礦山系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫建構(gòu)探索

　　目前空間數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化仍然存在不少問題，還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，缺乏地理信息的法規(guī)，那么，礦山系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫如何建構(gòu)呢？

　　空間數(shù)據(jù)倉庫具有空間數(shù)據(jù)的海量特性

　　空間數(shù)據(jù)倉庫是在普通空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具備空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)有的特點(diǎn)—海量特性:1)海量數(shù)據(jù)的存儲管理能力。礦山系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)涉及領(lǐng)域較廣，而且隨著時(shí)間推移，各級空間數(shù)據(jù)中心所采集的各種類型空間數(shù)據(jù)呈海量增長的態(tài)勢，海量空間數(shù)據(jù)的存儲、管理是空間數(shù)據(jù)倉庫首先要解決的問題。2)海量數(shù)據(jù)的分析處理能力。海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用大多是基于網(wǎng)絡(luò)的，數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸、處理的速度很關(guān)鍵，同時(shí)要考慮多用戶并發(fā)訪問的調(diào)控等問題。因此，應(yīng)充分利用B/S、C/S的各自優(yōu)勢，相互補(bǔ)充的同時(shí)，更要有強(qiáng)大的客戶端分析工具。3)海量數(shù)據(jù)的安全性。隨著用戶的增多，來自各個(gè)方面的各種安全隱患也會隨之而增加，WEBGIS需要有完備的網(wǎng)絡(luò)安全防范機(jī)制，除了防止系統(tǒng)受到侵害以外，還應(yīng)根據(jù)不同的用戶設(shè)置不同的權(quán)限。4)良好的數(shù)據(jù)備份保護(hù)性能，礦山系統(tǒng)是一個(gè)面向多領(lǐng)域多用戶的應(yīng)用和管理系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)倉庫是一個(gè)綜合體，在不同領(lǐng)域的應(yīng)用過程中(如數(shù)據(jù)裁切等)，很可能造成共享數(shù)據(jù)丟失。因此，系統(tǒng)數(shù)據(jù)要有良好的存儲備份機(jī)制，防止出現(xiàn)故障后系統(tǒng)修復(fù)困難。

　　空間數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)概念設(shè)計(jì)

　　元數(shù)據(jù)

　　元數(shù)據(jù)主要用于描述基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫有關(guān)的基本信息、數(shù)據(jù)日志信息、空間數(shù)據(jù)表示信息、參照系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、要素分層信息、發(fā)行信息和元數(shù)據(jù)參考信息等，元數(shù)據(jù)將對數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)建庫起重要的作用，是空間數(shù)據(jù)倉庫的重要組成部分。元數(shù)據(jù)的根本目的是描述源數(shù)據(jù)基本信息、空間數(shù)據(jù)倉庫主要內(nèi)容、數(shù)據(jù)變換及各種操作信息，促進(jìn)數(shù)據(jù)的高效利用，另一個(gè)目的是解釋數(shù)據(jù)，方便用戶查詢、了解空間數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過元數(shù)據(jù)[2]可以檢索、訪問數(shù)據(jù)庫，可以有效利用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理等。

　　源數(shù)據(jù)

　　自從山西省進(jìn)行煤礦資源整合后，數(shù)字礦山項(xiàng)目面對的均為大型礦山，空間數(shù)據(jù)倉庫為了支持高層決策分析生成的單個(gè)/集成數(shù)字產(chǎn)品需要大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)除了是來源于不同單位使用不同時(shí)間開發(fā)出的軟件或國際國內(nèi)商品化軟件生產(chǎn)的測繪數(shù)據(jù)外，另外還可以是高分辨率衛(wèi)星影像、航空像片、數(shù)字高程模型以及按照統(tǒng)一坐標(biāo)無縫拼接而成，可迅速建立基于真實(shí)影像的3維數(shù)字城市模型�？傊�，礦山數(shù)據(jù)的來源豐富，類型為多樣式存儲或分布式存儲。這些異質(zhì)異構(gòu)的測繪數(shù)據(jù)及數(shù)字礦山新型數(shù)據(jù)為空間數(shù)據(jù)倉庫提供數(shù)據(jù)源。

