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[摘 要]基础地理空间框架数据库建设是实现地理信息数据库海量数据的高效管理、维护、分发和应用的业务化运行。本文重点介绍了基础地理信息数据库系统设计、基础地理信息数据更新与生产、数据建库等，并分析总结了其在使用过程中的技术优点。
[关键词]地理信息数据库系统设计；数据整理；数据集成
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）46-0276-01
1 引言
基础地理信息数据库系统建设是实现基础地理信息数据库海量数据的高效管理、维护、分发和应用的业务化运行。
2 基础地理信息数据库系统设计
基础地理信息数据库由基础地理信息数据、管理系统和支撑环境三部分组成，包括现势库和历史库。基础地理信息数据库系统应依据系统总体架构，根据数据内容，数据量、数据关系及用户需求等，进行系统设计，系统设计主要包括概念设计、功能设计、数据库逻辑设计、数据库物理设计、安全设计等。
3 基础地理信息数据更新与生产
在基础地理信息数据的基础上，通过采集、更新、收集，形成覆盖全区域的、多尺度的、现势性强的城市基础地理信息数据集。
3.1 基础地理信息数据的主要类型
基础地理信息数据主要包括数字线划图（DLG）、数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）、瓦片数据、地址地名数据、三维模型数据和元数据库等数据。
3.2 基础地理信息数据采集与更新
基础地理信息数据的采集与更新生产现有基础地理信息数据为基础，依据国家有关技术标准和规范，进行必要的数据更新、采集，通过采用全野外数字测图、航空摄影、野外调绘、影像微分纠正、数字摄影测量、三维模型制作等成熟的工艺手段实施作业。全部更新、生产的基础地理信息数据录入基础地理信息数据库。
3.2.1 航空摄影。采用高分辨率、高精度的低空数字测绘航空摄影系统进行航摄，通过航摄获取本区域的满足1：1000比例尺DOM制作要求的彩色数码影像数据。
3.2.2 1：2000DEM、1：1000 DOM生產。以测区已有的控制点、航摄资料为资料依据，通过像控点测量、空三加密，采集特征点线数据，生成1：2000DEM，在此基础上通过数字微分纠正，生成真彩色1：1000比例尺正射影像图数据。
3.2.3 DLG生产。1：500、1：1000DLG采用全野外数据采集成图，图根控制测量采用网络RTK、光电测距图根导线、RTK等方式布设。
3.2.4 地名/地址数据采集。结合实际情况，地名/地址数据的采集将结合民政部门的权威数据，通过外业实地调绘的方式确定。需要扩充与人民群众日常生活密切相关的衣、食、住、行等方面的兴趣点信息，包括商场、餐厅、饭店、加油站、车站等的位置和详细属性信息。扩充的兴趣点采集和建库应按照《数字城市地理空间信息公共平台地名/地址分类、描述及编码规则》的分类进行分层和组织。
4 数据建库
4.1 数据整理
数据整理是指按照数据库系统设计对已有及生产的数据进行一致性转换和数据接边等准备工作，数据一致性转换主要包括代码转换、格式转换、坐标变换、投影变换、数据压缩等。
4.2 数据库模式创建
依据数据库逻辑设计和物理设计，通过数据库管理系统对每类数据进行物理空间的分配和相关参数的设置，创建数据表。分配物理空间时应考虑数据库的扩充能力。
4.3 数据入库
对入库数据进行质量检查，合格后依据数据库系统设计的数据组织方式利用数据库管理软件批量将基础地理信息数据录入数据库。
5 基础地理信息数据库系统集成
5.1 软硬件集成
依据物理设计方案，将数据库建设所选择的的硬件和软件进行有机的集成。硬件的网络化集成应确保网段与网址合理分配、权限分级设置、硬件互联互通和资源有效共享等；软件系统的集成应确保所选择的操作系统、数据库管理系统、专业软件系统等能够发挥各自的效能，并能形成有机的整体。
5.2 数据集成
