“数字城市”地理空间框架中基础地理信息数据库的构建

　　摘要：“数字城市”地理空间框架现已在全国范围普及开展建设，城市基础地理信息数据是建设“数字城市”地理空间框架的基础，如何把多种、类地理信息数据进行整合，在统一系统平台上，对数据库进行设计后，统一入库是本文讨论的一项关键技术。
　　关键词：数字城市；地理空间框架；基础地理信息；数据整合；数据库
　　1“数字城市”地理框架建设概述
　　“数字城市”是运用计算机技术、网络技术、信息技术、测绘技术、管理科学，将物质城市和各种信息进行数字化重建，是城市在数字网络空间的再现和反映。“数字城市”是以信息（特别是地理空间信息）为核心、以网络为支撑、以共享为目标而建立的城市信息管理与服务体系。据此提升城市的信息化水平，增强城市管理和经济建设的综合能力，提高城市核心竞争力，推动城市的可持续发展。
　　“数字城市”建设就是利用高新技术手段，采集、整合、挖掘和规范管理城市各种信息资源（80%与地理空间信息相关），不断汇集各种信息为社会提供服务，从而产生强大的信息聚集和服务效应，建立起面向政府、企业、社区和公众服务的信息共建共享平台、信息应用系统。
　　信息是“数字城市”的核心和基础，而地理空间框架既是城市真实空间位置的信息，又是其它自然、社会、经济、人文、环境等信息标识与定位的载体。因此，地理空间框架建设是“数字城市”赖以实现的不可或缺的基础和立足点，是“数字城市”建设的重要基础设施。
　　2基础地理信息数据内容
　　基础地理信息主要是指通用性最强，共享需求最大，几乎为所有与地理信息有关的行业采用作为统一的空间定位和进行空间分析的基础地理单元，主要由自然地理信息中的地貌、水系、植被以及社会地理信息中的居民地、交通、境界、特殊地物、地名等要素构成，另外，还有用于地理信息定位的地理坐标系格网，并且其具体内容也同所采用的地图比例尺有关，随着比例尺的增大，基础地理信息的覆盖面应更加广泛。
　　3基础地理信息数据库设计
　　“数字城市”地理空间框架中基础地理信息数据库根据数字城市地理信息公共平台版本不同可分为不同层次的基础地理信息数据库，其中面向非涉密网的政务版基础地理信息数据库和公众版基础地理信息数据库的数据是在面向涉密网的基础地理信息数据库中的基础数据上，经过数据提取，不同等级解密等处理后得到的，三者在数据库结构和组成方面是一致的。
　　按照地理信息公共平台建设内容，公共平台数据库分为基础地理信息数据库、行业专题信息数据库、元数据库、地图瓦片数据库四部分组成。地图瓦片数据库由基础地理信息数据库中的数据经过符号化配置，再分级切片而成。基础地理信息数据库、行业专题信息数据库、元数据库和地理信息发布库主要采用Oracle或其它大型数据库存储，地图瓦片数据库采用文件方式存储，也可以采用数据库存储。
　　数据服务、空间信息发布、基础地理数据之间的关系如下：
　　
　　 
　　图1数据库、系统、服务关系图
　　数据以服务的方式对外发布，在对外提供服务时，需要在数据库管理系统中经过发布许可等设置，确定可对外发布的数据，只有设置为可发布的数据，才可以对外发布。
　　基础地理信息数据库中DEM,DOM等数据采用静态地图切片的方式通过OGCWMS服务发布。基础地理信息数据库中DLG等数据通过动态地图切片的方式进行地图服务发布。此外，基础地理信息数据库也提供OGCWFS服务。基础地理信息数据库中地名地址库提供地址匹配服务、地理编码服务。
　　4空间参考系
　　根据国家地理信息公共平台电子地图数据规范和地理实体数据规范的要求，玉林市地理空间框架建设中的基础地理信息数据库和专题信息数据库的坐标系统采用2000国家大地坐标系（CGCS2000）,坐标以度为单位。
　　4.1基础地理信息数据库
