系统目标与总体设计

7.1.1　系统目标与总体设计

一、系统目标

全市空间基础地理信息系统是全市“数字规划”第三代平台中的核心地理信息数据支撑系统之一。系统旨在建立一个以数字化基础测绘资料为主要内容、以完善的基础地理空间数据管理体系和数据服务体系为主要结构的信息系统，为全市规划、建设、管理和社会各行业提供完善、优质和高效的地理空间数据服务；为全市的信息化建设，特别是为与地理信息系统相关的综合应用提供良好的基础和支持。其具体目标如下：

(1)补充和完善已有的数据标准，统一各类基础地理信息数据标准，为基础地理信息数据的生产、检查、入库与应用共享提供标准与依据。

(2)优化数据组织与结构，建立安全、高效的基础地理信息数据库管理系统，提高基础地理信息的使用效率及系统性能，实现多源、多尺度海量空间数据的集成管理。

(3)与规划管理办公自动化系统紧密集成，为规划局的信息化提供全面的基础地理信息数据支撑。

(4)为全市各级政府部门和全市的社会经济可持续发展提供规划、设计和决策的空间基础地理框架，为政府信息化建设提供统一的基础地理信息支撑平台和环境。

(5)为社会公众提供空间基础地理数据信息服务。

二、系统总体设计

1.系统的设计原则

全市空间基础地理信息系统建设是一项复杂、艰巨的信息化工程，为达到作为基础空间信息共享平台的目标，满足可持续发展的要求，系统的总体设计必须遵循以下原则：

1)实用性原则

全市空间基础地理信息系统的建设，是以满足全市当前的应用需求为主要目标，特别是规划管理信息化的需要，易于使用、管理和维护。

2)先进性原则

深入分析和研究国内外GIS及其相关技术的现状和发展趋势，采用各种先进的和成熟的技术方法和手段，确保系统建设的科学性和先进性，使数据库内容规范统一，各项技术指标恰当，数据质量优良，数据库结构及组织协调合理，实现多种类型海量空间数据的集成化管理，应用方便快捷。

3)安全性原则

作为一个由多个行业、部门参与实施和应用的大规模、关键性信息系统的应用，系统的安全性与可靠性至关重要。

4)开放性原则

系统应采用标准化和规范化设计，保证系统与城市其他信息系统很好地连接，使系统能够为城市基础软设施、城市综合性地理信息服务。

2.技术路线设计

GIS平台采用ESRI公司的ArcEngine 9.1进行各种应用功能的开发，使用MapControl控件进行空间数据的显示，使用PageLayout控件进行打印及页面视图处理。

空间数据库引擎采用ArcSDE 9.1，通过ArcSDE进行空间数据的访问与交互、多用户并发控制、版本控制以及长事务处理。

采用GeoDatabase做为空间数据模型。

后台RDBMS采用Oracle 10g，运用Oracle RAC(真正应用集群)进行海量空间数据存储，支持大用户量的同时在线并发访问操作。

开发环境采用Visual Studio.Net 2003。

系统采用组件技术开发，以规划管理办公自动化系统的核心组件为基础，构建本系统。其主要界面也以控件的形式进行封装，既可以满足C/S架构方式独立运行，又能嵌入到IE浏览器中，以B/S方式运行的要求。

在系统安全上，采用统一身份验证的方式，用户只需通过“数字规划”第三代平台的首页登录验证即可，无需进行重复验证。

3.系统结构

根据系统的设计原则，本系统采用数据层、逻辑层、应用层的多层体系结构方式进行系统的构建，并与全市“数字规划”第三代平台整体框架有机集成，系统结构图如图7.1所示。

图7.1　系统结构

1)数据层

采用Oracle关系型数据库系统和ArcSDE空间数据引擎，实现城市基础地理信息数据库的高效存储和管理。

2)逻辑层

采用ArcInfo技术，通过ArcSDE空间数据引擎，负责空间数据库系统业务逻辑的实现，如空间数据的存取、表现和操作等。

3)应用层

对空间数据库的核心业务进行支持，实现空间数据库的具体应用，如城市综合管线管理信息系统、城市三维景观信息系统等。

4.业务数据流分析

基础地理信息系统涉及的主要数据流可归纳为四条，分别为：

1)使用测绘成果数据更新基础地理信息数据库

测绘成果数据是基础地理信息数据库重要的初始数据来源及数据更新的数据源。主要包含以下数据流：

(1)从测绘成果数据库中的4D数据库及元数据库更新基础地理信息数据库中的相应数据集。

(2)从测绘成果数据库中的修测地形图更新基础地理信息数据库。

(3)从测绘成果数据库中的竣工测量地形图更新基础地理信息数据库。

通过使用最新的测绘成果数据，及时对基础地理信息数据库进行动态更新与补充，可以保证基础地理信息数据库中数据的现势性与完整性。

2)基础地理信息数据导出

通过数据导出模块将指定范围与类型的数据从基础地理信息数据库中导出，导出时可以执行坐标转换、格式转换等数据处理操作，使用离线的方式进行数据的分发与共享。

3)在规划管理办公自动化系统使用基础地理信息数据

规划管理办公自动化系统是全市“数字规划”第三代平台的核心应用系统，其他系统的建设，均是围绕规划管理业务这一主线展开的，各种数据库的建设，也是以服务于规划管理业务为首要目标的。规划管理办公自动化系统是基础地理信息数据库的重要使用者之一，规划管理办公自动化系统中各类业务的办理过程、各种职能的执行均需要频繁地调用基础地理信息数据作为参考或依据。