数据集成是指数入库后，为满足数据一体化管理的需要，采用相应的数据组织方式，建立多类型、多尺度数据（包括同尺度同类型、同尺度不同类型、不同尺度同类型、不同尺度不同类型等）之间的逻辑关联，元数据与相应数据体之间的逻辑关联。
5.3 功能开发与集成
根据系统的功能设计进行软件开发，在数据库管理软件的基础上，实现数据库管理、维护与分发的功能，也就是数据库管理系统软件开发与集成。主要实现功能包括输入输出、数据处理、查询统计、数据维护、数据表达、安全管理数据等。系统的主要功能如下：
1）输入输出
输入：具备主流地理信息管理软件开放格式数据的直接读取功能，并能无损转换成本系统的内部格式，以及入库数据的检查和数据的录入、添加和确认等功能；输出：具备空间数据输出和制图输出的功能。空间数据输出包括格式转换和数据形式转换。制图输出应具备国家标准图幅及自定义图幅输出功能。
2）数据处理
（1）空间数据编辑。具备结点、线、面对象的编辑与处理功能，数据检查与处理功能，以及各种编辑操作的撤销与恢复功能；（2）属性数据编辑。具备属性项的插入、删除、修改功能，在数据编辑过程中检验非法属性值的功能，以及利用查询函数批量更新地物属性记录的功能；（3）数据接边。具备将被相邻图幅分割开的同一图形对象的不同部分拼接成一个完整的数据对象的功能；（4）数据裁切。对原始数据和成果数据进行裁剪，支持矩形裁剪、多边形裁剪和圆形裁剪；（5）数据转换。具备坐标转换、投影转换、数据格式转换等数据转换功能；（6）数据提取。具备定制条件下的不同范围、不同形式、不同尺度、不同内容以及给定属性条件、空间条件的数据提取功能。 3）查询统计
（1）查询。具备属性关键字查询、定制查询、空间选择查询、空间关系查询、空间量算等功能。空间量算是指具备距离、面积以及角度的量算功能，支持用户直接在地图上量算任意多个点之间的距离、任意多个点构成的多边形面积和任意方向角度。（2）检索。依据元数据库进行检索。（3）统计。依据查询结果对数据进行统计及结果可视化功能；（4）分析。叠加分析：具备多个数据集的无缝叠加功能，可进行集成显示、空间关系比较、属性关系比较等；缓冲分析：具备缓冲分析功能，能够对一组或一类地物按缓冲距离条件建立缓冲区多边形图，并与指定图层进行叠加分析；
4）数据维护功能
（1）性能调整。包括性能评估（响应时间、数据单位时间吞吐量）、性能监控（内外存使用情况、系统输入/输出速率、SQL语句的执行，数据库元组控制）、性能管理（参数设定与调整），支持数据库软硬件升级与扩展。
（2）元数据管理。注册、编辑、修改元數据和查询、统计、分析、输出元数据等；建立元数据与其对应的基础地理信息数据的关联，能实现与其对应的基础地理数据进行同步更新；备份更新后的数据，并建立历史元数据库。
（3）空间索引。具备各种空间索引的建立和撤销功能，包括图幅索引、行政区索引、对象范围索引、格网索引等；
（4）符号配置管理。具备各种符号的增加、删除以及配置功能；
（5）数据字典管理。支持依据定义的相关属性字段名和字段值以及数据描述等信息建立并编辑数据字典。
（6）历史库管理。采取修改对象加注时间标识和版本管理方式，或者两者有机结合方式实现历史数据库的管理功能包括：建立、删除、修改；查询、统计和分析等功能。
（7）数据更新。支持数据库数据内容、索引、元数据等快速更新。
5）安全管理
具有用户管理、权限管理、日志管理、事务管理、数据库备份与恢复功能；数据库备份包括数据的备份和系统软件的备份。备份可采用全备份或增量备份方式，定期检查数据库备份的可用性。
6）数据表达
数据的组合、叠加、符号化，组合和叠加是对数据进行一个图层叠加组合的显示的一个过程；符号化是对地理要素数据进行不同方式渲染显示的一个过程；放大、缩小是对地图显示的比例尺进行放大、缩小的改变；漫游是对地图的显示范围进行平移；前后视图是切换到上一次或后一次的显示范围；全图是显示地图全部范围的数据。具备数据分层、分类型显示的控制功能。
6结论
