2022年2022年空间数据库版本控制技术及应用 .pdf

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1、空间数据库版本控制技术及应用杨平（广州市国土资源房屋管理局房地产测绘所，广东广州，510030 ）摘要本文详细分析了空间数据库版本控 制 的 基 本 原 理，并 通 过 实例 讲 述 了 版 本 控 制 技 术 在 多 用 户 并 发操作、长事务处理以及历史 数 据 回 溯 管 理 等 方 面 的 应 用，为 相 关 部 门 建 立、管 理 大 型 空 间 数 据 库 提 供 了 参考。关键词空间数据库；版本控制；地理信息系统VERSION MANAGEMENT TECHNIQUE AND ITS APPLICATIONYANG Ping（Land Resource and Real Esta

2、te Surveying and Mapping Office of Guangzhou ，Guangzhou510030， China）Abstract ：This paper analyzesversion managementtechnique of geographicaldatabaseand introduce its application on multi-ple users accessinggeographical database ，long run and historical data managementaccording to a project example

3、that willhelp somebodywho want to build and managelarge spatial database.Key words：Spatial Database ；Version Management ；GIS地 理 信 息 系 统 （ GIS） 经 过 几 十 年 的 积 累 和 发展，已被广泛应用于城市规划、国土管 理、军 事 等各个领域，而空间数据管理一直是GIS 的研究重点。目前空 间 数 据 管 理 方 式 已 经 脱 离 了 传 统 的 文 件 系统，直 接 由 数 据 库 系 统 统 一 管 理， 多 用 户 并 发 操作、长事务处理 以 及

4、 历 史 数 据 回 溯 管 理 成 为 大 型GIS管理及 应 用 的 基 本 要 求，本 文 详 细 讨 论 了 空 间数据库版本控制技术的基本原理，并将其应用于实际的空间数据库管理系统，有效控制了多用户并发操作的 冲 突，维 护 了 空 间 数 据 的 完 整 性 和 一 致 性，并提高了历史数据的管理水平。1地理数据模型发展地理数据模型是地理实体及其关系的形式 化抽象和数学描述，其目的是揭示地理实体或地理空间的本质属性，使之成为计算机能够识别、处理 和存储的数据。依据应用通用数据库的状况，地理 数据模型的发展主要存在以下三个阶段：（1）混合数据模型混合数据模型利用一组文件形式来存储空间

5、 数据及其拓 扑 关 系， 利 用 通 用 关 系 数 据 库 管 理 系 统（RDBMS） 的 关 系 表 来 存 储 属 性 数 据， 通 过 唯 一 标识建立两者之间的关联。该模型为空间分析、图形显示提供了有利的支持，但由于空间数据和属性数据分开存储，在表现地理空间数据方面缺乏完整的表达语义和存储机制。（2）集成数据模型集成数据模型是一种纯关系数据模型，其空间数据和属性数据都用关系数据库的关系表存储（空间数据以数据库表的二进制大对象（BLOB）存储） ，使用标准关系连接机制建立联系。该模型具有关系数据库 查 询、 检 索、数 据 完 整 性 和 安 全 性 等 优 点，但在数据类型方面有

6、一定的局限性，用户不能定义自己的数据字段，缺乏空间SQL。（3）面向对象数据模型面向对象数据模型引入了面向对象的思想和技术，对地理实体的属性（状态）和对这些属性进行操作的方法（行为）进行统一建模并永久存储。面向对象数据模型可以建立对象层次结构，符合地理要素层次分类的特点，具有便于应用开发和数据建模的优 点，为 构 建 分 布 式 GIS 提 供 了 基 础。 目 前，面向对象地理数据模型的实现主要有两种趋势：一测绘信息网：网友测绘人提供名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第

