城市GIS管理平台技术方案

城市基础地理信息管理平台设计方案一、项目概述随着社会经济的快速发展，对于地理空间信息的需求也越来越大，地理信息系统目前在城市规划、建设与管理方面的应用已经十分广泛，因此，整合城市的各类基础地理信息数据，构建基础地理信息管理平台，保障城市各方面对城市基础空间地理数据的需要，已经成为城市信息化建设的一项重要任务。1.1项目背景目前，人们已经普遍认识到空间数据在城市建设与发展中的核心地位和重要性。现势性的数字化大比例尺地形数据、地下管线现状数据和城市影像数据是城市空间数据管理的重要基础资料，也是构建城市空间信息平台的核心内容，可以为城市社会经济发展规划、设计与科学决策提供科学的依据。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，多年来一直为合肥市国民经济与社会发展提供基础测绘保障与地理信息服务，建立了信息化的测绘保障体系，积累了丰富的数据资源与技术优势，为建设“城市基础地理信息管理平台”提供了有利的条件。1.2项目建设目标①建立以基本地形图、影像为主体的基础地理信息数据库，并开发具有数据检查、入库、查询、检索、输出、管理、更新、维护、发布和丰富的数据转换、数据叠加等功能于一体的地理信息管理平台。②实现城市地理信息数据的无缝管理、更新维护、查询分析、制图输出等基本功能，提供地理空间数据的高效、有机、安全管理和应用，为城市的建设提供更多、更好的数据支持与应用支撑。③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”的整个数据链条实现城市数据生产流程和伴随数据生产过程的业务流程的信息化。④建立有效的数据更新机制与系统应用保障机制，保持地理信息的现势性，1保障地理信息管理平台的稳定、高效运行，为政府决策提供空间信息支持。1.3项目建设任务①空间数据标准化是决定空间数据可持续更新、应用以及实现数据共享的关键与必要的条件。项目应按照国家、部、省、市信息化测绘标准规范和相关技术规程，制定“城市基础地理信息数据库及管理平台”的标准体系，包括数据采集、建库、更新、管理、共享以及质量控制、数字化产品验收等方面的标准；②利用航空摄影测量的成果资源，建立以基本地形图、影像为主体的基础地理信息数据库；并在此基础上，有效的整合地下管网、规划、土地、市政交通、人口分布等各种类型的数据资源，建立专题信息数据库。③在空间数据库建立的基础上，整合相关的空间信息资源，开发与建立设“城市基础地理信息管理平台”，实现对城市空间数据的科学管理与有高效应用，为城市建设与发展提供更多、更好的地理信息服务；④建立一套完整的数据采集、管理、发布及动态更新机制，确保地理信息数据库及管理平台的动态更新与稳定运行。二、需求分析2.1数据需求“城市基础地理信息管理平台”项目的数据需求包括：多比例尺的基础地形数据，地下管线数据，高分辨率影像数据等。表1数据需求数据库名称数据库描述比例尺年份基础地形数据库包括测量控制点、居民地、道路、河流等基础地理要素1：1000比例尺最新数据地下管线数据库包含电力、排水、给水、燃气、路灯、通讯等城市综合管线1：1000比例尺最新数据遥感影像数遥感影像、航片、卫片等多种比例尺最新数据2据库2.2规范与标准需求根据国家现有地形图标准补充、完善城市基础地理信息数据库建库相关标准。《合肥市1:5001:10001:2000地形图分层规程》《合肥市1:5001:10001:2000地形图数据分类编码规程》《合肥市1:5001:10001:2000地形图数据结构规程》《合肥市1:5001:10001:2000数字地形图测量技术规程》《合肥市1:5001:10001:2000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的地形图数据转入到ArcSDE空间数据库中。数据入库前应进行库结构、元数据、数据字典的设计，初始数据入库时要经过多次数据检查、处理，以保证入库数据的质量。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，同时按照《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的过程管理、跟踪检查信息、记录、统计检查结果、管理质量检查报告、质量验收报告、质量统计表的功能，并对质量检查工作的具体情况能够实现自动的提供相应的检查工具程序2.5基础地理信息管理平台的功能需求基础地理信息管理平台主要实现空间数据和非空间数据的一体化管理，针对数据采集－数据更新－数据交换－导出与出库这一数据库管理主线，提供系统的一系列管理功能，主要功能包括：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、专题图制作、数据更新、历史数据管理、数据3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：界面设计友好，联机帮助方便，操作合理、简便。可维护性：有完备的系统维护方案。2.7系统架构需求采用WindowsNT架构的操作系统平台（Windows2008或XP服务器）；采用ESRI公司提供的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。采用三层结构、使用C/S技术、组件式技术，为用户提供统一的用户视图和二次开发的环境和能力。2.8对外服务需求基础空间数据访问服务：向城市相关的业务部门提供基础地形图、遥感影像访问服务；各类专题数据访问服务：未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的专题数据访问服务与空间信息服务。三、总体设计由于本系统的复杂性，在考虑系统稳定性、适用性和易用性的基础上，强调速度和扩充性，最后形成一个健壮的、高效的、先进的地理信息系统。