城市GIS管理平台技术方案样本.docx
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城市GIS管理平台技术方案样本
都市基本地理信息管理平台
设计方案
一、项目概述
随着社会经济迅速发展，对于地理空间信息需求也越来越大，地理信息系统当前在都市规划、建设与管理方面应用已经十分广泛，因而，整合都市各类基本地理信息数据，构建基本地理信息管理平台，保障都市各方面对都市基本空间地理数据需要，已经成为都市信息化建设一项重要任务。
1.1项目背景
当前，人们已经普遍结识到空间数据在都市建设与发展中核心地位和重要性。
现势性数字化大比例尺地形数据、地下管线现状数据和都市影像数据是都市空间数据管理重要基本资料，也是构建都市空间信息平台核心内容，可觉得都市社会经济发展规划、设计与科学决策提供科学根据。
合肥市测绘设计研究院持有国家甲级测绘资质证书与ISO国际质量体系认证证书，近年来始终为合肥市国民经济与社会发展提供基本测绘保障与地理信息服务，建立了信息化测绘保障体系，积累了丰富数据资源与技术优势，为建设“都市基本地理信息管理平台”提供了有利条件。
1.2项目建设目的
建立以基本地形图、影像为主体基本地理信息数据库，并开发具备数据检查、入库、查询、检索、输出、管理、更新、维护、发布和丰富数据转换、数据叠加等功能于一体地理信息管理平台。
实现都市地理信息数据无缝管理、更新维护、查询分析、制图输出等基本功能，提供地理空间数据高效、有机、安全管理和应用，为都市建设提供更多、更好数据支持与应用支撑。
从数据“测绘生产—录入—检查—编辑—转换—入库—修补测—更新—维护—对外提供—发布”整个数据链条实现都市数据生产流程和随着数据生产过程业务流程信息化。
建立有效数据更新机制与系统应用保障机制，保持地理信息现势性，保障地理信息管理平台稳定、高效运营，为政府决策提供空间信息支持。
1.3项目建设任务
空间数据原则化是决定空间数据可持续更新、应用以及实现数据共享核心与必要条件。
项目应按照国家、部、省、市信息化测绘原则规范和有关技术规程，制定“都市基本地理信息数据库及管理平台”原则体系，涉及数据采集、建库、更新、管理、共享以及质量控制、数字化产品验收等方面原则；
运用航空照相测量成果资源，建立以基本地形图、影像为主体基本地理信息数据库；并在此基本上，有效整合地下管网、规划、土地、市政交通、人口分布等各种类型数据资源，建立专项信息数据库。
在空间数据库建立基本上，整合有关空间信息资源，开发与建立设“都市基本地理信息管理平台”，实现对都市空间数据科学管理与有高效应用，为都市建设与发展提供更多、更好地理信息服务；
建立一套完整数据采集、管理、发布及动态更新机制，保证地理信息数据库及管理平台动态更新与稳定运营。
二、需求分析
2.1数据需求
“都市基本地理信息管理平台”项目数据需求涉及：
多比例尺基本地形数据，地下管线数据，高辨别率影像数据等。
表1数据需求
数据库名称
数据库描述
比例尺
年份
基本地形数据库
涉及测量控制点、居民地、道路、河流等基本地理要素
1：
1000比例尺
最新数据
地下管线数据库
包括电力、排水、给水、燃气、路灯、通讯等都市综合管线
1：
1000比例尺
最新数据
遥感影像数据库
遥感影像、航片、卫片等
各种比例尺
最新数据
2.2规范与原则需求
依照国家既有地形图原则补充、完善都市基本地理信息数据库建库有关原则。
《合肥市1:
5001:
10001：
地形图分层规程》
《合肥市1:
5001:
10001：
地形图数据分类编码规程》
《合肥市1:
5001:
10001：
地形图数据构造规程》
《合肥市1:
5001:
10001：
数字地形图测量技术规程》
《合肥市1:
5001:
10001：
地形图数字化产品检查验收及质量控制规程》
空间数据建库作业规范