4)在其他系统中使用基础地理信息数据库

其他系统(如行政办公、规划检查、批后管理、综合档案、信息发布、城市地质、综合管线、三维景观等)也需要相应的基础地理信息数据的支持。

5.性能指标

1)稳定性

系统应采用主流的、先进的、高度商品化的软硬件平台、网络设备和二次开发工具，在进行系统设计、实现和测试时采用科学有效的技术和手段，确保系统交付使用后能持续地运行。

2)安全性

系统应具有安全的网络体系，满足国家对政府机关联网保密管理的规定，采取内、外网分离，建立防火墙、信息加密、权限设置等措施，抵御非法入侵；系统的硬件应具有高可靠性、容错性和可恢复性；系统的软件应提供严格的操作控制和存取控制，具有容错功能；系统的数据要有完善的备份和恢复功能，能够在数据毁坏、丢失的情况下进行恢复。

3)系统操作响应速度

(1)捕捉≤1s。

(2)单个要素选择≤0.5s。

(3)在打开的至少16幅1∶500老城区环境中，单幅1∶500全要素GIS地形图选择≤1.5s。

(4)编辑、移动过程不留痕迹。

(5)客户端调图显示：单幅1∶500范围城区全要素GIS地形图(含符号化过程)≤1s。

(6)16幅1∶500范围≤3s；图形缩放、漫游平稳光滑，显示过程动态化，不留空白。

(7)在打开的至少16幅1∶500老城区环境中，整饰1∶500图幅范围(含地形图、影像、规划要素、缩略区位图、审批意见)≤3s，实际裁剪输出/打印/打印预览≤3s。

(8)64幅环境中，整饰16幅1∶500图幅范围(含地形图、影像、规划要素、缩略区位图、审批意见)≤6s，实际裁剪输出打印/打印预览≤6s，打印预览界面中缩放、漫游速度≤1.5s。

(9)初次显示满屏(1024×868pixels)≤1.5s，缩放≤1s，漫游≤0.5s。

(10)图形调入、显示、缩放、漫游的测试速度以上指标为单用户网络环境下的要求。

(11)5个用户并发操作相同数据时速度要求指标×1.3；10个用户使用同一系统模块环境时的测试平均速度要求指标×1.4；20个用户使用同一系统模块环境时的测试平均速度要求指标×1.5。

6.数据备份和安全

1)Oracle用户角色的管理

为了保护Oracle服务器的安全，应保证$ORACLE_HOME/bin目录下的所有内容的所有权为Oracle用户所有。

为了加强数据库在网络中的安全性，对于远程用户，应使用加密方式通过密码来访问数据库，加强网络上的DBA权限控制，如拒绝远程的DBA访问等。

2)Oracle数据的保护

数据库的数据保护主要是数据库的备份，当计算机的软硬件发生故障时，利用备份进行数据库恢复，以恢复破坏的数据库文件或控制文件或其他文件。保护方式有以下两种：

(1)建立数据保护日志。Oracle数据库实例都提供日志，用以记录数据库中所进行的各种操作，包括修改、调整参数等，在数据库内部建立一个所有作业的完整记录。

(2)控制文件的备份。它一般用于存储数据库物理结构的状态，控制文件中的某些状态信息在实例恢复和介质恢复期间用于引导Oracle数据库。

3)Oracle数据库备份

日常工作中，数据库的备份是数据库管理员必须不断进行的一项工作，Oracle数据库的备份主要有以下几种方式：

(1)逻辑备份。逻辑备份就是将某个数据库的记录读出并将其写入到一个文件中，这是经常使用的一种备份方式。

(2)export(导出)。此命令可以将某个数据文件、某个用户的数据文件或整个数据库进行备份。

(3)import(导入)。此命令将export建立的转储文件读入数据库系统中，也可按某个数据文件、用户或整个数据库进行。

(4)物理备份。物理备份也是数据库管理员经常使用的一种备份方式。它可以对Oracle数据库的所有内容进行拷贝，方式有多种，如脱机备份和联机备份，它们各有所长，在实际中应根据具体情况和所处状态进行选择。

脱机备份。其操作是在Oracle数据库正常关闭后，对Oracle数据库进行备份，备份的内容包括：所有用户的数据库文件和表，所有控制文件，所有的日志文件，数据库初始化文件等。可采取不同的备份方式，如利用磁带转储命令(tar)将所有文件转储到磁带上，或将所有文件原样复制(copy，rcp)到另一个备份磁盘中或另一个主机的磁盘中。

联机备份。这种备份方式也是切实有效的，它可以将联机日志转储归档，在Oracle数据库内部建立一个所有进程和作业的详细准确的完全记录。

物理备份的另一个好处是可将Oracle数据库管理系统完整转储，一旦发生故障，可以方便及时地恢复，以减少数据库管理员重新安装Oracle带来的麻烦。

4)数据库系统的恢复

有了上述几种备份方法，即使计算机发生故障，如介质损坏、软件系统异常等情况，也可以通过备份进行不同程度的恢复，使Oracle数据库系统尽快恢复到正常状态。

(1)数据文件损坏

这种情况可以用最近所做的数据库文件备份进行恢复，即将备份中的对应文件恢复到原来位置，重新加载数据库。

(2)控制文件损坏

若数据库系统中的控制文件损坏，则数据库系统将不能正常运行，那么，只需将数据库系统关闭，然后从备份中将相应的控制文件恢复到原位置，重新启动数据库系统即可。

(3)整个文件系统损坏

在大型的操作系统中，如UNIX，由于磁盘或磁盘阵列的介质不可靠或损坏是经常发生的，这将导致整个Oracle数据库系统崩溃。若出现这种情形，只能将磁盘或磁盘阵列重新初始化，去掉失效或不可靠的坏块。

①重新创建文件系统。

②利用备份将数据库系统完整地恢复。

③启动数据库系统。

系统的数据库安全管理界面如图7.2所示。

图7.2　数据库安全管理界面