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摘要：應急測繪數(shù)據(jù)的集成與共享是當前測繪應急保障研究的熱點問題之一。針對多源異構應急測繪數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集成共享方面存在的結構單一、效率不足等問題，設計了基于面向服務架構的應急測繪數(shù)據(jù)庫共享平臺，采用數(shù)據(jù)剖分、服務組合等技術，研究應急測繪數(shù)據(jù)組織模型和快速服務模型，實現(xiàn)應急測繪數(shù)據(jù)的快速集成、服務等功能。實踐表明，該平臺能為災害應急響應、災情研判等工作提供數(shù)據(jù)支撐。

關鍵詞：應急測繪；面向服務架構；數(shù)據(jù)管理；快速；數(shù)據(jù)共享

在應對自然災害等突發(fā)應急事件中,豐富海量的災害數(shù)據(jù)為防災減災提供很好的研究基礎，但同時也對應急測繪數(shù)據(jù)的快速集成、有效管理和合理應用等也提出了較大的挑戰(zhàn)。目前空間數(shù)據(jù)管理方式包括文件系統(tǒng)、關系數(shù)據(jù)庫、非關系數(shù)據(jù)庫等[1]。文件系統(tǒng)管理方式是指采用文件的方式存儲空間數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)都將存儲在一個或多個文件中，數(shù)據(jù)的獲取、更新等操作都在文件中完成[2]。這種方法具有使用簡單、靈活性好等優(yōu)點，但管理屬性數(shù)據(jù)時開銷大使得不適合用它存儲半結構化與結構化數(shù)據(jù)。關系數(shù)據(jù)庫是可通過OracleSpatial、MapInfoSpatialWare等空間數(shù)據(jù)訪問引擎實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的有效管理。但隨著數(shù)據(jù)量的飛速增長，會出現(xiàn)磁盤的I/O和網絡帶寬的瓶頸問題，造成管理效率的明顯下降[3]。非關系數(shù)據(jù)庫具有擴展、可靠性強等特性，其可以滿足對大量非結構數(shù)據(jù)和半結構數(shù)據(jù)的高效管理需求。為了滿足對結構化、半結構化和非結構化的海量多元的應急測繪數(shù)據(jù)管理需要，借鑒面向服務（serviceorientedarchitecture，SOA）的設計理念，設計面向服務的應急測繪數(shù)據(jù)共享平臺總體框架，綜合運用關系數(shù)據(jù)庫、非關系數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)管理技術，實現(xiàn)海量應急測繪數(shù)據(jù)的高效集成。同時，利用SOA松耦合思想，研究數(shù)據(jù)快速服務模型，實現(xiàn)集成數(shù)據(jù)的快速共享。SOA的特點是其可以將實現(xiàn)技術與業(yè)務的分離，根據(jù)服務間的松散耦合的方式組裝業(yè)務流程，完成業(yè)務的實施，實現(xiàn)信息的共享。

1平臺總體框架設計

面向服務的應急數(shù)據(jù)庫共享平臺的架構采用3層架構設計，分別是數(shù)據(jù)層、服務層與應用層。設計采用SOA多層分布式體系結構思想，可較好的滿足應急測繪數(shù)據(jù)的集成管理、快速調取與共享交換。平臺架構如圖1所示。

1.1數(shù)據(jù)層

是平臺數(shù)據(jù)支撐層，其采用關系數(shù)據(jù)庫和非關系數(shù)據(jù)庫組合的數(shù)據(jù)管理方式，前者中主要存儲應急測繪數(shù)據(jù)的資源與服務目錄、元數(shù)據(jù)信息、用戶與權限信息等，而后者則存儲柵格數(shù)據(jù)塊、矢量顯示瓦片、三維實體數(shù)據(jù)、表格和多媒體等。

1.2服務層

為平臺服務支撐層，其為平臺構建提供基礎的顯示服務、數(shù)據(jù)服務、服務、分析服務以及元數(shù)據(jù)目錄服務等。該層為平臺提供各類服務接口，是平臺應用提供各種數(shù)據(jù)服務。1.3應用層則是通過客戶端用戶發(fā)現(xiàn)與組合服務方式，實現(xiàn)快速制圖、快速與應急數(shù)據(jù)搜索等功能。