　　基础地理信息数据库是地理信息公共平台的核心信息，它以元数据、影像快视图、结合表、地名数据、境界数据为索引，提供地市级地理信息框架数据。基础地理信息数据库由不同类别的若干数据集（或子库）组成，包括大地基准数据集、地名地址数据集，各种分布辨的数字正射影像（DOM）数据集、数字高程模型（DEM）数据集、不同比例尺的数字线划图（DLG）数据集等不同尺度、不同类型的基础地理信息数据。基础地理信息数据库的分层、分类、编码和属性结构等遵循国家地理信息公共平台的相关规范，包括地名地址数据规范，地理实体数据规范，电子地图数据规范等。
　　4.2元数据库
　　(1) 数据库级元数据。数据库级元数据是对空间数据库内容的总体描述，是用于标识和查询一个完整的数据库的唯一信息，属于目录信息，通过它可以概括性地查询数据库，使用户对数据库有一个基本了解。
　　(2) 要素集级元数据。要素集级元数据是对要素类信息的总体描述，用于详细描述要素类的情况，使用户能够了解该要素的状态是否满足其使用要求。
　　(3) 要素级元数据。要素级元数据是对数据库中框架要素地理对象内容的描述，用于详细记录和查询要素的具体情况，使用户能够了解该要素是否满足其使用要求，要素级元数据仅仅是对框架要素而言。
　　4、3地图切片数据库
　　面向公众的基础地理信息数据库的遥感影像、DEM晕渲图、DRG等数据的发布库都以地图切片数据库的方式存储发布，供地图图片服务调用。
　　5基础地理信息数据整合
　　基础地理信息数据整合是指在前期技术设计的指导下，在完成计划数据的生产（或更新）工作的基础上，对收集及生产得到的基础地理信息数据进行各坐标系统向2000国家大地坐标系的转换工作，然后以多数源、多尺度、多格式、多时相的基础地理信息为基础，进行数据的对象化、网格化、信息化加工处理，形成完整的基础地理信息数据，并在基础地理信息数据的基础上，遵循国家相关保密规定，进行数据抽取、脱密处理后，形成能在非涉密网上运行的政务版及公众版基础地理信息数据库。
　　基础地理信息数据整合主要内容如下：
　　(1) 数字线划图（DLG）数据
　　主要包括境界、交通、水系、居民地、地貌、控制点、工矿建筑物、独立地物、管线和垣栅、植被、注记等要素。主要数据分类说明如下：
　　境界数据是对城市各级政府所辖地域范围的空间描述，在城市管理中具有重要的应用价值，城市人口、各种经济统计指标等都与境界对应，因此，要对该类信息充分重视，为社会各界和各行业、政府部门提供准确的空间位置与属性信息，方便其管理与使用。城市基本境界数据应包括市、区（县）、街道（乡、镇）、社区（居委会、村）等区域范围。
　　交通要素是城市的骨架，交通数据应包括铁路、各等级公路、轨道交通、快速路、城市主次要街道、巷道等主要内容。交通道路处理应建立道路网络系统。道路属性信息应包括道路的名称、道路编号、道路管理等级等内容，所使用的各类编码应以现行国家标准为准。
　　水系要素是城市地形的骨架，反映城市水体分布。该部分数据应包括江、河、湖等自然水系要素和池塘、渠道、水库等人工水系要素。全部水系要素均应表达，其属性信息应该包括水系名称、代码等信息，各类代码应以现行国家标准为准，不足部分可遵照扩充规则进行扩充。
　　居民地要素表达了城市的重要人文信息，在大比例尺数据中可详细表达至城市中的建（构）筑物，在该类要素要以原地形图数据为基础，分比例尺进行处理，提取居民地要素的主体信息，作为城市地理空间通用基础地理信息。在居民地要素的处理中，要注意处理好和地名地址数据库的关系，既不要存储大量冗余信息，又要信息内容完整全面，满足实际使用需要，同时要注意与地名地址数据库的关联方法的设计。
　　地貌要素反映了地表起伏的形态和地表覆盖的自然状态，如陆地上的山地、平原、河谷、沙丘、森林等等，在地理数据中主要表达为植被、等高线、高程注记点、陡坎斜坡等信息。在基础地理信息数据中，主要的地貌要素均应表达，各类代码应以现行国家标准为准，不足部分可遵照扩充规则进行扩充。
　　(2) 影像（DOM）数据。根据实际需要设计影像数据的产品模式和服务方式，也可与DLG或DEM数据结合，制作用户使用方便的公共服务数据产品。