7、1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 是建造 纯 面 向 对 象 的 数 据 库 管 理 系 统 存 储 数 据 对象；二是在关系数据库的基础上建立存储对象的机制。面向对象地理数据模型克服了传统地理数 据模型的局限性，将具有复杂结构的一个逻辑整体视为一个对象，提供了概念模型到逻辑数据模型以至物理模型的一致描述，从而大大提高了管理效率，同时也为版本管理、动态模式修改等功能的实现创造了条件。2空间数据版本管理对于建立在关系数据库基础之上的面向对象 地理数据模型，其版本管理的实质是在关系数据库管理系统 （ RDBMS） 中 利 用 一 组 特 定 模 式 的 关 系 表格，记 录

8、并 维 护 空 间 数 据 库 的 状 态 信 息。 以 下 以ESRI 公司全新面向对 象 空 间 数 据 模 型 （ Geodatabase模型）为 例， 讲 述 空 间 数 据 库 版 本 管 理 的 基 本 原理。（1）数据库状态数据库状态是记录数据库变化的一 个容 器，当修改某一特定数据库时，其变更即被标示为一个状态。由于数据库的变更总是从其前一状态开始，因此记录数据库变更的一系列状态就形成了一棵状态树。图 1 给出了一个数据库状态树的 图示，该图 清楚记录了数据库由状态0 开始经过一系列编辑修 改的状态演 变 过 程，其 中 状 态 3、 4 由 状 态 1 演 变 而来，形成了状

9、态间的父子关系；状态2、5 形成了状态树的一个分支。图 1空间数据库状态树对树中的每个状态结点，都具有打开 和 关 闭两种状态，对数据库的任何增、删、修改都只 能在打开状态下进行。（2）空间数据库版本空间数据库版本是指向某一特定数据库状态的数据库记录，创建空间数据库的一个版本实际是选择了空间数据库的某一状态，从而生成了整个空间数据 库 的 逻 辑 快 照， 但 不 是 物 理 数 据 的 硬 拷 贝，DBMS 通过维 护 各 个 版 本 的 状 态 信 息 使 用 户 在 各 版本中进行独立的事务处理而互不影响。当用户对不同版本的空间数据库编辑完毕并提交数据成果时，空间数据库管理系统通过对比各

10、版本所指向的数据库状态，检查各状态下空间数据库的修改内容，并 通 过 协 调 机 制 （ Reconcile） 解 决 不同状态中因对 同 一 记 录 的 修 改 而 引 起 的 版 本 冲 突，保证空间数据库的完整一致性，实现多用户对空间数据的并发操作、长事务处理，通过追踪不同版本的数据 库 状 态 还 可 以 实 现 历 史 数 据 回 溯 等 多 项 功能。（3）版本管理关系模式对于通过记录数据库状态维护空间数据库版本的逻辑思想，在关系型数据库中可以通过一组特定模式的关系表格在整个空间数据库和要素层两个层次上来控制实现。对于 Geodatabase空 间 数 据 库， 在 数 据 库 层

11、 次上， 系 统 利 用VERSIONS、 STATES、 STATE-LIN-EAGES 三 个 表 分 别 记 录 空 间 数 据 库 每 个 版 本 的 名称、创建者、创建时间、所指向的数据库状态以及数据库状态间的线索联系等信息，同时还提供了利用一个 名 为 MVTABLES-MODIFIED的 表 记 录 那 些 被修改过的空间数据库中的表以加速数据提交时的冲突判断，提高数据提交效率。这四个表为整个系统所共享。在要 素 层 层 次 上， 则 利 用BASE、ADDITIONS、DELETIONS三 张 表 格 和 它 们 的 版 本 化 视 图， 其 中BASE 表记录原始状态的数据，

12、ADDITIONS 和 DELE-TIONS 分别记 录 对 BASE 表 的 增 加 和 删 除 等 修 改 信息，版本化视图则提供以上三个表格重构的特定数据库版本的内容。图 2 给出了用于实现Geodatabase版本控 制的数测绘信息网：网友测绘人提供名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 据库模式的关系结构图，该图虽然是Geodatabase版本管理的实现模式，但它同样表示了建立在关系数据库基础上的面向对象地理数

