（信号与信息处理专业论文）基于空间数据库技术的信息管理系统的研究.pdf

武汉理工火学硕士学位论文 摘要 g i s 处理的数据分为两类：一类主要是与空间位置、空间关系有关的数 据，称为空问数据；另一类是地理元素中非宅问的数据，称为属性数据。以 往的应用系统中，通常的做法是将两类数据分别存储，利用关系型数据库来 存储属性数据，而由于空间数据的特殊性，则保持原有文件结构不变，以文 件形式存储空间数据，通过在空间数据文件和关系型数据库中的属性数据之 i d j 建立关联为基础来构建应用系统。然而，这种两类数据分别存储的方式适 用于单机的地学领域应用。随着g i s 应用向分布式管理系统领域的转移，空 间数据的文件管理模式在实现数据共享、网络通信、并发控制及数据的安全 恢复机制等方面出现了难以解决的问题。 乖课题根据对空间数据库和相关技术的研究，选h = j 了o r a c l es p a t i a l 和m a p x 为j j ：发平台，以重庆高速公路综合管理系统的升发为背景，深入研 究了o r a c le 9 i 空间数据库技术，透彻分析其理论，研究了m a p i n f o 公司的 m a p x 4 5 的技术细节，重点是其对空间数据库支持方面的技术细节和g i s 应 用系统开发的总体模式，主要是在空间数据库平台下客户和服务器端的连接 模式。论文沧述了从电子地图的制作到上载存入数据库、空间数据的存储模 式以及空问对象的增加、修改、删除、选取、查询和专题图的制作。详细介 绍了基= ： i 二这种新型空间数据存储模式下，运用面向对象高级程序语言和 m a p i n f o 公司的m a p x 4 5 控件开发g i s 应用系统开发的技术。 基于o r a c l es p a l i a l ，运用m a p x 控件和面向对象语苦相结合开发的g i s 应用系统，实现对g i s 空间数据和属性数据的一体化存储和查询，即不将地 理信息存储在原来的地理信息系统巾，而是存到关系数据库中，这种一体化 技术实现了数据管理的规范化和数据操纵的标准化，使用户可以比较方便的 组织各类空间信息处理事务，在数据完整性方面提供了有效保证。该系统在 重庆高速公路日常管理中得到运用，提高了工作效率和效果，对于促进智能 运输系统( i t s ) 发展有重要的意义。 关键词：地理信息系统；空间数据；属性数据；o r a c l es p a t i a hm a p x 武汉理工人学硕士学位论文 a b s t r a c t g i sd e a l sw i t ht w ot y p e so fd a t a ：s p a t i a ld a t aa n da t t r i b u t ed a t a t h ef o r m e r m a i n l yr e f e r st od a t at h a ti sc l o s e l yr e l a t e dt os p a t i a lp o s i t i o na n ds p a t i a lr e l a t i o n ； a n dt h el a t t e rr e f e r st on o n - s p a t i a ld a t aa m o n gg e o g r a p h i c a le l e m e n t s i ne a r l i e r a p p l i c a t i o ns y s t e m ，t h eg e n e r a l l ya d o p t e dm o d e li s t os t o r et h e s et w o t y p e so f d a t as e p a r a t e l y t h ea t t r i b u t ed a t aa r es t o r e di n t or d b m s w h i l et h es p a t i a l d a t aa r es t o r e da sf i l e sw i t ht h e i ro r i g i n a ls t r u c t u r eu n c h a n g e d ，b e c a u s eo ft h e i r p a r t i c u l a r i t y t h u s t h e a p p l i c a t i o ns y s t e m i sc o n s t r u c t e do nt h eb a s i so f r e l e v a n c eb e t w e e ns p a t i a ld a t af i l e sa n dr d b m s h o w e v e r ，t h i sk i n d o f s e p a r a t e l ys t o r i n gm o d e la p p l i e so n l yt os t a n d - a l o n ea p p l i c a t i o ni nt h ef i e l do f g e o g r a p h y w i t ht h ed e v e l o p m e n to fg i si n t og i sc