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基于分布式数据集成系统的研究与设计

2010-05-12      来源:国土资源信息化     作者:高飞 阮红利
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    摘要:在政务信息资源分布式网络化的趋势下,开放性和集成性成了政务信息化的重要发展方向。政务信息的分布式集成与共享服务就是对分散不同地域的数据加以集成和整和,实现统一的访问模式和管理。本文结合福建省基础地理信息数据情况,从数据集成,数据共享到政府部门专题三维地理信息系统的设计和实现方法进行了详细的分析和说明。 

    关键词:分布式数据集成;数据共享;复合分析;三维地理信息系统 

    中图分类号:P23   文献标识码:A   文章编号:1674-3695-(2009)05-33-04 

    1引言 

    数据集成是把不同来源、格式、特点的数据在逻辑上或物理上有机地集中,实现分布的、异构的、自治的数据共享技术。数据集成一般应满足用户数据访问的实时性和安全性等方面的要求。数据集成的核心任务是将互相关联的分布式异构数据源集成到一起,使用户能够以透明的方式访问这些数据,而不必关心数据源的存储位置和存储方式。 

    随着网络技术和分布式计算技术的发展,大量的异构数据源被分散在各个网络节点中,而它们之间往往是相互独立的。为了使这种孤立的数据能够更好地实现资源共享,迫切地需要建立一个公共的集成环境,对用户提供一个统一、透明的服务平台。 

    本文以福建省基础地理信息为研究对象,开发出福建省三维地理信息公共服务平台,以推进福建省地理信息资源的共建共享,促进地理信息产业的发展。 

    2系统总体设计 

    系统的设计目标是充分利用多源多分辨率卫星遥感影像数据、数字高程模型等高精度的基础地理信息数据,采用数字集成技术,通过三维地形模型的构建以及基础地理信息、社会经济数据和专题数据的集成等,搭建一个基于网络的、三维可视化的基础地理信息平台,建立覆盖全省的数字三维地理信息系统。 

    2.1系统总体结构 

    本系统采用B/S三层体系结构,包括用户表示层、业务逻辑层、数据访问层。其中将实现人机交互界面的所有表单和组件放在表示层,将所有业务规则和逻辑的实现封装在负责业务逻辑控制的组件中,将所有和数据库的交互封装在数据访问组件中。业务层包括三维地图操作和二维地图操作模块。三维地图操作是利用Terra Explorer Pro提供的二次开发接口和控件来实现,二维地图操作采用ArcEngine开发控件来进行逻辑控制、业务分析处理。其总体设计框架如图1所示。

    2.2数据构成 

    本系统使用的数据包括:基础地理信息数据、模型和专题数据。基础地理信息数据包括各种遥感影像和航拍影像等,模型数据包括3DMax模型和skyline白模等,专题数据包括各个职能部门的专题应用数据。其中基础地理信息数据和模型数据是用来构建三维平台,其技术路线如下:先对各类影像数据进行处理(正射纠正、融合、匀色),对基础地理线状要素进行预处理(抽稀、去除伪节点等),对地名数据库进行分类、核对、更新,将上述数据以及DEM数据投影到统一数学基础上,再使用Terra Builder软件对DOM和DEM进行三维地形模型构建,然后使用Terra Explorer Pro将三维模型、基础地理要素层进行叠加集成,形成三维基础地理数据平台。在此平台基础上,用户可以加载自己的专题数据以实现专题应用。 

    2.3数据组织 

    本平台集成的各种基础数据存储在省测绘局数据库服务器中,通过网络发布共享给各职能部门使用,各职能部门的业务数据存储在各部门的数据库服务器中,通过用户定制共享给特定的对象,实现不同职能部门间的数据集成和应用共享,从而可实现福建省基础地理信息数据和各专题数据的分布式共享和应用。如下图2所示:

    具体数据组织如下: 

    (l)遥感数据和DEM数据 

    将各种遥感数据源首先处理成Img格式进行三维场景建模,所有的遥感影像和DEM数据都先通过建模软件成为MPT或者TBP文件。其中TBP可以管理多个MPT文件和Img文件。 

