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    礦山系統數據倉庫建構探索

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    礦山系統數據倉庫建構探索

    空間數據倉庫具有空間數據的海量特性

    空間數據倉庫是在普通空間數據庫的基礎上發展起來的,具備空間數據庫管理系統應有的特點—海量特性:1)海量數據的存儲管理能力。礦山系統空間數據涉及領域較廣,而且隨著時間推移,各級空間數據中心所采集的各種類型空間數據呈海量增長的態勢,海量空間數據的存儲、管理是空間數據倉庫首先要解決的問題。2)海量數據的分析處理能力。海量數據的應用大多是基于網絡的,數據的網絡傳輸、處理的速度很關鍵,同時要考慮多用戶并發訪問的調控等問題。因此,應充分利用B/S、C/S的各自優勢,相互補充的同時,更要有強大的客戶端分析工具。3)海量數據的安全性。隨著用戶的增多,來自各個方面的各種安全隱患也會隨之而增加,WEBGIS需要有完備的網絡安全防范機制,除了防止系統受到侵害以外,還應根據不同的用戶設置不同的權限。4)良好的數據備份保護性能,礦山系統是一個面向多領域多用戶的應用和管理系統,空間數據倉庫是一個綜合體,在不同領域的應用過程中(如數據裁切等),很可能造成共享數據丟失。因此,系統數據要有良好的存儲備份機制,防止出現故障后系統修復困難。

    空間數據倉庫建設概念設計

    元數據

    元數據主要用于描述基礎地理數據庫有關的基本信息、數據日志信息、空間數據表示信息、參照系統信息、數據質量信息、要素分層信息、發行信息和元數據參考信息等,元數據將對數據管理、空間數據建庫起重要的作用,是空間數據倉庫的重要組成部分。元數據的根本目的是描述源數據基本信息、空間數據倉庫主要內容、數據變換及各種操作信息,促進數據的高效利用,另一個目的是解釋數據,方便用戶查詢、了解空間數據倉庫中的數據結構。通過元數據[2]可以檢索、訪問數據庫,可以有效利用計算機的系統資源,可以對數據進行加工處理等。

    源數據

    自從山西省進行煤礦資源整合后,數字礦山項目面對的均為大型礦山,空間數據倉庫為了支持高層決策分析生成的單個/集成數字產品需要大量的數據。這些數據除了是來源于不同單位使用不同時間開發出的軟件或國際國內商品化軟件生產的測繪數據外,另外還可以是高分辨率衛星影像、航空像片、數字高程模型以及按照統一坐標無縫拼接而成,可迅速建立基于真實影像的3維數字城市模型。總之,礦山數據的來源豐富,類型為多樣式存儲或分布式存儲。這些異質異構的測繪數據及數字礦山新型數據為空間數據倉庫提供數據源。

    數據變換工具

    為了充分利用空間數據倉庫中的數據,源數據必須經過提煉、轉換、空間變換將不同數據格式,不同分辨率,不同大小的數據融合以最適宜的方式進入空間數據倉庫,實現異構數據源的相互操作及轉換。數據提煉主要指數據的優化與抽取,如在保持數據的完整性和相容性的前提下,對數據項整理重構、去除冗余信息、同時補充不斷涌出的新數據;數據轉換是指在數據提煉整合的基礎上,對新的動態數據根據統一數據編碼和數據結構對數據集進行各種運算以及語義轉換等;空間變換可以理解為對空間數據統一數據空間坐標和比例尺,數據轉換工具對原始數據庫和目標數據庫中相對應的表里具有相同值域的同名數據字段能轉換,不同的數據字段也能轉換。對于某一具體的數據表,可以使用多個字段做任意組合的設定條件來轉換數據,保證數據的一致性和完整性。例如,通過融合遙感影像、數字高程模型和地形數據,創建具有精確坐標的三維地形數據庫。

    空間數據倉庫

    目前空間數據的標準化仍然存在不少問題,還缺乏統一的標準和規范,缺乏地理信息的法規,各部門間缺乏必要的聯系和協調,對于科學的分類和統計缺乏嚴格的定義,建立的系統數據雜亂,難以相互利用,信息得不到有效地交流和共享,將來源不同的各種異質異構數據按統一的標準和規范集成到一個數據庫中,有利于空間數據的高效存儲,使得在桌面應用程序中,用戶可以瀏覽分析空間數據,并可以對其進行編輯。也可以在上面添加二維或者三維的物體、瀏覽路徑、場景以及地理信息文件。也就是通過數字產品的融合使所創建的數據庫相連接,并且可以在網絡上。再通過服務器端軟件,允許用戶通過網絡來訪問地形數據庫及其他數據庫。

    數字礦山空間數據倉庫建設

    數字礦山空間數據的變換

    開發數據轉換組件,能實現對各基層專業單位的格式進行轉換、讀取和無縫管理;對于短期內不會更新的數據,將shape文件、ArcSDE、OracleSpatial、SQLServer2008、PostGIS等空間數據要素進行處理,生成靜態緩存;對于業務系統數據每天都在發生變更的數據,將ArcSDE、OracleSpatial、SQLServer2008、PostGIS存儲的空間數據要素動態更新,當原始矢量數據更新之后,緩存能夠隨之更新。

    數字礦山空間數據倉庫元數據管理

    元數據通常用以記錄礦山常用知識及圖件等數據的形成規律等。系統的元數據管理[3]要點如下:參照國家現有的空間元數據標準,建立山西數字煤礦空間元數據的結構模式;設計實現空間元數據庫采集器、空間元數據服務器,實現空間元數據的輸入、、查詢等功能;設計空間元數據網關,實現不同網絡協議的轉換、客戶訪問、服務器注冊管理以及網絡客戶管理等功能。要對各種測繪數據庫實現數據變換以便按照統一標準對數據入庫和從空間數據倉庫中提取應用數據,就必須對來源廣泛的源數據進行研究,建立空間數據倉庫元數據標準體系。

    數字礦山多維空間分析

    在圖1上層的應用系統中,將不同分辨率、不同大小的數據進行融合、投影變換,構成一個公共的參考投影,通過疊加融合航片、衛星影像、數字高程模型以及各種矢量地理數據(二維及三維信息),迅速方便地創建海量三維地形數據庫。這些海量三維地形數據庫加上時間信息,形成四維信息。用戶可以實時創建自定義的虛擬三維可視化場景,并進行瀏覽、查詢和分析。空間數據變換工具能夠創建如同真實照片般的地理精準的三維地球模型。它可以對數據以其本身格式的方式進行融合來創建基于三維的地形模型,并提供給客戶端進行數據層和其他內容的疊加。

    本文作者:趙紅艷作者單位:山西省煤炭資源地質局

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