最新地理信息公共平台大数据中心系统建设实施解决方案
地理信息公共平台大数据中心系统建设实施
解决方案
目录
1项目背景 (1)
2项目总体建设目标 (2)
3项目建设的基本原则 (3)
4项目主要建设内容 (6)
4.1 “数字**”地理信息公共平台数据服务扩展设计 (6)
4.2 基础地理信息数据预处理体系设计 (6)
4.3 基础地理信息数据整理入库功能设计 (6)
4.4 数据库物理存储设计 (8)
4.4.1数据库物理创建 (9)
4.4.2数据库的存储 (9)
4.5 数据库空间参考设计 (11)
4.5.1平面基准 (11)
4.5.2高程基准 (12)
4.6 数据库逻辑设计 (12)
4.6.1逻辑组织规则 (12)
4.6.2DLG数据库设计 (12)
4.6.2.1 ........................... 1∶500DLG数据库设计
12
4.6.2.2 .......................... 1∶1000DLG数据库设计
13
4.6.2.3 .......................... 1∶1万DLG数据库设计
14
4.6.2.4 .......................... 1∶5万DLG数据库设计
15
4.6.3DEM数据库设计 (15)
4.6.4DOM数据库设计 (16)
4.6.5三维模型库设计 (16)
4.6.6元数据数据库设计 (16)
4.7 数据库业务库设计 (17)
4.7.1系统业务库内容 (17)
4.7.2系统业务库的逻辑结构 (17)
5项目实施方案概述 (19)
6项目建设实施说明 (19)
6.1 项目启动阶段 (19)
6.2 需求调研确认阶段 (21)
6.3 系统功能实现确认阶段 (22)
6.4 基础地理信息数据预处理阶段 (23)
6.5 基础地理信息数据整理入库阶段 (23)
6.6 数据与系统集成初装阶段 (23)
6.7 项目培训阶段 (24)
6.8 系统安装测试及试运行阶段 (25)
6.9 项目总体验收阶段 (26)
6.10 项目成果交接阶段 (27)
7项目实施工作计划 (29)
8项目实施详细进度计划表 (32)
9项目建设费用预算 (33)
1项目背景
为了提升测绘服务大局、服务社会、服务民生的能力和水平，更好满足城市对测绘保障服务的旺盛需求，2006年以来，国家测绘地理信息局把数字城市建设作为加快构建数字中国的重要内容和抓手全力予以推进，成效显著。**市按照国家测绘地理信息局的统一部署，启动了数字**地理空间框架建设，在2011年顺利通过国家测绘地理信息局验收并正式运行，并在2014年将地理信息公共平台升级为“**市地理信息公共平台”。截止目前，数字**地理信息公共平台已与多个市政府部门实现了共建共享，为全市民众提供了全面的地理信息空间服务，建设成果得到了各级领导、院士和专家的一致好评。
**市地理信息中心主要负责数字**地理信息公共平台的数据更新、后期维护和管理工作。建设完成的基础地形数据库作为数据城市的最基础数据，需要为其他数据应用提供数据支持。
在地理信息公共平台的数据更新和管理上，**市地理信息中心没有形成有效的数据更新和管理机制，缺乏高效的数据更新方法和技术，累积了大量的待更新测量工程图，无法及时地更新到地理信息公共平台中，从而导致基础空间数据无法满足地理空间信息的时效性，不能对以此为依托的数字**相关应用的开展和推广。
此外，**市地理信息中心建设的地理空间数据虽然种类较多，但都是基于本地文件式数据库建设，没有通过SDE进行统一管理，且各类数据分散，各个数据库标准不统一，没有建立相应的地理信息公
共平台大数据中心系统对地理空间数据进行有效的管理和维护，导致出现对数据整体情况了解不清楚，数据查看不方便，数据建库后无法更新数据内容等诸多不良局面。
为了解决上述问题，急需建立一套符合地理信息公共平台发展的易操作的有序的数据整理标准、数据入库标准、数据更新标准等规范，同时围绕地理信息公共平台建立一个灵活的、扩展性强、适应性高、功能强大的地理信息公共平台大数据中心系统。
2项目总体建设目标