    (2)模型数据 

    建筑模型采用图层方式进行管理,用户可以根据需要进行打开和关闭感兴趣的建筑模型层。 

    (3)矢量数据 

    将矢量数据按照不同的专题进行分层,通过ArcSDE入库到Oracle数据库中,利用ArcIMS+TOM-CAT+Apache+JDK构建WFS服务,生成Fly文件,并加载到客户端,实现矢量数据的图层化管理。 

    (4)专题数据 

    每个用户拥有自己的专题目录,用户在自己的专题目录下可以自定义子目录的结构和名称,形成个性化的专题数据组织。同时,各个用户在三维信息平台上管理各自的专题数据,并可以通过用户定制功能来共享自己的专题数据给特定的用户。 

    3关键技术 

    3.1多源空间数据无缝集成 

    本系统是集成了全省SPOTS影像、中巴资源卫星和各设区市县高分辨QuickBird、Iknos、DMC影像数据和DEM数据以及境界、地名、道路等基础矢量数据的网络真三维基础地理信息平台,在三维系统中实现各类数据之间无缝拼接、平滑过渡,较好地解决三维GIS大数据量的存储与快速浏览、数学基础处理变换等问题。具体实现过程如图3:

    (1)三维地形构建 

    利用TerraBuilder软件将卫星影像、航空照等处理成MPT文件,mpt文件采用金字塔方式存储数据,上层系统采用sport5影像,中间采用QuickBird影像,底层采用高分辨率的航片等,实现数据浏览的平滑显示。如图3所示。 

    (2)矢量数据集成 

    矢量数据包括两部分,一种是本平台提供的基础地理信息数据,包括基础地名、境界等,一种是各个职能部门共享的专题数据。矢量数据集成:先将矢量数据通过ArcSDE入库到Oracle数据库中(专题数据应通过公共服务平台先上传至服务器),通过构建wfs服务,将Oracle数据库中的数据加载到fly文件中,从而达到基础地理信息数据与三维地形数据的集成。如图4所示:


    3.2三维地理信息分布式数据共享 

    结合电子政务,在三维地理信息平台上,用户可加载自己的专题数据,包括矢量数据、多媒体数据等,同时可将这些专题数据通过用户定制的方式共享给其他用户使用:用户先将自己的专题数据加载到福建省基础地理信息公共服务平台上,通过用户定制功能将该数据共享权限定制给特定的用户,系统管理员根据该数据提供的权限代码将该数据的编辑功能赋给该用户,以此达到智能部门间数据的共享和应用。 

    传统的测绘成果服务形式是以实体形式分发给用户使用,本公共服务平台是将所有测绘成果都集成在中心的服务器上,通过地图服务的形式发布给各个厅局使用,各个厅局不需要自己的地图服务器,只要把业务数据进行集成就可以建立自己的专题三维地理信息系统,从而实现福建省三维地理信息的分布式共享。 

    3.3多源数据复合分析 

    用户在加载自己的专题数据的时候同时可共享到其他用户的专题数据,这些数据无缝集成到统一的三维基础地理信息平台上,并构建自己的专题信息系统,格式的数据可以叠加到同一个窗口显示,各种数据通过图层的方式进行管理,用户根据业务需要打开待分析的图层,并可直接进行叠加分析、缓冲区分析等互操作,以及统计分析、数据的更新和删除等。通过专题的数据综合分析,以实现行业用户的专题应用。从而为政府部门的宏观决策,防灾减灾,空间规划等提供基于真三维的基础地理信息公共服务平台的决策支持。 

    4结论 

    本文通过设计和实现三维地理信息公共服务平台,给出了分布式集成多源、异构数据的解决方案。该本平台依托福建省政务网,为政府部门提供分布式的可定制的地理信息服务。具体而言,就是在福建省基础地理信息基础上搭建三维基础地理信息服务平台,通过政务网提供三维基础地理信息服务。通过这个平台,政务网用户可以享受直观的三维基础地理信息服务,同时,针对各个行业用户,还可以基于此平台搭建满足行业应用的专题地理信息系统。从而为福建省政府部门提供一个动态的、多维的、实时更新的福建省三维基础地理信息平台。 

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