空间数据更新作业规范
空间数据管理作业规范
数据建库质量控制规范
数据更新质量控制规范
2.3地理信息数据建库需求
将测绘好地形图数据转入到ArcSDE空间数据库中。
数据入库前应进行库构造、元数据、数据字典设计，初始数据入库时要通过多次数据检查、解决，以保证入库数据质量。
建库工作要严格按照《建库作业规范》进行操作，使整个建库流程可管理、可控制，同步按照《建库质量规范》进行质量检核。
2.4数据质量检查与控制需求
实现对检查过程管理、跟踪检查信息、记录、记录检查成果、管理质量检查报告、质量验收报告、质量登记表功能，并对质量检查工作详细状况可以实现自动提供相应检查工具程序
2.5基本地理信息管理平台功能需求
基本地理信息管理平台重要实现空间数据和非空间数据一体化管理，针对数据采集－数据更新－数据互换－导出与出库这一数据库管理主线，提供系统一系列管理功能，重要功能涉及：
数据入库、地图浏览、数据检索、数据查询、图层管理、图形编辑、数据输出、专项图制作、数据更新、历史数据管理、数据分发、元数据管理、系统维护等。
2.6性能需求
可靠性：
具备检错和容错能力，系统恢复能力。
可操作性：
界面设计和谐，联机协助以便，操作合理、简便。
可维护性：
有完备系统维护方案。
2.7系统架构需求
采用WindowsNT架构操作系统平台（Windows或XP服务器）；
采用ESRI公司提供ArcGIS平台作为空间数据管理软件；
选用Oracle10g关系型数据库统一管理图形和属性数据，支持网络并实现分布式数据库管理。
采用三层构造、使用C/S技术、组件式技术，为顾客提供统一顾客视图和二次开发环境和能力。
2.8对外服务需求
基本空间数据访问服务：
向都市有关业务部门提供基本地形图、遥感影像访问服务；
各类专项数据访问服务：
将来在建成数据共享服务平台后，向各政府部门提供业务办理需要专项数据访问服务与空间信息服务。
三、总体设计
由于本系统复杂性，在考虑系统稳定性、合用性和易用性基本上，强调速度和扩充性，最后形成一种健壮、高效、先进地理信息系统。
3.1设计原则
全局性和整体性原则
实用性和稳定性原则
先进性和成熟性原则
可维护性和扩展性原则
开放性与原则化原则
可扩展性原则
安全性和保密性原则
易使用性规定
地方性原则
现势性原则
3.2总体构造
“都市基本地理信息管理平台”建设涉及前期准备、数据采集、数据建库、数据应用等各种方面。
为了保证数据库建设和系统开发顺利进行，整个项目推动必要遵循“三个先行、一种贯彻”方针，即资料收集与分析先行、实验研究先行、原则制定先行，在数据生产过程中坚决贯彻质量控制和保障制度。
研究合理技术原则、生产工艺、产品模式、应用服务模式，并制定先进、优化、高效组织实行方案，坚持系统设计原则，尽量采用国际原则原则作为系统通讯、互换合同。
平台总体设计方案如下图1：
＝＝
3.2.1C/S系统体系构造
依照都市信息化建设需求，既要对大量图形数据进行解决，还要实现信息发布，以及对系统平台安全性、稳定性、顾客使用以便性考虑，本系统采用已经成熟C/S（Client/Server）构造模式。
3.2.2系统体系构造设计
依照系统建设目的，系统设计框架基于业界原则三层体系构造，采用这种体系构造无论从平台角度还是从开发方面，均是一种构造灵活，便于调节应用体系。
如下图。
图2系统体系构造图
3.2.2.1数据层
数据层指明了数据来源，涉及各类数据在数据库中存储内容，组织方式和存储机制。
整个“都市基本地理信息管理平台”数据都存储在Oracle数据库，重要包括图片库、地理编码库、多媒体数据库、基本地形数据库、地下管线数据库等与有关专项数据库。
空间数据库采用GeoDatabase数据模型，实现图形和属性数据统一存储。
3.2.2.2核心组件层
核心组件层由“核心组件库”构成，这套组件库抽象了前端应用系统和空间信息发布平台业务规则，并封装了对数据层空间数据互换接口。
