CN105045869B - 基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法和系统，该方法包括识别数据类型步骤、要素类模型建立步骤、关系类数据模型建立步骤和辅助信息采集步骤，首先识别自然资源地理空间数据的数据类型并建立数据中心、数据库、数据集和辅助信息集；然后根据所识别的数据类型建立要素类数据一体化组织模型，再建立关系类数据模型；最后根据所识别的数据类型以及关系类数据计算的结果采集辅助信息并储存于辅助信息集。本发明提出的组织方法，实现了基于多个数据中心的不同数据类型在概念层面统一以及不同数据类型的一体化组织管理；实现了对数据的有序管理，数据的跟踪和回溯；满足了自然资源地理空间数据模型应用的便捷性和灵活性。

Description

基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法和系统

技术领域

本发明涉及自然资源地理空间数据管理技术领域，特别是一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法和系统。

背景技术

国家自然资源和空间地理基础信息库是《国家信息化领导小组关于我国电子政务建设指导意见》(中办发[2002]17号文)明确提出的国家电子政务四大基础信息库之一，为国家电子政务应用和社会公众提供长期、稳定、标准化的自然资源和空间地理基础信息产品及服务，对于建设跨部门的电子政务应用系统具有重要的参考价值，同时对跨部门电子政务合作机制的完善具有积极的探索意义。

基础信息库布局采用分布式与集中式相结合的建设及运行服务模式，物理上分布在数据主中心和11个数据分中心。数据主中心整合现有数据，通过交换系统汇集各数据分中心综合信息子库，建设综合信息汇集库；在综合信息汇集库的基础上整合来源于两个以上数据分中心的综合信息子库，建设综合信息库、综合信息产品库，根据电子政务的主流需求建设综合信息定制产品库；同时建设相应的元数据库和数据目录体系，并根据各数据库的不同特点建设相应的数据库管理系统。11个数据分中心根据自身业务特点和现有数据资源，按照本项目统一的时空框架数据基础、地理空间信息标准、分类编码体系、数据交换网络系统和信息管理的要求，建立各自的、互不重复的专题信息库和专题信息产品库，在此基础上建设各数据分中心的综合信息子库，同时建设相应的元数据库和数据目录体系，并根据数据库不同特点建设相应的数据库管理系统。主中心数据库和各数据分中心的数据库通过网络系统将各数据库物理上连接为统一的整体，通过交换系统、安全系统实现各数据中心的数据库之间的信息共享、交换、数据访问与发布。通过标准规范体系和管理办法与制度来规范各数据中心的数据库建设。

基础信息库是国家顶级电子政务项目，具有以下特点：工程规模大，综合性强，建设任务多；专业性强，技术难度大，项目建设周期长，任务复杂，管理协调难度大。基础信息库项目的建立有利于发挥我国地理空间信息资源优势，盘活现有信息资源，提高我国地理空间信息资源的开发利用水平，促进各部门资源共享，减少重复建设的需要；促进我国各级空间信息基础设施标准化，保障国家、地区、部门空间信息基础设施的统一、互通和健康发展的重要举措；满足广大企业和社会用户对自然资源和基础地理空间信息共享需求，促进我国地理空间信息产业的高起点、低成本发展的需要；加强我国地理空间信息管理的需要通过自然资源和地理空间信息库项目的建设，将形成我国跨部门、跨地区的自然资源和地理空间信息共享组织协调机制，以适应国民经济快速发展和电子政务业务对地理空间信息的需求。

以国家自然能资源和地理空间基础信息库(一期)建设成果为研究对象，基础信息库涉及一个数据主中心和11个数据分中心，是多数据中心模式。从各数据中心数据内容来看，包含了不同来源，不同领域，不同时空范围和不同主题的信息，无论在数据分类、物理形态、存储状况及数据格式上都比较复杂，而且数据量大。从当前各数据分中心管理的手段来看，大部分的部门的管理还是面向某一领域，某类数据，以数据库为单元的管理。对于跨数据库、跨部门，多数据中心的，面向海量、异构、多时间序列、多粒度、多领域、多主体的自然资源地理空间数据管理上，传统的数据库管理模式很难实现一体化组织管理，快速地进行自然资源组织、管理和转换集成。目前项目还存在如下一些薄弱环节需要加强：

1)国家自然资源和地理空间基础信息库包括多个数据中心，从数据采集、整合建库、汇集共享、产品制作和信息发布多种处理，用户可以得到处理后的结果，但是对数据的前后关系，来源去向的可追踪性不强；