本文浅谈数字地理空间框架基础数据库建设思路，对基础地理信息数据库系统设计、基础地理信息数据更新与生产、数据建库建设提供了建设方法和流程，这项工作既是数字地理空间框架基础也在数字城市建设中重要地位。
[关键词]地理信息数据库系统设计；数据整理；数据集成
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）46-0276-01
1 引言
基础地理信息数据库系统建设是实现基础地理信息数据库海量数据的高效管理、维护、分发和应用的业务化运行。
2 基础地理信息数据库系统设计
基础地理信息数据库由基础地理信息数据、管理系统和支撑环境三部分组成，包括现势库和历史库。基础地理信息数据库系统应依据系统总体架构，根据数据内容，数据量、数据关系及用户需求等，进行系统设计，系统设计主要包括概念设计、功能设计、数据库逻辑设计、数据库物理设计、安全设计等。
3 基础地理信息数据更新与生产
在基础地理信息数据的基础上，通过采集、更新、收集，形成覆盖全区域的、多尺度的、现势性强的城市基础地理信息数据集。
3.1 基础地理信息数据的主要类型
基础地理信息数据主要包括数字线划图（DLG）、数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）、瓦片数据、地址地名数据、三维模型数据和元数据库等数据。
3.2 基础地理信息数据采集与更新
基础地理信息数据的采集与更新生产现有基础地理信息数据为基础，依据国家有关技术标准和规范，进行必要的数据更新、采集，通过采用全野外数字测图、航空摄影、野外调绘、影像微分纠正、数字摄影测量、三维模型制作等成熟的工艺手段实施作业。全部更新、生产的基础地理信息数据录入基础地理信息数据库。
3.2.1 航空摄影。采用高分辨率、高精度的低空数字测绘航空摄影系统进行航摄，通过航摄获取本区域的满足1：1000比例尺DOM制作要求的彩色数码影像数据。
3.2.2 1：2000DEM、1：1000 DOM生產。以测区已有的控制点、航摄资料为资料依据，通过像控点测量、空三加密，采集特征点线数据，生成1：2000DEM，在此基础上通过数字微分纠正，生成真彩色1：1000比例尺正射影像图数据。
3.2.3 DLG生产。1：500、1：1000DLG采用全野外数据采集成图，图根控制测量采用网络RTK、光电测距图根导线、RTK等方式布设。
3.2.4 地名/地址数据采集。结合实际情况，地名/地址数据的采集将结合民政部门的权威数据，通过外业实地调绘的方式确定。需要扩充与人民群众日常生活密切相关的衣、食、住、行等方面的兴趣点信息，包括商场、餐厅、饭店、加油站、车站等的位置和详细属性信息。扩充的兴趣点采集和建库应按照《数字城市地理空间信息公共平台地名/地址分类、描述及编码规则》的分类进行分层和组织。
4 数据建库
4.1 数据整理
数据整理是指按照数据库系统设计对已有及生产的数据进行一致性转换和数据接边等准备工作，数据一致性转换主要包括代码转换、格式转换、坐标变换、投影变换、数据压缩等。
4.2 数据库模式创建
依据数据库逻辑设计和物理设计，通过数据库管理系统对每类数据进行物理空间的分配和相关参数的设置，创建数据表。分配物理空间时应考虑数据库的扩充能力。
4.3 数据入库
对入库数据进行质量检查，合格后依据数据库系统设计的数据组织方式利用数据库管理软件批量将基础地理信息数据录入数据库。
5 基础地理信息数据库系统集成
5.1 软硬件集成
依据物理设计方案，将数据库建设所选择的的硬件和软件进行有机的集成。硬件的网络化集成应确保网段与网址合理分配、权限分级设置、硬件互联互通和资源有效共享等；软件系统的集成应确保所选择的操作系统、数据库管理系统、专业软件系统等能够发挥各自的效能，并能形成有机的整体。
5.2 数据集成
数据集成是指数入库后，为满足数据一体化管理的需要，采用相应的数据组织方式，建立多类型、多尺度数据（包括同尺度同类型、同尺度不同类型、不同尺度同类型、不同尺度不同类型等）之间的逻辑关联，元数据与相应数据体之间的逻辑关联。
5.3 功能开发与集成
根据系统的功能设计进行软件开发，在数据库管理软件的基础上，实现数据库管理、维护与分发的功能，也就是数据库管理系统软件开发与集成。主要实现功能包括输入输出、数据处理、查询统计、数据维护、数据表达、安全管理数据等。系统的主要功能如下：
1）输入输出
输入：具备主流地理信息管理软件开放格式数据的直接读取功能，并能无损转换成本系统的内部格式，以及入库数据的检查和数据的录入、添加和确认等功能；输出：具备空间数据输出和制图输出的功能。空间数据输出包括格式转换和数据形式转换。制图输出应具备国家标准图幅及自定义图幅输出功能。
2）数据处理
（1）空间数据编辑。具备结点、线、面对象的编辑与处理功能，数据检查与处理功能，以及各种编辑操作的撤销与恢复功能；（2）属性数据编辑。具备属性项的插入、删除、修改功能，在数据编辑过程中检验非法属性值的功能，以及利用查询函数批量更新地物属性记录的功能；（3）数据接边。具备将被相邻图幅分割开的同一图形对象的不同部分拼接成一个完整的数据对象的功能；（4）数据裁切。对原始数据和成果数据进行裁剪，支持矩形裁剪、多边形裁剪和圆形裁剪；（5）数据转换。具备坐标转换、投影转换、数据格式转换等数据转换功能；（6）数据提取。具备定制条件下的不同范围、不同形式、不同尺度、不同内容以及给定属性条件、空间条件的数据提取功能。 3）查询统计
（1）查询。具备属性关键字查询、定制查询、空间选择查询、空间关系查询、空间量算等功能。空间量算是指具备距离、面积以及角度的量算功能，支持用户直接在地图上量算任意多个点之间的距离、任意多个点构成的多边形面积和任意方向角度。（2）检索。依据元数据库进行检索。（3）统计。依据查询结果对数据进行统计及结果可视化功能；（4）分析。叠加分析：具备多个数据集的无缝叠加功能，可进行集成显示、空间关系比较、属性关系比较等；缓冲分析：具备缓冲分析功能，能够对一组或一类地物按缓冲距离条件建立缓冲区多边形图，并与指定图层进行叠加分析；
4）数据维护功能
（1）性能调整。包括性能评估（响应时间、数据单位时间吞吐量）、性能监控（内外存使用情况、系统输入/输出速率、SQL语句的执行，数据库元组控制）、性能管理（参数设定与调整），支持数据库软硬件升级与扩展。
（2）元数据管理。注册、编辑、修改元數据和查询、统计、分析、输出元数据等；建立元数据与其对应的基础地理信息数据的关联，能实现与其对应的基础地理数据进行同步更新；备份更新后的数据，并建立历史元数据库。
（3）空间索引。具备各种空间索引的建立和撤销功能，包括图幅索引、行政区索引、对象范围索引、格网索引等；
（4）符号配置管理。具备各种符号的增加、删除以及配置功能；
（5）数据字典管理。支持依据定义的相关属性字段名和字段值以及数据描述等信息建立并编辑数据字典。
（6）历史库管理。采取修改对象加注时间标识和版本管理方式，或者两者有机结合方式实现历史数据库的管理功能包括：建立、删除、修改；查询、统计和分析等功能。
（7）数据更新。支持数据库数据内容、索引、元数据等快速更新。
5）安全管理
具有用户管理、权限管理、日志管理、事务管理、数据库备份与恢复功能；数据库备份包括数据的备份和系统软件的备份。备份可采用全备份或增量备份方式，定期检查数据库备份的可用性。
6）数据表达
数据的组合、叠加、符号化，组合和叠加是对数据进行一个图层叠加组合的显示的一个过程；符号化是对地理要素数据进行不同方式渲染显示的一个过程；放大、缩小是对地图显示的比例尺进行放大、缩小的改变；漫游是对地图的显示范围进行平移；前后视图是切换到上一次或后一次的显示范围；全图是显示地图全部范围的数据。具备数据分层、分类型显示的控制功能。
6结论
本文浅谈数字地理空间框架基础数据库建设思路，对基础地理信息数据库系统设计、基础地理信息数据更新与生产、数据建库建设提供了建设方法和流程，这项工作既是数字地理空间框架基础也在数字城市建设中重要地位。