**市市域总面积2546平方公里，是省级历史文化名城，文化、经济基础雄厚，通过数字**地理空间框架建设项目、地理信息公共平台升级项目，积攒了丰富的矢量地图数据、影像地图数据、城市模型数据、城市规划等专题数据，数据种类繁多，数据量大。
地理信息公共平台大数据中心系统针对**市现有数据采集、更新、管理和使用，制定各类空间信息数据的内业预处理标准，数据整理入库标准，同时依托**市现有服务器、网络硬件环境，地理信息公共平台和数字城市基础数据库技术，建立一套高效的、可扩展、通用的城市地理信息公共平台大数据中心系统，实现对多源、异构、多比例尺、多时相的基础地形空间数据、遥感影像数据、城市模型数据的综合管理和地理信息公共平台数据集的快速输出。
3项目建设的基本原则
地理信息公共平台大数据中心系统是能够对基础地理信息数据进行存储、管理、更新、维护、查询、分析等操作的一个集合，是建设智慧**的重要组成部分。为确保数据库建成后能够稳定的运行和发挥作用，必须针对数据库管理系统建设的技术要求和需求情况提出一些基本原则。
(1)实用性原则
基础地理信息数据库建设要充分考虑各部门应用的实际情况，尽可能地满足当前的基本应用需求，使基础地理信息数据库建成后能够很快的发挥作用，辅助政府、单位等解决城市中存在的一些实际问题。数据库管理系统建设还应该做到功能完善、界面美观、操作方便，能够充分实现信息资源共享，方便人们获得自己所需要的信息。
(2)先进性原则
数据库管理系统建设要在吸取国内外基础地理信息数据库建设的经验和教训的基础上，研究和分析GIS技术及其相关技术的发展趋势，尽可能采用先进的技术和手段，统一规范基础地理信息数据的内容，合理组织数据库的结构，实现多源空间数据的集成化管理，确保基础地理信息数据库的科学性和前瞻性，方便进行更新维护，使数据库能够适应未来技术发展的变化，保证数据库能够持续稳定的发展。
(3)开放性原则
数据库建设必须严格按照国家和行业的相关标准和规范，结合应用的实际需要，这样才能保证数据库建设的质量，方便数据及时更新和维护，有效整合现有的数据资源，方便用户随时随地直接应用数据库中的数据，也方便将数据转换到所需的系统中，确保数据能够广泛地得到应用。
(4)可扩展性原则
数据库的更新维护是一个长期而重要的过程。随着系统业务的变更、内容的调整和技术的不断进步，对基础地理信息数据库的要求也越来越高，一方面需要能够方便系统进行管理、维护和升级，另一方面需要能够对数据库数据进行及时更新。因此，在数据库建设之初，要充分考虑数据库的可扩展性，以便在未来的使用过程中能够方便对数据进行更新和扩展。
(5)安全性原则
基础地理信息数据库储存着**市的基础地理信息数据，随着计算机网络技术的不断发展，数据共享越来越紧密，数据的安全性就显得越来越重要，一旦出现数据泄密情况，将对**市的安全构成威胁。因此，在建设数据库时应设计一套行之有效的安全机制，保证数据在网络中的安全。
4项目主要建设内容
4.1“数字**”地理信息公共平台数据服务扩展设计
地理信息公共平台大数据中心系统在已建成的**市地理信息公共平台基础上，借助云计算、物联网等先进技术手段，建立涵盖从城市微观要素到宏观状况的动态时空信息数据集，搭建面向城市各部门的地理信息数据、功能、软件、硬件的全方位云服务平台，实现基础地理信息数据的局部数据更新、与地理信息公共平台实时数据服务对接、服务替换、一张图管理等功能。
4.2基础地理信息数据预处理体系设计
依托国家、行业标准，参照地理信息公共平台的数据集成要求，研发基础地理信息数据预处理体系，实现对待入库数据的格式转换、坐标变换、投影变换及数据拼接能力，满足对批量数据建库在数据格式、坐标参考上的一致性要求，从而方便基础地理信息数据整理入库，集成到地理信息公共平台中。
4.3基础地理信息数据整理入库功能设计
依托国家、行业标准和“基础地理信息数据预处理体系设计”，研发基础地理信息数据质量检查功能和基础地理信息数据自动入库功能，实现城市基础地理信息数据的更新。基本包含以下基本功能：（1）数据质检模块：支持对待入库数据的批量自动化质量检查能力，并提供质检报告和图形错误的定位及导出，为数据整
改提供错误信息参考。检查内容包括结构检查、图形检查、拓扑关系检查、空间参考检查等。