2)涵盖了类型矢量、影像、格网、表格、图表、图片和文档等多种类型，数据中心之间以业务关系衔接，多个数据中心不同数据类型在概念层面也没有统一；

3)数据编码上主要考虑同一数据库下数据的区别，当多个数据库多个分中心时，会存在数据编码冲突的问题；

4)数据信息采集仅记录了数据之间的简单关联，对于数据之间的其他关联缺少处理。

发明内容

本发明针对现有技术自然资源地理空间数据组织管理存在的数据来源去向的可追踪性不强、多个数据中心不同数据类型在概念层面没有统一以及数据信息采集仅记录了数据之间的简单关联等问题，提出了一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法，能够实现多个数据中心的不同数据类型在概念层面统一以及不同数据类型的一体化组织管理，并且在实现了对数据的有序管理的同时，还可实现数据的跟踪和回溯，以及有效地满足了自然资源地理空间数据模型应用的便捷性和灵活性。本发明还涉及一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法，其特征在于，包括下述步骤：

识别数据类型步骤，识别自然资源地理空间数据的数据类型并建立数据中心，所述数据中心分别建立若干个数据库，所述各个数据库均包括数据集和辅助信息集；将识别数据类型后的自然资源地理空间数据作为要素类数据放置于数据集中；

要素类模型建立步骤，根据所识别的数据类型，基于矢量和栅格一体化技术进行要素类数据一体化组织建模，建立要素类数据一体化组织模型；

关系类数据模型建立步骤，根据要素类数据一体化组织的结果，基于面向对象数据的空间关系和属性关系进行关系类数据计算建模，建立关系类数据模型，并将关系类数据计算的结果作为关系类数据放置于数据集中；

辅助信息采集步骤，根据所述所识别的数据类型以及关系类数据计算的结果采集辅助信息，并将所述辅助信息存储于辅助信息集中；所述辅助信息包括元数据、数据编目和数据字典。

所述要素类模型建立步骤中建立要素类数据一体化组织模型包括建立格网要素类数据模型、栅格要素类数据模型、矢量要素类数据模型和表格要素类数据模型，各个要素类数据模型基于统一的要素类数据标准规范，进行要素类数据一体化组织建模还包括对各个要素类数据模型进行组织管理从而使得自然资源地理空间数据在数据类型识别后进入相应类型的要素类数据模型。

在识别数据类型步骤中，所述数据中心包括数据主中心和若干个数据分中心，所述数据主中心和若干个数据分中心中均设置有若干个数据库；所述数据库分别建立若干个数据库子库，所述数据集和辅助信息集均设置于数据库子库中。

在要素类模型建立步骤中，所述建立格网要素类数据模型具体为：将自然资源地理空间划分为格网矩阵，所述格网矩阵中的每一个格网对应一个格网要素类且每一个格网中的每一个象元对应所述格网要素类中的一个格网要素，所述格网包括规则格网和不规则格网，所述格网要素类具有确定的时间参考和空间参考且所述格网要素类具有空间范围、时态信息以及专题描述的属性信息；

所述建立栅格要素类数据模型具体为：将连续的自然资源地理空间离散化为二维铺盖或划分覆盖，所述二维铺盖或划分覆盖中的每一个栅格对应一个栅格要素类且每一个栅格中的每一个分块或分层对应所述栅格要素类中的一个栅格要素，所述铺盖或覆盖包括规则铺盖或覆盖和不规则铺盖或覆盖，所述栅格要素类具有确定的时间参考和空间参考且所述栅格要素类的每一个分块或分层存储栅格数据实体，所述栅格数据实体内包括若干个象元，所述象元具有固定的空间位置和象元描述的属性信息；所述栅格要素类数据模型还具有传感器信息、波段范围信息，和/或其它用于表征或描述影像要素类数据模型的扩充信息；

所述建立矢量要素类数据模型具体为：将自然资源地理空间的地图图形或地理实体的位置的数据用直角坐标系的X、Y坐标表示，所述直角坐标系中的每一类地理空间对象对应一个矢量要素类且每一个地理空间实体对应所述矢量要素类中的一个矢量要素，所述矢量要素类具有确定的时间参考和空间参考且所述矢量要素类具有空间位置和时态信息的空间特征的属性信息以及用于表征或描述非空间特征的属性信息；

所述建立表格要素类数据模型具体为：将不包含空间信息的自然资源地理空间属性表格数据挂接为所述数据集中的非空间要素数据集下的表格要素类，所述表格要素类在特定的时间参考下具有时态信息和专题描述的属性字段信息。

在关系类数据模型建立步骤中建立的关系类数据模型包括采用统一时空编码技术建立并相互关联的空间关系数据模型和属性关系数据模型，所述空间关系数据模型和属性关系数据模型的共同输出作为关系类数据计算的结果。

在辅助信息采集步骤中，所述元数据是定义数据的数据且约定对数据结构的描述和采编规范，具体包括数据库级元数据、数据集级元数据和要素类级元数据；所述数据编目是对要素类数据的描述，包括数据属性、数据关联和数据操作；所述数据字典是对数据本身的描述，包括数据结构、约束条件和值域定义。

一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织系统，其特征在于，包括依次连接的识别数据类型模块、要素类模型建立模块、关系类数据模型建立模块和辅助信息采集模块，所述要素类模型建立模块还与辅助信息采集模块相连；