ss o l u t i o n s ，p r o b l e m s i n e v i t a b l ya r i s ef o rt h em a n a g i n gm o d e lo fs p a t i a ld a t af i l e si na s p e c t ss u c ha s d a t a s h a r c ，l i e w o r kc o m m u n i c a t i o n s ，c o m b i n e dc o n t r o la n ds a f er e s u m p t i o n m e c h a n i s mo fd a t a ，a n ds o0 n b a s e do ns t u d yo fs p a t i a ld a t a b a s ea n dr e l a t e dt e c h n o l o g y ，o nt h ep l a t f o r m o fo r a c l e s p a t i a lp l u sm a p xo fm a p l n f o ，a n da g a i n s tt h eb a c k g r o u n do f d e v e l o p i n gc h o n g q i n ge x p r e s s w a yc o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n ts y s t e m ，t h i s t h e s i se l a b o r a t e so nt h em a k i n go fe l e c t r o n i cm a pa n di t sl o a d i n gt od a t a b a s e ， t h es t o r i n gm o d e lo fs p a t i a ld a t aa sw e l la st h ea d d i n g ，a m e n d i n g ，d e l e t i n g ， s e l e c t i n g ，a n di n q u i r i n go fs p a t i a lo b je c t s i ta l s ol i s t st h eb a s i ca p p r o a c h e st o d e v e l o pg i sp r o j e c tb a s e do ns u c has p a t i a ld a t as t o r i n gm o d e la tl e n g t h t h eg i sd e v e l o p e dw i t ht h ec o m b i n a t i o no fm a p xc o n t r o l sa n do b j e c t l a n g u a g e ，r e a l i z e st h ei n t e g r a ls a v i n ga n dm a n a g e m e n to fs p a t i a ld a t aa n d a t t r i b u t ed a t a ，a n dt h e o r e t i c a l l ye n s u r e st h ed a t a s h a r ea n dt h ei n t e g r a l i t yo fd a t a s u c ha s y s t e m h a sb e e na p p l i e dt ot h ed a i l ym a n a g e m e n to fc h o n g q i n g e x p r e s s w a y ，i sp r o v e dt ob eo fa c t i v ec o n t r i b u t i o nt ot h ew o r ke f f i c i e n c ya n d e f f e c t i tw i l ls u r e l yp r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fi t si nt h ef u t u r e k c yw o r d s ：g i s ；s p a t i a ld a t a ；a t t r i b u t ed a t a ；o r a c l es p a t i a l ；m a p x t i 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 地理信息系统的概念 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，简称g i s 。它是 反映人们赖以生存的现实世界( 资源或环境) 的现势与变迁的各类空间数据 及描述这些空间数据特征的属性数据，在计算机软件和硬件的支持下，以一 定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分析应用的技术系统。地理信息系 统( g i s ) 作为支持空间定位信息数字化获取，管理和应用的技术体系。