（2）数据输入模块：支持图形数据输入、属性数据输入、批量数据快速自动化导入，满足基础库快速建库的需求。（3）数据输出模块：支持基于数据库系统进行数据的批量导出，支持各种条件（包括矩形、多边形、标准分幅等）的数据输
出方式（包括相交、包含、相切），提供中间交换格式数据
的导出（包括shp、mdb、gdb），满足不同用户对数据库
中数据的需求。
（4）数据管理模块：支持对数据库数据的浏览查看、放大、缩小、视图定位等基本功能，同时还应支持对数据库数据的查
询检索（包括按空间范围检索、按图形查属性、按属性查图
形等单一条件或组合条件查询），满足对数据库数据的管理
应用服务需求。
（5）数据目录管理模块：支持对数据库中多尺度、多时相、多区域数据的目录管理能力，满足数据库数据的有效组织和高
效管理。
（6）运维管理模块：为了确保数据库管理系统能够正常安全运行，必须有运维管理模块来实现对数据库的用户管理、权限
管理、日志管理、备份及维护。
（7）能够分层次给出各模块之间的控制关系，实现各系统模块之间灵活集成。
（8）具有模块化和网络化能力以及较高的性能价格比。
（9）具有集成化管理矢量、属性、影像、DEM、地名和元数据的能力。
4.4数据库物理存储设计
**市基础地理信息数据种类丰富、数据量大，需通过网络技术、云存储技术研发一套高效的、易操作的数据存储体系。
在本项目中设计采用Oracle作为关系数据库。Oracle有良好的安全措施和数据恢复机制，随着面向对象的技术和传统关系数据库的结合，Oracle引入了面向对象技术，推出了对象－关系型数据库系统，进一步提高了数据管理的灵活性和应用开发能力。开放式数据互连ODBC、JDBC实现了应用程序与多种关系数据库的互连，同时也可以实现应用程序和数据库在不同操作系统之间的访问。面对Internet的强劲势头，ORACLE数据库推出了Web开发技术，支持Web数据库访问。这些都为网络信息共享打下了很好的基础。另外Oracle已经推出了对空间数据进行存储和管理的产品Oracle Spatial，还将推出能处理拓扑数据结构的新版本。目前，用对象－关系模型数据库作为GIS软件的后台来存储和管理多种类型的空间数据，已经成为众多GIS软件开发商构建应用系统的一个主要趋势。
地理信息公共平台大数据中心系统是一个复杂大型的空间数据库管理系统，它对于后台的数据库软件有着严格的要求。应用目前比较流行的Oracle数据库软件，不仅能对海量数据进行安全高效的管理，还对网络提供了有力的支持，在Oracle 9i版本以后，系统增加
了对空间数据的管理能力，这对以后地理信息公共平台大数据中心系统升级成通用空间数据库提供了可能。Oracle软件安装在数据库服务器上，**全省的各种空间数据将可以从客户端通过网络，最终存储在服务器上的Oracle数据库系统中。
地理信息公共平台大数据中心系统的建设采用Oracle11g大型数据库系统作为关系数据库管理系统。
4.4.1数据库物理创建
地理信息公共平台大数据中心系统存储有海量数据，众多基于空间数据的应用对数据库的访问，必将产生很多I/O冲突，造成数据库和应用效率的降低。对数据库文件进行恰当的物理设计是数据库的一大特点，因此对于不同的数据库文件可以存放于不同的磁盘中，从而减少oracle数据库I/O冲突，提高数据库的读写效率。
4.4.2数据库的存储
地理信息公共平台大数据中心系统是以关系数据库内部关系表存储在磁盘上。
地理信息公共平台大数据中心系统建成后将包含众多的各种文件，为了便于数据库的管理与维护，与数据库有关的文件应该存储在专门供数据库使用的存储设备中。不同数据库的数据文件不应该存放在一起，每一种类型的数据文件存放在各自的专用目录中。在硬件环境允许的条件下，Oracle软件和数据库应该放置在不同的磁盘设备之上，所选用的磁盘设备必须专用于数据库，防止对非数据库软件或者文件的操作影响数据库安全。
4.5数据库空间参考设计
**市基础地理信息数据内容众多，综合考虑已有的地理信息公共平台和**市的地理空间位置特点，设计一套易于管理数据组织关系和数据现实不变形的空间参考体系，目前建库数据空间参考设计所采用坐标系如下表：
空间数据坐标系对照表
4.5.1平面基准
