（地图学与地理信息系统专业论文）城市dlg数据库元数据组织与管理研究.pdf

摘要 基础地理数据在城市信息化建设中的作用日益突出，d l g ( 数字线划图) 数据作为最重要和应用最 广泛的基础地理数据，是城市信息化建设的重要的战略资源。大多数城市都进行了d l g 数据的生产 与建库工作，基本满足了城市发展需求，但城市d l g 数据库在共享、管理和维护上存在一些问题， 影响了数据资源的充分利用。空间元数据是实现空间数据共享，使数据充分发挥作用的重要条件之 一，空间元数据描述了地理信息中空间数据集的内容、质量、表示方式、空间参考以及其它的特征， 有助于空间数据的理解、发现、定位、挖掘、评估和维护。本文的研究目标就是通过探讨城市d l g 数据库元数据的内容和组织方式，设计并开发元数据管理系统，提供城市d l g 数据库元数据的建库、 查询、发布与同步更新等功能，帮助数据生产单位更好的管理和维护d l g 数据库。 论文首先回顾了元数据研究的国内外现状，介绍了空间元数据的概念、作用和意义，简要论述 了x m l 数据库等关键技术，并结合具体的应用需求，通过扩展相关元数据标准形成了城市d l g 数据库 的各类元数据方案，为下一步研究工作奠定了基础。 然后，论文详细分析了空间元数据组织的复杂性与现有元数据组织方式的不足，并结合城市d l g 数据库元数据的特点，提出了基于x m l 数据库以分级的方式组织城市d l g 数据库元数据。围绕城市d l g 数据库元数据管理应解决的几个关键技术问题，论文给出了一个空间元数据管理系统模型，同时对 元数据库同步更新机制进行了深入探讨和研究。 最后，进行了空间元数据管理系统的开发与实现，并对全文的研究工作进行了总结，指出了论 文的不足和下一步努力的方向。 关键词：空间元数据，d l g ，x m l 数据库，元数据方案 t h er o l eo fb a s i cg e o g r a p h i c a ld a t ai nu r b a ni n f o r m a t i z a t i o nc o n s t r u c t i o nh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l y c o n s p i c u o u s d l gd a t aa st h em o s ti m p o r t a n tb a s i cg e o g r a p h i cd a t aa r ei m p o r t a n ts t r a t e g i cr e s o u r c ef o r c i t y si n f o r m a t i o n i z a t i o na n da r eu s e dw i d e l y u r b a nd igd a t a b a s e s ，w h i c hm e e tt h ed e m a n d sf r o mt h e d e v e l o p m e n to ft h ec i t i e sb a s i c a l l y , h a v eb e e nb u i l ti nm o s tc i t i e s t h ea p p l i c a t i o no fd l g d a t ar e s o u r c ei s a f f e c t e db yt h ep r o b l e m so fd a t a b a s em a n a g e m e n t ，m a i n t e n a n c ea n dd l gd a t ar e s o u r c es h a r i n g s p a t i a l m e t a d a t a ，w h i c hd e s c r i b e st h ec o n t e n t , q u a l i t yc o n d i t i o n ，r e p r e s e n t a t i o n ，s p a t i a lr e f e r e n c e ，m a n a g e m e n ta n d o t h e rd a t ac h a r a c t e r i s t i c so ft h ed a t ac o n t a i n e das p a t i a ld a t a s e to fg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o n ，i so n eo ft h e i m p o r t a n tc o n d i t i o n st om a k i n gf u l lu s eo fs p a t i a ld a t ar e s o u r c e sb ys p a t i a ld a t as h a r i