所述识别数据类型模块，用于识别自然资源地理空间数据的数据类型并建立数据中心，所述数据中心分别建立若干个数据库，所述各个数据库均包括数据集和辅助信息集；将识别数据类型后的自然资源地理空间数据作为要素类数据放置于数据集中；

要素类模型建立模块，根据识别数据类型模块所识别的数据类型，基于矢量和栅格一体化技术进行要素类数据一体化组织建模，建立要素类数据一体化组织模型；

关系类数据模型建立模块，根据要素类数据一体化组织模型的输出结果，基于面向对象数据的空间关系和属性关系进行关系类数据计算建模，建立关系类数据模型，并将关系类数据计算的结果作为关系类数据放置于数据集中；

辅助信息采集模块，根据要素类模型建立模块所述所识别的数据类型以及关系类数据模型建立模块输出的关系类数据计算的结果采集辅助信息，并将所述辅助信息存储于辅助信息集中；所述辅助信息包括元数据、数据编目和数据字典。

所述要素类模型建立模块建立的要素类数据一体化组织模型包括格网要素类数据模型、栅格要素类数据模型、矢量要素类数据模型和表格要素类数据模型，各个要素类数据模型基于统一的要素类数据标准规范，所述要素类模型建立模块还包括要素类数据模型组织模块，所述要素类数据模型组织模块用于对各个要素类数据模型进行组织管理从而使得自然资源地理空间数据在数据类型识别后进入相应类型的要素类数据模型。

所述识别数据类型模块建立的数据中心包括数据主中心和若干个数据分中心，所述数据主中心和若干个数据分中心中均设置有若干个数据库；所述数据库分别建立若干个数据库子库，所述数据集和辅助信息集均设置于数据库字库中。

所述辅助信息采集模块中的所述元数据是定义数据的数据且约定对数据结构的描述和采编规范，具体包括数据库级元数据、数据集级元数据和要素类级元数据；所述数据编目是对要素类数据的描述，包括数据属性、数据关联和数据操作；所述数据字典是对数据本身的描述，包括数据结构、约束条件和值域定义。

本发明的技术效果如下：

本发明涉及一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法，包括识别数据类型步骤、要素类模型建立步骤、关系类数据模型建立步骤和辅助信息采集步骤，考虑多个数据中心的情况，具体实现的落脚点基于要素级建模，通过识别数据类型步骤识别自然资源地理空间数据的数据类型并建立数据中心、数据库和数据集的多层次数据架构，要素类模型建立步骤根据所识别的数据类型，基于矢量和栅格一体化技术进行要素类数据一体化组织建模，建立要素类数据一体化组织模型，在统一的标准规范和时空框架下，不同类型的数据输入至要素类数据一体化组织模型后，能够一体化输出，实现多个数据中心的不同数据类型在概念层面统一，根据要素类数据一体化组织的结果，基于面向对象数据的空间关系和属性关系进行关系类数据计算建模，建立关系类数据模型，并且进行元数据、数据字典、数据编目等辅助信息进行采集，将要素类数据和关系类数据作为两种类别放置于数据集中，将辅助信息放置于与数据集并列设置的辅助信息集中，数据集和辅助信息集填充数据库，数据中心建立若干个数据库，实现基于多数据中心的自然资源地理空间数据的分布式、多层次数据架构下的有序的存储和一体化组织管理；同时实现了多个数据中心的不同数据类型在概念层面统一，无论有多少个数据中心，有多少类型的数据，依据该组织方法进行数据建模和数据存储，都可以实现一体化组织管理；并且依据关系类数据模型建模，数据之间不再是独立的个体，不论是业务上的关系、空间上的关系、还是生产过程产生的数据关系，都可以存储管理，在应用中实现跟踪和回溯；本发明提出的基于多数据中心的，数据中心、数据库、数据集(和辅助信息集)和要素类数据(和关系类数据)多层次的组织方法，都需要遵循相同的数据模型构建原则：按照统一的时空框架、统一的信息分类编码体系、统一的数据交换平台、统一的信息资源目录体系、统一的面向对象数据组织等五个统一的要求，采用面向对象的方法，可使用UML语言进行统一建模，实现了自然资源地理空间数据的空间特征与属性特征、个体特征与关系特征、当前时态特征与历史时态特征、实体数据与元数据的一体化管理，并且实现了数据的有序管理的同时，有效地满足了自然资源地理空间数据模型应用的便捷性和灵活性的双重要求。

优选地，要素类模型建立步骤中建立要素类数据一体化组织模型包括建立格网要素类数据模型、栅格要素类数据模型、矢量要素类数据模型和表格要素类数据模型，各个要素类数据模型基于统一的要素类数据标准规范，进行要素类数据一体化组织建模还包括对各个要素类数据模型进行组织管理从而使得自然资源地理空间数据在数据类型识别后进入相应类型的要素类数据模型，在统一的标准规范和时空框架下，根据识别的数据类型，通过组织管理，选择相应类型的要素类数据进行建模，建立相应类型的要素类数据模型，并将识别后的空间数据输入相应的要素类数据模型存储以备进一步的数据输出，实现数据统一标准的输出和一体化组织管理，各要素类数据模型具有针对性，实现起来更简单，进一步提高了自然资源地理空间数据组织应用的灵活性。

