包括地質災害、礦產(chǎn)資源、森林植被等矢量圖幅)進行系統(tǒng)測試。數(shù)據(jù)服務具有對元數(shù)據(jù)、圖層數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)庫進行組織管理,實現(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)庫分別進行的關聯(lián)管理。元數(shù)據(jù)在規(guī)范化擴展之后定義了213項數(shù)據(jù)項,對空間數(shù)據(jù)庫或圖層數(shù)據(jù)的屬性均能做到詳細準確的描述。在根據(jù)元數(shù)據(jù)查詢時則根據(jù)這213項數(shù)據(jù)項中的關鍵參數(shù)屬性進行圖層數(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,均可實現(xiàn)元數(shù)據(jù)信息的編輯和交換功能,交換即實現(xiàn)元數(shù)據(jù)的XML格式或純文本文件格式的導出和XML格式文件的導入,如圖7所示。此功能解決了當前多種介質文件數(shù)據(jù)交換問題,利于多部門快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換使用?？臻g數(shù)據(jù)庫管理則是系統(tǒng)管理員或是授權的用戶能夠通過SDE連接系統(tǒng)所需使用的空間數(shù)據(jù)庫如圖8所示。圖層管理功能是提供授權用戶將系統(tǒng)所需使用的各空間數(shù)據(jù)庫中圖層矢量數(shù)據(jù)移入或移出系統(tǒng)索引數(shù)據(jù)庫,實現(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中對元數(shù)據(jù)的213項數(shù)據(jù)項進行了折疊顯示。3數(shù)據(jù)管理功能在分析當前空間數(shù)據(jù)的特點基礎上,基于地質信息元數(shù)據(jù)標準的多源空間