地理国情普查的目标是利用高分辨率航空航天遥感影像数据、基础地理信息数据和其他专题数据等，按照统一的标准和技术要求，查清我国地形地貌、地表覆盖等地表自然和人文地理要素的现状和空间分布情况^[1]，建立多种普查成果数据库，基于多种地理单元开展基本地理国情的统计分析，完成普查报告和普查成果系列地图，建立地理国情监测业务体系和成果的审核发布机制，为开展常态化地理国情监测奠定基础，满足经济社会发展和生态文明建设的需求，提高地理国情信息对政府、企业和公众的服务能力。

地理国情普查数据库管理及服务系统建设以地理国情普查数据库为核心，依托统一的标准体系和质量保障体系，全面结合国家地理国情普查的业务需求，建立一套地理国情普查数据管理体系，实现对地理国情普查中的地形地貌数据、地表覆盖数据和地理国情要素等数据的存储备份与管理，实现对数据的整合、加工与分析处理，确保多源数据的协调统一，为数据提交、共享与应用服务提供可靠的数据基础。

对地理国情普查数据进行统一存储、集成管理，设计开发包括数据检查、入库、检索、浏览、处理、更新及统计分析等业务的一体化管理，促进国家地理国情普查建设，全面提高地理国情监测能力和服务水平，满足经济建设、社会发展和国防建设的需要。

1 总体设计

系统总体设计如图 1所示。

1) 政策法规与标准规范体系是地理国情普查数据库管理及服务系统建设的最根本依据，主要包括国家已经出台的标准、行业规范等相关文件。

2) 信息安全体系。地理国情普查成果数据属于保密数据，因此整个地理国情普查数据和发布数据建库需要对网络环境、硬件环境及数据库环境等按照国家相关要求进行设计和建设。

3) 支撑环境是所有数据及系统的支撑环境，主要包括地理国情普查数据和发布数据存储的硬件环境、数据库环境，以及系统运行的网络支撑环境等。

4) 数据层面包括地理国情普查的数据库，基于数据库开发相应的数据管理系统，完成对数据的输入输出、数据处理、数据表达、查询统计、数据更新、历史数据管理、元数据管理和安全管理等。

5) 服务层。地理国情普查成果数据库在服务层，使用GIS平台提供的空间数据引擎操作接口实现空间数据的图形与相关属性的读写。对于文件库中的数据通过文件共享目录服务进行访问。

6) 表现层。最终通过表现层提供的可视化界面来收集业务调用请求与显示数据访问的结果。

2 成果数据库建设

地理国情普查数据库包含地形地貌、遥感影像、遥感影像解译样本、地表覆盖、地理国情要素、专题数据、地理国情统计分析成果等7个子库^[2-4]。

1) 地形地貌数据库。地形地貌数据内容包括多尺度DEM 数据、坡度与坡向数据、高程与坡度分带数据等。

2) 遥感影像数据库。正射影像数据包括1∶5 万分幅DOM 数据、整景DOM 数据。

3) 遥感影像解译样本数据库。遥感影像解译样本采集的数据包括两类，一是地面照片，二是遥感影像实例数据。

4) 地表覆盖数据库。地理国情普查地表覆盖数据由耕地、园地、林地、草地、房屋建筑(区)、道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地表、水域10 种地表覆盖类型的空间范围和属性信息组成，要求数据在普查区范围内全覆盖。

5) 地理国情要素数据库。地理国情要素数据包括道路、水域、构筑物和地理单元等要素。

6) 专题数据库。收集的专题数据中需要建库的数据包括社会经济统计数据和行业专题数据。

7) 统计分析成果数据库。在地理国情普查成果数据及专题数据基础上，按照地理国情统计分析技术方法，经地理国情统计分析形成的包括国家级、分省级、分县级、分自然或经济地理区域等为单元的统计分析成果数据，包括基本统计成果数据和综合统计成果数据^[5-7]。

3 数据库管理系统建设 3.1 设计思路

系统的技术架构主体上沿用目前流行的GIS空间数据管理技术架构模式，考虑到对更新模式的管理的需求，增加了对空间数据更新管理与瓦片数据服务的技术架构进行整合，将联动更新瓦片成果数据集的管理方案纳入到空间数据库管理的体系中来，实现集数据库管理、空间数据建库、数据更新、瓦片数据服务等核心技术为一体的GIS空间数据库管理技术架构^[8]。

