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1核心要素數據更新現狀分析

“天地圖•福建”核心要素數據每年開展一次更新，一般按更新計劃選擇一部分地市城區或縣域作為更新區域，交通作為最重要的要素，需要每年對全省的鐵路和縣道以上的等級道路進行更新。核心要素數據更新的項目負責人根據更新計劃，將任務分配給更新作業員，每個作業員負責一個區域的更新。在分配任務時，需要按照作業員負責的范圍對全省的核心要素數據進行裁切（或空間相交），裁切結果以文件的形式分發給作業員，作業員參考遙感影像、專題數據等資料對核心要素數據進行更新。所有的作業員完成更新之后，需要再將數據進行拼接和接邊，項目負責人將更新成果發送給制圖員，制圖員再利用更新成果進行電子地圖的配圖和切片。在整個核心要素數據更新的過程中，數據以文件的形式流轉，裁切、拼接和入庫等操作都影響更新效率。更新過程中數據保存在作業員的工作站上，數據安全性不能保證，會出現硬盤損壞導致更新過程數據丟失的情況。數據更新完成后還需要導入應用服務器的數據庫中，用于電子地圖配圖和服務。陳為民等[7]研究了ArcGIS分布式地理數據庫技術，設計分布式地理數據庫同步更新系統，實現市級為主庫和區級為副庫的分布式數據庫同步更新機制。李永勝等[8]將Geodatabase復制技術應用于土地利用數據庫的管理，實現了同一數據庫平臺下多個地理數據庫間的數據雙向同步。核心要素數據更新項目負責人曾嘗試采用ArcGIS版本化（Versioning）的方法進行更新，數據庫部署在部門服務器，10多個作業員并發對數據進行編輯，但由于硬件資源的限制，會出現無法保存編輯的問題。基于分布式地理數據庫的更新技術流程，作業員編輯數據時不需要訪問服務器數據庫中的數據，降低了服務器的負擔。

2分布式地理數據庫

分布式地理數據庫就是將主庫中的全部或部分數據拷貝到一個或多個副庫中，形成數據分散存儲的組織方式，地理數據庫復制（GeodatabaseReplication）是實現數據分布的方法。分布式地理數據庫允許企業根據需要將數據從中央服務器（centralservers）分發到處于在線或離線的環境中，作業員可以在不同位置編輯同一份數據。復本更新后，通過同步（Synchronization）將數據變化從一個復本發送到另一個復本。通過數據分布可以緩解服務器爭用以及對中央服務器的網絡訪問速度慢的情況，從而提高數據可用性與性能。這有助于企業在執行編輯的用戶與訪問服務器以進行讀取操作的用戶之間實現地理數據庫負載均衡。地理數據庫復制的類型有3種：①檢入/檢出復制；②單向復制；③雙向復制。雙向復制可多次將數據變化從父復本同步到子復本，或子復本同步到父復本，適用于父復本和子復本都需要編輯或僅子復本需要編輯的情景，因此，在核心要素數據更新過程中主要使用雙向復制。創建雙向復制的父復本和子復本必須是在ArcSDE地理數據庫中。

3更新流程設計

根據ArcGIS的版本化和分布式地理數據庫的功能，通過設計合理的技術流程，將分布式地理數據庫用于“天地圖•福建”核心要素數據的更新作業。

3.1更新技術流程

參與核心要素更新的人員分為4類：①數據庫管理員（負責數據庫的運行管理）；②項目負責人（負責任務分配和數據沖突協調）；③作業員（負責數據的更新作業）；④質檢員（負責數據的一級檢查和二級檢查）。1）安裝配置數據庫。服務器端和工作站均采用ArcSDE+PostgreSQL地理數據庫，由數據庫管理員負責安裝。選擇PostgreSQL主要是因為其功能足以支撐千萬級數據量的管理，支持ArcSDE的完整功能，而且安裝文件很小，安裝、配置和管理非常方便。數據庫管理員負責在PostgreSQL中為更新創建forSDE數據庫。2）數據入庫及注冊。項目負責人在forSDE中創建要素數據集，將核心要素數據導入該要素數據集中。分布式地理數據庫需要依賴GlobalID字段，因此，數據導入數據庫之后必須添加GlobalID字段并賦值。項目負責人對服務器端的要素數據集執行注冊版本（RegisterAsVersion），注冊時不能勾選將編輯內容移動到基表的功能，將DEFAULT版本設置為受保護（Protected），然后從DEFAULT版本創建forEdit版本，并將forEdit版本設置為受保護（Protected）。3）創建用戶及復本。項目負責人使用創建數據庫用戶（CreateDatabaseUser）工具為每一個作業員創建一個數據庫用戶，并使用更改權限（ChangePrivileges）使工具授權作業員可以訪問forSDE中的要素數據集。此時每個作業員可以連接訪問2個數據庫：服務器數據庫和本地數據庫。作業員連接服務器端數據庫，在地理數據庫管理中從forEdit版本創建與作業員用戶名相同的私有（Private）版本。每個作業員創建完私有版本之后，項目負責人需要檢查版本的組織情況，每個作業員的私有版本必須按組織，不允許作業員從DEFAULT創建私有版本。要求每個作業員必須都創建一個私有版本，是為了數據更新之后，數據變化將同步到作業員的私有版本中。作業員連接服務器端的私有版本，從DEFAULT和forEdit版本創建的復本將無法同步，因為服務器端DEFAULT和forEdit版本已設置為受保護。作業員執行創建復本（CreateReplica）工具將服務器端的數據復制到本地ArcSDE中，創建復本時復本類型設置為雙向復制，同時將復本幾何要素（ReplicaGeometryFeatures）設置為每個作業員負責更新的范圍，子復本就僅包含與作業范圍相交的數據。每個子復本是雙向復制，所以本地子復本與服務器的父復本之間可以相互同步數據。數據更新作業。作業員根據參考資料對本地數據庫的數據進行更新。在更新過程中，本地數據庫完全可以與服務器斷開，不需要與服務數據庫進行同步。2）質量檢查。質檢員、項目負責人可以在作業員更新過程中對數據進行檢查，提前發現問題，通知作業員進行修改，將質量問題消除在生產環節，保證數據更新的質量。質檢員和項目負責人直接連接每個作業員的本地數據庫進行質量檢查，不需要拷貝數據。3）同步和協調。作業員通過同步數據變化（SynchronizeChanges）工具將本地數據庫中的更新數據同步到服務器端私有版本，同步的方向是從子復本向父復本，此時，更新的數據已經同步到服務器端作業員的私有版本。作業員在更新過程中，也可以根據需要定期將數據變化同步到服務器，避免本地數據出現問題，造成更新過程數據丟失。作業員的私有版本提交到forEdit版本時，必須進行沖突檢測和協調。沖突發生在以下情況：①當前編輯的版本和目標版本中對同一要素進行更新；②某個版本中更新了一個要素，而另一版本中刪除了此要素；③當前編輯的版本和目標版本中修改與要素或關系類關聯的拓撲。開始更新時每個作業員創建了一個私有版本，更新時作業員之間相互獨立，跨相鄰2個作業區域的要素會存在沖突，特別是交通和水系要素。使用版本管理工具條的協調進行沖突檢測，檢測到沖突時會激活沖突窗口。在同步和協調過程中，增量表會不斷增大，狀態越來越多，數據庫性能會慢慢下降。為了提高數據庫性能，必須定期對數據庫進行壓縮（Compress）。