n g u s i n gs p a t i a l m e t a d a t ai sa ne f f e c t i v em e t h o dt oa c c e s s ，l o c a t e ，e v a l u a t e ，m i n e ，u n d e r s t a n da n dm a i n t a i ns p a t i a ld a t a t h e o b j e c t i v eo ft h i st h e s i si st od e s i g na n dd e v e l o pam e t a d a t am a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hp r o v i d e ss o m e f u n c t i o n ss u c ha sb u i l d i n gm e t a d a t ad a t a b a s e ，q u e r y i n gm e t a d a t a ，u p d a t i n gm e t a d a t aa n dp u b l i s h i n g m e t a d a t af o ru r b a nd l gd a t a b a s eb yr e s e a r c h i n go nt h ec o n t e n ta n do r g a n i z a t i o nm o d eo fm e t a d a t ao f u r b a nd igd a t a b a s e t h es y s t e mc a nh e l pt h ed a t ap r o d u c t i o nd e p a r t m e n t st om a i n t a i na n dm a n a g et h e u r b a nd l gd a t a b a s eb e t t e r f i r s t l y ，i nt h ep a p e r , w er e v i e wt h es t a t u s - q u oo nm e t a d a t ar e s e a r c ha th o m ea n da b r o a d ；p r e s e n tt h e c o n c e p t ，r o l ea n dm e a n i n go fs p a t i a lm e t a d a t a t h ex m l d a t a b a s et e c h n i q u ei sd i s s e r t a t e db r i e f l y f a c i n g t oc o n c r e t ea p p l i c a t i o nd e m a n d ，t h em e t a d a t as c h e m a sf o rd i f f e r e n tm e t a d a t ao f u r b a nd i gd a t a b a s ea r e f o r m e db ye x t e n d i n gm e t a d a t ar e l a t e ds t a n d a r d s ，l a y i n gt h ef o u n d a t i o nf o rt h ef u t u r er e s e a r c hw o r k t h e n ，t h eo r g a n i z a t i o n a lc o m p l e x i t yo fs p a t i a lm e t a d a t aa n dt h ed e f i c i e n c yo fe x i s t i n go r g a n i z a t i o nm o d e f o rs p a t i a lm e t a d a t aa r ea n a l y z e di nd e t a i l t h eg r a d u a l l yo r g a n i z a t i o no fm e t a d a t af o ru r b a nd i gd a t a b a s e b a s e do nt h ex m ld a t a b a s ei sp r o p o s e da r o u n dt h ef e a t u r eo fm e t a d a t af o ru r b a nd i gd a t a b a s e t h i sp a p e r g i v e sam o d e lo f m e t a d a t am a n a g e m e n ts y s t e mf o ru r b a nd i g d a t a b a s ec o n c