基础地理信息数据库系统建设方案

基础地理信息数据库系统建设方案

1前言

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。基础地理信息数据是基础地理信息数据库的核心，按照类型分为数字线划图数据、数字正射影像

数据和数字高程模型数据三个分库，分库又根据比例尺和分辨率的变化细化为子库，子库也可根据要

素分成若干层；管理系统和支撑环境是数据存储、管理和运行维护的软硬件及网络条件。基础地理信

息数据库组成见图1。基础地理数据库系统的建设由于其定位的不同会在具体建设过程及成果上的存

在巨大的差异。

本建设方案中对基础数据库系统的定位做如下假设：

基础地理数据库系统用于对基础地理数据的统一管理和分发服务，实现基础地理数据一体化的浏

览、查询与统计、成果分发等功能。

基础地理数据库系统可实现的服务质量主要取决于两方面，一是基础地理数据内容与质量，尤其

是在地理数据的查询统计与分析方面；另一方面是系统功能的完整性、稳定性和扩展性。

系统维护

基础数据配置管理

系统权限管理

系统备份管理

安全管理

数据入库更新

库体创建

数据入库

数据管理

数据表达

历史数据管理

元数据管理

数据应用服务

数据分发服务

数据统计分析

管理

系统

支撑环境

现势库

程一 数字线划

'图数据二 ....

历史库

元数据数字正射 数字高程

.影像数据 ........... ［模型数据…

0.2m 10.5ml 1m 12.5m

- I1:500 1:2000 1:5000 5m

•

线■基础

地理

数据

,水居系民地■测及量设控施制点

1

I

S

-

1T

植被与，管电土交线质通境•道界「路与房中政屋心区地

1:1 ',

1I

I.