3.2 技术架构

最底层采用文件目录数管理成果数据，这些文件级的矢量数据采用GeoDataBase数据库进行存储管理。

数据服务层之上的是数据访问接口层，采用数据访问中间件技术实现，对于不同的数据服务类型采取不同的访问中间件：对文件使用数据共享目录的方式进行访问，对于纯属性数据采用ADO或者ODBC中间件的接口进行访问，对于本地空间数据库的访问采用本地数据模型访问组件，对于引用的其他远程SDE库数据的访问采用远程数据模型访问组件。

中间件之上的是数据组织结构层，根据其组织类型分为3个层面：①数据仓库层面的管理(多个数据库实例的管理)；②根据不同数据源以及数据表达方式划分的不同类型的数据库管理子系统(纵向)；③以图幅为基本管理单元的空间数据管理方式。在这个数据管理组织的模式下，引入了相应的数据更新的思路：在数据模型层面(空间数据实体自身)的更新替换，在数据描述层面(元数据)的更新替换，在数据表现层面(瓦片数据集)的更新替换。

在数据组织结构层之上是应用逻辑层，使用文件目录管理技术与空间数据库互操作技术实现多种类型的空间数据库的存储、检索、编辑更新、输出、操作日志的记录，同时使用“框架-插件”技术来组织和管理这些逻辑元素，实现具体应用的功能。

在应用逻辑层之上是界面表现层，使用Windows界面及其各类控件与“框架-插件”中的应用功能对象进行绑定，展现属性数据以及图形数据，实现各种应用功能的可视化输入。贯穿所有架构层次的是数据访问安全策略和功能授权技术。采用数据库级身份识别验证方式来管理数据的使用权限。

3.3 功能设计

数据管理系统中包括的主要功能流程节点为数据仓库构建、数据浏览、统计分析、数据更新、数据提取。①数据仓库构建主要负责创建/连接各类空间数据库实例，初始化数据库，录入数据以及针对空间数据特有的索引管理，数据库结构浏览，根据条件查询记录等功能；②数据浏览主要负责对空间数据实体的图形和属性进行综合查询与浏览；③统计分析主要负责对地理国情数据进行基本统计分析、综合统计分析以及专题分析评价；④数据更新主要负责对空间数据库中的实体进行更新替换，并维护历史版本；⑤数据提取主要负责将符合查询条件的空间数据实体输出到系统外部。

通过二次开发套件和开发包，采用主流的开发语言.NET，按照ActiveX控件、COM组件等开发方式，开发数据检查模块、数据入库更新模块、成果管理模块、统计分析模块、历史数据管理模块和系统配置管理模块6个模块。

4 服务发布系统建设

1)服务系统概述。OGC的OWS框架是目前地理空间信息领域实现广泛共享与互操作的标准框架，该框架包含众多的标准接口规范，如网络地图服务WMS、网络要素服务WFS，这些标准服务提供了地图展现、矢量要素处理、空间处理等功能。近年来，随着网络地图的流行，一种高效的地图展现服务——瓦片地图服务开始得到广泛的重视，分块和缓存的思想被大量的采用，但是，该服务接口还没有被OGC所标准化，是一种自定义的Web服务。同样，常用的地名查询服务、三维地图服务，由于内容模型还没有标准化，一般也是以自定义服务接口的方式被调用。因此，综合考虑标准性、性能和通用性，系统提供OGC服务(指遵循OWS标准的服务)、自定义Web服务两大类地理空间信息服务。

2) 服务发布管理系统。服务发布管理系统采用B/S设计结构，提供了全面丰富的地理信息数据服务与处理服务，主要包含支持OGC标准的各种数据服务、瓦片服务和统计专题图服务等。

3) 成果应用发布。地理国情普查的成果可以基于政务内网或者“天地图”网站进行发布应用，提供基于网络的地理信息发布，以及对相关的地理国情普查成果、统计分析结果等信息进行管理和维护，实现面向用户的地理信息服务。

5 结束语

地理国情普查数据库管理与服务系统设计旨在解决目前地理国情普查数据库体系建设，和多类型、多层次的空间数据库提交、更新、监测的问题，提出一套适合主流GIS空间数据库存储、管理和服务发布、展示的应用框架，实现简单、高效、安全的存储和管理GIS更新成果数据，提供依据数据标准快速建立空间数据库，维护数据更新及其历史数据的机制，并实现地理国情数据库和成果发布数据库之间快速、无缝的同步更新机制，为地理国情监测项目验收打下基础。