e r n i n gs e v e r a lk e yt e c h n i c a l i s s u e st h a ts h o u l db er e s o l v e d m e a n w h i l e ，a ni n - d e p t hs t u d yo ns y n c h r o n o u su p d a t em e c h a n i s mo f m e t a d a t ad a t a b a s ei sm a d ef o ru r b a nd l gd a t a b a s e f i n a l l y ，w ei m p l e m e n t ap r o t o t y p eo f s u c hs y s t e m a l s ow eh a v eac o n c l u s i o no no u rw o r ka n dp r o p o s e t h e n e x t t o d o k e yw o r d s ：s p a t i a lm e t a d a t a ，d l g ，m e t a d a t as c h e m a ，x m l d a t a b a s e 图目录 图1 1 研究技术路线图6 图2 - 1x m l 在空间元数据中应用u 2 1 1 2 图3 1 元数据方案设计方法。1 6 图3 2 数据库级元数据方案u m l 图1 9 图3 3 要素类级元数据方案u m l 图2 0 图3 4 图幅内数据与图幅级元数据。2 1 图3 5 图幅级元数据方案u m l 图2 1 图3 6u m l 模型映射到x m ls c h e m a 2 4 图3 7 图幅级元数据方案的x m l 模式结构图2 5 图4 - 1 城市d u 3 数据库元数据层次结构2 7 图4 - 2 城市d l g 数据库元数据管理系统模型3 1 图4 - 3 要素类模式更新类扩展。3 6 图4 _ 4 工作空间扩展1 3 7 图4 _ 5 工作空间扩展2 3 7 图4 - 6 工作空间扩展3 3 8 图4 _ 7 元数据库同步更新流程图3 9 图5 1 元数据库建库流程4 1 图5 2 注册元数据模式4 2 图5 3 关联d l g 数据库4 2 图5 4 导入图幅级元数据4 2 图5 5 图幅级元数据自定义条件查询4 3 图5 6 要素图幅级元数据查询4 4 ， 图5 7 元数据方案扩展实现。4 5 、 图5 8 要素编辑更新。4 6 图5 9 数据图幅更新。4 6 图5 1 0 要素类模式更新4 7 图5 1 1 要素类级元数据更新信息4 7 图5 1 2 图幅级元数据更新信息4 8 图5 1 3 图幅级元数据4 8 图5 1 4 元数据发布界面4 9 图5 1 5 元数据浏览界面4 9 3 表目录 表2 - 1 元数据分类表8 表2 - 2 元数据的属性和特征8 表3 1 核心元数据元素表1 7 表3 2x m ls c h e m a 组件表2 3 表4 - 1 元数据的类别及其代码” 表4 - 2 元数据库表2 9 表4 _ 3 要素集元数据表2 9 表4 - 4 要素类元数据表2 9 表4 5 图幅级元数据表2 9 表4 - 6 用户权限表3 0 4 学位论文独创性声明 本人郑重声明： 1 、坚持以。求实、创新一的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或 撰写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。 作者签名：率埠之 日期：韶啕中 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有 权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质 版；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书 馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索；有权将学位 论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 作者签名：淞 日 期：2 坌煎鎏区鸳69 城市d l g 数据库元数据组织与管理研究 1 1 引言 第一章绪论 近年来，随着城市信息化建设的推进，以城市基础地理数据库为平台的地理信息应用系统已涉 及到政府各部门的管理与决策服务、城市建设、环保等服务领域；涵盖了百姓生活，如安全、防卫、 导航、货运等许多方面。城市基础地理数据库正在不断地由政府部门、企事业单位走向公众，城市 基础地理数据的需求不断增长、应用范围也越来越广。城市基础地理数据主要包括控制点数据、数 字线划图数据( d l g ) 、数字高程模型数据( d 删) 、数字正摄影像图数据( d o m ) 、数字栅格图数据( d r g ) 、 城市三维模型数据、相关数据和综合管线数据。d l g 数据是最重要和应用最广泛的基础地理数据，是 城市信息化建设的重要的战略资源，在城市的建设和管理中应用十分广泛。 城市d l g 数据库全面反映了数据库覆盖范围内自然地理条件和社会经济状况，它可用于建设规 划、资源管理、投资环境分析、商业布局等各方面，可作为人口、资源、环境、交通、报警等各专 业信息系统的空间定位基础犯1 。d l g 数据的生产和建库是一项投资较大、技术要求高的系统工程。目 前，很多城市都已建立起或正在建设城市d l g 数据库，但随之而来的问题是：非数据库建立和维护人 员，甚至是本部门、本单位工作人员，急需知道己存在哪些数据；用户急需知道已有数据的质量如 何，以便评价该数据是否满足其需要，需要了解数据库的数据结构和数据的存储格式，以便更有效 地进行数据的交换和使用以及如何能够找到和获取这些数据成果；随着主要人员的调离，由于对过 去生产的数据缺乏了解，影响了城市d l g 数据的维护和管理。网络技术特别是i n t e r n e t 的广泛应用为 解决上述问题提供了基础设施，空间元数据则是解决上述问题的关键，人们经过多年的研究和应用， 元数据已经从简单的数据描述和索引，发展成为用于管理数据、发现数据和使用数据的一种重要工 具协1 。因而可以通过对城市d l g 数据库元数据的组织和管理来帮助用户了解城市d l g 数据和帮助数据 生产、管理部门更加有效的管理和维护城市d l g 数据库。 鉴于空间元数据的重要性，许多国家和国际组织竞相开展了这方面的研究，一些g i s 厂商也将元 数据的管理及元数据解决方案纳入自己的研究范围，空间元数据研究已经成为地理信息系统研究领 域的新热点。就目前已有的元数据组织和管理模式来看，还存在着很多不足，如元数据组织与存 储方式的多样化；元数据与空间数据库的动态一致性维护、内容标准的制定与选择的多样性、不同 标准体系或不同格式元数据的转换和元数据标准扩展实现等一系列问题，它们在一定程度上影响了 元数据的现势性、实用性和应用的广泛性晦1 。本文将针对上述儿个关键问题结合d l g 数据的特点对城 1 城市d l g 数据库元数据组织与管理研究 市d l g 数据库元数据进行深入的探讨和研究。首先应该制定适用于城市d l g 数据库的元数据方案，统 一元数据内容标准，然后在此基础上提出合理的元数据组织方式并开发一个高效的元数据管理系统 以满足城市d l g 元数据应用的需求。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 元数据研究现状 元数据的研究涉及计算机科学、信息科学等很多学科，空间元数据的内容比其它元数据更复杂， 对元数据研究现状的说明有助于更好的开发和使用空间元数据。当前元数据的研究集中在以下几个 方面： ( 1 ) 元数据管理模型 国内外的许多研究机构和大学都在进行元数据管理模型的研究，已经提出的有：( 1 ) 基于通用 网关接口的元数据管理模型m 1 。在基于元数据的城市空间数据互操作技术研究中对城市数字化空间 元数据管理采用了这种模型，北京理工大学的王建芬博士应用这种模型实现了气象部门数据仓库元 数据管理系统盯1 。( 2 ) 基于z 3 9 5 0 协议的元数据管理模型。z 3 9 5 0 协议定义t i n t e r n e t w 连系统间 实现数据库检索和记录获取过程中必须遵循的规则嘲，这种模型在发达国家的图书馆自动化系统中 获得应用，如美国国会图书馆，国内很多图书馆系统也应用了此模型。( 3 ) 基于知识库的元数据管 理模型。基于知识库的元数据管理模型将符合开放式信息模型规范的信息模型存入知识库中，需要 元数据时，从知识库中读取，通过c o m 接口或x m l 与工具和应用程序传递元数据，通过x m l 在不同平台、 工具和应用程序问导入和导出元数据阳1 ，微软公司推出的与其s q ls e r v e r2 0 0 0 紧密集成的m e t a d a t a s e r v i c e s 架构n 0 1 就是以这种模型为基础的。( 4 ) 基于c w m ( 公共仓库模型) 的元数据管理模式。c w m 是用来对数据仓库中的元数据进行建模的规范，它为数据仓库的元数据定义了对应的元模型，同时 也是多层系统、异构系统间元数据实例交换的基础n 。它代表了基于模型的在软件系统间交换元数 据的一种新途径。 ( 2 ) 数据和数据库管理 元数据使用的基本原理是利用系统和数据库资源开发一些工具对数据库进行查询检索，并通过 元数据或元数据系统对数据库进行管理，在这方面很多专家进行了大量的研究和实验。