,—

——

本方案按以下四方面进行阐述，系统建设相关标准需求、硬件需求、软件需求及数据资源需求。

-

图1

2系统建设硬件需求

2.1 网络设施

建议内部局域网使

2.2 存储设备

用千兆网络交换机和千兆网线。

数据库存储方式采用光纤盘直连方式，或则SAS盘直连方式，前者最佳。存储容量在1T以上，

或则采用可扩容的存储设施，在系统运行过程中根据数据量的增长实际情况，按需扩容。

2.3 服务器

服务器配置建议：

内存16G以上，双CPU，E5620。

操作系统 Windows Server2003 64 位

3系统建设软件需求

3.1 空间数据库

Oracle 10g R2 （ 64 位），ArcSDE9.3.1 （64 位）。

3.2 数据库系统

数据库系统可由地理信息系统工程服务商建设实施。

3.2.1功能设计

3.2.1.1 空间数据库管理

在数据库应用的过程中，对数据库进行管理和维护才能确保日常的工作正常的运转。数据库

的管理是非常重要的工作。它是整个系统和业务应用正常运转的重要前提，它主要包括如下功能：

3.2.1.1.1 空间数据源管理

为了实现对远程数据库和本地数据库空间数据的调用，空间数据源的管理可以对空间数据的

结构信息进行存储，供图层方案的配置管理使用。

3.2.1.1.2 数据库访问权限管理

为了加强对空间数据的安全管理，对空间数据的数据集、要素以及属性的显示设定权限管理。 通过权限来控制对数据的操作功能的使用。

3.2.1.2 基础地理数据入库管理

3.2.1.2.1 数据入库

3.2.1.2.2 矢量数据入库

经过数据预处理的矢量数据，为经过由ArcGIS Engine开发的数据检查软件检查合格后，其数据

符合入库要求，可以通过矢量数据入库程序直接入库到ArcSDE中。

矢量数据的入库提供图幅级入库和要素级入库两种。

3.2.1.2.3 栅格数据入库

经过数据预处理的DOM和DEM数据，可以通过栅格数据入库与镶嵌程序直接入库到ArcSDE 中。

3.2.1.2.4 数据入库日志管理

数据管理者在进行数据入库的过程中，系统自动记录操作者、机器IP地址、时间、入库数据量 等信息。以此来实现对数据入库的元数据管理。

3.2.1.2.5 元数据的输入

针对各元数据子集的内容特点，为数据提供者提供一系列方便的元数据输入功能，便于数据提供 者建立自己的元数据体系。

3.2.1.3 历史数据管理

历史数据管理功能主要实现历史数据的清理、恢复、查询回溯、归档标识管理。数据更新过 程中，原有的数据应能自动保存到历史数据库中，并自动加入基于数据的更新时间的自定义标识， 满足历史数据查询与回溯等要求。基础地理数据库是具有时态性的，数据库中的数据修改后，原 来的数据要保留进入历史库中，基础地理历史数据库以时间为主线记录空间数据的变化情况，因 而是一个可以进行历史回溯的系统。归档管理的设计主要就是为了方便用户浏览历史数据，同时 还可以对数据库中存在的时间点进行合并、删除等操作与维护。

3.2.1.3.1 历史数据回溯

一段时间以后历史库中会存在很多的历史数据，需要让用户能够查看指定范围内的历史数据。 因此，需要将历史数据按照图幅范围进行分类。在数据更新时生成一个历史记录表，记录每一个 历史数据的数据名、更新时间以及它所对应的图幅序号。当用户选择了某个图幅后，读这个表就 可以找出所有该范围的历史数据，用一个数组记录找出的所有历史数据的数据名，通过数据名就 可以在历史库中调用每一个历史数据。

历史数据回溯功能是让用户查看指定图幅范围内某一个时间的历史数据。根据用户选择的图

幅范围将该图幅范围对应的历史数据按照时间顺序排列出来，用户可以任意选择其中的一个历史 数据进行查看。

本功能用来实现从历史数据库中按条件（如：日期，任务名称，任务编号等）调出符合的数

据并显示到地图窗口中，与其它查询功能不同，本功能且只有本功能才能访问历史数据库，其它

功能不允许访问历史数据库，按时间查询历史数据：

（1） 方式一

指定一个固定时间（精确到日，如：2006年5月1日）及时间类别（入库时间，迁出时间）。

（2） 方式二

指定一个时间段（精确到日，如：2006年3月1日到2006年6月30日）及时间类别（入库时 间，迁出时间）。

（3） 指定数据显示方式

默认为追加到当前专题或者创建新专题，由用户输入专题名称。

3.2.1.3.2 历史数据管理

历史数据管理主要包括对历史归档标识管理、历史数据清理、历史数据恢复等功能：

（1） 归档标识管理

（2） 历史数据清理

指定要进行删除的历史数据（先通过查询确定），历史数据删除后就会永远丢失，不能被恢复。

（3） 历史数据恢复

选择要进行恢复的多个历史数据层和归档标识，完成对该标识对应时间点历史数据的恢复。

3.2.1.4 基础地理数据管理

本模块主要用来实现多源基础地理数据的组织、基础地理数据编辑、图层显示控制管理、数据备 份与恢复，以及数据状态监控等常用功能，是用户对空间数据进行管理的交互界面。是对外提供服务 的基础。

3.2.1.4.1 多源空间数据的组织

多源空间数据的组织是通过图层方案管理来实现的。主要对类目较细的要素进行分类、分组的组 织，以及对这些空间数据的图层控制管理、显示等常用功能，是用户对空间数据进行管理的交互界面， 也是空间数据提供应用服务的重要方式。能够实现对数据逻辑结构的创建、增加、删除、插入编辑等 功能，对物理数据动态生成逻辑分类，分组管理、显示和控制；并且能够控制图层是否显示，图层的 颜色，图层的显隐、叠放次序等功能。