3.2耗時分析

服務器端是一臺部門用于電子地圖切片的服務器，操作系統采用WindowsServer2008R2，處理器XeonE5-2650V2@2.6GHz×2，內存32GB。服務器和工作站均安裝ArcGIS10.2+PostgreSQL9.1.3，福建省核心要素數據約714萬個。核心要素數據導入服務器數據庫耗時34min38s，添加GlobalID字段并賦值耗時18min58s，注冊版本耗時12s。在一臺工作站的數據庫中創建尤溪縣的復本耗時3min9s，該縣的總要素個數為約13萬。從數據入庫到創建尤溪縣的復本，整個過程耗時56min57s。因為創建要素數據集、創建版本、創建數據庫用戶和授權等操作耗時非常短，因此，不進行耗時統計。在基于分布式地理數據庫的更新方法中，數據入庫和添加GlobalID字段僅需操作一次，核心要素數據將一直存儲在數據庫中。作業員的數據庫用戶也僅創建一次。每次需要開展更新任務時，項目負責人僅需將作業員的更新范圍分發下去，作業員自行在服務器forEdit版本上創建私有版本，然后創建復本。創建復本耗時與要素的個數正相關，一般來說，作業員僅需10min左右就可以完成一個縣的原始數據的準備。基于分布式地理數據庫的更新成果存儲在服務器的數據庫中，可直接用于服務和電子地圖配圖等。核心要素數據需要每年進行全面更新，鐵路、等級公路等重點要素需要實時更新，基于分布式地理數據庫的更新方法具有明顯優勢。在對重點要素進行實時更新時，每次更新可能僅有幾個要素，但為了保證本地數據與服務器數據庫中的數據一致，每次更新完都需要進行一次入庫，非常耗時。

3.3復雜性分析

采用分布式地理數據庫的更新方法比傳統的更新方法復雜一些，對項目負責人和作業員有一定要求。項目負責人需要掌握數據入庫、創建用戶、創建版本、沖突協調、數據壓縮等操作，但ArcGIS中都提供了相應的工具，不需要掌握與PostgreSQL相關的操作。作業員僅需要掌握創建私有版本、創建作業區復本和同步數據變化等操作，這些操作也都有相應的工具，作業員僅需要了解每個工具的參數設置即可。

4結語

省市天地圖的建成對促進地理信息資源共享，提高測繪地理信息公共服務水平起到了關鍵作用，各省每年都要開展天地圖數據更新工作。基于版本和分布式地理數據庫的更新技術流程具有很強的可操作性，對軟硬件資源要求不高，能顯著提高效率，對提高天地圖數據的現勢性有很好的作用。如果數據庫服務器與應用服務器之間建立復本，數據成果可以直接從數據庫服務器同步到應用服務器。核心要素數據更新僅是分布式地理數據庫的一種應用場景，版本和分布式地理數據庫靈活結合的數據存儲結構支持多種業務邏輯。可用于縱向的數據存儲及聯動更新，如省、市、縣分級管理的數據；也可以用于橫向的數據共享及聯動更新，如不同的行業部門之間的數據共享。

參考文獻

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[2]張小波,李新雙,張俊,等.多源數據更新空間框架地理信息技術[J].城市勘測,2016(12):57-59

[3]付榮祥,吳彬卓,葉哲璐.地理空間數據庫聯動更新技術[J].測繪通報,2017(5):136-138

[4]張應裕,周博,彭雨滕.數字城市基礎地理數據更新升級技術探討[J].測繪與空間地理信息,2017,40(8):103-105

作者：張壽選 單位：福建省基礎地理信息中心