2關鍵技術

2.1應急測繪數(shù)據(jù)組織模型

為提高海量多源異構應急測繪數(shù)據(jù)的存取與訪問效率，需要對其它們進行有效組織。本文以非關系數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫管理技術組合方式，提出了縱向專題層、橫向格網塊的應急測繪數(shù)據(jù)組織模型，根據(jù)數(shù)據(jù)來源和比例尺兩個方面進行橫向分層、縱向分塊方法組織。在縱向層面可按專題、時間序列、比例尺進行分塊，而橫向層面的典型分塊方法為按標準經緯度、圖幅、矩形等。具體結構如圖2所示。在縱向層面，以應用為導向，將應急測繪數(shù)據(jù)劃分為應急基礎數(shù)據(jù)地理信息層、應急專題數(shù)據(jù)層、應急電子地圖數(shù)據(jù)層和應急事件數(shù)據(jù)層，然后將所有層元數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲至關系型數(shù)據(jù)庫表中，管理與查找每層信息。此外，每層對象的屬性信息分層逐條存儲于關系型數(shù)據(jù)庫的若干表中，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)對象的屬性條件查詢。在橫向分塊方面，按應急測繪數(shù)據(jù)剖分方案為具有統(tǒng)一劃分規(guī)則和編號的數(shù)據(jù)集。每個數(shù)據(jù)集內有多個數(shù)據(jù)塊，并在數(shù)據(jù)集范圍內，按照兩級四叉樹及編碼規(guī)則將空間數(shù)據(jù)劃分為數(shù)據(jù)塊進行管理。數(shù)據(jù)塊存儲于非關系數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)塊作為數(shù)據(jù)的部署、訪問和更新的單位，為數(shù)據(jù)組織管理提供支撐。GeoSOT全球剖分網格模型是一種等經緯度、四叉樹的全球剖分網格模型。程承旗等[5]等提出32級格網面片的改進方法，它的每個剖分面片編碼都有全球唯一性，可與其定位角點經緯度形成對應關系?；诖怂枷?，本文提出21級的GeoSOT剖分網格方案。該方案滿足空間面片最小空間尺度小于以我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)/街道行政區(qū)的空間尺度，具體如表1所示。該劃分范圍在南北緯60°區(qū)間內，邊長約為306米，在高緯度地區(qū)，邊長小于150米，地球剖分的最小單元為21級別，這一空間尺度完全可以滿足我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）行政區(qū)災情數(shù)據(jù)管理的需要。

2.2海量空間數(shù)據(jù)服務模型

為滿足應急測繪數(shù)據(jù)的快速，實現(xiàn)應急測繪數(shù)據(jù)的共享，本文設計了海量空間數(shù)據(jù)服務模型。模型以WFS（WebFeatureServices，地圖要素服務），WMS(WebMapService，地圖服務)，WMTS(WebMapTileService，地圖瓦片服務)等OGC標準的服務和Web服務為基礎，采用服務組合的形式，并根據(jù)災害信息數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)屬性特點，實現(xiàn)對海量的應急測繪數(shù)據(jù)的快速，如圖3所示。根據(jù)空間數(shù)據(jù)格式、類型等屬性特點建立匹配規(guī)則，設計服務方案。方案內容包括采用WMS服務矢量、正射影像等結構化應急測繪數(shù)據(jù)；WMTS服務矢量瓦片、柵格瓦片、三維模型等半結構化應急測繪數(shù)據(jù)；Web服務報表、視頻等非結構化應急測繪數(shù)據(jù)。

3平臺實現(xiàn)

為更好地統(tǒng)一組織和管理應急測繪數(shù)據(jù)，保障應急指揮、快速救援等防災減災工作，設計并實現(xiàn)面對服務的應急測繪數(shù)據(jù)共享平臺。平臺功能模塊包括：

3.1測繪應急數(shù)據(jù)管理

集成各類應急專題數(shù)據(jù)，包括基礎地理信息數(shù)據(jù)資源，地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)等，支持對數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)坐標轉換、數(shù)據(jù)導出、數(shù)據(jù)可視化等應急數(shù)據(jù)管理功能。

3.2測繪應急數(shù)據(jù)及預覽

采用海量空間數(shù)據(jù)服務模型，實現(xiàn)對各類應急測繪數(shù)據(jù)快速，滿足空間數(shù)據(jù)服務的和管理，并可對成功的多源異構應急測繪數(shù)據(jù)可視化瀏覽。

3.3空間數(shù)據(jù)分析

面對服務的應急測繪數(shù)據(jù)共享平臺還包括空間分析功能，為應急測繪空間數(shù)據(jù)提供空間分析工具集，實現(xiàn)對各種空間數(shù)據(jù)的空間分析與結果導出。

4結論

本文采用面向服務架構，以應急傾斜攝影模型數(shù)據(jù)、應急矢量瓦片數(shù)據(jù)、應急三維模型數(shù)據(jù)等為研究對象，提出了應急測繪數(shù)據(jù)組織模型和海量空間數(shù)據(jù)服務模型，設計了面向服務的應急測繪數(shù)據(jù)庫共享平臺架構，實現(xiàn)應急測繪數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集成管理、交換共享、快速查詢和快速等，為構建起一體化、空間型測繪應急數(shù)據(jù)資源提供了有益解決方案。

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作者：符季穎 徐鯤 單位：北京建筑大學