楊倩倩

摘 要：文章展開對我國地理國情信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)研究，目的在于了解當前地理國情信息系統(tǒng)的具體設(shè)計及應(yīng)用。在經(jīng)濟文化繁榮發(fā)展的趨勢下，我國政治、軍事等領(lǐng)域均取得突出性的進展。地理國情信息系統(tǒng)在軍事領(lǐng)域中，主要是結(jié)合地理信息、數(shù)字地球和空間數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，實現(xiàn)對地理國情信息的綜合管理與表達?；诘乩韲樾畔⑾到y(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用，文章首先分析了地理國情信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計。其次，探討了地理國情信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫及服務(wù)。最后，重點研究了地理國情信息系統(tǒng)的空間表達。

關(guān)鍵詞：地理國情；信息系統(tǒng)；設(shè)計

在科學(xué)技術(shù)日益創(chuàng)新的時代下，地理國情信息系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到經(jīng)濟和國防建設(shè)發(fā)展中。通常情況下，地理國情信息想通下的國情監(jiān)測，是從全面角度掌握我國地理環(huán)境要素的重要基礎(chǔ)。地理國情信息系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是借助先進的測繪技術(shù)和豐富的數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)對我國各地區(qū)地表覆蓋物和地形地貌信息的搜集，從而掌握所監(jiān)測地區(qū)的人為地理要素。作為一項相對復(fù)雜的信息管理工程，地理國情信息系統(tǒng)監(jiān)測下的數(shù)據(jù)來源廣泛。因此，其所獲得的數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用領(lǐng)域也較為寬泛，包括生態(tài)分析領(lǐng)域、環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域和安全防控領(lǐng)域。

1 地理國情信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

地理國情信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，主要是依據(jù)CS架構(gòu)模式，由客戶端和服務(wù)端兩部分組成的?？蛻舳嗽谛畔⑾到y(tǒng)中，通常是從信息系統(tǒng)平臺角度出發(fā)，提供具有針對性的信息服務(wù)，從而完成信息系統(tǒng)用戶的交互性任務(wù)。服務(wù)端在信息系統(tǒng)中，通常是用來對地理國情信息系統(tǒng)所搜集的信息加以存儲，并定期、及時地將所存儲的地理國情信息，加以發(fā)布，實現(xiàn)信息服務(wù)。深入分析地理國情信息系統(tǒng)的構(gòu)架應(yīng)用，信息處理系統(tǒng)在應(yīng)用中可以從數(shù)據(jù)服務(wù)、存儲和應(yīng)用3個層次展開。一般來說，地理國情信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)服務(wù)，屬于邏輯角度的分層。此兩層之間能夠借助系統(tǒng)的IP協(xié)議實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的獲取[1]。數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)，多是由信息系統(tǒng)的客戶端提供的，該層借助HTTP協(xié)議能夠有效獲取符合數(shù)據(jù)服務(wù)層的相關(guān)數(shù)據(jù)。具體地理國情三維地理信息系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2 地理國情信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫及服務(wù)分析

2.1 地理國情信息系統(tǒng)的矢量數(shù)據(jù)存儲

就數(shù)據(jù)格式來說，在地理國情信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，其所監(jiān)測和存儲的地表覆蓋分類信息都屬于矢量數(shù)據(jù)。在矢量數(shù)據(jù)存儲期間，圖層與數(shù)據(jù)是相對應(yīng)的關(guān)系，且對應(yīng)空間數(shù)據(jù)表。矢量數(shù)據(jù)庫與土層的關(guān)系對應(yīng)，呈現(xiàn)出兩方面的特點[2]。（1）不同的圖層和數(shù)據(jù)空間表中，所涵蓋的內(nèi)容和信息具有單一性，具有同質(zhì)性。比如，地表覆蓋信息和水域信息等。（2）不同的土層和數(shù)據(jù)空間表中，其所呈現(xiàn)的矢量數(shù)據(jù)形狀具有單一性，或者是點形，或者是面形，或者是線形。在對地理國情數(shù)據(jù)信息進行儲存時，通常采用矢量形狀，一般采用ST-CEOMETRY數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)對國情信息數(shù)據(jù)的綜合存儲。

2.2 地理國情信息系統(tǒng)的柵格數(shù)據(jù)存儲

在地理國情信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫中，對地理國情信息生成文件的通常是Oracle數(shù)據(jù)庫；對地理國情信息空間數(shù)據(jù)提供模型和編碼的通常是ArcSDE。利用地理國情信息系統(tǒng)中的數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）和數(shù)字對象模型（Digital Object Model，DOM），能夠快速將柵格信息存儲到空間數(shù)據(jù)庫中[3]。此種信息存儲不僅能夠提高信息系統(tǒng)對柵格數(shù)據(jù)的綜合性管理，同時也可以將此類柵格信息作為背景，在數(shù)據(jù)庫中用來表達所監(jiān)測的地貌形態(tài)和信息。一般來說，在對柵格數(shù)據(jù)庫進行存儲時，多是借助6個業(yè)務(wù)表實現(xiàn)的。即將柵格影像添加到國情信息系統(tǒng)中時，需要創(chuàng)建與柵格影像相適合的用戶業(yè)務(wù)表。在上傳圖片影像時，ArcSDE會將柵格影像添加記錄加以保存，形成數(shù)據(jù)索引表。通過柵格數(shù)據(jù)的表間關(guān)聯(lián)性，提升柵格影像信息的完整性。

2.3 地理國情信息系統(tǒng)的服務(wù)

在地理國情信息系統(tǒng)設(shè)計中，信息系統(tǒng)的服務(wù)接口是系統(tǒng)服務(wù)發(fā)揮作用的前提。如圖2所示為地理國情信息系統(tǒng)服務(wù)接口構(gòu)架圖。根據(jù)圖2中相關(guān)信息顯示，該信息服務(wù)接口采用的時REST接口規(guī)范。設(shè)計的地理國情信息系統(tǒng)服務(wù)，主要表現(xiàn)為以下幾項特點。（1）不同格式返回[4]。依據(jù)地理國情信息系統(tǒng)中的不同參數(shù)，可以在不同的格式下，將客戶端對服務(wù)器的請求結(jié)果進行返回。比如，JSON，AMF等格式，都是可以被返回的格式。（2）借助URI實現(xiàn)訪問。在地理國情信息服務(wù)系統(tǒng)中，包括柵格信息和矢量信息等，在對國情信息系統(tǒng)典型的業(yè)務(wù)功能進行查詢或是編輯時，都能夠通過對URI的訪問實現(xiàn)對相關(guān)業(yè)務(wù)的開展。由此，可以明確在地理國情信息系統(tǒng)服務(wù)中，可以針對國情信息服務(wù)的具體情況，實現(xiàn)對國情信息系統(tǒng)服務(wù)的合理設(shè)計。

3 地理國情信息系統(tǒng)的空間表達研究

3.1 地理國情信息數(shù)據(jù)的加載

在完成對地理國情信息系統(tǒng)的設(shè)計后，明確其如何實現(xiàn)空間表達，是提升系統(tǒng)日后應(yīng)用水平的重要基礎(chǔ)。從某種角度來說，地理信息國情空間的表達，實際上就是將地理國情信息轉(zhuǎn)化為可視化的過程。在實現(xiàn)空間表達期間，可以根據(jù)地理國情信息數(shù)據(jù)信息，完成對國情數(shù)據(jù)的加載。一般在加載數(shù)據(jù)時，主要借助的是資源定位器[5]。在對服務(wù)端空間數(shù)據(jù)進行切片式處理后，REST的請求格式為http：//服務(wù)器：端口號/arcgis（動態(tài)添加圖層）/services（服務(wù)）/服務(wù)名/MapServer/Level/X/Y。根據(jù)對該格式的分析，對其中幾個重點內(nèi)容加以細化。比如，數(shù)據(jù)層級用Level表示；地理國情信息服務(wù)所服務(wù)的區(qū)域為地圖服務(wù)，用MapServer表示；服務(wù)系統(tǒng)中所請求的瓦片，在經(jīng)緯度方向上的具體索引值和整數(shù)類型，則用X和Y表示。借助該資源定位器，能夠快速獲取數(shù)據(jù)瓦片，為信息數(shù)據(jù)的加載奠定基礎(chǔ)。

3.2 地理國情信息數(shù)據(jù)的調(diào)度

通常情況下，地理國情信息數(shù)據(jù)加載中，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)調(diào)度是比較重要的[6]。在地理國情信息系統(tǒng)中的客戶端，其主要的工作任務(wù)除了完成對數(shù)據(jù)的加載外，同時也要有根據(jù)數(shù)據(jù)的具體加載情況，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的角度。客戶端在對信息數(shù)據(jù)進行調(diào)度時，通常采用的是排隊算法，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)載入列隊的維持。如圖3所示為地理國情信息調(diào)度流程示意圖。根據(jù)表中相關(guān)信息可以明確，P1所代表的載入線程，主要是根據(jù)對用戶位置的觀察，詳細計算視錐體內(nèi)瓦片的三元組信息相關(guān)值，包括LEVEL，X和Y。根據(jù)視點投影中心的位置，按照距離設(shè)置遠近的優(yōu)先度，將視錐體內(nèi)的三元組信息根據(jù)相應(yīng)的順序，納入到列隊中，完成對P3線程的繪制。將P3線程中的棧頂三元組取出，按照在隊列中取出的P3線程三元組，根據(jù)相應(yīng)的數(shù)值，從地理國情信息服務(wù)器客戶端獲取相應(yīng)的瓦片。

3.3 地理國情信息的信息繪制

根據(jù)對地理國情信息系統(tǒng)的分析，明確地理國情信息系統(tǒng)所搜集的信息，多是空間地理信息。同時，所有的空間地理信息，都是在比較統(tǒng)一的數(shù)字地球框架中，實現(xiàn)對信息結(jié)構(gòu)的繪制[7]。所以，在地理國情信息繪制期間，可以從紋理貼圖的角度出發(fā)，對地理國情信息數(shù)據(jù)實施空間性表達。常見的空間性表達方法，采用的是橢球四叉樹結(jié)構(gòu)方法。在橢球四叉樹結(jié)構(gòu)方法中，從該結(jié)構(gòu)角度實現(xiàn)對數(shù)字地球的組織，在結(jié)構(gòu)建立后，數(shù)字地球表面會在此種構(gòu)建方法下，被分割成眾多的網(wǎng)格。在諸多紋理坐標網(wǎng)格中，柵格化矢量數(shù)據(jù)瓦片和DOM瓦片可以在紋理的映射下，實現(xiàn)地理信息繪制和空間表達。采用四邊形定點的紋理坐標，可以實現(xiàn)對DEM瓦片的空間信息獲取，從而將高程值作為空間坐標的Z值，完成對地理信息的起伏性表達。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，地理國情信息系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域中。為了進一步提升地理國情信息系統(tǒng)的應(yīng)用水平，明確該系統(tǒng)的具體設(shè)計是十分必要的。本研究對地理國情信息系統(tǒng)的設(shè)計進行了綜合的闡述。從矢量數(shù)據(jù)存儲和柵格數(shù)據(jù)存儲等方面，分析地理國情信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫及服務(wù)。此外，從信息數(shù)據(jù)加載、信息數(shù)據(jù)調(diào)度、信息繪制等，研究地理國情信息系統(tǒng)的空間表達。經(jīng)過本次研究，明確地理國情信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對地理國情信息的高校表達。希望在本次相關(guān)研究下，可以為日后提升地理國情信息系統(tǒng)的應(yīng)用水平，提供寶貴的建議。