除了继承ARCGIS强大GIS管理和应用体系外，“核心组件库”还对详细功能进行了整合。
特别针对测绘业务规定，环绕数据库管理系统建设，实现流程化数据采集、维护、更新机制，实现数据规范化解决和加工。
并实现后台对数据库寻常管理，如数据备份、恢复，性能优化、顾客管理、网络监控、安全管理等功能，为系统高效、稳定运营创造良好外部环境。
3.2.2.3体现层
体现层则反映了图形顾客界面以及所有显示逻辑，它是应用客户端某些，由它负责与顾客进行交互。
在本项目中重要是指顾客将来要建设电子政务系统与数据共享互换平台。
整个系统架构采用C/S架构，通过开发Windows应用程序，将数据管理任务细化为数据输入、数据编辑、数据输出、安全管理、数据备份等多几种模块。
3.2.3系统功能构造设计
“都市基本地理信息管理平台”是一种全要素基本地理信息库，作为都市国民经济和社会发展基本性工程，需要为都市各个部门提供基本空间数据信息支持，系统分为：
地理信息数据监理系统、地理信息数据库管理系统、地下管线管理信息系统、地理信息数据共享互换系统等子系统，每个系统都不是独立，数据层面上，各个系统数据要统一管理，可以共享调用。
功能层面上，各个系统之间功能也要互相嵌入，因此，这些系统是一种有机整体，不可分割，一起构成了“都市基本地理信息管理平台”框架。
3.3技术路线
“都市基本地理信息管理平台”开发将采用ESRIARCGIS作为GIS平台，采用新版Oracle作为数据物理存储介质，采用MicroSoftVisualStudio.NET作为开发平台，运用ESRI公司提供GeoDatabase数据模型存储和管理空间数据，运用C＃和ArcEngine开发核心组件库，并以此组件库来搭建所有应用系统。
对于互联网顾客采用ArcGISServer发布各类空间数据。
图3技术路线
3.3.1基于ArcSDE数据存储模式
数据存储设计涉及ArcSDE应用服务器和RDBMS服务器以及地理数据库实体（GeoDatabase）。
ArcSDE起中间件作用，它和后端数据库服务器一起构成多顾客空间地理数据库（Mutiuser-GeoDatabase）。
“都市基本地理信息管理平台”项目涉及到地形数据、影像数据、地下管线数据，测绘专项等海量数据，因而咱们选用Geodatabase用来组织和管理这些复杂空间数据，从而较好建立了各类空间数据之间关联关系以及图形和属性信息统一管理，为应用系统提供强大数据管理平台。
3.3.2基于ArcEngine组件开发方式
组件式GIS是当前最流行GIS开发方式，ArcObjects（如下简称AO）是当前GIS业界最为知名组件式GIS开发产品之一。
使用AO进行组件式GIS二次开发是当前最流行、最灵活和最稳定GIS开发方式。
通过AO提供组件GIS开发办法，开发人员可以在AO组件对象基本上开发出强大、灵活应用系统，以适应顾客各种需求。
3.3.3系统软硬件环境
为了保证系统先进性、安全性、稳定性以及可扩充性，必要以发展目光来选取适当基本应用平台、网络设备等基本软硬件平台，这是系统运营最基本保证，是整个系统骨架，对于建成系统，合理软硬件环境搭建将直接影响到系统运营性能，在一定意义上，决定了系统应用成功与否。
本系统采用如下系统硬件配备。
表2系统硬件配备表
硬件类型
硬件与系统功能相应关系
服务器
空间数据库服务器
备份服务器
应用服务器
网络管理服务器
存储
设备
网络存贮
磁盘阵列+光纤互换机
网络
安全
硬件防火墙
网闸
本系统采用如下系统软件配备。
表3系统软件设立
软件分类
软件选型
系统软件
服务器操作系统
WindowsServer或WindowsServerLicense，UNIX
GIS系统平台软件
ArcGIS系列软件（含开发组件）
数据库管理系统
基本空间数据库