13、据模型版本管理实现的一般方法。图 2Geodatabase版本控制数据库模式3应用实例广州市国土信息数据库管理系统是广州市国 土资源和房屋管理局信息化建设的重要组成部分，为广州市国土资源数据提供了标准化的集中管理，并且建立起了国土数据生产、入库、更新、分发和 应用的完整机制，为全局的业务办理提供了最大程度的自动化和数据服务。系统主要具有如下特征：（1）数据量大：系统存储并管理 了整 个 广州 市1：500 到 1：10000 等不同比例尺的地形地籍、土地利用现状、土地利用规划、房地产测绘以及用 地 红线等各类图形及其属性数据；（2）变更频繁：由于广州市城市建 设 发展 日 新月异，土地的利用类

14、型、权属和面积等也都频繁 发生变化，系统需要保持各类数据的现势性，同时 还要记录相应的历史情况；（3）多用户操作及长事务处理：由于 系统 为 整个广州市国土资源和房屋管理局的各个处室提供空间数据服务，且各部门对数据的操作通常需要较长时间的多个连续步骤才能完成，保证多用户同时操作空间数据库并保持空间数据的完整一致性是系统的基本要求。针对广州市国土信息数据库管理系统的功能 特征，在系统的开发建设中充分利用了空间数据库的版本管理技术，有效解决了上述问题。系统开发的软件环境为：应用服务器操作系统Windows 2003 Server；数据服务器操作系统SOLARIS；开 发 语 言 为VB. NET；

15、 支 撑 平 台ArcGIS Engine；ArcSDE； Oracle9i。 硬 件 环 境 为： 应 用 服 务 器 内 存512M 、CPU P4 2.8G ， 数 据 服 务 器 为 内 存 1G 的SUM880 小型机。系统将海量 的 空 间 数 据 存 储 在 小 型 机 的 Oracle数据库 中， 并 在 管 理 系 统 中 通 过 ArcSDE 接 口 访 问操作空间数据库，图3 为该系统运行的主 界面。在这个管 理 系 统 中，用 户 可 完 成 数 据 的 检 查、 入 库、编辑与 更 新， 还 可 对 空 间 历 史 数 据 进 行 回 溯 管 理，用户可以浏览不同时期

16、的数据版本，还可以根据需要选择对比不同版本的数据情况或者将一段时间的版本整理合并。图3 中就显示了两个不同版本空 间数据对比显示的情况，深色线框所围的两个地块是先前的版本，在另一个版本中它们被合并成了一个地块。除了具备管理功能，系统还提供了一组空间数据访问接口，为局内各处室建立业务应用系统访问操作空间 数 据 提 供 了 通 道， 在 这 些 接 口 的 实 现中，也充分利用了ArcGIS的版本管理功能，确保了整个空间数据库为全局所有用户提供稳定的并发处理，并且较好地解决了多用户操作的版本冲突，维护了空间数据的完整性、一致性。测绘信息网：网友测绘人提供名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

17、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 图 3系统版本控制界面4总结版本管理是大型空间数据库管理的一项基本 技术，能有效控制多用户并发操作的冲突，简化冲 突的解决机制，实现历史数据的回溯管理，同时维 护了空间数据的完整性和一致性，在大型空间数据库建设项目中可充分利用。参考文献1王家耀 .空 间 信 息 系 统 原 理 M .北 京： 科 学 出 版社， 2001.2冯建 华， 等 .数 据 库 系 统 设 计 与 原 理 M.北 京：清华大学出版社，2004.3

18、徐立臻，徐宏炳. 面向对象数据库系统中的版本管理J .东南大学学报，1999，29（3） ：34 - 38.4Easterfield M，Newell D G. Version Managementin GIS Ap-plications and TechniquesA . EGIS 90 Conference ，Am-sterdam，1990.5http： / / www.esri. comZ .收稿日期2006- 01 - 26作者 简 介 杨 平 （1979 - ） ， 男， 湖 北 随 州 人， 工 程 师，2003 年武汉 大 学 地 图 学 与 地 理 信 息 系 统 硕 士 研 究 生 毕 业，主要从事GIS应用与系统开发。测绘信息网：网友测绘人提供名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -