嵌入式地理信息系統(tǒng)空間地理數(shù)據(jù)組織技術(shù)的思考

閆勇+孫維平

摘 要：結(jié)合嵌入式地理信息系統(tǒng)特點(diǎn)及其空間地理數(shù)據(jù)分類，文章對(duì)系統(tǒng)空間地理數(shù)據(jù)組織技術(shù)展開了分析，對(duì)數(shù)據(jù)組織流程、模型、數(shù)據(jù)預(yù)處理等環(huán)節(jié)進(jìn)行了介紹，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：嵌入式地理信息系統(tǒng)；空間地理數(shù)據(jù)；組織技術(shù)

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）23-0051-02

引言

近年來，伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式地理信息系統(tǒng)也得到了較好的開發(fā)和應(yīng)用。而在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，還要以空間地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，需完成各種信息的獲取和管理，從而為系統(tǒng)運(yùn)行提供支撐。采用空間地理數(shù)據(jù)組織技術(shù)，則能使空間地理數(shù)據(jù)得到較好的管理，不僅能夠有效減少冗余數(shù)據(jù)，還能使系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。因此，還應(yīng)加強(qiáng)嵌入式地理信息系統(tǒng)空間地理數(shù)據(jù)組織技術(shù)的分析，以便更好的滿足系統(tǒng)應(yīng)用要求。

1 嵌入式地理信息系統(tǒng)概述

所謂的嵌入式地理信息系統(tǒng)，其實(shí)就是擁有地理信息系統(tǒng)功能的嵌入式產(chǎn)品，是地理信息系統(tǒng)與嵌入式設(shè)備集成得到的產(chǎn)物。利用該系統(tǒng)，能夠完成地圖查詢、導(dǎo)航、定位等多種功能，并且也能完成空間數(shù)據(jù)的管理。從結(jié)構(gòu)組成上來看，該系統(tǒng)由嵌入式軟件、硬件和操作系統(tǒng)構(gòu)成，具有“可裁剪”性的特點(diǎn)，能夠完成數(shù)據(jù)資料及其格式的裁剪，獲得的內(nèi)容則具有一定的完整性和精確性[1]。在空間數(shù)據(jù)管理方面，嵌入式系統(tǒng)能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、操控、分析和量算，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化操作。

2 嵌入式地理信息系統(tǒng)的空間地理數(shù)據(jù)用途與分類

在嵌入式地理信息系統(tǒng)中，擁有多種形式的空間地理數(shù)據(jù)，如多級(jí)矢量地圖數(shù)據(jù)、地面數(shù)字高程數(shù)據(jù)、導(dǎo)航動(dòng)態(tài)定位數(shù)據(jù)等，大多數(shù)據(jù)擁有較廣的應(yīng)用范圍。從數(shù)據(jù)用途上來看，一類數(shù)據(jù)可用于顯示電子地圖背景，擁有良好可視化表達(dá)效果，一類數(shù)據(jù)可用于進(jìn)行空間實(shí)體的地理位置獲取，需完成疊置分析、緩沖區(qū)分析等分析處理，此外，也有數(shù)據(jù)用于滿足用戶的信息查詢需求，能夠在地圖上用用戶理解的方式進(jìn)行信息展現(xiàn)。由于空間地理數(shù)據(jù)不僅具有位置特征，同時(shí)也具有屬性和時(shí)間特征，所以可以根據(jù)特征完成數(shù)據(jù)的進(jìn)一步劃分。具體來講，就是將其劃分為屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)。如類別、名稱等用于描述屬性的數(shù)據(jù)即為屬性數(shù)據(jù)，位置數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)等用于描述地理位置的數(shù)據(jù)則為幾何數(shù)據(jù)，鄰接、關(guān)聯(lián)等用于描述數(shù)據(jù)空間關(guān)系的數(shù)據(jù)則為關(guān)系數(shù)據(jù)。

3 嵌入式地理信息系統(tǒng)的空間地理數(shù)據(jù)組織技術(shù)

從上述分析可以看出，嵌入式地理信息系統(tǒng)擁有多種類型的空間地理數(shù)據(jù)。能否較好的進(jìn)行數(shù)據(jù)組織，則關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行速度的高低。所以在嵌入式地理信息系統(tǒng)中，還要加強(qiáng)空間地理數(shù)據(jù)組織技術(shù)的運(yùn)用，從而利用系統(tǒng)提供良好的空間數(shù)據(jù)管理服務(wù)。