　　數(shù)據(jù)變換工具

　　為了充分利用空間數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)，源數(shù)據(jù)必須經(jīng)過提煉、轉(zhuǎn)換、空間變換將不同數(shù)據(jù)格式，不同分辨率，不同大小的數(shù)據(jù)融合以最適宜的方式進(jìn)入空間數(shù)據(jù)倉庫，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)源的相互操作及轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)提煉主要指數(shù)據(jù)的優(yōu)化與抽取，如在保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性和相容性的前提下，對數(shù)據(jù)項(xiàng)整理重構(gòu)、去除冗余信息、同時(shí)補(bǔ)充不斷涌出的新數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是指在數(shù)據(jù)提煉整合的基礎(chǔ)上，對新的動態(tài)數(shù)據(jù)根據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)集進(jìn)行各種運(yùn)算以及語義轉(zhuǎn)換等;空間變換可以理解為對空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)空間坐標(biāo)和比例尺，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具對原始數(shù)據(jù)庫和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中相對應(yīng)的表里具有相同值域的同名數(shù)據(jù)字段能轉(zhuǎn)換，不同的數(shù)據(jù)字段也能轉(zhuǎn)換。對于某一具體的數(shù)據(jù)表，可以使用多個(gè)字段做任意組合的設(shè)定條件來轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。例如，通過融合遙感影像、數(shù)字高程模型和地形數(shù)據(jù)，創(chuàng)建具有精確坐標(biāo)的三維地形數(shù)據(jù)庫。

　　空間數(shù)據(jù)倉庫

　　目前空間數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化仍然存在不少問題，還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，缺乏地理信息的法規(guī)，各部門間缺乏必要的聯(lián)系和協(xié)調(diào)，對于科學(xué)的分類和統(tǒng)計(jì)缺乏嚴(yán)格的定義，建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(zhì)異構(gòu)數(shù)據(jù)按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范集成到一個(gè)數(shù)據(jù)庫中，有利于空間數(shù)據(jù)的高效存儲，使得在桌面應(yīng)用程序中，用戶可以瀏覽分析空間數(shù)據(jù)，并可以對其進(jìn)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(shù)字產(chǎn)品的融合使所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫相連接，并且可以在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布。再通過服務(wù)器端軟件，允許用戶通過網(wǎng)絡(luò)來訪問地形數(shù)據(jù)庫及其他數(shù)據(jù)庫。

　　數(shù)字礦山空間數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)

　　數(shù)字礦山空間數(shù)據(jù)的變換

　　開發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換組件，能實(shí)現(xiàn)對各基層專業(yè)單位的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換、讀取和無縫管理;對于短期內(nèi)不會更新的數(shù)據(jù)，將shape文件、ArcSDE、OracleSpatial、SQLServer2008、PostGIS等空間數(shù)據(jù)要素進(jìn)行處理，生成靜態(tài)緩存;對于業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)每天都在發(fā)生變更的數(shù)據(jù)，將ArcSDE、OracleSpatial、SQLServer2008、PostGIS存儲的空間數(shù)據(jù)要素動態(tài)更新，當(dāng)原始矢量數(shù)據(jù)更新之后，緩存能夠隨之更新。

　　數(shù)字礦山空間數(shù)據(jù)倉庫元數(shù)據(jù)管理

　　元數(shù)據(jù)通常用以記錄礦山常用知識及圖件等數(shù)據(jù)的形成規(guī)律等。系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)管理[3]要點(diǎn)如下:參照國家現(xiàn)有的空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立山西數(shù)字煤礦空間元數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)模式;設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)空間元數(shù)據(jù)庫采集器、空間元數(shù)據(jù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)空間元數(shù)據(jù)的輸入、發(fā)布、查詢等功能;設(shè)計(jì)空間元數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換、客戶訪問代理、服務(wù)器注冊管理以及網(wǎng)絡(luò)客戶管理等功能。要對各種測繪數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變換以便按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)入庫和從空間數(shù)據(jù)倉庫中提取應(yīng)用數(shù)據(jù)，就必須對來源廣泛的源數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，建立空間數(shù)據(jù)倉庫元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

　　數(shù)字礦山多維空間分析

　　在圖1上層的應(yīng)用系統(tǒng)中，將不同分辨率、不同大小的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、投影變換，構(gòu)成一個(gè)公共的參考投影，通過疊加融合航片、衛(wèi)星影像、數(shù)字高程模型以及各種矢量地理數(shù)據(jù)(二維及三維信息)，迅速方便地創(chuàng)建海量三維地形數(shù)據(jù)庫。這些海量三維地形數(shù)據(jù)庫加上時(shí)間信息，形成四維信息。用戶可以實(shí)時(shí)創(chuàng)建自定義的虛擬三維可視化場景，并進(jìn)行瀏覽、查詢和分析�？臻g數(shù)據(jù)變換工具能夠創(chuàng)建如同真實(shí)照片般的地理精準(zhǔn)的三維地球模型。它可以對數(shù)據(jù)以其本身格式的方式進(jìn)行融合來創(chuàng)建基于三維的地形模型，并提供給客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)層和其他內(nèi)容的疊加。

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