b r o w n 等利用 共享的元数据为海量存储系统( m s s ) 与高级数据管理客户提供操作界面；k a t h l e e np e r e z 等利用描述 语义内容的灵活元数据对数据量巨大的影像数据库进行基于内容的快速查询；l i u 等认为通过分散互 2 城市d l g 数据库元数据组织与管理研究 操作对象模型，元数据可以把非均质数据贯穿起来管理；d a v i df i s h e r 等人讨论了分布式数据库管 理中分散元数据的自动获取、封闭性、一致性和持久性等操作性问题，并定义了在分布式海量存储 系统中元数据要素n 幻。 ( 3 ) 元数据模型 元数据模型的建立和开发是基于数据内容的，c h r i s t o p h e rm i l l e r 等人建立了用于气候监测的 元数据模型，它描述了特定应用中评价数据集有效性所需的元数据内容引。元数据模型可以把计算 机与数据源关联起来，并从中提取所需的数据。传统的静态元数据已不能满足处理日益膨胀的数据 的需求，p a m e l ad r e w 等人在香港大学的g e o c h a n g e 项目中提出了g e o c h a n g e 元数据结构，该结构 能有效反映互操作系统各组成部分，如源系统、目标系统和用于数据交换的公共模型，并能提供数 据在各组成部分之间转换的管理n 引。 1 2 2 地理空间元数据研究现状 地理空间元数据也是元数据的一种，不同是它所描述的数据为空间数据，相对于其它元数据来 说，由于应用领域和方向的不同，有其研究的侧重点。 ( 1 ) 地理空间元数据的标准化研究 目前，国际上有许多组织和机构一直致力于地理空间元数据标准化的研究，有美国联邦地理数 据委员会( f g d c ) 的地理空间元数据内容标准( c s d g m ) ：f g d c 具有3 0 0 多个元素，包括7 个主要段和3 个辅助段，内含3 0 0 多个数据项，涉及标识信息、数据质量、地理数据组织方式、地理参考信息和 资料类型等。1 9 9 5 年f g d c 成为美国国家标准，广泛用于美国国家空间数据体系n 5 1 町。 欧洲地理信息标准化委员会( c e n t c 2 8 7 ) 的c e n 地理信息一数据描述一元数据：1 9 9 2 年欧洲地理 信息标准化委员会( c e n t c 2 8 7 ) 开始了有关数字地理信息标准化方面的工作，在c e n t c 2 8 7 中，把元 数据分为：标识信息、数据集综述信息、数据集质量元素、空间参照系信息、范围信息、数据定义、 分类信息、管理信息、元数据参考、以及元数据语言等l o 个部分来描述数据集，每一部分又有各自 的组成元素n7 1 。 国际标准化组织t c 2 1 1 专题组( i s o t c 2 1 1 ) 的i s o 地理信息元数据，该标准中把元数据的内容分为 7 类，每一类又包括若干子类或具体元数据项，元数据内容有：标识信息、数据质量信息、空间数据 表达信息、空间参考信息、特征与属性信息、数据传播信息、元数据参考信息、引述信息、联系信 息，其中最后两部分内容为数据集使用的推荐参考信息n 引。 前三个组织在元数据标准方面做了大量工作，现已成为国际上许多元数据标准体系的蓝本。近 3 城市d l g 数据库元数据组织与管理研究 几年来，国内也有不少机构开始了元数据方面的研究，北京大学的遥感与g i s 研究所、国家基础地 理信息中心、中科院地理研究所等机构在理论研究及技术实现上都做了大量工作。我国从2 0 0 0 年开 始立项研制国家标准地理信息元数据，国家标准已经由国家质量监督检验检疫总局批准，2 0 0 5 年4 月1 5 日发布，8 月1 日起实施，该标准定义了元数据元素，提供了模式，并确定了一组通用的 元数据术语、定义和扩展方法，目的是提供描述数字地理数据特征的结构n 9 1 。 ( 2 ) 地理空间元数据管理模式研究 各种元数据标准只是描述了为了实现数据维护、数据共享、查询和传输等功能，系统需要有什 么内容的元数据。至于如何在计算机上组织和管理这些元数据信息，如何在数据传输的过程中组织 数据，如何将数据提交、传输或呈现给用户是系统实现时需要考虑的问题。在制定了元数据标准的 基础上，还需要各种软件的支持，才能建立元数据系统来帮助用户发布、发现、获取、使用和维护 数据。 目前，在空间元数据管理的研究中，较多是面向共享的，提供元数据服务的空间元数据管理模 式的研究。从服务器组织结构看主要有两种管理模式：分布式管理模式和集成综合式，分布式管理 主要问题是数据交换，集成综合式要求一定要统一标准。 从地理空间元数据管理与空间数据管理的关系看，元数据管理模式有以下几种：元数据独立管 理模式，由于元数据管理和数据集管理属于两种不同的管理体系，当数据集的内容发生变化时，元 数据的内容缺乏相应的更新机制，影响了元数据内容的准确性；元数据和数据集综合管理模型， 该模型可以划分为3 个层面：综合管理层、服务层和应用层，这种管理模式的主要优点就是提供元数 据和数据集的综合管理，这样就保证了元数据和数据集在内容上能够做到同步更新，但这种模式是 固定的，它只为有权限的用户( 一般是数据提供者) 提供对数据的管理，普通用户只能浏览和查询数 据乜；网络一体化元数据管理模式，在该模式中采用了两层管理模式，元数据和数据集一体化的管 理实现了元数据和数据集管理上的同步和一致性，用户与元数据交互管理解决了元数据管理动态和 开放的要求，使i n t e r n e t 上的任何用户可以依据一定的步骤提供共享数据，在用户、元数据和数据 集三者之间的关系上基本实现了三位一体的管理目标乜刳。 ( 3 ) 地理空间元数据系统 随着地理空间元数据研究的不断深入，国内外元数据系统建设发展迅速，根据已有地理空间元 数据系统所提供功能和服务的不同可将这些系统划分为四种类型：( 1 ) 录入、编辑元数据工具。这 类元数据工具很多，发展也很快，如i m e 4 0 支持i s 0 标准，它们只提供简单的元数据文档的编辑、 生成、浏览功能。( 2 ) 通用元数据工具。这类元数据系统主要功能是预处理、提取、后加工、校验 和浏览元数据，大都支持c s d g m 标准。( 3 ) 提供元数据服务的系统。空间信息交换中心是f g d c 提出 4 城市d l g 数据库元数据组织与管理研究 的一个提供空间信息共享的策略，用户可以通过z 3 9 5 0 协议从分布在i n t e r n e t 上的各个空间信息 交换中心搜索和获取按f g d c 标准组织的地理信息元数据，i s i t e 是f g d c 推荐的用于建设空间信息 交换中心的软件包汹1 。m e t a s t a r 软件是一个基于互联网的知识管理系统，它提供了一个端到端在 i n t e r n e t 或i n t r a n e t 上进行元数据输入、管理、发布和使用的解决方案，由美国的b l u ea n g e l t e c h n o l o g i e s 公司开发啦4 1 。a r c g i s 的元数据服务建立在a r c i m s 、a r c c a t a l o g 和a r c s d e 三个产品 之上，通过集成m e t a d a t as e r v e r 功能，构成了a r c g i s 的元数据框架和体系幢射。( 4 ) g i s 基础软件 的元数据管理部分。如a r c c a t a l o g 中的元数据管理，a r c c a t a l o g 支持多个元数据标准，可以自动 创建和更新它所包含的任何数据项的元数据，元数据以x m l 的格式被存储在文件或地理数据库中； 国产软件m a p g i s 在7 o 版本中集成了对元数据的管理功能，包括元数据库、元数据模式和元数据的 创建、更新、同步和元数据交换等心们。 1 3 研究内容与意义 ( 1 ) 城市d l g 数据库各类元数据方案的设计 根据元数据描述对象的差异，将城市d l g 数据库元数据分为了数据库级元数据、要素集级元数 据、要素类级元数据和图幅级元数据四类元数据。地理信息元数据的通用标准和某些相关的行业元 数据标准对d l g 数据库各类元数据并不完全适用，所以应结合城市d l g 数据库的特点和具体应用需 求，设计适用的城市d l g 数据库元数据方案，为下步的研究工作奠定基础。 ( 2 ) 城市d l g 数据库元数据的组织和存储方式 目前广泛采用的元数据组织和存储模式主要有两种，即煳l 文档模式和关系数据库模式。虽然它 们都有一定的优势，但也存在着明显的不足。在进行城市d l g 数据库元数据组织和存储时既要维护元 数据自身复杂的层次嵌套结构，还要考虑到各类元数据间的层级关系。合理的组织和存储方式是高 效管理城市d l g 数据库元数据所必需的。 ( 3 ) 城市d l g 元数据库同步更新机制研究 同步更新机制可以实现城市d l g 数据库与元数据库的动态一致性维护，确保了元数据的现势性。 ( 4 ) d l g 数据库元数据管理系统的原型设计与实现 该元数据管理系统不但要实现对元数据进行删除、添加、检索、查询、发布等常规性操作， 还要解决元数据与空间数据库的动态一致性维护、不同标准体系或不同格式元数据的转换和元数据 标准扩展实现等一系列关键问题，才能满足城市d l g 数据库元数据的应用需求。 5 城市d l g 数据库元数据组织与管理研究 1 4 研究技术路线 ( 1 ) 通过了解城市d l g 数据库在共享、管理和维护上所存在的问题，提出元数据解决方案。 ( 2 ) 对国内外相关文献进行检索和阅读，了解元数据的研究现状和发展趋势，认识到元数据的 重要性和研究意义，着重了解元数据组织和管理研究现状。通过对比，分析各种元数据管理模式的 优势和不足。 ( 3 ) 结合城市d l g 数据库的特征，从元数据的应用需求出发，依据元数据方案设计原则进行城 市d l g 数据库元数据方案的设计。 ( 4 ) 分析目前元数据组织和存储方式优势和不足，提出合理的城市d l g 数据库元数据组织和存 储方式，进行城市d l g 数据库元数据x m l 数据库的设计。