黄昌胜，姜圆盈

(1.佳木斯市勘察测绘研究院，黑龙江佳木斯 154004； 2.佳木斯市教育研究院，黑龙江佳木斯 154002)

基于ArcGIS基础地理信息共享服务的构建

黄昌胜1∗，姜圆盈2

(1.佳木斯市勘察测绘研究院，黑龙江佳木斯 154004； 2.佳木斯市教育研究院，黑龙江佳木斯 154002)

基础地理信息共享服务是数字城市地理空间框架建设的核心内容和出发点，也是数字城市建设的必然趋势和要求。通过实践，中小城市直接采用成熟的商业软件来构建基础地理信息共享服务比较切合实际，可以在较短的时间内建成投入使用，起点高，成效好；对承担建设和运营的部门来说，可以把更多的时间和精力放在机制建设和数据生产上，有利于数字城市的良性健康发展。本文结合工作实际，重点探讨ArcGIS构建基础地理信息共享服务的技术、方法和应用。

数字城市；地理空间框架；基础地理信息；共享服务；ArcGIS

1 引 言

“十一五”以来，原国家测绘局组织开展了数字城市地理空间框架建设工作，在完成地理空间框架建设的基础上，开展了包括规划、国土、城管、公安等30多个领域总计600多个应用专业部门示范，成效显著。“十二五”伊始，国家测绘地理信息局果断决定，乘势而上，全面加快数字城市地理空间框架建设，力争“十二五”末基本建成数字中国地理空间框架。作者在参与“数字佳木斯地理空间框架”建设过程中，深刻体会到数字城市建设一定要以需求为导向，要结合实际选择一条适合城市发展的建设道路。对于中小城市，作者认为直接采用成熟的商业软件构建基础地理信息共享服务比较切合实际，这样可以用最短的时间实现最先进的基础地理信息共享服务应用系统，避免少走弯路，投入少，见效快。

2 数据准备

基础地理信息数据通常包括数字高程模型、数字正射影像图、数字线划图和城市三维模型。由于来源的不同，这些数据的坐标系往往不同，有些数据因为范围较大会处于不同的投影带，所以必须首先进行坐标系的变换和设定，这也是基于ArcGIS构建基础地理信息共享服务的关键，在应用的过程中，ArcGIS能够根据需要动态转换到用户坐标系。此外，根据数据格式和内容的不同，还需要做一些发布前的加工和处理。

ArcGIS支持的数字高程模型非常多，可以是规则的格网数据，也可以是不规则的三角网数据。如果只是用于地势的简单显示，建议采用规则格网数据，如果用于精确的空间分析，建议采用不规则三角网数据。ArcGIS提供了丰富的处理和分析工具，可以满足三维数据处理的各种要求。

数字正射影像图数据量相对较大，处理、存储和浏览的速度就成了应用的关键。为了提高运行速度，需要建立多个尺度的缓存和索引，同时每个尺度的数据还要建立金字塔。ArcGIS支持栅格数据集(Raster Datasets)和栅格目录表(Raster Catalogs)两种存取方式，比较而言，栅格目录表的存储方式比较灵活，数据更新也比较方便。将数字正射影像图与数字高程模型叠加，可以生成新的产品，增加正射影像图的可视性和立体感，如图1所示。

图1 DEM与DOM叠加生成新的产品

数字线划图处理的重点是数据的内在结构和外在表现。内在结构是数据的拓扑关系和属性内容，是空间统计分析的基础，要进行什么样的分析就需要有什么样的数据。外在表现是空间信息或分析结果的图形表达，通常以专题图的方式呈现给用户。数字线划图内容丰富，由于比例尺的原因往往不能全部表达出来，需要做一些取舍和概括。为了减少冗余，也便于数据的统一和维护，可以采用分层的方式进行动态取舍和概括。为了提高数据浏览的速度，可以对制作好的专题地图进行切片处理，以建立多个尺度的缓存。

三维环境下的基础地理信息显示、管理、分析和应用是时下最热门的话题，随着软、硬件技术以及三维建模技术的发展，城市三维地理信息系统和虚拟城市建设也得到了快速发展。三维虚拟城市通常由地面场景、建筑三维模型及其附属设施构成，建筑三维模型目前研究最多的还是仅具有外观特征的空心的2.5维模型，内外兼备的真三维模型由于模型复杂，数据量大，处理速度慢，建设周期长，实际应用较少，只在需要进行内部分析时使用。2.5维模型的建模方法很多，可利用现有的二维数据通过建筑高度拉伸为盒状白模，再对白模的侧面和顶面进行贴图或设定材质获得可视性较好的粗模。要想精确表达建筑表面的轮廓和突出物，需要进行深加工以获得精模，如图2所示。值得一提的是最近几年发展起来的基于LiDAR和数字摄影测量立体模型快速提取模型和纹理的方法得到了广泛应用，大大加快了三维虚拟城市建设的速度。城市三维模型在生产和制作过程中应注意，除非特殊需要，纹理不宜过大，表面不宜过多，一栋建筑最好为一个实体。此外，城市三维模型与正射影像图叠加可以生成真正射影像图。

图2 建筑三维模型的分类

3 系统建设

基础地理信息共享服务建设主要包括相关软件的安装调试，基础地理信息的组织发布，用户权限的设置与分配。

基础地理信息共享服务相关软件的安装调试包括操作系统的安装、数据库的安装、Web服务器的安装、ArcGIS Server和ArcGIS Desktop等应用软件的安装。ArcGIS Server 10是一个原生的64位应用程序，支持Windows和Linux两种操作系统，并嵌入了一个独立的Web服务器，它允许通过REST或SOAP协议访问数据服务，如果想让ArcGIS Server和已有的Web服务器一起工作，需要选择安装ArcGIS Server Web Adapter。Arc-GIS Server也提供了SQL Server、Oracle等常用数据库的接口(即ArcSDE)，并通过Geodatabase数据模型对各种基础地理信息数据进行存储和管理。

基础地理信息发布之前要进行有效的组织和配置，可以利用ArcMap、ArcGlobe等工具进行编辑，保存为相应的二维地图文档∗.mxd或三维地图文档∗.3dd文件。∗.skp、∗.3ds、∗.wrl等格式的三维模型数据要转成Arc-GIS的multipatch要素才能使用。ArcGIS Server不仅提供了矢量、影像、三维模型以及基于KML、WCS、WFS、WMS的要素发布服务，而且提供了搜索、地址匹配、几何处理、地理分析、网络分析、移动服务等GIS应用工具的发布服务，并且同时支持B/S和C/S两种类型的网络结构。

用户权限的设置与分配非常重要，它是确保服务和数据安全的重要措施。ArcGIS Server提供了一个账户管理工具，只有被GIS服务器管理员认证的用户才被授权连接到GIS服务器上。运行在web服务器上的web应用必须以一个有效的用户连接到GIS服务器。在应用级别，Web应用和services定义了基于标准的ASP.NET和J2EE的安全模型。基于这个标准的安全模型，开发人员可以构建匿名的应用和服务，也可以构建需要认证和授权的安全应用。

4 共享服务

ArcGIS Server搭建的基础地理信息共享服务可以被多个客户端访问使用，最简单的使用方式是利用浏览器直接访问，如图3所示。基于浏览器的应用方式，不需要安装任何客户端程序，方便快捷，特别适合于电子商务和为公众服务，如地名地址匹配，搜索兴趣点，选择一条最佳的乘车路线等。

图3 基于浏览器的客户端应用

为了整合本地和网络的数据，Esri发布了免费的ArcGIS Explorer软件，可以自由、快速的访问、浏览和使用ArcGIS Server发布的基础地理信息数据，如图4所示。ArcGIS Explorer通过继承ArcGIS Server完整的GIS性能(包括空间处理和3D服务)，达到整合丰富的GIS数据集和服务器空间处理应用的目的，可以满足大多数行业的应用需求，如可以通过整合各个行业的专业数据，为城市部件和事件的综合管理、突发事件的应急指挥提供支持和保障，提高城市管理的科学水平和智能化程度。

图4 基于ArcGIS Explorer的客户端应用

图5 基于AutoCAD的数据共享服务

为了实现GIS与CAD的互操作，Esri推出了一个免费的ArcGIS for AutoCAD插件，可以在AutoCAD环境中直接访问ArcGIS Server发布的数据和服务，并且能够对AutoCAD的DWG和DXF数据进行信息编码，使其具有属性及坐标系信息，从而实现操作CAD的数据犹如GIS数据，尤其适合测绘、国土、规划等行业，因为这些部门大多采用AutoCAD作为自己的工作平台，如图5所示。

当然，ArcGIS的桌面端产品(如 ArcMap、Arc-Globe)也可以直接操作和访问ArcGIS Server发布的基础地理信息数据，以满足复杂的数据分析和应用服务。

5 结 语

ArcGIS具有功能强大、产品全、互操作性强、通用性好、解决方案成熟等优势，用其构建数字城市地理空间框架，实现基础地理信息共享服务，可以有效整合和充分利用现有的资源和系统，缩短工期，减少投入，提高地理空间框架的建设水平和效率。

数字城市地理空间框架建设的核心是数据，只有当这些数据能够被各专业应用系统所直接访问或操作时，才能实现真正意义上的共建共享。因此，基础地理信息共享服务是地理空间框架建设的关键。

[1] 肖建华，谭仁春.建设数字城市地理空间框架促进地理信息资源共建共享[J].城市勘测，2011(6):5～8

[2] 黄昌胜，赵锐，姜圆盈.基于ArcGIS Explorer建立DOM应用系统的研究[J].测绘与空间地理信息，2011(4):50～52

[3] ArcGIS Server 10.1新特性.http；//bbs.esrichina－bj.cn/esri/thread－93668－1－1.html，2011

[4] ArcGIS for AutoCAD轻松实现GIS和CAD的互操作[J].城市勘测，2009(2):42

[5] 李大超.“数字合肥”地理空间信息共享服务平台的设计[J].测绘通报，2011(6):65～68

The Constructing of Fundamental Geographic Information Shared Services Based on ArcGIS

Huang Changsheng1，Jiang Yuanying2
(1.Jiamusi Institute of Surveying and Mapping，Jiamusi 154004，China；2.Jiamusi Education Academe，Jiamusi 154002，China)

Fundamental geographic information shared services are the central contents and starting point，as well as the inevitable trend and requirement for digital city geospatial framework constructing.By practice，the author feels that it is appropriate for mid－sized cities to use existing mature commercial software to construct geospatial framework，because it is able to put to use and play effect in a short time，and maintain its advanced nature.For construction and operation departments，they will have more time and experience to establish mechanisms and product datum，this will be benefit for the harmonious development of digital city.This paper mainly discusses the technology，method and application of constructing fundamental geographic information shared services with ArcGIS.

digital city；geospatial framework；Fundamental Geographic Information；shared services；ArcGIS

2011—12—29

黄昌胜(1975—)，男，高级工程师，注册测绘师，主要从事城市测绘和数字城市的建设与研究工作。

国家测绘局数字城市建设试点项目(JC2007050818)

1672－8262(2012)02－28－03

P208.2

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