西安1980坐标系，高斯—克吕格投影，分带存储，1∶5万数据采用6度分带，带号20；1∶1万，1：2000，1：1000，1：500采用3度分带，带号39，坐标单位均为米。
4.5.2高程基准
高程基准：85国家高程基准。
4.6数据库逻辑设计
数据库的物理存储结构对应一系列的物理文件，这部分主要建设的是数据存储的实际位置，数据是以什么结构存储到数据文件中，取决于数据库的逻辑存储结构。
Oracle数据库在执行操作时，并不是以数据文件为单位，而是从逻辑上定义出一组结构，操作的数据可以细分不同的存储单元，oracle 操作数据的过程，实际上就是对这些不同级别的存储单元进行维护和管理的过程。
4.6.1逻辑组织规则
1)全市DLG数据分比例尺按要素大类构成数据集，统一集成管
理。
2)全市栅格数据（DEM、DOM）按照栅格数据类型+比例尺+
入库年份来构成数据集，统一集成管理。
3)元数据为图幅级元数据，按照元数据数据类型进行组织。
4)三维数据按照其组织目录以文件夹形式进行组织管理
5)地名地址数据矢量数据类构成数据集，统一集成管理。
4.6.2DLG数据库设计
4.6.2.11∶500DLG数据库设计
1)1∶500DLG数据库命名
1∶500矢量数据集命名为：DLG+比例尺代码+入库年份；
1∶500矢量要素类命名为：比例尺代码+数据类型+图层名称+存储类型
2)1∶500DLG数据库的逻辑结构。
1:500DLG数据库的逻辑结构是由西安80坐标系3度分带39带的矢量数据集和多个的矢量要素集构成，逻辑结构示意图如下所示：
图4-1 1∶500DLG数据库逻辑结构
4.6.2.21∶1000DLG数据库设计
1)1∶1000DLG数据库命名
1∶1000矢量数据集命名为：DLG+比例尺代码+入库年份。
1∶1000矢量要素类命名为：比例尺代码+数据类型+图层名称+存储类型。
2)1∶1000DLG数据库的逻辑结构
1:1000DLG数据库的逻辑结构由西安80坐标系3度分带39带的矢量数据集和多个矢量要素类构成，逻辑结构示意图如下所示：
图4-2 1∶1000DLG数据库逻辑结构
4.6.2.31∶1万DLG数据库设计
1)1∶1万DLG数据库命名
1∶1万矢量数据集命名为：DLG+比例尺代码+入库年份。
1∶1万矢量要素类命名为：比例尺代码+数据类型+图层名称+存储类型。
2)1∶1万DLG数据库的逻辑结构
1:1万DLG数据库的逻辑结构由西安80坐标系3度分带39带的矢量数据集和多个矢量要素类构成，逻辑结构示意图如下所示：
图4-3 1∶1万DLG数据库逻辑结构
4.6.2.41∶5万DLG数据库设计
1)1∶5万DLG数据库命名
1∶5万矢量数据集命名为：DLG+比例尺代码+入库年份。
1∶5万矢量要素类命名为：比例尺代码+数据类型+图层名称+存储类型。
2)1∶5万DLG数据库的逻辑结构
1:5万DLG数据库的逻辑结构由西安80坐标系6度分带20带的矢量数据集和多个矢量要素类构成，逻辑结构示意图如下所示：
图4-4 1∶5万DLG数据库逻辑结构
4.6.3DEM数据库设计
1)DEM数据库命名
DEM栅格数据集的命名方法为：DEM+比例尺代码+入库年份。
DEM数据文件的命名与入库数据文件名称保持一致。
2)DEM数据库的逻辑结构
DEM数据库的逻辑结构由西安80坐标系3度分带39带的栅格数据集和对应的多个DEM数据文件构成。
4.6.4DOM数据库设计
1)DOM数据库命名
DOM栅格数据集的命名方法为：DOM+比例尺代码+入库年份。
DOM数据文件的命名与入库数据文件名称保持一致。
2)DOM数据库的逻辑结构
DOM数据库的逻辑结构由西安80坐标系3度分带39带的栅格数据集和对应的多个DOM数据文件构成。
4.6.5三维模型库设计
**市三维模型数据库采用文件库管理，在数据库设计方面将通过目录层级、命名编码反映模型的分层、分区、分类以及模型制作级别等信息。
4.6.6元数据数据库设计
1)元数据库内容及命名
元数据库为图幅级元数据。
元数据库命名为META2012。
矢量数据元数据命名为META+比例尺代码+DLG。
数字高程模型数据元数据命名为META+比例尺代码+DEM。
数字正射影像数据元数据命名为META+比例尺代码+DOM。