Oracle10gEnterpriseServer
业务信息数据库
Oracle10gEnterpriseServer
数字签名、电子印章系统
国家安所有门认证产品
3.4系统设计特点
以数据为设计核心
先进数据管理模式
开放应用构造
灵活应用体系
主流软硬件平台
内置安全机制
3.5核心技术
空间数据要素级更新技术
数据检查、监理技术
系统扩展性技术
影像金字塔技术
高速缓存技术
面向对象技术/UML建模技术
海量数据存储与管理技术
数据共享与数据安全控制技术
整合CA权限管理技术
空间信息服务技术
XML数据技术
3.6核心组件库功能设计
3.6.1设计方案
核心组件库设计目的是通过对核心组件迅速搭建，提高项目实行过程中软件开发速度和可靠性。
组件库采用设计原则完全按照国际通用软件开发工业原则，采用了COM，.NET，WEBSERVICE，XML等技术。
开发操作系统为WindowsServer，开发环境为MicrosoftVisualStudio.Net（基于.NetFramework2.0），支持XML2.0原则。
高可用性，高易用性，高重用性是组件库设计特点。
组件库整体开发架构是在ESRIArcEngine基本上结合.NET和COM技术进行二次开发，组件对象重要以.NET程序集形式发布，同步在需要时候可以向COM公开接口。
而某些底层对ESRIARCEngine组件库扩展则采用COM技术，从而实现与ESRIArcEngine无缝结合。
3.6.2组件库重要内容
数据连接
数据获取
数据体现
数据应用
数据编辑
数据互换
数据库维护
安全管理
四、技术原则体系
为了实现“都市基本地理信息管理平台”数据沟通与互动，保证系统整体协调性和兼容性，发挥系统集成效应，有必要制定完整原则化体系。
4.1设计原则
规范化
系统性
开放性
合用性
4.2原则化体系设计
数据原则化是地理空间信息系统正常运营主线保证和规定。
数据原则体系建设是数据库建设重要内容，也是提高数据质量重要保证。
数据原则体系建设应按照下面办法进行：
已有有关国标、行业原则和地方原则，应采用；
若没有相应国标、行业原则和地方原则，应针对实际状况、系统目的和顾客需求，吸取有关行业或其他地方原则，也可以直接引用同行业系统采用系统原则；
对具备本系统特色原则，应组织编写适应本系统原则和规范文献。
数据原则体系涉及数据原则、数据生产原则、数据应用原则等内容。
图4原则化体系图
五、空间数据库设计
数据库设计是“都市基本地理信息管理平台”重要核心一环。
高质量数据源，对数据进行合理组织与管理，是建立起一种运营良好、稳定可靠管理、应用信息系统必备条件。
5.1设计原则
原则化
开放性
完备性
独立性
高效性
安全性
扩展性
5.2数据库保护原则
建立数据库保护机制，用以负责制止一切物理破坏和读写破坏，并能以最迅速度使其恢复工作，是数据库建设与使用顺利实行必要条件，涉及：
完整性原则、并发性原则、安全性原则、保密性原则、数据库备份原则。
5.3设计思想
“都市基本地理信息管理平台”建设是由基本地形图数据、都市影像数据、地下管线数据等构成，同步整个系统具备自身扩展机制，随着顾客和应用不断变化，数据库内容也必将随之变化。
因此本次设计主导思想是：
运用SDE技术提供MultiuserGeodatabase模型组织复杂空间数据，以ArcGIS提供ArcEngine结合.net为开发平台，建立一种开放、灵活基本空间数据库。
5.4数据库设计分类
数据库设计至少应涉及如下类型：
生产数据库设计
生产数据库是空间数据管理平台源数据库，通过测绘、采集数据一方面进入生产数据库；因而，生产数据库是其她各类数据库基本。
生产数据库重要涉及基本地理数据、遥感影像数据、各类测绘专项数据库；将来可以将其她行业专项数据通过共享方式获取，并建立市政专项数据库、管线专项数据库、房管专项数据库等。
现状数据库设计
