劉兵　梅新　田文俊

【摘 要】地理空間數(shù)據(jù)是農(nóng)業(yè)決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，能夠準(zhǔn)確、及時(shí)的反映種植區(qū)域的農(nóng)作物時(shí)空動(dòng)態(tài)變化信息，而這些變化信息隨著時(shí)間的推移，會(huì)構(gòu)成海量的數(shù)據(jù)集，且這些數(shù)據(jù)具有多源、多時(shí)空、多尺度以及結(jié)構(gòu)多樣等特點(diǎn)。針對地理空間數(shù)據(jù)具有海量、實(shí)時(shí)、多源的特點(diǎn)，提出利用組件式中間件的方法，開展數(shù)據(jù)集成方面的工作。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)情決策；地理空間數(shù)據(jù)；多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成

0 引言

數(shù)據(jù)是農(nóng)情決策空間信息系統(tǒng)的血液，也是整個(gè)系統(tǒng)的基石。而對于數(shù)據(jù)方面，由于涉及到多個(gè)機(jī)關(guān)及企事業(yè)單位，數(shù)據(jù)來源十分復(fù)雜，使用的平臺(tái)，數(shù)據(jù)的種類，格式，都有較大差異。而且由于各單位基于自身情況，對數(shù)據(jù)的側(cè)重點(diǎn)也不一樣，造成數(shù)據(jù)的格式、表達(dá)內(nèi)容、精度、空間坐標(biāo)系統(tǒng)等都存在較大差別。要想使整個(gè)農(nóng)情決策空間信息系統(tǒng)正常高效運(yùn)行，如何對這些多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)有效的集成化管理，成為一項(xiàng)重要的研究課題。

1 主要集成的地理空間數(shù)據(jù)類型

系統(tǒng)所要集成的數(shù)據(jù)可大致分為五類大類：影像數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，產(chǎn)品數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。

1.1 集成所需的主要核心技術(shù)

在充分了解了數(shù)據(jù)集成功能需求后，需設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)集成框架，能夠?qū)⒂跋駭?shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)等進(jìn)行統(tǒng)一管理，為農(nóng)情決策空間信息系統(tǒng)提供方便快捷的數(shù)據(jù)訪問功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層與業(yè)務(wù)邏輯層的交互，并有機(jī)的融為一體，提高數(shù)據(jù)的利用效率，減少數(shù)據(jù)重復(fù)采集帶來的成本。

1.1.1 組件式數(shù)據(jù)集成技術(shù)

受組件式GIS將GIS功能分而治之思路的啟發(fā)，本文將農(nóng)情決策空間信息系統(tǒng)所涉及到的數(shù)據(jù)集成功能分解開來，形成單獨(dú)的數(shù)據(jù)處理中間組件，這些組件相互獨(dú)立，但為了將這些組件集成起來統(tǒng)一管理，考慮設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)處理組件管理引擎和數(shù)據(jù)解析引擎，用來規(guī)范不同的數(shù)據(jù)訪問接口，包括空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)?？蛻舳说牟煌瑪?shù)據(jù)訪問請求在經(jīng)過數(shù)據(jù)集成技術(shù)解析后，訪問相應(yīng)的數(shù)據(jù)源?？蛻舳瞬恍枰罃?shù)據(jù)的具體來源具體結(jié)構(gòu)，只需要知道怎么使用。

1.1.2 數(shù)據(jù)解析組件

在整個(gè)數(shù)據(jù)集成技術(shù)中，各個(gè)數(shù)據(jù)集成組件是基礎(chǔ)功能單位，用來完成不同格式不同來源的數(shù)據(jù)的解析工作，從而暴露出數(shù)據(jù)的訪問接口，供業(yè)務(wù)層訪問。以矢量數(shù)據(jù)的解析為例，在農(nóng)情決策信息系統(tǒng)中，矢量數(shù)據(jù)的來源大體上包括信息中心提供的SHP數(shù)據(jù)，市農(nóng)業(yè)局提供的SuperMap生產(chǎn)的SDB行政區(qū)劃數(shù)據(jù)，中科院遙感所提供的部分MapInfo的.MIF格式數(shù)據(jù)等，不同的軟件廠商都提供了相應(yīng)的二次開發(fā)接口，可以通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問接口實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的解析。

1.1.3 地理空間數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的集成

空間數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的集成也是本文需要研究的重要內(nèi)容。主要是通過建立中間關(guān)聯(lián)表的方式，賦予物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)空間位置信息。這里以溫度檢測站點(diǎn)實(shí)時(shí)采集的溫度數(shù)據(jù)為例。溫度檢測儀采集的數(shù)據(jù)通常包括攝氏溫度、時(shí)間、儀器屬性、經(jīng)緯度坐標(biāo)等信息，通過建立一個(gè)中間關(guān)聯(lián)表，該表主要用于關(guān)聯(lián)檢測站點(diǎn)與空間數(shù)據(jù)如行政區(qū)劃圖，通過經(jīng)緯度坐標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這樣每個(gè)站點(diǎn)就具有了空間位置屬性，并可展示到地圖上。