结合城市d l g 数据库元数据管理中需要解 决的关键问题，构建元数据管理系统模型。 ( 5 ) 对元数据库同步更新机制进行了详细的探讨和研究，实现动态的维护元数据库与空间数据 库的一致性。 ( 6 ) 进行元数据管理子系统原型的开发，最后对本文研究工作进行了总结。 检索国内 外相关文 献，了解 元数据研 究现状和 发展趋势 空间元数 据理论和 相关技术 的学习及 应用研究 城市d l g 数据库共享、维护 及管理问题分析 提出无数据解决方案 孚燃_ 一 元数据方案设计 元数据标准 几，蛾佰刀采暖 现有组织与 储方式分析 提出合理的无数据组织 与存储方式 空间元数据 l 城市d l g 数据库元数 管理特性分析 据管理模型的设计 邮元数据库更新一元数蕊耍娄更新 系统开发实现及研究 工作总结 图1 1 研究技术路线图 6 据模型研究 城市d l g 数据库元数据组织与管理研究 第二章元数据与x m l 数据库技术综述 2 1 元数据概述 元数据作为一个概念，古已有之，它的英文名称为m e t a d a t a ，该词最早出现于美国航空与宇宙 航行局( n a s a ) 的 c r _ 限制代码 + 版权 + 专利 + 知识产权 + 受限制 + 其他眼科 ( 代码袭 c r - 安全限制分缓代码 + 末分级 + 内部 + 秘密 + 机密 m d 限制信息 c a r _ 法棒限翻 闻限制i i ic t _ 限制代码 用造限制1 0 i 字符串 e x 。曩盏范晴 ! 兰堕! ! 苎苎望 起始几期f 1 期型 完成h 期：日期颦 竺坠竺竺! 曼 维护和史新频率字符串 鼍近更新时同：n 期型 m d 二元教据 无数据创建日期1 1 1 日期型 元数挥标准名称i oi i 字符串 无数据杯准版奉i oi l ：字符串 语种i ol l 字符串 字符集i o ，l l ：字符串= g b 2 3 1 2 联系单位i l 1 ：c i 一负责单位 m d 赫瑕馈蠹 名称：i l 1 1 ：字符串 摘要i i l ：字符串 h 的i oi l ：字符串 状况i o j ：m d - 进展代玛 语种l l l ：字符串 字符集：1 0 1 l ：字符串 项兀类型1 0 ld s 项目类肇代码 空问表示类礁i o l ：字符串- 矢量 关键i ilj 字符串 专晨类基：1 0 l ：字符串- 铡绘 e x 地理覆盖范围 地理区域描述字符串 西边啦杯值实型 东边坐标值：蛮型 南边啦杯伪宴型 北边坐标值实型 竺竺坌苎竺皇 分发订购程序7 符串 c l 负责单位 负贯中位g l oij 字符串 负贵人名i o i l ，字符串 职务l ol l ：7 - - 符串 职赏：c i 一职责代码 c i 一职责代码 + 管理苔 + 拥有者 + 生产者 + 联系方 + i l ；版者 图3 2 数据库级元数据方案u m l 图 1 9 m d _ 质量信息 质量评价结果l l j 字符串 评价方洼1 0 1 l ：字符串 评价口期i o ，ij ：口期型 d r 一分发格式 式名称 五版车 字符串 字符串 a 一地址 详细地址l o j 字符串 城巾【0i l ：字符串 行政区l ol i 字符串 邮政编码1 0 i l ：字符串 c i - 联系信息 话i o j 符串 接信息i o 1 ：u r l 城市d l g 数据库元数据组织与管理研究 3 5 2 要素类级元数据与要素集级元数据方案 要素类级方案与要素集级元数据方案内容相似。根据服务对象的不同我们将要素类级元数据分 为两类，第一类为元数据基本集，服务对象主要是数据用户；第二类为动态元数据集( 记录d l g 数据 库的更新信息) ，服务对象是数据库的管理和维护人员。要素集级元数据基本集包含的数据子集有： 元数据实体集信息、标识信息、限制信息、空间表示信息、参考系信息、内容信息、分发信息等子 集；要素类级元数据相对于要素集级元数据多了数据质量信息和数据更新信息子集。 c l 安全囊 捌分垣1 0 ic t 一宜全限捌分缀代码 竖! 堡苎呈 i l l 性详缉信脚i la t 一性详细信 “代码女” d s 项英韶f e 再 e x 曩盏葱曩 太型砖目 中掣瑁目 小型硬日 凳盘性项目 其他工挫璜目 e x 一时闻疆置危 起始r 明f j 期型 完戚h 搠只明望 ! 生兰堡! 