现状数据库存储永远是唯一、最新数据，它现势性由生产数据库决定。
生产数据库是现状数据库数据更新源，通过测绘、采集后更新数据需要同步更新、覆盖现状数据库中已有数据。
历史数据库设计
随着都市建设和时间推动,基本地形图和都市地下管线等数据都在动态发生着变化。
因而，提出了历史数据库概念。
当数据库中数据修改后，本来数据要保存入历史库中，供后来用。
系统可以记录历史时期地理信息，顾客可以在服务器端或客户端调出任意时间点地理数据，对于历史地理数据库只能浏览显示，对当前现势库可以进行浏览显示及编辑功能。
历史数据库与现状数据库紧密有关联，现状数据库数据更新同步，其历史状态数据也被复制到了历史库中，同步在历史库中记录了历史时间等额外信息，以便顾客进行历史查询和回溯。
其她数据库设计
测绘院是基本地理数据拥有者，同步尚有某些其她数据例如地下管线数据、影像数据，而这些数据也是众多政府部门需要用到。
因而，地下管线数据库和影像数据库也应当作为空间数据框架一某些。
5.5数据分析
数据是系统核心，“都市基本地理信息管理平台”核心数据重要由地形图数据、影像数据、地下管线数据及元数据等构成：
5.5.1地形图数据
地形数据既涉及以矢量构造描述带有拓扑关系空间信息又涉及以关系构造描述属性信息。
数字地形数据库全面反映数据库覆盖范畴内自然地理条件和社会经济状况，它用于建设规划、资源管理、投资环境分析、商业布局等各方面，可作为人口、资源、环境、交通等各专业信息系统建立空间定位基本。
本系统地形图数据重要涉及都市范畴内1：
1000数字线划图（DLG）数据。
5.5.2地下管线数据
地下管线数据库应包括都市所有都市地下管线：
给水（饮用水和非饮用水）、排水（雨水、污水和雨污合流）、热力、电力（电缆和控制线）、燃气、通讯（通信线缆）、工业管线、综合管沟和不明管线等。
地下管线数据建库重要目是为地下管线规划设计提供现状图和各个权属单位提供精准管线空间位置，并为管理部门提供管线记录、分析提供辅助决策数据支持。
本系统地下管线数据重要涉及都市范畴1：
1000地下管线数据。
5.5.3影像数据
数字正射影像生产周期较短、信息丰富、直观，具备良好可判读性和可测量性，既可直接应用于国民经济各行业又可作为背景从中提取自然地理和社会经济信息；可用于评价其她测绘数据精度、现势性和完整性。
本系统影像数据重要涉及：
都市范畴内数字正射影像图（DOM）。
5.5.4空间信息元数据
在地理空间数据中，元数据是阐明数据内容、质量、状况和其她关于特性背景信息。
地理信息元数据（Metadata）已越来越为人们所注重。
元数据库涉及系统各数据库及数字产品关于基本信息、空间数据表达信息、参照系统信息、数据质量信息、要素分层信息等。
对于本系统，元数据重要有：
1、基本地理信息元数据
2、控制点信息元数据
3、地下管线数据信息元数据
5.6逻辑设计
在本系统设计中，所有空间信息参照国标图饰对不同比例尺空间数据规定进行子库——大类——逻辑图层——空间实体进行划分。
生产单位将这种逻辑分层作为最后入库数据原则，顾客按照这种逻辑分层来提取自己有兴趣数据，从管理角度来说可以参照这种逻辑管理来针对不同逻辑对象加以不同管理方式。
数据逻辑分层和选取GIS软件无关，虽然GIS软件不可避免会对逻辑分类、分层有一定限制。
本系统按照普通地理数据库中空间数据组织方式，在数据库信息逻辑上按照空间位置分区、逻辑位置分类（分层）组织。
5.7物理设计
空间数据在SDE中是按GEODATABASE→FEATUREDATASET→FEATURECLASS三层构造组织。
5.8数据库安全设计
基本地理信息和其她信息同样，在计算机中都是以空间数据库表方式来表达和存贮。
针对数据安全，要提供并发控制、存取控制和备份恢复技术。
六、空间数据建库及更新维护机制
6.1空间数据建库