1.1.4 無人機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)

目前無人機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件眾多，如PIX4D mapper、APS、DPGrid等。本文利用DPGrid提供的基于C++的無人機(jī)數(shù)據(jù)處理組件，通過調(diào)用其影像數(shù)據(jù)訪問接口、傅里葉濾波畸變換方法、影像拼接方法以及畸變處理方法等完成無人機(jī)數(shù)據(jù)的簡單預(yù)處理，為數(shù)據(jù)集成做好準(zhǔn)備。最后采用嵌入式開發(fā)技術(shù)，將C++編寫的無人機(jī)預(yù)處理程序編譯成OCX組件，然后將OCX集成到用C#開發(fā)的組件式數(shù)據(jù)集成模塊中，來處理客戶端對無人機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)處理的請求。

2 數(shù)據(jù)集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用：農(nóng)作物空間數(shù)據(jù)服務(wù)中心分系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1.1 系統(tǒng)軟件環(huán)境

2.1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)根據(jù)農(nóng)情決策空間信息系統(tǒng)對數(shù)據(jù)集成的要求，設(shè)計(jì)了如下幾個(gè)功能：遙感影像數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、地圖服務(wù)、系統(tǒng)管理幾大功能模塊。

1）影像數(shù)據(jù)

主要包括遙感影像和無人機(jī)數(shù)據(jù)，用戶登陸系統(tǒng)后，可以查看數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的最新的遙感影像數(shù)據(jù)產(chǎn)品，如LANDSAT系列數(shù)據(jù)、MODIS系列數(shù)據(jù)等。通過預(yù)選影像數(shù)據(jù)后進(jìn)行下載至本地或發(fā)送到郵箱，還可查看數(shù)據(jù)的屬性信息。

2）基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要指矢量數(shù)據(jù)，包括行政區(qū)劃數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)等。和遙感影像一樣，用戶可以查看數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的行政區(qū)劃數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)，及其屬性信息。通過預(yù)選數(shù)據(jù)列表進(jìn)行下載至本地或發(fā)送到郵箱。

3）產(chǎn)品數(shù)據(jù)

產(chǎn)品數(shù)據(jù)主要包括預(yù)處理影像、植被指數(shù)、地表參數(shù)、專題圖、監(jiān)測報(bào)告等。這些數(shù)據(jù)大多是通過專業(yè)的應(yīng)用程序軟件處理后生成，如ArcGIS、Excel等，用戶可以對數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)的這些數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪查改等操作，也可以上傳自己的數(shù)據(jù)到服務(wù)器端，還可以下載感興趣的數(shù)據(jù)。

4）物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)主要包括作物監(jiān)測數(shù)據(jù)、土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)、原始?xì)庀髷?shù)據(jù)等，通過監(jiān)測設(shè)備實(shí)時(shí)采集獲得。大多以視頻、圖片、文本或其他特有數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)。

2.1.3 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，系統(tǒng)前端采用AJAX的GET/POST方法向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)服務(wù)請求，對于文件的傳輸采用FTP文件傳輸協(xié)議，利用arcgisapi進(jìn)行地圖的渲染和展示。后端數(shù)據(jù)集成部分，采用組件式開發(fā)技術(shù)，設(shè)計(jì)一套通用數(shù)據(jù)集成組件，用于實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的集成和對數(shù)據(jù)庫的訪問。數(shù)據(jù)庫部分，為提高數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，采用了一些比較成熟穩(wěn)定的空間數(shù)據(jù)庫引擎。

2.1.4 集成數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫按數(shù)據(jù)庫類型分可分為地理空間數(shù)據(jù)庫和非空間數(shù)據(jù)庫，按數(shù)據(jù)種類分可分為遙感影像數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、地面監(jiān)測數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)五大類。根據(jù)這些數(shù)據(jù)具有來源不一，結(jié)構(gòu)不一，數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)可設(shè)計(jì)一種空間數(shù)據(jù)庫與非空間數(shù)據(jù)庫混合組成的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

本文重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)集成，且提出了利用組件式數(shù)據(jù)集成中間件來調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問接口。通過第四章對農(nóng)作物空間數(shù)據(jù)服務(wù)中心系統(tǒng)的分析與應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)，這種數(shù)據(jù)集成方式至少滿足了如下幾點(diǎn)要求：數(shù)據(jù)信息完整、屏蔽數(shù)據(jù)的差異性、保證系統(tǒng)的（下轉(zhuǎn)第175頁）（上接第145頁）可擴(kuò)展性。

3.2 展望

OGC標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)成為空間數(shù)據(jù)互操作規(guī)范的趨勢，即使現(xiàn)今這種標(biāo)準(zhǔn)還沒有在個(gè)GIS軟件廠商內(nèi)普及開來，相信在不久的將來，也會(huì)在GIS領(lǐng)域內(nèi)逐步普及，這對于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成來說意義重大，這也是今后的一個(gè)重要研究方。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]