随 着计算机技术、空间技术和现代信息基础设施的飞速发展，在全国经济信息 化进程中的重要性与日俱增。特别是当今“数字地球“概念的提出，使得人 们对6 1 s 的重要性有了更深地了解。进入9 0 年以来，地理信息系统在全球 得到了卒前迅速的发展，广泛应用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效 茄。 1 2 地理信息系统的发展 g i s 是六十年代中期开始发展起来的新技术。它最初为解决地理问题而 起，至今已成为一门涉及测绘学科、环境科学、计算机技术等多学科的交叉 学科。1 9 6 3 年加拿大测量学家r ft o m l jr l s o r l 酋先提出了地理信息系统这 一术语，并建成世界上第一个g i s ( 加拿大地理信息系统c g 【s ) ，并用于自然 资源的管理和规划。进入7 0 年代以后，由于计算机软硬件水平的提高，促债 g i s 朝着实用方向迅速发展，一些经济发达国家先后建立了许多专业性的 g i s ，在自然资源管理和规划方面发挥了重大的作用。8 0 年代后兴起的计算 机网络技术使地理信息的传输时效得到了极大的提高，它的应用从基础信息 管理与规划转向更复杂的实际应用，成为辅助决策的工具，并促进了地理信 息产业的形成。到1 9 9 5 年，市场上有报价的软件已达上千种，并且涌现出 了一些有代表性的o i s 软件。 武汉理工大学硕士学位论文 我国g i s 的发展虽然较晚，但发展较快，g i s 已在许多部门和领域得到 应用，并引起了政府部门的高度重视。从应用方面看，地理信息系统已在资 源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查与结产、交通、 能源、通讯、地图测绘、林业、房地产丌发、自然灾害的监测与评估、金融、 保险、石油与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、1 1 0 报警系统公共汽 车调度等方面得到了具体应用。国内外已有城市测绘地理信息系统或测绘数 据库正在运行或建设中。+ 批地理信息系统软件已研制开发成功( 如 g e o s t a r ，c i t y s t a r ，m a p g i s 等) 。 1 3 本文研究内容 课题主要研究面向对象的空间数据库理沦和技术，以及基于空问数据库 的g i s 应用系统的开发技术，实现刈g i s 空间数据和属性数据的一体化存储 和查询，即不将地理信息存储在原来的地理信息系统中，而是存到关系数据 库中，这种一体化技术实现了数据管理的规范化和数据操纵的标准化，使用 户可以比较方便的组织各类空问信息处理事务，在数据完整性方面提供了有 效保证。 g i s 处理的数据分为两类：一类主要是与空问位置、空侧关系有关的数 据，称为空问数据；另一类是地理元素中非空间的属性数据，称为属性数据。 以往的应用系统中，通常的做法是将两类数据分别存储，利用关系型数据库 来存储属性数据，而由于空间数据的特殊性，则保持原有文件结构不变，以 文件形式存储空间数据，通过在空间数据文件和关系型数据库中的属性数据 之间建直关联为基础来构建应用系统。然而，这种两类数据分别存储的方式 适用于单机的地学领域应用。随着g i s 应用向分布式管理系统领域的转移， 空间数据的文件管理模式在实现数据共享、网络通信、并发控制及数据的安 全恢复机制等方面出现了难以解决的问题。 目前o r a c l e 公司推出了支持空间数据与属性数据一体化存储的产品 o r a c ie s p a l ia l ，我们在重庆高速公路综合管理系统中，通过对新技术的跟 踪，拟采用o r a c l e 作为整个系统的数据库开发平台，因此对o r a c l es p a t i a l 的理论和实现机制的深入了解就是整个项目开发成功的基础，而如何实现 武汉理t 大学硕士学位论文 g i s 应用系统中属性数据和空间数据的一体化管理则成为整个系统开发成功 的关键技术点，以及在空间数据库平台上应用系统的主要功能实现技术也是 本系统主要研究的内容和拟解决的关键问题。 木论文主要拟从以下几个方面剐课题进行研究： 1 ) 基于空问数据库是新推出的一种产品技术，深入研究o r a c l e 9 i 空间 数据库技术，透彻分析其理论，对本课题的研究是非常有意义的，这也是整 个课题的基础； 2 ) 研究m a p i n f o 公司的m a p x 4 5 的技术细节，重点研究在新推出的空间 数据库支持方面的技术细节，主要是m a p x 对o r a c le 9j 支持上的技术细节： 3 ) g i s 应用系统开发的总体模式，主要是在空问数据库平台下客户和服 务器端的连接模式。 1 4 本论文的研究意义 随着重庆高速公路的发展与运营，交通信息数据已经超出原始的范畴。 基于o r a c l es p a t i a l ，运用m a p x 控件和面向对象语言相结合开发的g i s 应 用系统，实现了空间数据和属性数据的一体化存储，从理论上保证了数据的 完整性和数据共享。该系统在重庆高速公路日常管理中得到运用，犬大提高 了工作效率和效果。 