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系統整合

浙江省農業地質環境數據的類型有矢量空間數據、柵格、文檔、照片、錄像等,按其研究範圍可分成省級區域農業地質調查數據(包括浙北、浙東、浙中3個工作區)和縣(市)示範區農業地質調查數據2個等級;按其數據精度也分成1:5萬、1:10萬、1:20萬、1:25萬、1:50萬比例尺不等;依其研究內容又可進壹步細分為若幹子庫,即地理信息數據子庫、地球化學數據子庫、地質數據子庫、農產品安全數據子庫、非點源汙染數據子庫、文檔數據子庫等;按其形成時間可分成1990年和2002年2個時段的數據。上述數據中不僅空間尺度、數據結構、工作範圍不壹致,而且存在著有多時段的歷史數據。同時在系統開發上有二維、三維組件,為構建AGEIS系統,非常有必要對它們進行統壹的組織管理,系統整合策略主要從多源空間數據的集成、多時段數據的整合、數據字典的組織管理、用戶信息的組織管理及系統集成5個方面進行。

表8-4 空間屬性控制

(1)多源空間數據的集成

浙江省農業地質環境調查的矢量數據來源和格式較多,因GIS軟件均有自己的數據格式,導致矢量數據存儲格式和結構的不同。要進行各系統的數據***享,必須對多源數據進行融合,多源數據集成如圖8-13所示。系統建設過程中采用的方法是依據Open GIS通用數據轉換標準,同時考慮到不同GIS軟件有不同的商業秘密,也就產生了不同的空間數據模型,數據格式之間的轉換很難做到無損轉換,在MapGIS、ArcGIS軟件平臺的二次開發環境下可將各圖元的圖形參數單獨生成數據表,並與格式轉換後的圖元通過關鍵字段關聯較好地實現數據格式轉換後圖形參數信息的損失,以減輕數據轉換帶來的工作量。然後是幾何位置糾正、鑲嵌配準、圖幅接邊和投影變換,最後是重新對地圖數據各要素進行重新分類組合、統壹定義,實現多源矢量空間數據的空間數據格式、空間參照系及數據庫結構的統壹。

浙江省農業地質環境調查的柵格數據主要是工作區的數據高程模型(DEM)、Landsat和SPOT的數據,其中開展全省分類、土地利用類型和土地覆被現狀、海塗利用狀況、海岸帶變遷等遙感調查工作,采用幾何及光譜分辨率較高、單景覆蓋廣、重復周期短的Landsat-5TM、Landsat-7 ETM+和法國SPOT-4衛星影像作為主要數據源;杭州灣、溫州灣等重點地區進行的海岸帶遙感調查采用了幾何分辨率為2.5m 的SPOT-5數據,針對土壤含水性的遙感調查則采用高光譜分辨率的Terr a-MODIS為主要數據源。將這些不同來源、不同精度、不同內容的柵格圖像數據通過幾何空間配準、鑲嵌處理、遙感圖像之間融合,以及遙感圖像與DEM的融合,以便制圖顯示和圖像的解譯處理,實現空間數據格式、空間參照系的統壹。

圖8-13 多源數據集成圖

(2)多時段數據的整合

浙江省農業地質環境調查數據的綜合分析與解剖主要通過2個時段數據進行的,壹是從1980年開始在原地質礦產部的統壹部署下全國性的以水系沈積物為主要對象的區域化探調查數據,完成了覆蓋95%範圍的地球化學調查。平均采樣密度1.16件/k m2,***分析了40 余種元素(Au、Ag、As、B、Ba、Be、Bi、Cu、Cr、Co、Ce、F、Ga、Hg、Cl、Ca、Mo、Mn、Ni、Nb、Pb、P、Sr、Sn、Sb、Ti、Th、U、V、W、Y、Zn、Zr、K2 O、Na2O、Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3、SiO2 等)。另壹是2002年的浙江省農業地質環境調查中的多目標地球化學數據。這2個批次的數據,工作方法和測試內容均不太壹致,1990年的化探掃面水系沈積物測試項目為16 項,包括Ag、Au、As、Cr,而2002年的浙江省農業地質環境調查中的多目標地球化學測試項目有54 項。

多時段數據的整合主要采用“以大為主,以全蓋偏”的整合思路,不僅考慮已有的多時段數據的整合,還有方便以後監測數據的入庫。表層地球化學全量元素數據表的表結構增加了測試分析方法、時間、單位等關鍵字段來區別不同時段的歷史數據,AGEI S 系統調用歷史庫數據時,可采用過濾時間字段的方式來顯示檢索歷史庫數據。

(3)數據字典的組織運用

數據字典是數據庫系統中用來保存非數據信息的數據庫,它承擔著管理數據資源、數據標準化等功能。

在系統的開發過程中將數據字典技術應用到GIS圖層管理中,以增強系統的靈活性和開放性。浙江省農業地質環境數據庫包括地理、地質、區域地球化學、農產品、非點源等多類圖層,而建立各類圖層的關鍵在於建立圖層的屬性數據表,傳統的編程開發都是將數據與代碼緊緊綁在壹起,這種方法的缺陷在於程序代碼嚴重依賴數據模型,不利於系統的維護、升級,開發過程中壹旦圖層屬性表的結構、空間數據組織結構等發生了更改,開發者將不得不更改大量的代碼段。另壹方面,所建立的空間數據庫的屬性內容(包括內含屬性和外掛屬性)、文檔文件名、圖層名稱等均用代碼表示,如果直接在AGEIS系統中查詢顯示,其操作性、可讀性差。

通過建立數據字典,把圖層名稱、空間數據組織結構、非空間數據組織結構等內容轉換成為數據字典中的記錄,在AGEIS系統的用戶應用界面發出請求後,先加載各類數據,再通過空間數據結構組織表、非空間數據結構組織表解釋AGEIS數據組織結構;圖層對照表、文檔對照表、代碼對照表、數據項對照表解釋圖層名稱和屬性內容;顏色對照表、初始符號結構表解釋各圖元的圖形參數,最後在系統中正確地顯示。這樣更改圖層組織結構、數據項、圖層名稱等內容將不影響既有代碼的執行效果,使得數據結構與程序代碼分離,不僅可以提高程序代碼在系統開發過程中的適應性,而且有助於系統的升級和再應用。

該數據字典主要包括圖層對照表(表8-5)、文檔對照表(表8-6)、代碼對照表(表8-7)、數據項對照表(表8-8)、初始符號結構表(表8-9)、空間數據結構組織表(表8-10)、非空間數據結構組織表(表8-11)、顏色對照表(表8-12)8個表。

表8-5 圖層對照表

其中,表8-5是關於圖層對照表,主要保存系統中所存在的各圖層的基本信息。[圖層文件名]字段中的值對於各個圖層來說是唯壹的,此編號是根據《浙江省農業地質環境數據庫圖層及屬性文件格式要求》進行編制,而非系統運行過程中隨機生成。[圖層類型]字段保存了各圖層中空間對象的類型。[圖層名稱]字段中保存了圖層文件名對應的中文描述。

表8-6是文檔對照表,描述所有文檔多媒體文件名對應的中文描述信息,由於文檔代碼是按《浙江省農業地質環境數據庫圖層及屬性文件格式要求》進行編制的,有唯壹性。

表8-6 文檔對照表

表8-7是代碼對照表,描述所有圖層的屬性表中包含的所有屬性代號的信息。由於同壹代碼可能包含不同行業標準編碼體系中的屬性,因此另有專門的數據表在數據項代碼與代碼間建立鏈接。

表8-7 代碼對照表

表8-8是數據項對照表,描述所有圖層中的數據項基本信息,包括數據類型及長度、單位、數據項名稱、數據項代碼和圖層文件名等。

表8-8 數據項對照表

表8-9是初始符號對照表,主要記錄每個用戶的圖形參數信息,包括圖層名稱、標示字段、標示字段值、符號代碼、內部顏色、外部顏色、大小、邊線、邊線顏色等。

表8-10是顏色對照表,主要保存不同系統下圖形參數信息對應關系表。進行圖形矢量化時,采用的中間軟件是中地軟件MapGIS,故需將MapGIS系統下的圖形顏色信息轉化到浙江省農業地質環境信息系統中。[ color ]字段表示 MapGIS 系統下圖形顏色編號,[name]字段表示與[color]字段相對應的 VB 系統顏色值(采用 RGB()函數計算值)。

表8-9 初始符號結構表

表8-10 空間數據庫組織結構表

表8-11是空間數據庫組織結構表,主要保存各圖類信息。包括圖類代碼、圖類名稱2個字段。其作用是讓圖層在樹狀結構中分類顯示,便於管理。

表8-11 非空間數據庫組織結構表

表8-12是非空間數據庫組織結構表,主要保存文檔多媒體和主要子項目組成等信息。其作用是解釋文檔代碼的含義,讓各類多媒體文檔在樹狀結構中分類顯示。

表8-12 顏色對照表

(4)用戶信息的組織管理

用戶信息主要包括用戶名、用戶單位、註冊時間、密碼、數據獲取方式、查詢範圍、操作功能、圖形參數及客戶端IP等。用戶信息管理結構如圖8-14所示。

圖8-14 用戶信息管理結構圖

所有的數據維護由系統管理員負責,相對來說,客戶端的工作量較少,只用保存好自己的密碼,其他信息均保存在數據庫管理系統中的用戶信息表,其中密碼采用加密方式存儲。為保證每個用戶方便地使用自己的信息,建立了用戶個人工作空間,工作空間的信息如圖形參數信息、圖層控制,界面內容和風格均存儲在數據庫中。

系統引入了地球化學數據處理軟件Geo MI DS的顏色體系,將所有地球化學色階存儲在PAL 格式文件之下,通過編輯色階文件來改變地球化學圖形參數。而針對於地理地形圖形參數,首先加載系統默認的圖形參數,用戶進行編輯修改後,系統可自動存儲,方便用戶下次調用。

針對於系統管理員,采用權限方式來操縱客戶端用戶的數據訪問方式、範圍及時間,同時服務器會記錄每個用戶(包括系統管理員)的註冊、登錄、賦權等信息和數據導入、訪問、更新等信息,方便各種操作回溯性查詢,提高系統的安全性。而整個數據庫的數據量較大,圖層有1 000多個,不僅要考慮導入數據的校驗和簡便,還要註重導入數據的圖層信息記錄管理。系統采用批量導入和實時信息提示的方式來記錄入庫圖層數據情況,自動記錄導入時間、用戶名、成功與否、是否覆蓋已有文件、不成功的出錯信息。

(5)系統集成

系統集成就是將各功能部分綜合、整合為統壹的系統。系統利用Visual Studio.net 為開發工具,以海量三維數據管理技術、快速三維顯示技術等為核心,研究開發數據處理與三維顯示組件、海量地形與影像管理組件、三維動態演化組件、色柱組件,以實現三維動態顯示。

AGEI S系統采用面向對象的開發方式,利用組件式GIS 二次開發技術,三維顯示查詢功能調用數據處理與三維顯示組件、三維動態演化組件、色柱組件3個組件的函數、事件及屬性,海量數據管理功能調用海量地形與影像管理組件的函數,二維顯示分析功能則調用MapObjects組件的函數、事件及屬性,文檔顯示與查詢功能調用文檔多媒體組件的函數、事件及屬性,各類數據由數據字典解釋,實現通用GIS功能,各GIS組件、非GIS 組件通過可視化的軟件開發工具Visual Basic 6.0 方便地高效無縫的系統集成,實現專業模型、GIS 控件、其他控件緊密地結合在統壹的界面下。

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