有权限的用户（系统管理员）可以对要素进行分类、组织和维护等工作，从而实现了对类目较细 要素的管理。

3.2.1.4.2 图层方案管理

为了便于对数据的管理和应用，结合办理人员的使用情况对数据显示的图层方案进行个性化定制。

使得办理人员在打开基础地理数据管理平台的时候，可以方便的看到经常关注的数据。

图层方案的管理具体提供图层增加、图层移去、图层属性设置或查看、图层显示、连接等。

数据分层的原则为：

＞同一类数据放在同层；

＞相互关系密切的数据尽可能放在同层；

＞用户使用频率高的数据放在主要层，否则，放在次要层；

＞某些为显示绘图或控制地名注记位置的辅助点、线、面的数据，应放在辅

助层；

＞基础信息数据的分层较细，各种专题信息数据则一般放在单独的一层或较

少的几层中；

＞将相同专题的要素归类，例如水系数据的点、线、面类型的要素组织成同一

个矢量数据集。

3.2.1.4.3 显示方案管理

可根据某个“图层方案”创建数据的“显示方案”。

根据物理数据动态调整逻辑分类，实现数据显示的分组管理、控制。

控制图层是否显示，图层的颜色，图层的显隐、叠放次序等功能。

3.2.1.4.4 符号库管理

提供专题制图的符号用户自定义功能，包括符号库的选择、符号的定制，符号化方式的选择等。供对符号库的编辑，包括添加符号、设计符号、存储符号以及删除符号等符号编辑功能。

提

系统需提供点、线、面各种类型的国标、行标图式符号的配置及自动定制和绘制功能。

3.2.1.5数据备份与恢复

为了保证数据库中数据的安全性，需要把数据保存在几个不同存放地点和不同介质的存储器中，

以避免发生意外使数据丢失。备份文件以备份日期作为目录名，并生成一个备份说明，在备份说明中

记录各库中的容量情况和备份人姓名等备份制作的基本情况。本模块能够方便地实现对图形数据和属

性数据全部的或者指定范围的进行备份的操作。

3.2.1.6基础地理数据服务管理

3.2.1.6.1 格式转换

由于各个系统的数据组织方式不一样，一个系统的数据类型在另外一个系统中可能没有。例如， 外业勘测交回的数据和系统使用的数据格式不一致，或者用户使用的数据和我们系统的数据不一致 时，为了便于对数据的管理，需要将汇交回来的数据进行格式转化。同时，为了便于工作的开展，提 供数据格式转换功能。

本系统的数据转换包括数据格式、坐标、分层及分类等的转换。数据格式转换支持DWG、Coverage、

E00等格式的矢量数据到ESRI的GeoDatabase的转换，以及TIF、GRID等格式的栅格数据到ESRI 的GeoDatabase的转换等。而分层与分类的转换主要实现原来的数据标准到数据库的标准之间的转换。