武汉理_ l 大学硕士学位论文 第2 章空间数据库理论及技术 目前，各大g i s 厂商和数据库公司发展了最新的空问数据和属性数据 的全关系型数据库管理方式，利用关系型数据库来存储和处理空间数据，实 现了空问数据和属性数据的无缝集成和一体化存储管理。这就是空间数据库 的由来。 在比较大型的数据库中，m a p l n f o 针对s q ls e r v e r 、s y b a s e 等提供了 s p a t j a l w a r e 插件，利用该插件m a p x 就可以与数据库连接，在数据库中存 放空间数据，并提供比较复杂的空间运算和操作。而作为大型的数据库之 的o r a c le 在与m p a i n f o 的合作过程中，逐步推出一个与m p a i n f o 及m a p x 实 现了良好的互操作的空间数据库组件o r a c l es p a t i a l 。 2 1o r a cle 空间数据库概述n 2 州n “3 7 o r a c l e 于8 0 4 版本中推出了空间数据管理工具一s p a t a i lc a r t r i d g e ( s c ) ，是一个真正的客户服务器机制的产品，提供了分布式处理能力，全 部的0 2 a c e 安全管理机制，s q l 方式访问空间数据等功能。s c 的空间数据 管理和空间数据分析完全由o r a c l e 来执行，对图形数据和管理采用的是一 种开放的方式，任何授权用户可以通过s q l 数据语言进行空间数据的添a n 删除等操作。s c 采用了多记录、多字段存储空间数据。 随着o r a c l e 9 i 的推出，s c 升级为o r a e l es p a t a i l ，从而o r a c l e 实现 了空间几何数据的相关存储，方便的实现埘空问几何数据的管理。在o r a c l e s p a t a i l 中，引入了抽象数据类型( a d o ) _ _ s d o g e o m e t r y 来表示空间数据， s d og e o m e t r y 可以存储在列c p 。o r a c l es p a t a i l 对索引机制进行了优化， 增加了二级过滤、缓冲区生成和叠加分析等过程。o r a c l es p a t i a l 由以下 组件构成： 1 ) 一种用来规定o r a c l e 支持的空间数据类型的存储、语法、语义的模 式( s c h e m a ) ，称为m d s y s ： 2 ) 一种空间索引机制； 武汉理t 大学硕士学位论文 3 ) 组用来处理空间区域的交叉、合并和连结的操作符和函数集； 4 ) 一组管理工具； o r a c l e 支持两种表现空间元素的机制( 或称作模型) ： 1 ) 关系式模型( r e i a t i e l l a im o d e l ) 用多行记录和字段类型为n u m b e r 的一张表来表示“个窄间实体； 2 ) 对象一关系式模型( o b j e c t - r e l a t i o n 8 lm o d e i ) 这种模型使用一张数据库表，表中有一个类型为m d s y s s d o g e o m e t r y 的字段，用一行记录来存储一个空间实体。 2 2 对象一关系模型 o r a c l es p a t a i l 对象关系模型的实现方法由一组对象数据类型、一 种类型的索引方法以及在这些类型上的操作符组成。一个空间实体用一行具 有s d og e o m e t r y 字段的记录来存储，存为对象类型。空间索引的创建和维 护由基本的s q l 。语句完成。由此，我们可以看到，原来需要用多行多列存储 的一个空间实体，使用o r a c l es p a t a i l 的对象一关系只要用一行记录就可 以完成存储，大大方便了应用系统的数据处理、维护等操作。 2 3 空间数据 o r a c l es p a t i a l 是为了使用户利用g i s 应用系统对空间数据的管理更 加容易和自然而设计的。一旦。个空问数据被存储到个o r a c l e 数据库中， 这个空问数据能够很容易地被处理、存取和数据库中其他数据发生关朕。 空间数据的一个比较普遍的例子可以在一个道路地图上得到体现：一个 道路地图是一个可以表现城市、道路和行政区边界( 例如省、市等) 的二维 的对象，包含了：点、线和多边形。一个道路地图事实上是一个地理信息的 视觉化表现。存在于地球表面的城市、道路和行政区边界的位置被投影在纸 上或者二：维的显示器上，同时保留了这些着色物体( r e n d e r e do b j e c t s ) 的 相对位置和相对距离。 武汉理j 二人学硕士学位论文 用于表现这些着色物体的地球位置( 经度和纬度、高度和深度) 的数据 就是空f 司数据。 o r a c les p a t i a l 的对象一关系模型支持三种原生的几何类型以及由这 些几何类型组合成的几何集合。