本发明提出的基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织系统，包括识别数据类型模块、要素类模型建立模块、关系类数据模型建立模块和辅助信息采集模块，各模块具有特定连接关系和工作流程，相互配合工作，提出了基于多数据中心的自然资源地理空间数据类型识别的重要概念，结合要素类模型建立模块和关系类数据模型建立模块分别建立的要素类数据一体化组织模型和关系类数据模型，保证了数据的独立性和关联性，真正实现自然资源地理空间数据一体化组织管理。各模块在工作的同时还将要素类数据、关系类数据和辅助信息等结合建立的数据集(和辅助信息集)、数据库、数据中心形成分布式、多层次系统架构，基于统一的数据标准，实现数据的有序存储、处理、应用及发布等，有效地利用元数据、数据编目和数据字典辅助信息，以支撑数据库的运行管理。针对自然资源地理空间数据，定义自然资源地理空间数据并约定对自然资源地理空间数据结构的描述和采编规范，以及对要素类数据的描述和对数据本身的描述，在数据库、数据集和要素类数据三个层次上有效地表达、描述以及支撑本发明的基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法，有利于在实际应用中的定制可靠性和灵活性使用。

附图说明

图1为本发明基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法的流程图。

图2为本发明涉及的数据中心层次关系图。

图3为本发明基于多数据中心的自然资源地理空间数据优选组织结构图。

图4为本发明基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织系统的结构示意图。

图5为本发明基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织系统的优选结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

本发明涉及一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法，如图1所示，该组织方法包括下述步骤：

识别数据类型步骤，识别自然资源地理空间数据的数据类型并建立数据中心，数据中心分别建立若干个数据库，各个数据库均包括数据集和辅助信息集；将识别数据类型后的自然资源地理空间数据作为要素类数据放置于数据集中；

要素类模型建立步骤，根据所识别的数据类型，基于矢量和栅格一体化技术进行要素类数据一体化组织建模，建立要素类数据一体化组织模型；

关系类数据模型建立步骤，根据要素类数据一体化组织的结果，基于面向对象数据的空间关系和属性关系进行关系类数据计算建模，建立关系类数据模型，并将关系类数据计算的结果作为关系类数据放置于数据集中；

辅助信息采集步骤，根据上述所识别的数据类型以及关系类数据计算的结果采集辅助信息，并将该辅助信息存储于辅助信息集中；该辅助信息包括元数据、数据编目和数据字典。

本发明提出的基于多数据中心的，建立数据中心、数据库和数据集(和辅助信息集)的多层次数据架构的组织方法，遵循统一的数据模型构建原则，即：按照统一的时空框架(时间域值根据GB/T 7408规定使用公历、当地时间和UTC进行信息交换，作为数据建模的主要时间参照系；空间域值坐标基准为：2000国家大地坐标系作为定位基准，包括地理坐标系和高斯直角坐标系，其中地理坐标系的坐标单位为“度”；高斯直角坐标系的坐标单位为“米”)、统一的信息分类编码体系、统一的数据交换平台、统一的信息资源目录体系、统一的面向对象数据组织等五个统一的要求，采用面向对象的方法，使用UML语言进行统一建模，建立基于多数据中心的要素类数据一体化组织模型和关系类数据模型，在统一的标准规范和时空框架下，不同类型的数据输入(识别数据类型后作为要素类数据储存于数据集)至要素类数据一体化组织模型后以备一体化输出，实现多个数据中心的不同数据类型在概念层面统一，根据要素类数据一体化组织的结果，基于面向对象数据的空间关系和属性关系进行关系类数据计算建模，建立关系类数据模型，并将关系类数据计算结果作为关系类数据储存于数据集；采集相应的元数据、数据字典和数据目录等辅助信息存储于辅助信息集。本发明提出的组织方法，实现了自然资源地理空间数据的空间特征与属性特征、个体特征与关系特征、当前时态特征与历史时态特征、实体数据与元数据的一体化管理，并且在实现了对数据的有序管理的同时，有效地满足了自然资源地理空间数据模型应用的便捷性和灵活性的双重要求，此外，在实际应用中可以支持用户按照应用需求定制不同空间数据版本的组织管理机制，例如，可以针对不同数据的时空属性特点，提出对应的不同的组织管理机制，例如，对于同一对象不同时间点的状态，用户不关心过程只关心离散时间点的结果时，可以采用基于快照方式的面向对象数据进行计算建模。再例如，对象的变化是在离散时间点发生的，相邻两个时间点之间状态不变，如行政区划变更过程，同样是基于面向对象数据进行计算建模确定数据之间的业务上的关系以及空间上的关系等。

本发明提出的一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法，是异构环境下自然资源地理空间数据多数据中心存储、组织和管理海量自然资源和地理空间信息矢量数据、栅格(影像)数据、格网数据和表格数据的一体化数据组织管理方法，首先，基于多数据中心的组织管理，采用分布式、多层次的方式，多数据中心可以包括数据主中心和若干个数据分中心，如图2所示，优选包括一个数据主中心和数据分中心1,2,…,n，其中，数据分中心 1,2,…,n中的任意一个数据分中心(如图2所示例如数据分中心1、或数据分中心3,4,n-1 中的任意一个)还可以包括下一层级的数据分中心1,2,…,p或数据分中心1,2,…,q，例如，国家自然能资源和地理空间基础信息库(一期)包括1个数据主中心和11个数据分中心。其中，数据分中心是数据提供单位，独立的存储数据提供单位自有的专题数据；数据分中心之间相互独立；数据分中心与数据主中心相互连接，数据分中心通过数据主中心实现其与其它数据分中心数据的共享交换；特别需要说明的是，数据主中心和数据分中心具有一定的相对性，一个数据分中心n可以是某个数据主中心的分中心，同时该数据分中心n也可以包括多个下一层级的数据分中心p，也即是说，相对于这些下一层级的数据分中心p而言该数据分中心n是数据主中心(此时，其即是相对的数据主中心)。数据中心之间通过如图2所示的统一的数据交换平台进行数据交换，同时数据与外部用户之间，依据统一的信息资源目录体系通过该统一的数据交换平台实现信息的服务共享。从数据组织管理层面分析，多数据中心组织管理基于统一的数据标准，集成不同专题、不同类型、不同尺度、不同时相的多个数据库，并在数据库的基础上，实现数据的存储、处理、应用及发布等服务；按照统一数据组织管理构架建立数据中心，对各类基础数据、专业数据进行统一管理、展示和服务，满足基于时间维、空间维的多种主题应用数据的组织需求，实现基于多数据中心的各类自然资源地理空间数据数据的统一组织管理。

图3为本发明基于多数据中心的自然资源地理空间数据的优选组织结构图，如图3所示，一个数据中心可以包括若干个数据库(优选地数据库还可以分别进一步划分为若干个数据库子库)，数据库(或数据库子库)包括数据集和辅助信息集，数据集是指资料集、数据集合或资料集合，是指一种由数据所组成的集合，可以是若干个；辅助信息集是指采集的元数据、数据编目和数据字典等辅助信息的集合，也可以是若干个；数据集又主要由若干个要素类数据和若干个关系类数据组成，要素类数据是指对现实世界现象的抽象(对于本发明，是指自然资源地理空间对象)，一个要素类数据可以对应一个类型(例如湖泊)；关系类数据是指对象数据的空间关系或属性关系数据。同时，辅助信息集具有元数据、数据编目和数据字典的组织层次，以支撑数据库的运行管理。针对自然资源地理空间数据，元数据是定义自然资源地理空间数据的数据，例如数据的标识、覆盖范围、质量、空间和时间模式、空间参照系和分发等信息，并且约定了对自然资源地理空间数据结构的描述和采编规范，按照描述对象可以划分为数据库级元数据、数据集级元数据、要素类级元数据，具体内容可以依据《信息库元数据内容与代码》标准及《信息库地理信息元数据》标准；数据编目是对要素类数据的描述，包括数据属性、数据关联和数据操作，数据属性是指数据的特性，描述了数据如何在组织管理中被应用，可以使用一个或多个语句来规定某个数据对象的属性，例如数据精度、空间范围、专题信息的描述，数据关联是指数据类型的实例与其他相同或不同数据类型的实例链接的关系(即要素类之间的关系)，数据操作是指每个要素类数据可以实施的操作(即要素类支持的操作的说明)，具体内容可以依据《多维自然资源和地理空间数据编目技术规范》编制；数据字典是对数据本身的描述，包括数据结构、约束条件和值域定义，具体包括例如对数据表或数据字段等数据结构的描述，以及数据字段取值范围和数据值意义的描述，具体内容可以依据《信息库数据字典规范》；其中，元数据部分(即数据库级元数据、数据集级元数据或要素类级元数据)内容引用数据编目信息。

自然资源地理空间数据包括矢量、栅格(影像)、格网、表格、多媒体数据等类型，其中，对于多媒体数据，通过字段存储在数据模型中可以归到表格数据中处理，因此，要素类模型建立步骤中建立要素类数据一体化组织模型优选地包括建立格网要素类数据模型、栅格要素类数据模型、矢量要素类数据模型和表格要素类数据模型，各个要素类数据模型基于统一的要素类数据标准规范，其中：

格网要素类数据建模具体为：将自然资源地理空间划分为格网矩阵(即将研究的自然资源地理空间范围分成格网矩阵，地理空间实体的坐标位置可以隐含在格网矩阵中的格网的存储地址中)，格网矩阵中的每一个格网对应一个格网要素类且每一个格网中的每一个象元对应格网要素类中的一个要素，即每一个格网中包括多个格网要素，并且格网可以包括规则格网和不规则格网，格网要素类具有确定的时间参考和空间参考，且格网要素类(也即格网要素) 具有空间范围、时态信息以及专题描述的属性信息；

栅格要素类数据建模具体为：将连续的自然资源地理空间离散化为二维铺盖或划分覆盖 (即用二维铺盖或划分覆盖表达自然资源地理空间的整个连续空间，该连续空间例如包括航空像片扫描数据、卫星影像数据、DEM及泰森多边形数据等)，二维铺盖或划分覆盖中的每一个栅格对应一个栅格要素类且每一个栅格中的每一个分块或分层对应所述栅格要素类中的一个栅格要素，铺盖或覆盖可以包括规则铺盖或覆盖和不规则铺盖或覆盖，栅格要素类具有确定的时间参考和空间参考，且栅格要素类的每一个分块或分层存储栅格数据实体，栅格数据实体内包括若干个象元，每个象元具有固定的空间位置和象元描述的属性信息；栅格要素类数据模型包括影像要素类数据模型，影像要素类数据模型还具有传感器信息、波段范围信息，和/或其它用于表征或描述影像要素类数据模型的扩充信息；

矢量要素类数据建模具体为：将自然资源地理空间的地图图形或地理实体的位置的数据用直角坐标系的X、Y坐标表示，直角坐标系中的每一类地理空间对象对应一个矢量要素类且每一个地理空间实体对应矢量要素类中的一个矢量要素，且每个矢量要素类包括若干个矢量要素实体，例如，水系模型为一个矢量要素类，黄河为该矢量要素类中的一个矢量要素，矢量要素类具有确定的时间参考和空间参考，且矢量要素类(也即矢量要素)具有空间位置和时态信息的空间特征的属性信息，例如，每一个要素实体可以具有描述其空间位置的空间分布信息，属于某一种几何类型的信息，描述其创建、消亡等时间相关的时态信息，此外，矢量要素类(也即矢量要素)还可以包括用于表征或描述非空间特征的属性信息；

表格要素类数据建模具体为：将不包含空间信息的自然资源地理空间属性表格数据挂接为数据集中的非空间要素数据集下的表格要素类，表格要素类在特定的时间参考下具有时态信息和专题描述的属性字段信息；

更优选地，进行要素类数据一体化组织建模还包括对上述各个要素类数据模型进行组织管理从而使得自然资源地理空间数据在数据类型识别后进入相应类型的要素类数据模型，在统一的标准规范和时空框架下，根据识别的数据类型，通过组织管理，选择相应类型的要素类数据进行建模，建立相应类型的要素类数据模型，并将识别后的空间数据输入相应的要素类数据模型存储以备进一步的数据输出，实现数据统一标准的输出和一体化组织管理。

此外，在关系类数据模型建立步骤中建立的关系类数据模型优选地包括采用统一时空编码技术建立并相互关联的空间关系数据模型和属性关系数据模型，空间关系数据模型和属性关系数据模型的共同输出作为关系类数据计算的结果，同时保证各数据的独立性与关联性，真正实现了自然资源地理空间数据的一体化组织管理。

本发明还涉及一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织系统，该组织系统可理解为是采用本发明提出的上述基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法所实现的系统，如图4所示，该组织系统包括依次连接的识别数据类型模块、要素类模型建立模块、关系类数据模型建立模块和辅助信息采集模块，要素类模型建立模块还与辅助信息采集模块相连，其中：

识别数据类型模块，用于识别自然资源地理空间数据的数据类型并建立数据中心，数据中心分别建立若干个数据库，各个数据库均包括数据集和辅助信息集；将识别数据类型后的自然资源地理空间数据作为要素类数据放置于数据集中；

要素类模型建立模块，根据识别数据类型模块所识别的数据类型，基于矢量和栅格一体化技术进行要素类数据一体化组织建模，建立要素类数据一体化组织模型；

关系类数据模型建立模块，根据要素类数据一体化组织模型的输出结果，基于面向对象数据的空间关系和属性关系进行关系类数据计算建模，建立关系类数据模型，并将关系类数据计算的结果作为关系类数据放置于数据集中；

辅助信息采集模块，根据要素类模型建立模块中所识别的数据类型以及关系类数据模型建立模块输出的关系类数据计算的结果采集辅助信息，并将辅助信息存储于辅助信息集中；该辅助信息包括元数据、数据编目和数据字典。

图5为本发明基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织系统的优选结构示意图，该实施例中的要素类模型建立模块建立的要素类数据一体化组织模型可以包括格网要素类数据模型、栅格要素类数据模型、矢量要素类数据模型和表格要素类数据模型，各个要素类数据模型基于统一的要素类数据标准规范；此时，要素类模型建立模块还包括要素类数据模型组织模块，该要素类数据模型组织模块用于对各个要素类数据模型进行组织管理从而使得自然资源地理空间数据在数据类型识别后进入相应类型的要素类数据模型。关系类数据模型建立模块建立的关系类数据模型可以包括空间关系数据模型和属性关系数据模型，空间关系数据模型和属性关系数据模型均采用统一时空编码技术建立并相互关联，空间关系数据模型和属性关系数据模型的共同输出作为关系类数据计算的结果。

优选地，识别数据类型模块建立的数据中心可以包括数据主中心和若干个数据分中心，数据主中心和若干个数据分中心中均可以设置有若干个数据库；数据库分别建立若干个数据库子库，数据集和辅助信息集均设置于数据库子库中，可参考图2和图3所示。

优选地，辅助信息采集模块中的元数据是定义数据的数据且约定对数据结构的描述和采编规范，具体包括数据库级元数据、数据集级元数据和要素类级元数据；数据编目是对要素类数据的描述，包括数据属性、数据关联和数据操作；数据字典是对数据本身的描述，包括数据结构、约束条件和值域定义。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (7)

1.一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织方法，其特征在于，包括下述步骤：

识别数据类型步骤，识别自然资源地理空间数据的数据类型并建立数据中心，所述数据中心分别建立若干个数据库，所述各个数据库均包括数据集和辅助信息集；将识别数据类型后的自然资源地理空间数据作为要素类数据放置于数据集中；

要素类模型建立步骤，根据所识别的数据类型，基于矢量和栅格一体化技术进行要素类数据一体化组织建模，建立要素类数据一体化组织模型；所述要素类模型建立步骤中建立要素类数据一体化组织模型包括建立格网要素类数据模型、栅格要素类数据模型、矢量要素类数据模型和表格要素类数据模型，各个要素类数据模型基于统一的要素类数据标准规范，进行要素类数据一体化组织建模还包括对各个要素类数据模型进行组织管理从而使得自然资源地理空间数据在数据类型识别后进入相应类型的要素类数据模型；所述建立格网要素类数据模型具体为：将自然资源地理空间划分为格网矩阵，所述格网矩阵中的每一个格网对应一个格网要素类且每一个格网中的每一个象元对应所述格网要素类中的一个格网要素，所述格网包括规则格网和不规则格网，所述格网要素类具有确定的时间参考和空间参考且所述格网要素类具有空间范围、时态信息以及专题描述的属性信息；建立栅格要素类数据模型具体为：将连续的自然资源地理空间离散化为二维铺盖或划分覆盖，所述二维铺盖或划分覆盖中的每一个栅格对应一个栅格要素类且每一个栅格中的每一个分块或分层对应所述栅格要素类中的一个栅格要素，所述铺盖或覆盖包括规则铺盖或覆盖和不规则铺盖或覆盖，所述栅格要素类具有确定的时间参考和空间参考且所述栅格要素类的每一个分块或分层存储栅格数据实体，所述栅格数据实体内包括若干个象元，所述象元具有固定的空间位置和象元描述的属性信息；所述栅格要素类数据模型还具有传感器信息、波段范围信息，和/或其它用于表征或描述影像要素类数据模型的扩充信息；建立矢量要素类数据模型具体为：将自然资源地理空间的地图图形或地理实体的位置的数据用直角坐标系的X、Y坐标表示，所述直角坐标系中的每一类地理空间对象对应一个矢量要素类且每一个地理空间实体对应所述矢量要素类中的一个矢量要素，所述矢量要素类具有确定的时间参考和空间参考且所述矢量要素类具有空间位置和时态信息的空间特征的属性信息以及用于表征或描述非空间特征的属性信息；建立表格要素类数据模型具体为：将不包含空间信息的自然资源地理空间属性表格数据挂接为所述数据集中的非空间要素数据集下的表格要素类，所述表格要素类在特定的时间参考下具有时态信息和专题描述的属性字段信息；

关系类数据模型建立步骤，根据要素类数据一体化组织的结果，基于面向对象数据的空间关系和属性关系进行关系类数据计算建模，建立关系类数据模型，并将关系类数据计算的结果作为关系类数据放置于数据集中；

辅助信息采集步骤，根据所述所识别的数据类型以及关系类数据计算的结果采集辅助信息，并将所述辅助信息存储于辅助信息集中；所述辅助信息包括元数据、数据编目和数据字典。

2.根据权利要求1所述的组织方法，其特征在于，在识别数据类型步骤中，所述数据中心包括数据主中心和若干个数据分中心，所述数据主中心和若干个数据分中心中均设置有若干个数据库；所述数据库分别建立若干个数据库子库，所述数据集和辅助信息集均设置于数据库子库中。