3.1 數(shù)據(jù)組織流程

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在嵌入式地理信息系統(tǒng)中，擁有多種影像數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)等多種空間地理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)擁有不同的格式。所以在空間地理數(shù)據(jù)組織上，還要先完成格式轉(zhuǎn)換，以便統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理。為此，還要利用SuperMap Objects平臺(tái)的數(shù)據(jù)引擎編寫程序完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，將DGN等數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為SuperMap/SDB格式。針對(duì)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)，則可以進(jìn)行組織合并。具體來講，就是從SDB數(shù)據(jù)庫中完成數(shù)據(jù)集的提取、合并，從而得到新的數(shù)據(jù)集。通過在數(shù)據(jù)集中添加各種專題信息，并完成對(duì)遙感、地圖等專題信息的可視比例尺范圍設(shè)置，則能使數(shù)據(jù)得到高效的調(diào)用。

3.2 數(shù)據(jù)組織模型

分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)組合流程可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)組織管理需要依靠SuperMap Objects平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。所以，還要完成相應(yīng)數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建，從而為空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建提供支持。在具體進(jìn)行模型構(gòu)建時(shí)，還要利用結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行引擎的設(shè)計(jì)，即將OLE復(fù)合文件當(dāng)成是引擎，以便對(duì)多個(gè)擁有不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)管理。從結(jié)構(gòu)上來看，SDB數(shù)據(jù)源擁有SDB和SDD這兩個(gè)文件，可在一個(gè)數(shù)據(jù)源中完成多個(gè)數(shù)據(jù)集的存儲(chǔ)，如文字?jǐn)?shù)據(jù)集、點(diǎn)數(shù)據(jù)集和柵格數(shù)據(jù)集等都可以在同一個(gè)數(shù)據(jù)源中存儲(chǔ)。所以采用該模型進(jìn)行空間數(shù)據(jù)管理，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)組織提供便利，并且能夠提供事務(wù)處理、增量訪問等多種功能。在該模型中，CAD數(shù)據(jù)集為復(fù)合數(shù)據(jù)集，不同于文本等其他數(shù)據(jù)集，包含多種數(shù)據(jù)形式[2]。因此利用該數(shù)據(jù)集，能夠完成文本、橢圓和點(diǎn)、線等多種類型幾何對(duì)象的存儲(chǔ)管理，并且能夠?qū)⑦@些對(duì)象組合為一個(gè)，進(jìn)而為復(fù)雜對(duì)象的管理提供便利。

3.3 數(shù)據(jù)的預(yù)處理

在實(shí)際進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)組織時(shí)，按照組織流程，還要先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。在具體分析的過程中，可以用地形圖的空間地理數(shù)據(jù)組織為例。而在嵌入式地理信息系統(tǒng)中，系統(tǒng)地圖由多個(gè)圖層構(gòu)成。在模型中，數(shù)據(jù)集為空間數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù)源則為數(shù)據(jù)集的集合，所以可將其看成是地圖，并將數(shù)據(jù)集看成是圖層。就目前來看，采用模型能夠?yàn)镈GN、DXF等多種數(shù)據(jù)格式提供支持，并按照要素類型完成數(shù)據(jù)的分類存儲(chǔ)。但在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的過程中，卻并未采取層對(duì)層的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，而是在復(fù)合數(shù)據(jù)集CAD中進(jìn)行地圖的完整添加。所以在數(shù)據(jù)組合平臺(tái)上，需要利用數(shù)據(jù)泵為對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入，然后進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，最后通過調(diào)用Improt完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入。在這種情況下，整個(gè)地圖將被轉(zhuǎn)換為一個(gè)圖層，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分層管理。因此在數(shù)據(jù)預(yù)處理的過程中，還要對(duì)CAD數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理，在屬性數(shù)據(jù)庫中按照字段值將不同空間要素區(qū)分開來，并在格式中利用OrigiLevel字段進(jìn)行各要素圖層信息保留。具體來講，就是先進(jìn)行數(shù)據(jù)源的新建，從而得到復(fù)合數(shù)據(jù)集，然后進(jìn)行各層soRecordset的獲取，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)的合并和專題的提取。經(jīng)過預(yù)處理，則能將地形圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)源中的多個(gè)數(shù)據(jù)集。