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标准化原则4可扩展性原则安全性和保密性原则易使用性要求地方性原则现势性原则3.2总体结构“城市基础地理信息管理平台”的建设包括前期准备、数据采集、数据建库、数据应用等多个方面。为了保证数据库建设和系统开发的顺利进行，整个项目的推进必须遵照“三个先行、一个贯彻”的方针，即资料搜集与分析先行、实验研究先行、标准制定先行，在数据的生产过程中坚决贯彻质量控制和保障制度。研究合理的技术标准、生产工艺、产品模式、应用服务模式，并制定先进、优化、高效的组织实施方案，坚持系统设计原则，尽量采用国际标准标准作为系统的通讯、交换协议。平台的总体设计方案如下图1：＝＝城市地理信息数据库基础地理信息管理平台数字线划图城市影像数据地下管线信息数字高程模型政府决策行业应用公众服务信息发布与服务数据应用接口kk口数据标准、建库、监理地形数据测绘、监理、入库、更新一体化机制专题数据属性信息影像数据一体化建库模式数据综合管理与更新分布式部署查询、统计、分析专题53.2.1C/S系统体系结构根据城市信息化建设的需求，既要对大量的图形数据进行处理，还要实现信息发布，以及对系统平台安全性、稳定性、用户使用的方便性考虑，本系统采用已经成熟的C/S（Client/Server）结构模式。3.2.2系统体系结构设计根据系统建设的目标，系统的设计框架基于业界标准的三层体系结构，采用这种体系结构无论从平台的角度还是从开发的方面，均是一个结构灵活，便于调整的应用体系。如下图。图2系统体系结构图3.2.2.1数据层数据层指明了数据的来源，包括各类数据在数据库中的存储内容，组织方式6和存储机制。整个“城市基础地理信息管理平台”的数据都存储在Oracle数据库，主要包含图片库、地理编码库、多媒体数据库、基础地形数据库、地下管线数据库等与相关的专题数据库。空间数据库采用GeoDatabase数据模型，实现图形和属性数据的统一存储。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的业务规则，并封装了对数据层的空间数据的交换接口。除了继承ARCGIS强大的GIS管理和应用体系外，“核心组件库”还对具体的功能进行了整合。特别针对测绘业务要求，围绕数据库管理系统的建设，实现流程化的数据采集、维护、更新机制，实现数据的规范化处理和加工。并实现后台对数据库的日常管理，如数据的备份、恢复，性能优化、用户管理、网络监控、安全管理等功能，为系统的高效、稳定运行创造良好的外部环境。3.2.2.3表现层表现层则反映了图形用户界面以及所有的显示逻辑，它是应用的客户端部分，由它负责与用户进行交互。在本项目中主要是指用户将来要建设的电子政务系统与数据共享交换平台。整个系统架构采用C/S架构，通过开发Windows应用程序，将数据管理的任务细化为数据输入、数据编辑、数据输出、安全管理、数据备份等多几个模块。3.2.3系统功能结构设计“城市基础地理信息管理平台”是一个全要素的基础地理信息库，作为城市国民经济和社会发展的基础性工程，需要为城市各个部门提供基础的空间数据信息支持，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、地理信息数据共享交换系统等子系统，每个系统都不是独立的，数据层面上，各个系统的数据要统一管理，能够共享调用。功能层面上，各个系统之间的功能也要互相嵌入，所以，这些系统是一个有机的整体，不可分割的，一起构成了“城市基础地理信息管理平台”框架。3.3技术路线“城市基础地理信息管理平台”的开发将采用ESRIARCGIS作为GIS平台，采用新版Oracle作为数据的物理存储介质，采用MicroSoftVisualStudio.NET作7为开发平台，利用ESRI公司提供的GeoDatabase数据模型存储和管理空间数据，利用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。对于互联网用户采用ArcGISServer发布各类空间数据。图3技术路线3.3.1基于ArcSDE的数据存储模式数据的存储设计包括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，它和后端的数据库服务器一起构成多用户空间地理数据库（Mutiuser-GeoDatabase）。“城市基础地理信息管理平台”项目涉及到地形数据、影像数据、地下管线数据，测绘专题等海量数据，因此我们选用Geodatabase用来组织和管理这些复杂的空间数据，从而很好的建立了各类空间数据之间的关联关系以及图形和属性信息的统一管理，为应用系统提供强大的数据管理平台。3.3.2基于ArcEngine的组件开发方式组件式GIS是目前最流行的GIS开发方式，ArcObjects（以下简称AO）是目前GIS业界最为著名的组件式GIS开发产品之一。使用AO进行的组件式GIS二次开发是目前最流行、最灵活和最稳定的GIS开发方式。通过AO提供的组件GIS开发方法，开发人员可以在AO组件对象的基础上开发出强大、灵活的应用系统，以适应用户的各种需求。3.3.3系统的软硬件环境8为了保证系统的先进性、安全性、稳定性以及可扩充性，必须以发展的目光来选择合适的基础应用平台、网络设备等基础软硬件平台，这是系统运行的最基本保证，是整个系统的骨架，对于建成的系统，合理的软硬件环境的搭建将直接影响到系统运行的性能，在一定意义上，决定了系统应用的成功与否。本系统采用如下系统硬件配置。表2系统硬件配置表硬件类型硬件与系统功能对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+光纤交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置。表3系统软件设置软件分类软件选型系统软件服务器操作系统Windows2003Server或Windows2008ServerLicense，UNIXGIS系统平台软件ArcGIS系列软件（含开发组件）数据库管理系统基础空间数据库Oracle10gEnterpriseServer业务信息数据库Oracle1