考虑到数据采集单位在采集过程中由于种种因素，数据质量也许会存在问题，为此，数据生产与管理系统重要提供三大功能：
数据整顿、数据转换和数据监理。
6.1.1数据整顿
数据规范化整顿需要提供某些工具，可以针对不同数据采集平台如：
Autocad格式，在其上开发数据整顿工具，对数据采集中质量不合格数据进行整顿。
针对多源化数据，可以提供不同数据整顿工具，如：
数字线划图、地下管线数据等。
6.1.2数据入库预解决
数据入库预解决功能重要是把中间格式数字化成果或者既有数据格式转换成为空间数据库可以录入GIS数据格式，在本系统中需要是从DWG格式（AutoCAD）到SHP格式（Arc/Info）无损转换接口。
6.1.3数据库建库规定
数据库建库规定如下：
完整规范与原则控制
清晰建库流程
空间规则定义
自动化作业
质量和控制办法
6.2空间数据入库更新机制
6.2.1“测绘、监理、入库、更新一体化”机制
在空间数据入库更新机制方面，咱们提出“测绘、监理、入库、更新一体化”机制，涉及数据全过程监理、质检、数据转换、入库、更新、输出等环节，为了充分保证各个环节有机连接，整个流程覆盖从数据采集、数据整顿、数据监理到数据入库和数据更新整个数据生产入库过程，以保证数据对的入库。
使整个数据建库过程能真正体现出“合理、精确、科学化、规范化”特点，使制作符合数据库原则数据能顺利进入系统数据库，可以实现为统一管理都市基本空间数据和规划等各种专项空间数据，形成精确、动态、高效基本空间数据生产体系，为系统应用提供可持续空间信息服务。
数据入库更新机制设计按这不同数据制作生产模式进行设计。
6.2.2地形图入库与更新
由于地形图数据量比较大，入库时间较长，为了提高入库效率，系统提供批量入库机制，全程实现自动化作业，顾客只需要把入库数据放到一种目录下，程序就会自动读取所有数据并入库，过程中系统会自动对数据进行检查和监理并生成监理报告，入库过程中生成入库日记，地形图数据入库更新机制依照都市既有数据不同制作生产模式进行不同设计，重要依照外业采集更新数据和既有数据两种数据模式。
数据更新入库一体化
在基本地理信息数据库中，大比例尺地形图数据是依照外业测量采集进行更新，外业测量之前从数据库中导出数据供其测量，实现数据导出、外业采集、和数据监理、更新入库一体化，详细更新建库流程如下：
图5依照外业采集数据建库流程
6.2.3数字正射影像图入库与更新
对于正射影像数据建库，重要是在统一空间数据库坐标系前提下，依照顾客建库范畴定义分区对正射影像数据进行一级划分，在详细一种分区中，在以图幅为单位进行划分存储入库，并实现影像无缝拼接，并建立影像金字塔以便影像迅速浏览。
影像入库功能模块重要实现各种方式把影像数据放入都市基本信息数据库中，并判断与否配准，没配准则配准后入库
6.2.4地下管线数据入库与更新
1）数据监理、入库
依照配备监理规则检查点线表中数据质量状况，将检查出和监理规则不符记录予以阐明，并可以输出到txt、xls格式，管线数据成图。
重要是针对逻辑检查、属性检查（必填项、取值范畴）等。
监理后地下管线MDB数据或者PDB数据进行批量入库。
2）数据更新
可以运用竣工测量方式对综合管线数据进行更新，规定实行竣工测量单位严格按照《合肥市地下管线探测规程》来进行，成果则可以直接转换入库。
为了保障基于竣工测量管线数据可以及时更新，咱们将管线更新与管线审批业务结合起来考虑，通过管线业务审批流程——设计方案报批、管线施工图报批、核发建设规程允许证等过程，通过放样施工之后，需要通过竣工测量并将竣工测量数据提交入库后才可以将《允许证》副本换正本，这样，可以运用体制来保证数据更新。
6.2.5元数据入库
元数据库采用Oracle数据表来存储元数据信息。
不同类型数据元数据信息不同，相应不
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