3.2.1.6.2 坐标转换

坐标转换模块可以对各类基础地理信息数据进行坐标转换操作。坐标系的转换可分为动态投影与

静态转换两种。

动态投影是指系统在运行时，可以改变当前地图显示使用的空间参考，系统自动将不同坐标系统 的数据投影到当前空间参考下。

静态转换是读取原始数据的坐标，将每点的坐标转换到新的坐标系下，生成新的数据文件（本系 统使用多项式拟合办法完成不同坐标系统间的转换）。

3.2.1.6.3 调图管理

提供多种不同的空间数据库数据调用查看方式。具有自定义范围调图功能，如根据图幅、行政区

划、任意区域（点、矩形、多边形、线）、缓冲区等进行调图等；具有根据地名、道路、图幅号、坐

标、社区等属性调图方式。

3.2.1.6.4 信息查询

系统提供空间位置查询、属性内容查询，以及两者的联合查询，并能够提供详细的查询结果。下

表是具体的功能描述：

表1 查询统计的功能描述

序

号

1

空间查询

系统提供点选、框选、面选、圆选、折线选取等基本的几何空间

查询，此外还能够提供必要的点缓冲、线缓冲、矩形缓冲、圆缓冲、

面缓冲以及选择对象空间图形缓冲的查询

2

属性查询

根据指定字段的属性输入查询条件，从地理空间数据库中查询

满足条件的相关信息

3

4

联合查询

快速查找定位

工具

5

历史数据查询

根据空间信息和属性信息进行联合查询

通过地名、坐标、图幅号等多种方式定位到每个位置，查找到某

类信息、某个图形要素和属性信息

统能够将某一次更新前后的历史和现状的变化情况进行对比；

能够恢复出指定范围在指定时间的原始状况；能够根据基本现势库

的更新实现其它与之相关的数据库的更新。参见数据更新与历史管

理

6

7

计算功能

图形操作

系统具有坐标、长度、坡度、面积等查询、计算及统计功能

系统具有图形操作功能，包括任意剖面图的制作功能，任意区域

形状的地形图切割功能，任意形状带状图制作功能

8

功能名称

用途

图幅覆盖查询

分析功能

可以实现各种比例尺、不同时期等元数据及图幅覆盖情况的查

询、统计、叠加分析，结果能够输出/打印

3.2.1.6.5 1统计分析

系统提供对各类基础地理信息数据的统计分析功能，包括：

按行政区域统计

用户选择特定的行政区域，系统对该区域内的基础地理信息数据进行统计，并生成统计报表；

＞按任意区域统计

用户选择一个任意的空间区域，系统对该区域内的基础地理信息数据进行统计，并生成统计报表；

＞按类别统计

用户选择一个数据类别，系统对该类别的基础地理信息数据进行统计，并生成统计报表；

＞按图幅统计

用户输入一个或多个图幅，系统对该图幅包含的基础地理信息数据进行统计，并生成统计报表；

＞按查询结果统计测绘成果

用户执行信息查询后，系统对查询的基础地理信息数据结果进行统计，并生成统计报表。

统计结果可以送往表格显示、统计图显示、GIS图形显示以及打印。

3.2.1.6.6 1空间分析

系统应具备一定的空间分析功能，包括缓冲区分析、空间叠加分析、线形网络、三维空间统计分 析等空间分析功能。

＞空间分析

＞叠加分析

＞拓扑分析

＞空间缓冲区分析

＞行业、专业应用的空间分析

＞基础空间信息的分析等

3.2.1.6.7 报表制作输出

报表制作与输出将提供一个通用基于.NET的DLL库，可以制作、生成和输出报表。下表是具体 的功能描述：

表2 报表制作输出的功能描述

序

号

1

报表定制和

维护

功能名称 用途

报表分为固定报表和临时报表，对于固定报表，在系统中提

供标准样式，同时可以根据用户要求进行修改，对于临时报表，

系统提供报表格式的设计工具帮助用户进行相应的管理工作

2

报表打印

提供完善的报表打印功能，包括：打印预览、页边距、页面 方向、纸张设置、双面打印、分页打印等基本功能

3 报表输出 可以把报表输出EXCEL等其他格式的报表

3.2.1.6.8数据提取与输出

主要实现从数据库中按照一定的条件提取数据到其他格式的功能，对矢量数据能够输出SHP、个

人空间数据库（MDB）、DWG等格式，对栅格数据能输出TIFF、IMG、GRID等格式数据。在提取 的时候支持投影变换。支持用于分发和用于更新两种输出模式。

下表是具体的功能描述如下：

表3 数据提取与输出的功能描述

序

号

1

输出成栅格

根据用户在屏幕上画的矩形范围，将屏幕上显示的内容输出成

图像文件。输出的格式支持：BMP、TIF、JPEG、PDF等

2

按选择矩形范

围提取

3

按选择多边形

范围提取

4

按输入矩形范

围提取

5

按选中多边形

范围提取

6

按坐标串文件

范围提取

7

根据用户在屏幕上画的矩形范围，将范围内的数据按图层的方

式保存为不同的格式

根据用户在屏幕上画的多边形范围，将范围内的数据按图层的

方式保存为不同的格式。

根据用户输入的矩形坐标范围，将范围内的数据按图层的方式

保存为不同的格式。

根据用户选中的多边形对象的范围，将范围内的数据按图层的

方式保存为不同的格式

根据用户选中的坐标串文件中的对象范围，将范围内的数据按

图层的方式保存为不同的格式。支持多个对象范围的输出。

功能名称 用途

按标准图幅号

根据用户输入的标准图幅号，系统计算出该图幅号的范围，然 后将提取

范围内的数据按图层的方式保存为不同的格式。支持多个标准 图幅号的输出

8

输出选中对象

到文件

将用户选中的矢量对象，按图层的方式保存为不同的格式

3.2.1.6.9地图制作与打印

主要实现按照一定的条件从数据库中制作地图的功能，可以实现1：500、1：2000、1：5000标 准分幅地图的制作，能够自动根据已经入库的元数据信息生成图幅的整饰，支持注记、点、线、面、 圆、椭圆、矩形等元素（Element）信息的增加、删除、修改，支持地图的打印以及在不损失精度的情 况下输出TIF、BMP、JPEG、PDF等格式，支持从要素转换到元素的转换以实现在出图过程中地图的 编辑（数据库库中的数据不能为了出图而编辑）。支持地图模版功能。也可以按照一定的矩形范围制 作复合专题图。生成的地图可以保存为MXD格式的文件供下次使用或被ArcMap使用。

制图功能支持基于数据库的标准图自动生成和专题图制作功能。所见即所得。用户可以按图幅、 任意范围、任意查询结果、任意空间属性与关联的业务属性等导出相应的数据，制作各种地图和专题 图。

一般整饰元素

以下的功能可以实现非标准图廓及图外要素整饰功能。

表4 地图制作与打印功能描述

序

号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

类名称 用途

设置默认符号

新建

复制、删除

元素属性

选择元素

方位安排

顺序安排

尺寸安排

旋转和对称

图形操作

线转面

旋转元素

编辑节点

方便创建同属性的元素

创建新的元素

编辑元素

编辑元素

调整元素的位置尺寸等

编辑元素的位置

调整元素显示顺序

编辑元素的尺寸

编辑元素的角度

编辑元素

将线元素转为面元素

改变元素的角度

调整元素的几何体形状 13

14

15

＞标准图幅整饰

导入、导出

锁定、解锁

将常用的元素定制为模板

防止误移动元素

表5标准图幅整饰

序号

1

类名称

1： 500、 1：

2000、

1:5000、1:1万等图幅整

用途

按照图式的标准，自动创建图外元素

2

饰

标准图例 按照图式的标准，自动创建图例

> 打印输出

表6 打印输出功能描述

序

号

1

2

3

4

页面设置

打印

输出为栅格

保存工程

设定页面尺寸

将成果保存为纸制

将成果保存为栅格文件

将成果保存为文件，方便下次编辑

类名称 用途

3.2.1.6.10数据浏览

提供多种不同的空间数据库数据调用查看方式。具有自定义范围调图功能，如根据图幅、行政区 划、任意区域（点、矩形、多边形、线）、缓冲区等进行调图等；具有根据地名、道路、图幅号、坐 标、社区等属性调图方式。下表是具体的功能描述：

表7 数据浏览的功能描述

序号

1

类名称

全局导航

提供一个全局导航窗口，以便用户在数据库全范围内任意浏览 感兴趣的区域。主要功能：通过导航窗口来快速定位数据的显示范 围

2

全屏显示

在窗口放大或者缩小之后，用户难以重新定位其它感兴趣的区 域时，可以使用全屏显示功能。主要功能：让图形的整个范围以最

用途

合适的显示比例尺充满视图窗口。

3

4

缩放

漫游

固定或任意地快速放大或缩小显示用户感兴趣的数据范围

在不改变视图显示比例尺的前提下，将视图外的数据移到视图 内显示。

5

视图的回退

与前进

6

3.2.1.7平台管理

3.2.1.7.1 用户与权限管理

系统提供一套完善而且灵活的用户以及权限管理工具，以实现对系统数据不同级别的访问、操作 等，从而最大可能保证系统数据的可控性与安全。

用户及权限管理的内容可以分为：组管理、用户管理和权限设置三大部分。

其中组管理是指对系统使用人员进行逻辑上的分组，同组内的成员具有一样或者类似的系统使用

权限，比如环保局可以按照局内的科室或部门进行划分。当一个用户组被创建之后，需要及时的为这 个用户组分配权限。

用户管理是指对单独的系统使用人员进行管理，当一个新用户被创建时，需要为该用户指定一个 组别，该用户自动继承该用户组的权限信息。当然，系统管理员还可以对该用户进行权限的重新分配， 用户可以修改自己的密码的等等。

权限管理是针对整个系统来提出，权限信息表中保存着该系统的所有相关权限信息，每个用户组 或者用户都具有该表中的若干个使用权限。

3.2.1.7.2 数据访问监控

记录数据的访问情况，实时监督关键或敏感数据的访问情况，它可以依据事先约定的业务条件监 控各类数据当前的状态（访问、更新、锁定等），合并这些状态信息存储于相关的系统数据库中。

3.2.1.7.3 日志管理

用户在操作系统的过程中自动产生相应的日志信息，包括操作者、机器IP地址、时间、操作内 容与对象等信息。日志管理模块主要进行日志的记录、查看、保存等操作。

书签 包括书签的增加、删除与定位

能够显示当前视图的前、后视图

用户可以查看使用空间数据库系统的用户名、部门名、登录时间、功能操作次数，并以列表的方

式按时间进行排序显示；可以按部门名和用户名对日志信息进行分组统计。

4系统建设数据资源需求

4.1 DLG

4.2 DEM

4.3 DOM

4.4 DRG

5系统建设相关标准需求

5.1 数据标准

GB/T 21740-2008基础地理信息城市数据库建设规范

CH/T 9005-2009基础地理信息数据库基本规定

GB/T 13923-2006基础地理信息要素分类与代码

GB/T 20258.1-2007基础地理信息要素数据字典第1部分: 1:500 1:1000 1:2000基础地理信息要据字典

GB/T 20257.1-2007国家基本比例尺地图图式第1部分:1:500 1:1000 1:2000地形图图式

CH/T9008.2-2010 基础地理信息数字成果1:500 1:1000 1:2000数字高程模型

CH/T9008.3-2010 基础地理信息数字成果1:500 1:1000 1:2000数字正射影像图

5.2 软件系统实施规范

GB/T 19710-2005《地理信息元数据》

CH/T 1007-2001《基础地理信息数字产品元数据》

GB/T 9385-2008《计算机软件需求规格说明规范》

GB/T 9386-2008《计算机软件测试文档编制规范》

GB/T 14079-1993《计算机软件可靠性和可维护性管理》

GB/T 15532-2008《计算机软件测试规范》

素数

GB/T 8566-2007《信息技术软件生存周期过程》

GB/T 8567-2006《计算机软件文档编制规范》

GB/T 11457-2006《信息技术软件工程术语》

GB/T 16260-2006

《软件工程产品质量》

GB/T 16680-1996

《软件文档管理指南》

GB/Z 18493-2001

《信息技术软件生存周期过程指南》

GB/T 18905-2002

《软件工程产品评价》

GB/Z 18914-2002

《信息技术软件工程CASE工具的采用指南》

GB/T 20157-2006

《信息技术软件维护》

5.3系统运行及维护制

度