CN101046744A - 空间数据标准模板系统 - Google Patents

Abstract

本发明是基于标准模板编译技术和虚拟机技术相结合的空间数据标准模板系统，其包括三个基于面向对象技术与中间件技术设计开发的部分，即：由标准制定编辑、标准查询管理、标准发布使用模块构成的标准工具包部分；由标准模板管理、标准字典管理、标准对象库构成的标准数据管理包部分；由标准编译与解释模块及标准执行虚拟机构成的标准编译部分，它们通过标准接口相连。本发明解决了标准的制定、理解及其执行中的异化问题，同时为不同的系统无偏差的执行同一标准提供了技术保证，支持标准的继承机制，提高了工作效率，可在各种GIS软件、测绘软件、地质调查软件、管线信息系统软件等诸多专业软件中以插件或独立模块方式使用。

Description

空间数据标准模板系统

技术领域

本发明涉及地学信息处理技术领域，特别是涉及空间数据标准模板技术(SDSTT，Spatial Data Standard Template Technology)，该技术涉及地学领域中各个行业数据标准通过软件实现的制定、管理及执行过程。

背景技术

目前，所有的信息技术是基于标准的，如果没有标准，系统之间就很难通讯。自20世纪70年代以来，地理信息系统组织已经制定了众多的空间信息处理标准。这些标准大致分为两类：一类是信息处理技术标准，一类是空间数据标准。前者是信息处理技术的一般标准的加强，后者是空间信息的专用标准，也是地学数据标准领域研究的重点。

早在20世纪80年代初期，我国就吸取国外一些国家忽视标准化的严重教训，将空间信息的标准化和规范化作为空间信息系统发展的重要组成部分。近30年来，我国空间信息标准化工作制定和发布实施了若干急需的标准，建立了相应的学术组织，培养了一批从事地理信息标准研制的高、中级人才。“九五”之前，我国在空间信息标准方面做了一些基础探索。随着信息化高潮的兴起，“九五”以后，空间信息标准化重点转到空间信息共享急需的标准，包括建立国家空间数据基础设施(即NSDI)、数字区域(包括数字中国、数字省区、数字行业、数字城市、数字社区等)急需的有关标准。到目前为止，我国仅地理空间数据共享方面的国家级标准就有40多项，如果加上各个专业部门标准、地方标准，具体数目已经难以准确统计，并且这方面的标准还在不断增加。

标准化工作不仅包含标准的制定，而且也包含标准的执行。并且，随着标准规范的逐渐增多、完善，如何保证已有标准能得以有力执行，将成为标准化工作成败的重要因素之一。以往的空间信息方面的标准都是以文档方式来下发的，标准的执行由软件操作人员根据自己的理解来在软件上人工执行。这样主要存在以下几点弊端：

1.由于空间数据标准是文档形式存在，这与用信息系统软件来执行这些空间数据标准之间还有一定的距离，具体的软件操作人员对标准的理解会存在一定的偏差；如果使用的信息系统不同，这种偏差会扩大，甚至导致标准的某些方面异化。

2.一般的平台性大型空间信息系统软件，为了追求其平台通用性，它不可能在软件中融入众多的标准方面的操作。这导致了目前绝大多数的空间信息系统平台软件对标准制定、管理、使用的支持不够；这也是导致标准制定与执行脱节的重要原因之一。

3.一般的空间数据标准，在不同的软件、不同的计算机上，都要进行一些必要的标准框架构建操作；这种操作往往是重复、费时的，并且容易出错。如矢量化标准，它一般体现在图层的划分与图层属性规划上，在已经制定了统一标准的情况下，每个矢量化操作人员也要在各自的计算机上利用自己所使用的软件建立众多的图层和图层属性结构；对于上千幅的栅格图像的矢量化来说，这个工作量无疑是重复而巨大的。

4.以文档方式存在的空间数据标准的执行，往往靠的是行政命令或其他施加在具体软件操作人员之上的命令方式来执行，无法用软件来规范、强制相关标准的执行。标准的执行力度在一定程度上受损。

因此有必要提出一种新的“空间数据标准模板系统”。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种空间数据标准模板系统，其利用中间件将空间数据标准的制作、发布、管理和使用等环节合成一体，从而有效地解决了上述现有技术存在的问题；同时为不同的系统无偏差的执行同一标准提供了保证。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：采用面向对象技术和中间件技术，设计开发一种基于标准模板编译技术和虚拟机技术相结合的空间数据标准模板系统。该系统包括三个部分，即：由标准制定编辑、标准查询管理、标准发布使用模块构成的标准工具包部分；由标准模板管理、标准字典管理、标准对象库构成的标准数据管理包部分；由标准编译与解释模块及标准执行虚拟机构成的标准编译部分，标准编译与解释模块通过标准接口与标准执行虚拟机相连。

本发明由于利用参数模板技术和中间件技术集成了一种新型的空间数据标准模板，因而具有如下主要优点：

其一.弥补了标准的文档形式与用信息系统软件来执行这些标准之间存在的差距，杜绝了具体的软件操作人员对标准的理解会存在的偏差；解决了标准的制定、理解及其执行中的异化问题。

其二.利用空间数据标准模板化思想和软件中间件技术，设计开发出一种可用于空间数据标准制作、发布、管理、执行的软件中间件系统，从而弥补了通用空间信息系统平台软件在标准制定与执行方面存在的脱钩问题，使得目前绝大多数的空间信息系统平台软件能够通过中间件实现对标准的制定、管理和使用等环节，并且提供统一的支持。

其三.避免了空间数据标准框架在不同的计算机软硬件系统上的重复构建工作，保证了空间标准架构在各种不同的空间信息系统软件中做到了“Write once，run anywhere”的目标，极大地提高了工作效率，规避了人为因素方面的错误。

其四.支持各种空间数据标准的制定、存储管理和发布，能够以可见的执行方式强制软件操作人员按照指定的标准执行；相关部门将标准文档与包含标准的软件中间件一起下发，能有效地保证所有的软件操作人员统一、精确、高效地执行规定标准。

其五.采用了面向对象技术，支持标准的继承机制。下级部门可以在上级标准的基础上结合自身特点，制定符合规范的地方或部门标准。

其六.应用广：可在各种GIS(地理信息系统)软件、测绘软件、地质调查软件、管线信息系统软件等诸多专业软件中以插件或独立模块方式使用。

总之，本发明利用中间件将空间数据标准的制作、发布、管理和使用等环节合成一体，从而解决了标准的制定、理解及其执行中的异化问题，同时为不同的系统无偏差的执行同一标准提供了技术保证，支持标准的继承机制，提高了工作效率，可在各种GIS软件、测绘软件、地质调查软件、管线信息系统软件等诸多专业软件中以插件或独立模块方式使用。

附图说明

图1是空间数据标准模板系统的组成与联系示意图。

具体实施方式

本发明采用面向对象的方法进行设计与开发，通过参数化模版技术和数据字典技术，实现空间数据标准的制定、发布、管理、定制及使用功能。

下面结合实施例及附图对本系统作进一步说明，但不限定本发明。

本发明提供的是一种基于标准模板编译和虚拟机相结合的空间数据标准模板系统，该系统是一个多种技术联合应用的以空间数据标准管理为核心的高新技术系统。系统的开发基于地质矿产点源信息系统的设计原理与方法，以关系对象数据库及其映射理论基础，以空间信息和属性信息的统一管理为核心设计思路。该系统包括三个部分，如图1所示：即：由标准制定编辑、标准查询管理、标准发布使用模块构成的标准工具包(Tool Package)部分；由标准模板管理、标准字典管理、标准对象库构成的标准数据管理包(Data Package)部分；由标准编译与解释模块及标准执行虚拟机(SEVM，standard executervirtual-machine)构成的标准编译(Builder Package)部分，标准编译与解释模块通过标准接口与标准执行虚拟机相连。

上述的标准编译与解释模块，其内部设置文本标准到标准执行虚拟机上的标准模板的统一中间编码，该编码统一对空间数据标准的理解差异。该模块主要对输入的文本标准解释或编译成的标准模板，使其能在虚拟机上执行。

