多源空间数据无缝集成(SIMS)技术研究

一般而言，空间数据引擎只提供存储、读取、检索、管理数据和对数据的基本处理等功能，不负责进行空间分析和复杂处理。但是基于第三方API（如：Oracle Spatial和ESRI SDE）开发的引擎可以提供更多功能。

一般而言，空间数据引擎动态连接库的实现有三种方式，即：标准API函数DLL、C++类库DLL和OLE 自动化DLL。由于空间数据引擎结构复杂、函数接口多；标准API函数DLL中的函数缺乏层次性，不便使用，而且不符合面向对象程序设计的潮流，不适合空间数据引擎。OLE自动化DLL中可以实现一系列具有标准接口的二进制对象，对象层次清晰，接口标准，适合建立空间数据引擎。

为了达到更高的数据访问速度，本研究采用了C++类库DLL。但是，使用C++类的DLL只能使用编译连接，无法实现DLL的动态载入。

使用C++的虚函数机制可以较好地解决这个问题。虚拟空间数据引擎也是一个单独的动态连接库，这个动态连接库定义了数据访问需要的所有类，比如数据源(DataSource)或工程(Project)、数据集(Dataset)或图层(Layer)、记录集（Recordset）等，这些类的大部分函数定义为纯虚函数，比如打开工程、关闭工程、创建数据集、读写空间数据、读写属性数据、查询、建立空间索引等等。由于有纯虚函数，因此虚拟空间数据引擎中的数据访问类不可实例化。每个数据引擎动态库继承虚拟空间数据引擎中的类，并且实现所有的虚函数（否则无法实例化）。为了实现C++类库的动态挂接，在每个空间数据引擎中还需要实现一个API函数来创建相应的数据源或者工程。假设虚拟空间数据引擎中的数据源类为CDataSource，该类在SQL Server引擎中的继承类为CSqlDataSource，那么这个API函数可以这样实现：

CDataSource *CreateDataSource()

{

CSqlDataSource *pDataSource = new CSqlDataSource;

return (CDataSource *)pDataSource;

}

该函数负责创建相应的数据源派生类，主调函数可以在不知道CDataSource的子类名（此例中为CSqlDataSource）的情况下创建该类的实例。其他的类如数据集、记录集等由数据源创建。一旦对象被创建，所有的操作均使用虚基类定义的函数接口进行，但是实际的运行将会自动调用子类的函数。

这种方式可以充分利用C++的优点，如继承，多态、封装等，而且不影响系统响应速度。尽管从概念模型上看，数据提供者总是通过虚拟空间数据引擎（数据代理）传递给消费者，实际上并没有任何多余的内存拷贝和数据转换，所谓的数据传递变成了调用接口的传递，这种传递通过C++类库的虚函数机制实现，不影响效率。因此，SIMS采用的是紧凑三层结构，与Web三层体系不同。

四、SIMS技术在GIS软件开发中的应用

中国科学院地理信息产业发展中心研制的新一代组件式GIS软件—SuperMap 2000采用了SIMS技术。为了适应不同层次应用的需要，SuperMap创造性地实现了以多种方式存储、管理GIS数据。除了支持其他GIS软件的一些文件格式（如：Oracle Spatial和ESRI SDE）外，SuperMap自定义的数据结构也提供了多种方式，包括： Access MDB数据库、SQL Server数据库和OLE复合文档（SuperMap SDB文件）。

这几种存储方式适合于建立不同层次的应用。MDB和SDB数据一般存储在本地、SQL Server、Oracle、SDE数据库一般存放在网络服务器。因此，SuperMap通过SIMS技术进行分析和数据处理时，不仅实现了数据格式无关，而且实现了存储位置无关。

SuperMap 2.0提供的引擎包括：SDB、MDB、SQL Server、Oracle、SDE。其中SDB、MDB、SQL Server使用了SuperMap的内部格式，Oracle、SDE基于相应的API开发工具实现。在以后的版本中，将会逐步提供Arc/Info Coverage、MicroStation DGN、ArcView Shape、AutoCAD DWG等引擎以直接访问其他GIS/CAD软件的数据格式(图2)。

1、SDB引擎

SDB(SuperMap Spatial Database)引擎是SuperMap 2.0中唯一的文件型空间数据引擎。这种引擎采用传统的文件+数据库混合存储方式。SDB引擎的一个数据工程包括两个文件，扩展名为SDB的文件存储空间数据，采用OLE复合文档技术；扩展名为SDD的文件为属性数据库，采用Access 的MDB数据库格式。由于SDB文件采用了复合文档技术，因此提供了在一个SDB工程中存储多个数据集的能力。这一点与Arc/Info Coverage、MapInfo Table文件等技术不同。SDB主要面向中、小型系统和桌面应用，目的在于提高效率，弥补纯数据库引擎在这方面的不足。

2、MDB引擎

MDB引擎是一种纯数据库引擎，采用Access的MDB数据库作为数据存储介质。基于Microsoft的Jet数据引擎实现。MDB引擎把空间数据和非空间数据存储在同一个MDB数据库中，真正实现了空间数据和非空间数据的无缝组织，同时便于维护数据。一个MDB文件中可以存储多个数据集。与SDB一样，MDB引擎面向中小型桌面应用系统，一个MDB的最大空间容量为1G。

3、SQL Server引擎

这是一个基于大型数据库SQL Server的纯关系数据库空间引擎。SuperMap中采用微软提供的开发工具DB Library实现。与SDB、MDB引擎一样，本引擎采用SuperMap自定义的数据结构。SQL Server引擎适合建立大型空间数据应用。

4、Oracle引擎

Oracle也是一种基于纯关系数据库的空间数据引擎。与前三种引擎不同，Oracle引擎的数据结构采用Oracle Spatial的空间数据存储方案。由于Oracle Spatial目前缺乏对TIN、DEM等三维数据存储的支持，功能上受到限制。Oracle引擎适合建立大型空间数据应用。

5、SDE引擎

与Oracle引擎一样，SDE引擎也是一种基于纯关系数据库的空间数据引擎。本引擎采用ESRI的SDE开发工具实现。该引擎中的一些基本数据处理和分析将直接调用SDE本身提供的功能。SDE引擎适合建立大型空间数据应用。

七、结论

多源空间数据无缝集成(SIMS)技术具有多格式数据直接访问、格式无关数据集成、位置无关数据集成、多源数据复合分析等特点，有效地解决了不同格式数据资源的综合利用转贴于 酷文网-论文下载中心 http://www.coolwen.net