　　(3) 数字高程模型（DEM）数据。可根据实际需求进行产品设计，配合不同比例尺的DLG数据和不同分辨率的DOM数据使用。
　　(4) 地名地址数据。地名数据包括行政区域名称、居民地名称、企事业单位名称及其他文化娱乐实体名称，还包括水系、山脉等自然地物名称，具有地名意义的交通运输设施名称等。地址数据是对城市中各类单位、机构的地址信息描述，与地名数据一同实现目标实体的空间定位，地址数据的建立可有效地实现各类城市管理信息与空间信息的关联，地址数据可包括门牌地址信息和邮政地址信息。
　　(5) 有公用价值的专题数据。随着项目的发展和数据的积累，数据库可逐步增加人口、地籍、矿产、土地资源、规划等具有公用意义的专题数据，提供给各行业与部门、公众使用。
　　(6) 元数据整合与生产。元数据在数字玉林基础地理信息数据库中占有重要位置，元数据设计要考虑元数据与相应数据体的双向关联，便于双向互查。本项目建设中，对现有各类数据均应进行元数据的整理，对已有数据的元数据内容进行补充完善，以便于网络环境下数据的分发服务与管理；对新采集数据的元数据与数据体同步生产，生产过程中可开发统一的元数据采集工具软件，对其中可自动生产的数据项自动生成，提高工作效率。
　　7数据建库
　　数据库建库的主要任务，是将本项目数据生产与整合加工获取的不同尺度、不同类型的数据成果，按照数据库设计要求整理建库，形成标准统一、内容完整、格式一致的最终数据库成果，影像数据建库还将包括索引数据生成等工作。数据库建库主要包括数据汇交、入库检查与修改、数据整理入库等技术环节；数据建库阶段还将建立不同比例尺地理空间数据（矢量数据）符号库，为入库数据的符号化与地图切片显示做准备。
　　7.1数据入库流程
　　数据入库的总体流程如图所示，首先对数据质量进行检查，包括图形数据几何精度和拓扑检查、属性数据完整性和正确性检查、图形和属性数据一致性检查、接边精度和完整性检查，检查合格的数据方可入库；其次是各种数据的入库，包括矢量数据、统计型数据、正射影像数据、元数据等；再次是数据组织与测试。
　　
　　图2数据库入库流程图
　　7.2数据库参数设置
　　根据不同层次的数据库需求，对数据库参数进行配置，包括数据结构组织、坐标系、投影带、计量单位、符号等方面的参数进行配置。
　　7.3数据质量检查
　　数据入库前，建库人员应依据各级数据库的《产品标准及质量检测技术规程》以及《信息库质量评价》制定质量检查细则，对数据质量要求进行全面质量检查，并记录检查结果，对质量检查不合格的数据应予以返工，质量检查合格的数据方可入库。
　　7.4数据入库
　　(1) 数据库建库参数输入。根据数据库的情况，向数据库管理系统中输入各种建库参数，开设数据库管理系统的空间。
　　(2) 数据入库。矢量数据按单要素类入库，或一次选择多个要素类入库。
　　(3) 数据组织。将不同层的数据进行组织、建立索引等。
　　7.5地图切片库生成
　　在基础地理信息数据库及专题数据库完成数据入库后，需要对基础地理信息数据库进行符号化、DEM晕渲以及显示比例的配置，利用数据库管理系统的地图切片功能生成地图切片库，便于数据的发布与快速浏览。
　　8结束语
　　本文通过对“数字城市”地理空间框架中基础地理信息数据库的建设进行探讨，为今后城市基础地理信息数据的建设提供了较好的经验基础，但是仍然存在大量问题有待解决和完善。为了丰富数据库的建设，今后将在成果数据的检查、海量数据的入库管理、各种比例尺数据的管理、数据的更新、数据库的移植上深入研究，以便更好地为行业发展提供指导。
　　参考文献
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《“数字城市”地理空间框架中基础地理信息数据库的构建》

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