原生类型包括： 1 ) 一二维的点和点集( 2 一dp o i n ta n dp o i n te 1 1 i s t e r ) 2 ) 二维的线和线串( 2 一d n es t r i n g s ) 3 ) _ 维的多边形( 2 一dn p o i n t e r ，p o l y g o n s ) u 翻嘲l h b 挚_ j口 图2 1 几何原生图例 原生几何类型组合的几何类型包括： 1 ) 二维的弧线： ( 2 一d 1 1 2 c1 i n es t r i n g s ) 2 ) 二维的弧线多边形： ( 2 一da r cp o l y g o n s ) 3 ) 二维的复台多边形；( 2 一dc o m p o u n dp o l y g o n s ) 4 ) 二维的复合线；( 2 一dc o m p o u n d n es t in g s ) 5 ) 二维的圆； ( 2 一dc i r c l e s ) 6 ) 二维的优化矩形：( 2 一do p t i m i z e dc ir c le s ) 棒l j 黛r - 雌 件h 朝一。 o o 图2 2 对象一关系模式支持的其它几何类型 武汉理工大学硕士学位论文 o r a c l es p a t i a l 的数据模型是一种分层结构，由元素、几何实体和图 层组成。它们分别对应着o r a c l es p al i a l 的空间数据的表现。图层由几何 实体构成，几何实体由几何元素构成。例如： 个点可能代表一座建筑物， 条线可能代表一条街道，一个多边形可能代表一个街区。 使用这样的对象一关系模型有以下优点： 1 ) 支持多种几何类型，如点、直线、曲线、复合线、自相交线、多边 形、复杂多边型、复合多边形( 中空多边形、并列多边形) 。 2 ) 创建和维护空间索引，以及空间查询的易用性改善。 3 ) 索引由o r a c le 的数据库服务器自动维护。 4 ) 一个空间实体的空间信息存储为一行一列，空问占用小。 5 ) 性能较其他模型得到极大改善。 2 4 空间数据的存储h 4 3 2 朝m 朝阳叫 下面，我们将详细深入地探讨，在o r a c es p a t l a l 中，空间数据是如 何存储的，以什么方式，存储在什么地方等等问题。这和应用系统的开发密 切相关。上载地图之后可以清楚看出多了i 个字段，其中m i p r i n x 是该数 据库表的索引字段，它的类型是n u m b e r ，m is t y l e 中存贮的是空间实体的字 体等信息，还有一个字段是g e o l o c ，它的类型是一个很特殊的字段类型： s d o g e o m e t r y 。正是这个字段存储了该地图所有的空间信息。下面我们将深 入地研究这个字段。 在o r a c l es p a t i a l 的对象一关系模型中，一个实体的空间信息是存储 存用户定义的数据库表中的一行字段名为g e o l o c ，字段类型为 s d og e o m e t r y 这种新的对象类型纪录中的。o r a c l es p a t j a l 这样定义 s d og e o m e t r y 字段( 表21 ) ： 表2 一l s d og e o m e t r y 字段的定义 c r e a t et y p es d o g e o m e t r ya so b j e c t ( s d og t y e n u m b e r ， s d os ri dn u m b e r ， s d op o i n ts d op o i n tt y p e ， s d oe l e mi n f om d s y s s d o 【儿e mi n f oa r r a y 武汉理工大学硕士学位论文 我们看到这个字段是一个对象类型，由5 个对象属性构成，下面我们 分别说明5 个属性的具体含义： 1 ) s d o g t y p e 属性说明了几何类型。表2 2 说明了s d o g t y p e 的有效 值： 表2 2s d o g t y p e 的有效值 属性值几何类型 描述 d 0 0 0 u n k o n o w g e o m e t r y未定义 d 0 0 1p o i n t 含一个点 d 0 0 2 i 。i n e s t r i n g 含一条直线 d 0 0 3p o l y g o n 含一个多边形 d 0 0 4c o l l e c t i o n 含不同元素的集合 d 0 0 5m u l t l p o i n t 含不同样式的点 d 0 0 6m u l t i l i n e s t r i n g 含不同样式的线段 d 0 0 7m u l t i p o l y g o n 含多个不相连的多边形 上表中属性值中d 的取值可以是：2 、3 、4 它的含义是几何实体的维数。 例如：一个值为2 0 0 3 的值代表了一个二维的多边形。维数代表了表现一个 点所用到的坐标值的数目，点和线都是二维的实体。 在任何一个给定的图层上，所有该图层的几何实体的维数都必须是相 同的。例如：一个图层上不能同时南二维和三维的实体同时存在。值d 0 0 8 - - d 0 9 9 被预留作将来使用。 2 ) s d o s r i d 这个属性将被用于在个空问参照系的定义表( s p a t a i l r e f r e n c es y s t e md e f i n i t i o nt a b l e ) 作为外键。 3 ) s d op o i n t 属性仍然是一个对象类型，它由三个属性组成：x 、y 、z 。 这三个值都是n u m b e r 类型的值。如果s d o e l e mi n f o 和s d o o r d i n a t e s 两 个字段都是n u l l 空值，而且s d o p o i n t 属性是非空的，那么x 、y 的值则 被认为是点实体的坐标。否则s d o p o i n t 属性将被o r a c es p a t i a l 忽略。 为了最优的存储效果，应该把点实体都存入s d op o i n t 属性里。如果在一个 图层早，只有点实体的话，强烈推荐将点实体存入s d o p o i n t 中去。 武汉理工大学硕士学位论文 4 ) s d o f i j e m i n f o 定义为。个可变氏的n u m b e r 型的数组。该属性是用 于转换存入s d o o r d i n a t e s 属性的坐标值的。每一个值都将转换为三个一组 的数值集合( 见表2 3 ) ： ( 1 ) s d o s t a r t i n g o f f s e t ：用于说明在s d oo r d i n a t e s 数列中被存储的 这个元素与第一个存入的元素的偏移量( o f f s e t ) 。该偏移量从l 开始。这 样，第个存入的元素的第一个坐标值就将存在 s d o g e o m e t r y s d o o r d i n a t e s ( 1 ) 中。如果有第二个元素，它的第一个坐标 值就将存在 s d o g e o m e t r y s d o o r d i n a l e s ( 2 ) 中， i 3 表示在 s d o o r d i n a t e a r r a y 定义的那个位置。 ( 2 ) s d o e t y p e ：表示了该元素的类型。值的有效范围是：0 到5 。例如： 1 0 0 3 ，2 0 0 5 。s d o e7 r y p e 的值是l ，2 ，3 的话，被认为是简单元素。在 s d oe l e m i n f o 数组中被定义为一组数值集合。而且，如果类型值为3 的话， 第一个数字代表“外( 1 ) ”和“内( 2 ) ”，例如： 1 0 0 3 ：外多边形环( 必须被指定为逆时针方向) 2 0 0 3 ：内多边形环( 必须被指定为顺时针方向) 。 如果s d oe t y p e 值为4 ，5 的话，该实体被认为是复合元素。它将包含 一个以卜的值。而且，组成该实体的各个元素都是连续的。一个子元素的最 后个点是】。一个子元素的第一个点。点不能重复。 5 ) s d oi n t e r p r e t a t i o n ：该属性有两种含义，分别依赖予s d o e t y p e 是 否是一个复合元素( c o m p o u n de l e m e n t ) 。 如果s d o e t y p e 是一个复合元素 ( 4 或5 ) ，这个属性就代表这个元素中有多少组子元素的值。 如果s d o t y p e 不是一个复合元素( 1 ，2 或3 ) ，该属性将决定这个元素 坐标的顺序。一组线段或者多边形的边界可能由一组有序的相连的直线段或 弧线组成。 表2 - 3s d o e l e m i n f o 字段的值及含义 s d oe t y p es d oi n t e r p 含义 r e t a t i o n oo 不支持的元素类型，被s p a t i a l 忽略 11 点类型 1n 1 有n 个点的点集 武汉理工人学硕士学位论文 2l 顶点被直线段连接的线串 221 责点被有序的圆弧连接的线串 3l 各个顶点由直线连接的简单多边形 3 2 各个顶点由网弧连接的封闭多边形 33 矩形。边界由左下和右上两个点描述 34 圆形。由三个圆上的点描述 4n l 线串。各个顶点由直线段与弧线段连接 5n l 多边形。各个顶点由线段与弧线段连接 2 。5 用o r a c ies p a t ia i 的条件 o r a c l e 公司向m a p i n f o 提供了一种比o d b c 更底层的数据库接口o c i 。 通过此接口可以直接向o r a c l e 数据库中存取l a p i n f o 空间地图。 m a p x 通过o c l 支持和o r a c l e 建立同步连接，而通过o d b c 和其他数据 库建立连接。 配合m a p xo r a c l e 数据库应具备以下要求： 1 ) o r a c l e 的版本至少为本8 5 1 因为，o r a c l e 从o r a c l e 8 5 1 开始，才向m a p t n f o 提供了o c i 底层接 l j ，并通过o c i 接口来实现与m a p i n f o 之问的空间数据存取。 2 ) 必须安装o r a c l e 9 i 的客户端 如果在m a p i n f o 上m a p x 安装d b m s 支持时，选择了安装o r a c e 9 i 支持， 但是如果用户的计算机上还没有安装o r a c l e 9 i 客户端程序，则m a p i n f o 每 次启动时，都会报出一个错误，显示找不到“o c i d l i ”。 3 ) 用户通过e a s y l o a d e r 来实现m a p i n f o 地图数据向o r a c e 数据库中 的上载。e a s y l o a d e r 的版本需要和o r a c l e 相匹配。 武汉理 _ 大学硕士学位论文 第3 章系统的总体设计 随着交通信息化程度的提高，信息数据已经超出其原始的范畴，它涉 及的内容有路面结构、桥涵结构、隧道、各种路况病害及养护方案，养护工 程管理、交通工程及通行状况、道路的丰甘关信息，道路状况综合评估等，并 包含各种空间数据、报表统计数据、文字、图像、声音、超文本等各种环境 数据信息。这样的信息系统具有海量信息和大型多媒体数据库的特点和典型 的空问特彳【 ：，采用地理信息系统g i s 可以增强软件系统的图文并茂和可视化 的表达能力，方便使用，并极大提高对高速公路养护管理工作的宏观管理和 微观查询能力。 系统结构框图如图3 1 所示。 由图3 1 可见，数据库分为两大部分：公路地理空间数据库和公路业务 俑性信息数据库。公路地理空间数据库主要存储基础地理数据和公路基础设 施数据信息。公路业务属性信息数据库_ 丰要存储与公路相关的属性信息，它 按1 竽储内容与本系统的三大部分相对应，且这三大部分都能与公路地理空间 数据库建立对应关系，实现从数据库到电子地图，从电子地图到数据库的双 向查询。 武汉理上人学硕士学位沦文 臣亟圃 匦圃。一臣亟圃 ；二二 一：一 图3 1 高速公路养护管理系统结构框图 3 1 公路地理空间数据库与电子地图 电子地图的制作，是拟用全球定位系统g p s 对各条公路全线和相关构造 物进行实地测绘，采集基础地理空间数据。并对公路公里桩号或百米桩、桥 梁、隧道、涵洞、沿线设施等进行编码，建立从空间数据到属性数据的联系。 为了便于电子地图显示，将电子地图分为数十个图层。如市界、区( 县) 界、目道、高速公路、省道、桥梁、涵洞、隧道、公旱桩号、水系、收费站、 养护工段、城镇、铁路等。以及各种公路病害的专题地图，并具有空间分析 武汉理工人学硕士学位论文 结果。用以显示各种属性信息的空间( 地理) 分析功能。如路面病害全线分 布、p c i ( 路面状况性能) 值全线分布、交通流量全线分布等专题地图。 系统将采用空间数据和远程大型数据库挂接，它不同于传统的信息数据 管理方法。在信息丰富多样的动态电予地图上，可以进行地图的放大缩小， 使得数据、图像等信息可视化效果大为增强。由于操作简便，进而使养护管 理工作变得直观、轻松，如通过直接对电子地图图元进行查询，即可获得公 路养护信息、交通流量信息、维修工程管理等多方位多媒体信息。并且由电 子地图可直接点击接入数据库，电可由数据库直接返回电子地图的双向查 词。 3 2 公路属性信息数据库 公路属性信息数据库由三大部分组成，每一部分又山按信息类或功能划 分的若干部分组成。路况管理部分，又分现势路况病害和处治病害数据，其 中又将病害利类( 信息) 分成若干类。 32 1 路况管理数据库 路况管理数据库，主要存储以桩号为单位的各种公路病害数据，含图像、 图片、数据等多媒体资料。 其中病害数据管理主要是指现势性病害数据，即当前路况病害的情况， 它包括砼路面病害、路基边坡病害、桥梁病害库、隧道病害、环保工程病害、 沥青路面病害等6 部分。而处治数据管理主要存储各种公路病害的维修情况 记录，包括施工单位、监理人员、维修部位和方式、维修工程费用等信息。 3 2 2 档案管理数据库 档案管理数据库由竣工资料图库、桥涵慕本情况、公路构造物图库、病 害维修方案、维修质量评定、公路运行状况等部分组成。 竣工资料图库、桥涵基本情况、隧道、公路构造物图库是公路竣工资料， 如路面、路基边坡、涵洞、桥梁( 桥台结构、桥墩、支座、桥台基础、桥面 铺装等) 、隧道、交通工程设施等基本参数资料库。可用于在制订养护方案 武汉理工大学硕士学位论文 或养护维修时方便查阅原基础资料。 病害维修方案库主要有公路病害定义库( 指存储各种病害的定义和程度 划分的意义) ；公路病害维修方案库( 主要存储各种病害维修参考方案) 。在 向系统输入某定义公路病害时，系统由病害维修方案库中输出相应维修方 案，并显示或打印输出，以便提供参考维修方案，方便养护方案的制定。 维修质量评定主要存储公路评分记录资料，阱及存储公路全线、路段或 部分路况分析计算结果，如好路率、p c i ( 路面状况性能) 值、s c i ( 路基状况 性能) 值等。 公路运行状况主要存储全线交通量数据。 3 2 3 路况分析评价数据库 路况分析评价数据库，主要是用对当前公路全线或局部路况进行自动分 析、计算。即在输入了全线( 或局部) 各种公路病害后，系统可以自动进行 分析、计算好路率、p c i 值、s i 值等，并将结果以病害类型创建专题地图， 以显示各利病害在全线( 或局部) 的分布情况，同时以南方图形式进行显示。 显示的结果不仅直观，可视化好，而且还具空间地理( 公路桩号) 特征效果。 分析、计算的结果还可按公路病害的等级进行自动排序。因此，公路病害不 仅具有全线空间的具体分布，同时又有公路病害的排序，灵活多样的路况信 息专题地图，使系统在进行空间查询的同时，还具有空问分析能力，并通过 动态分析为评价和宏观管理提供科学依据。宏观管理和微观查询都为养护计 划的决策、制定带来了很大方便。 在路况分析评价数据库中还有大中小专项和水毁工程统计数据的存储 及养护经费预算接口。以用于对养护工程项目进行统计管理，这样可大大提 高养护工程的管理水平。 3 2 4 养护办公信息库 养护办公信息库中主要存储公路养护工作中大量使用的办公文档。它主 要包括小修保养工程月度、季度、年度报表；养护大修专项工程合同、监理 费用、合同执行情况以及竣工决算资料等相关数据。用户使用该模块通过网 络能实现下情上传、上情下达，以及养护日常办公的无纸化、自动化。 武汉理t 大学硕十学位论文 3 3 公路养护管理系统的网络结构 考虑到重庆高速公路网，道路分布量大而广的特点，以及分公司管理的 分布特点，为使路况信息集中到公司信息中心，使信息查询和信息共享带来 方便。根据分公司的分布情况，利用重庆高速公路交通通信专网为信息传输 平台，建立基于c s 的高速公路养护管理系统。 基于w e b g i s ，利用交通通信网络为平台进行信息发布、数据共享、交 流协作基础之上实现g i s 的在线查询和业务处理功能。 我们拟在服务器端使用o r a c l e 数据库存储空间地图数据和养护信息数 据，在客户端使用m a p i n f om a p x 控件和o r a c l e 9 i ，客户端实现地图显示与 操作。进而实现用户能直接通过系统对g i s 数据进行访问，实现空间数据和 业务数据的检索查询、专题图输出、编辑修改路况数据输入等g i s 功能。 3 4o r a c ies p a t ia l 和客户端应用程序的连接模式n 1 由d e l p h i 的应用程序可知，d e l p h i 是通过b d e 连结各种数据库服务器 的。从版本5 开始，d e l p h i 开始支持微软的a d o 数据库连接模式来存取数 据。但是a d o 对o r a c l e 数据库的支持欠佳，性能比b d e 连接差很多。因此， 本系统仍然选用b d e 方式存取数据。 但是，由于系统所用的地图空间数据是存储在数据库表中的6 e o l o c 字 段里，这是+ 个对象类型的字段。完全使用b d e 来存取数据库数据的话，将 会出现错误。错误信息是：“c o u l dn o tf i n do bj e c to r a 一0 4 0 4 3 ：t h eo b j e c t s d o _ g e o m e t r yd o e s n te x i s t ”。表现是运行时根本无法显示出地图来。 事实上，b d e 从5 1 版本开始己经支持了关系型一面向对象数据库o r a c l e 9 i 了。 因此，呵以判断出基于o r a c l es p a t i a l 空问数据库技术的客户端应用 程序一定是用不同的数据库连接机制的。整个系统开发成功，必须先研究这 个课题。 o r a c l es p a t i a l 提供了一个公用的接| ：_ - | o c i ( o r a c l ec a l1i n t e f f a c e ) 来让客户端的m a p x 控件来和服务器连接、存取空间数据。 武汉理工大学硕士学位论文 同时，g i s 叶1 地图的属性数据我们仍然用b d e 方式来连结存取。由于 o r a c l es p a t i a l 可以使地图的空间数据和属性数据一表存储，我们就可以 做到使每一个实体的空间数据和属性数据相互关联，从而保证数据的完整 性、有效牲。 这样，使用d e l p h i 开发的客户端应用程序和服务器端的o r a c l e s p a t i a l 就应该以下图这样的方式来连接( 图3 2 ) d e l p h im a p x 击l 晶 tt + o r a c l es p a t i a l o 数据库 3 5 系统运行环境 3 5 1 硬件环境 图3 2系统数据库存取结构图 服务器：p i i i 】g 咀上，内存5 1 2 m ，带网卡 安装所需硬盘：3 0 m + 3 0 0 0 m 客户端：p i i l 4 5 0 以上，内存6 4 m 以上，带网卡 1 6 武汉理工大学硕士学他论文 安装所需硬盘：3 0 m + 7 0 0 m 35 2 软件环境 可选软件平台： 服务端 1 ) 操作系统：w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 2 ) 数据库管理系统d b m s ：o r a c l e 9 i 企业版 3 ) 6 i s 控件：m a p i n f om a p x4 5 + s p i 客户端 1 ) 操作系统：w i n d o w s2 0 0 0p r o f e s s i o n a l w jn d o w s9 x 2 ) 数据库管理系统d b m s ：o r a c l e9 ic 1 i e n t 3 ) g i s 控件：m a p i n f om a p x4 5 + s p l 武汉理- l 大学硕士学位论文 第4 章m a p x 简介及对o r a c ie 的支持 4 1 m a p x 主要技术特点4 1 1 2 m 3 3 1 4 1 m a p x 是m a p i n f o 公司生产的方便快捷、功能强大的a c t i v e x 组件，提 供了真正的对象联接与嵌入控件，开发人员可以使用标准的编程语言如v b 、 v c + + 或d e l p