苎 h r i 硼l lc t 一融耕代码 m 已一信息 途限制忡l 字符串 m e 元矗鬻 元齄据创建h 期l i ih 明墅 兀教据杯准毫棒1 0i l 字符事 元致据杯准版本1 0i i 字符 语种1 0 i l 字符串 字符集1 0i 卜字符串- o b l , 3 1 2 联系单位l l lc i 负责单位 m f = 标识稿| 名棘l ll l 字持串 摘要l i 卜字符事 目的1 0 l l 字符事 状税【o i 代霸衰捧 旷一进晨代码 浯种i i 卜字符 字椅囊1 0 l i 字符串 理目类型1 0 ld 6 一瑗目类型代码 空问表示英型1 0 卜字符串- 矢 关键宁i ll l 字 牛串 专曩袭掣1 0 i 字符- 蠢耸 t k 置一曩盖蓖日 域摘硅字符串 西边举杯儋实型 末边学标值寓型 嘲边坐际值宴墅 北垴攀标值实型 m 匕分发信息 发订购程序字符串 c l 负膏单位 童单位丰；1 0l l 字抒串 贲人皂1 0 1 l 字符 务i oi j 字持串 朝i lc l 职膏代码 图3 - 3 要素类级元数据方案u m l 图 3 5 3 图幅级元数据方案 r l 更新记曩 更新内期1 1 宁符 更新日期1 1 1 日期礁 史新方式i i i 字符串 更新当i , l m l 0i i ：字符 坚! 竺墨! ! 苎 厮记最l i lr e _ 史所i 已录 m r _ 厦t 信息 评价结鬟l 价p i 洼1 0i i 价u 舢0 l l 卜字符串 字符串 u 期墅 d r 一分靛格式 名称 式版本 宁竹事 字符串 c l 地址 啊地址1 0 j 字符事 市1 0i l 字符串 嚏恤l o l i 宁符 瞍壕码1 0 i i 字符 a 联覃信且 话1 0 l 宁符串 陵信息l o iu r l l代码襄 l f r - 安全皇分量代再 瞻 卜秘密 h n 管 图幅级元数据是对数据库中各图幅范围内数据的总体描述，用于详细查询图幅( 数据块 主要服务对象为基础地理信息的数据管理和生产人员。图幅级元数据记录图幅内数据的当前 历史信息和相关处理加工信息，主要在数据生产的工作流程中生成。对于一个图幅来说，不 ) 情况， 状态、 变的就 是图幅的空间范围，在d l g 数据库中一个图幅范围内的数据却是不断被更新的( 一般是更新某个图层 城市d l g 数据库元数据组织与管理研究 或某些要素，而不会进行全要素更新) ，其更新的资料源也是不同的，因而一个图幅范围内就包含多 个不同的图幅级元数据。 ： 图 图幅级元数据i 对应 至少个要素图层 幅对应 i 隔li - 空 图幅级元数据2 至少一个要素固层 总要索囝层数 对应 r ll阍 固幅级元数据3 至少个要索图层 范 对应 围 图3 4 图幅内数据与图幅级元数据 赫d i g 数据库 一 i 参考国家标准地理信息元数据和测绘行业标准基础地理信息数字产品元数据的d l g 元数 据标准部分，并结合管理和应用的需求，为图幅级元数据方案新建了图幅范围信息、图幅基本信息 与图幅更新记录信息三个元数据子集作为其总体框架。图幅基本信息子集主要包括：航摄参数信息、 图幅更新信息、图幅接边信息、数据质量信息、元数据参考信息、数据分发信息和要素图层信息等 元数据实体。图幅级元数据元素，大都选自基础地理信息数字产品元数据d l g 元数据标准部分所 定义的元数据项。为了更好的实现图幅级元数据的更新和描述图幅范围内的数据状况，创建了一个 新的元数据实体一要素图层信息。 m s 一标识信息 图号字符串 图名字符串 产品名称：字符串 - 产品代号：宁符串 - 比例尺分母：整型 - 数据量：字符串 数据格式宁符串 嘲幅等高距整型 图武及编码：字符串 分类编码：字符串 数据采集方法及仪器：字符串 总层数整型 备层信息字符串 产品生产单位名称：字符串 产品生产口期日期型 关键字：字符串 密级：字符串 m s - 蹦幅接边信息 两曲接边状况字符串 北边接让状况字符串 东边接边状况字符串 南边接边状况：字符串 竺坠皇! 竺查堕皇 高挫基准字符串 平面啦杯系：字符串 m s 基本信息 竺坠至苎竺望堡：璺 图层“珏l 字符串【l 】 图层更新只期f t 期【l l m s - 无数据 ；一图幅犟奉信息【1 l ；一削幅范围信息【1 l 一更新信息【n l m s 航摄参数信息 m s 一教据质量信息 平面他胃中误差实型 i 岛程中误差实型 埘性精度字符串 逻辑。致性：字符串 完整性：字符串 接姐质景评价：字符串 结论总分实型 数据质量总评价：宁符串 数据质量检验评价单位字符串 数据质量评检日期：日期型 航摄单位字符串 航片编号：字符串 航摄比例尺分母：整型 航高实型 航摄仪焦距：实型 航摄仪型号：字符串 航摄日期：日期型 摄厦g 宁符串 影像扫描分辨率字符率 影像色彩字符串 嘲绘u 期日期爱 采集日期日期型 m s _ 更新记录 更新内窖【l 】：字符串 更新u 期【l 】：h 期型 堂新方式【l 】：字符串 更新资料源1 0 ij 宁符串 m s - 罔幅范罔信息 + 两南圈廓角点x 啦水：实型 + 西南图廓角点y 坐示实雅 + 西北图廓角点x 坐示实壁 + 西北圈廓角点y 坐示实型 + 东北罔廓角点x 世卟：实型 + 东北圈脚角点y 啦示：实塑 + 东南图廓角点x 世示实肇 + 东南圈廓角点y 坐示j 实型 图3 - 5 图幅级元数据方案u m l 图 这四个类别的元数据方案自顶向下由粗到细，有些内容虽然在语义上有一定的重复，但是所描 2 1 城市d ig 数据库元数据组织与管理研究 述的详细程度是不一样的，例如数据质量信息，即存在于数据库级元数据方案