3.4 數(shù)據(jù)合并處理

完成數(shù)據(jù)預(yù)處理后，會(huì)得到多個(gè)復(fù)合數(shù)據(jù)集。所以采取該種空間數(shù)據(jù)管理方法，相當(dāng)于將完整地圖分割為多塊小地圖，而各地圖擁有相同的比例尺，并與一個(gè)復(fù)合數(shù)據(jù)集相對(duì)應(yīng)。在數(shù)據(jù)合并處理時(shí)，還要進(jìn)行100個(gè)復(fù)合數(shù)據(jù)集的隨機(jī)選取和測(cè)試。觀察測(cè)試情況可以發(fā)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)集數(shù)量較少時(shí)，系統(tǒng)能夠保持較快的運(yùn)行速度。但在數(shù)據(jù)集數(shù)量較多的情況下，系統(tǒng)運(yùn)行速度則開始降低，所以在處理海量地理數(shù)據(jù)時(shí)，還要完成數(shù)據(jù)的合理分割與組織，以便使系統(tǒng)的運(yùn)行速度得到提高。以大比例尺地圖為例，在以1：1000-1：25000范圍內(nèi)的比例尺進(jìn)行地圖分割時(shí)，數(shù)據(jù)集數(shù)量變化不會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行速度產(chǎn)生較大影響。但在地圖分幅數(shù)量不斷增加的情況下，系統(tǒng)運(yùn)行速度會(huì)呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢(shì)，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)組織時(shí)，還要確定最優(yōu)的地圖分幅數(shù)。利用M=S*N，則可以進(jìn)行地圖分幅數(shù)與比例尺對(duì)應(yīng)面積的關(guān)系描述，其中M為地形圖對(duì)應(yīng)面積，S為比例尺圖幅對(duì)應(yīng)面積，N為地圖分幅數(shù)。通過測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，在地圖分幅數(shù)在250～350范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)可以保持較快的運(yùn)行速度。采用同樣的方法對(duì)嵌入式地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析，可以確定1：5000為最佳范圍。具體來講，就是將1：500和1：1000的數(shù)據(jù)集合并成1：5000。按照這一分幅比例尺，可完成預(yù)處理得到的數(shù)據(jù)集合并[3]。由于系統(tǒng)中地形圖存儲(chǔ)名為圖號(hào)，所以只要完成1：5000比例尺圖號(hào)的數(shù)據(jù)集合并。針對(duì)規(guī)劃與功能地、路網(wǎng)等專題，可分別在數(shù)據(jù)源中增設(shè)一個(gè)復(fù)合數(shù)據(jù)集。而在對(duì)空間地理數(shù)據(jù)進(jìn)行合并后，考慮到地物識(shí)別問題，還要完成數(shù)據(jù)可視化比例尺范圍的設(shè)置，具體需結(jié)合數(shù)據(jù)安全、用戶權(quán)限和數(shù)據(jù)分辨率等要求完成范圍選取。

3.5 數(shù)據(jù)組織效果

嵌入式地理信息系統(tǒng)為建立在電子地圖基礎(chǔ)上的圖形系統(tǒng)，對(duì)圖形顯示有較高的分辨率和色彩豐富度要求。而采用空間地理數(shù)據(jù)組織技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)預(yù)處理，并對(duì)各種數(shù)據(jù)集進(jìn)行合并，則能在提高系統(tǒng)運(yùn)行效率的同時(shí)，較好的進(jìn)行地圖分幅比例尺和分幅數(shù)的確定，從而使數(shù)據(jù)可視化效果得到增強(qiáng)，因此能夠較好的滿足系統(tǒng)使用要求。

4 結(jié)束語

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，嵌入式地理信息系統(tǒng)的運(yùn)行需要以空間地理數(shù)據(jù)的組織處理為基礎(chǔ)，而其數(shù)據(jù)類型較為復(fù)雜，還要利用專門的模型完成數(shù)據(jù)組織合并，從而使系統(tǒng)的運(yùn)行速度得到提高。而采用SuperMap Objects模型，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，則能完成不同類型數(shù)據(jù)集的合并處理，進(jìn)而使嵌入式地理信息系統(tǒng)保持良好的運(yùn)行效果。

參考文獻(xiàn)：

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