本发明的核心是基于标准模板管理与标准字典管理模块构成的标准编译器和标准执行虚拟机(SEVM)，它们负责标准的在中间件中的存储、编译、运行。本系统对于目前几种流行的GIS平台提供了标准执行虚拟机，该系统保证了在任何安装有空间数据标准虚拟机的空间信息系统平台中都能执行统一的标准模板框架。本系统在常规通用空间信息系统平台软件中的应用架构通过该平台下的标准模板虚拟机来实现。首先，用户安装空间数据模板工具包、标准模板数据库和相应平台上的标准执行虚拟机；然后，用户可以选择标准模板数据库中已有的标准在相应的平台上执行，也可以在相应的平台上输入编辑制定标准；标准编译器会将用户指定的文本方式的标准编译成目标虚拟机的中间码；最后由虚拟机将这些中间码转换成相应空间信息平台能执行的空间数据模板。

上述的标准执行虚拟机(SEVM)，其将收到的空间数据以统一的标准在不同空间信息系统平台上以相同的方式表现出来。该模块主要实现对符合本系统标准规范的二进制标准模板在指定的GIS平台虚拟机中的使用，并能将标准模板的相关信息以统一的方式传递给载体标准框架以统一的方式执行。

上述的标准制定编辑模块、标准查询管理模块和标准发布使用模块，它们构成本系统的工具包(Tool Package)，同时用户可以通过虚拟机和编译器开放的接口来对该中间件进行二次开发。其中：标准查询管理模块主要实现系统中所有已有标准的快速查询，定制查询功能。标准发布使用模块主要实现指定的标准模板在中间件中的使用，并能将标准模板的相关信息以统一的方式传递给载体系统。

上述的标准模板管理和标准字典管理模块，它们主要实现空间数据标准模板的设计、存储、编辑功能和标准相关字典的维护功能，使本系统能方便地实现标准模板的编辑制作。

本发明的核心是基于标准模板与字典的标准编译器和标准执行虚拟机，它们负责标准的在中间件中的存储、编译、运行。本系统对于目前几种流行的GIS平台提供了标准执行虚拟机。该技术系统保证了在任何安装有空间数据标准执行虚拟机(SEVM)的空间信息系统平台中都能执行统一的标准模板框架。该技术系统在常规通用空间信息系统平台软件中的应用架构通过该平台下的标准模板虚拟机来实现。首先，用户安装空间数据模板工具包、标准模板数据库和相应平台上的标准执行虚拟机；然后，用户可以选择标准模板数据库中已有的标准在相应的平台上执行，也可以在相应的平台上输入编辑制定标准；标准模板编译器会将用户指定的文本方式的标准编译成目标虚拟机的中间码；最后又虚拟机将这些中间码转换成相应空间信息平台能执行的空间数据模板。

本发明的技术的重点在于标准模板虚拟机的接口定义与标准模板虚拟机的实现。在本系统的设计实现中，采用了面向对象技术，利用关系对象模型对标准模板进行分解存储在关系型数据库中，并对高级别标准进行了入库；支持标准的继承编制功能。

Claims (5)

1.一种空间数据标准模板系统，其特征是一种基于标准模板编译技术和虚拟机技术相结合的空间数据标准模板系统，该系统包括三个基于面向对象技术与中间件技术设计开发的部分，即：由标准制定编辑、标准查询管理、标准发布使用模块构成的标准工具包部分；由标准模板管理、标准字典管理、标准对象库构成的标准数据管理包部分；由标准编译与解释模块及标准执行虚拟机构成的标准编译部分，标准编译与解释模块通过标准接口与标准执行虚拟机相连。

2.根据权利要求1所述的空间数据标准模板系统，其特征是所述的标准编译与解释模块，其内部设置文本标准到标准执行虚拟机上的标准模板的统一中间编码，该编码统一对空间数据标准的理解差异。

3.根据权利要求1所述的空间数据标准模板系统，其特征是所述的标准执行虚拟机，其将收到的空间数据以统一的标准在不同空间信息系统平台上以相同的方式表现出来。

4.根据权利要求1所述的空间数据标准模板系统，其特征是所述的标准制定编辑模块、标准查询管理模块和标准发布使用模块，它们构成所述系统的工具包，该工具包为用户通过标准接口进行二次开发的中间件。

5.根据权利要求1所述的空间数据标准模板系统，其特征是采用面向对象进行设计与开发时，是利用关系对象模型对标准模板进行分解存储在关系型数据库中，并对高级别标准进行了入库，同时支持标准的继承编制功能。

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