3.根据权利要求1所述的组织方法，其特征在于，在关系类数据模型建立步骤中建立的关系类数据模型包括采用统一时空编码技术建立并相互关联的空间关系数据模型和属性关系数据模型，所述空间关系数据模型和属性关系数据模型的共同输出作为关系类数据计算的结果。

4.根据权利要求1所述的组织方法，其特征在于，在辅助信息采集步骤中，所述元数据是定义数据的数据且约定对数据结构的描述和采编规范，具体包括数据库级元数据、数据集级元数据和要素类级元数据；所述数据编目是对要素类数据的描述，包括数据属性、数据关联和数据操作；所述数据字典是对数据本身的描述，包括数据结构、约束条件和值域定义。

5.一种基于多数据中心的自然资源地理空间数据组织系统，其特征在于，包括依次连接的识别数据类型模块、要素类模型建立模块、关系类数据模型建立模块和辅助信息采集模块，所述要素类模型建立模块还与辅助信息采集模块相连；

所述识别数据类型模块，用于识别自然资源地理空间数据的数据类型并建立数据中心，所述数据中心分别建立若干个数据库，所述各个数据库均包括数据集和辅助信息集；将识别数据类型后的自然资源地理空间数据作为要素类数据放置于数据集中；

要素类模型建立模块，根据识别数据类型模块所识别的数据类型，基于矢量和栅格一体化技术进行要素类数据一体化组织建模，建立要素类数据一体化组织模型；所述要素类模型建立模块建立的要素类数据一体化组织模型包括格网要素类数据模型、栅格要素类数据模型、矢量要素类数据模型和表格要素类数据模型，各个要素类数据模型基于统一的要素类数据标准规范，所述要素类模型建立模块还包括要素类数据模型组织模块，所述要素类数据模型组织模块用于对各个要素类数据模型进行组织管理从而使得自然资源地理空间数据在数据类型识别后进入相应类型的要素类数据模型；建立格网要素类数据模型具体为：将自然资源地理空间划分为格网矩阵，所述格网矩阵中的每一个格网对应一个格网要素类且每一个格网中的每一个象元对应所述格网要素类中的一个格网要素，所述格网包括规则格网和不规则格网，所述格网要素类具有确定的时间参考和空间参考且所述格网要素类具有空间范围、时态信息以及专题描述的属性信息；建立栅格要素类数据模型具体为：将连续的自然资源地理空间离散化为二维铺盖或划分覆盖，所述二维铺盖或划分覆盖中的每一个栅格对应一个栅格要素类且每一个栅格中的每一个分块或分层对应所述栅格要素类中的一个栅格要素，所述铺盖或覆盖包括规则铺盖或覆盖和不规则铺盖或覆盖，所述栅格要素类具有确定的时间参考和空间参考且所述栅格要素类的每一个分块或分层存储栅格数据实体，所述栅格数据实体内包括若干个象元，所述象元具有固定的空间位置和象元描述的属性信息；所述栅格要素类数据模型还具有传感器信息、波段范围信息，和/或其它用于表征或描述影像要素类数据模型的扩充信息；建立矢量要素类数据模型具体为：将自然资源地理空间的地图图形或地理实体的位置的数据用直角坐标系的X、Y坐标表示，所述直角坐标系中的每一类地理空间对象对应一个矢量要素类且每一个地理空间实体对应所述矢量要素类中的一个矢量要素，所述矢量要素类具有确定的时间参考和空间参考且所述矢量要素类具有空间位置和时态信息的空间特征的属性信息以及用于表征或描述非空间特征的属性信息；建立表格要素类数据模型具体为：将不包含空间信息的自然资源地理空间属性表格数据挂接为所述数据集中的非空间要素数据集下的表格要素类，所述表格要素类在特定的时间参考下具有时态信息和专题描述的属性字段信息；

关系类数据模型建立模块，根据要素类数据一体化组织模型的输出结果，基于面向对象数据的空间关系和属性关系进行关系类数据计算建模，建立关系类数据模型，并将关系类数据计算的结果作为关系类数据放置于数据集中；

辅助信息采集模块，根据要素类模型建立模块所述所识别的数据类型以及关系类数据模型建立模块输出的关系类数据计算的结果采集辅助信息，并将所述辅助信息存储于辅助信息集中；所述辅助信息包括元数据、数据编目和数据字典。

6.根据权利要求5所述的组织系统，其特征在于，所述识别数据类型模块建立的数据中心包括数据主中心和若干个数据分中心，所述数据主中心和若干个数据分中心中均设置有若干个数据库；所述数据库分别建立若干个数据库子库，所述数据集和辅助信息集均设置于数据库子库中。

7.根据权利要求5所述的组织系统，其特征在于，所述辅助信息采集模块中的所述元数据是定义数据的数据且约定对数据结构的描述和采编规范，具体包括数据库级元数据、数据集级元数据和要素类级元数据；所述数据编目是对要素类数据的描述，包括数据属性、数据关联和数据操作；所述数据字典是对数据本身的描述，包括数据结构、约束条件和值域定义。