数字工程的基础平台

数字工程基础平台二月23目录1基础平台及其框架2软硬件与网络平台3数据平台4应用服务平台5标准平台6安全平台总之，传统信息系统都是一种具有物理边缘、技术边缘、功能边缘和逻辑思维边缘(习惯于在一个系统内解决问题)的集中系统。传统信息系统工程的不足与缺陷1相互独立的封闭集中的系统，在各自系统范围内，功能比较强大，效率高；而系统与系统之间，几乎互不联系，不能很好地共享信息与功能。2传统信息系统的应用领域还局限于各自领域的部门级应用，没有真正实现社会化的综合应用。3传统信息系统在功能上还比较薄弱，实际的应用仍偏重于信息的管理、处理与分析，综合应用与决策功能还十分欠缺。传统信息系统工程的不足与缺陷大多数现有的和传统的软件系统都是以部门或行业应用为驱动而实施的，因此都存在着行业或部门的应用分隔、信息孤岛的弱点，在基础平台的建设上存在重复和不一致。资源整合与共享的基础平台应用模式整合这些分割的各类资源，建立一种资源共享的环境，在其基础上，再构建各类具体的业务应用。资源集成与共享可以表现在不同层次上，如可以是数据资源，也可以是软硬件资源或网络环境。基础平台是可以跨越时间和空间的实体，从而可以保证该基础平台能作为不同空间(区域)和不同时间(阶段)条件下的各种应用的基础。资源整合与共享的基础平台的建设模式7PPT模板下载：/moban/

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基础平台的作用作用基础平台即是集成的共享环境，是一种集成的共享资源，承载着各种前端应用。这些资源包括数据资源、软硬件资源和网络资源等，体现在软硬件平台、网络平台、数据平台、标准平台和安全平台的建设中。基础平台奠定了各种应用的基础，是数字工程项目建设的基础性工程，是数字工程项目建设的最主要和核心的内容。传统应用与数字工程基础平台建设的比较9特点数字工程的基础平台对于资源整合起着至关重要的作用，是整个数字工程的核心内容。它强调对已有软硬件、数据、网络的整合、集成、应用，涉及众多资源。良好的资源整合性基础平台提供了一种从底层硬件到高层应用共享的集成与共享环境。平台结构具有接口统一、模块化、组件化的特点，使其对技术进步和业务变化具有良好的可扩展性良好的可扩展性基础平台和应用是相对分离的，这种分离性使得在数字工程项目建设中能够较好地实现建设任务的分解。数字工程的基础平台建设和应用可以分阶段、分步骤地展开。良好的可操作性数字工程基础平台的特点数字工程基础平台的分层逻辑模型11软硬件与网络平台的概念网络平台软件平台硬件平台软件是安装在硬件上的二进制代码，软件必须依赖于硬件才能发挥作用。网络平台是建立在软硬件基础之上、专门用于进行信息传输的物理通道，因此网络平台离不开软硬件，而层次上又高于软硬件。硬件为具有物理结构的有形实体硬件平台的结构13软件平台的结构14网络拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的方式，主要有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑及混合型拓扑。选择物理拓扑结构时，应该考虑的主要因素有以下几点：网络平台的结构——物理拓扑结构1地理环境不同的地理环境需要设计不同的网络物理拓扑，不同的网络物理拓扑，设计、施工、安装工程的费用也不同。一般情况下，网络物理拓扑最好选用星型或扩展星型结构，减少单点故障，便于网络通信设备的管理和维护。2传输介质与距离在设计网络时，要考虑到传输介质、距离的远近和可用于网络通信平台的经费投入。网络拓扑结构的确定要在传输介质、通信距离及可投入经费等三者之间权衡。3可靠性通常会发生网络设备损坏、光缆被挖断及连接器松动等故障，因此网络拓扑结构设计应避免因个别节点损坏而影响整个网络的正常运行。网络平台的结构——网络系统分层16网络平台的结构——汇聚层和接入层的两种方式17软硬件与网络平台的内容1.硬件平台建设的基本内容包括硬件总体规划、硬件选型和集成。硬件规划从功能需求的角度出发；在硬件规划基础上，确定具体硬件型号，即硬件选型，硬件选型主要从性能上进行考虑；最后所有的硬件设备都应该可以集成应用，各种硬件设备绝不是孤立的。18软硬件与网络平台的内容2.软件平台建设的基本内容包括总体规划、软件选型、软件开发和软件集成等众多环节。软件规划是为了实现数字工程具体应用的功能而对软件平台进行的统一布置，软件选型时应充分考虑数字工程系统的先进性、实用性、可靠性、高度集成性、用户经验、中文环境等诸多因素。19软硬件与网络平台的内容3网络平台建设的基本内容网络平台在整个数字工程应用项目中占有举足轻重的地位。必须建立一条高速、多能、可靠、易扩展、多层次、多结构的数字工程网络平台，以适应未来发展的需要。网络平台工程包含通信网基础设施、计算机网络、电话网络以及相关的安全保障体系和运行管理体系。软硬件与网络平台解决的问题1集成异构的软硬件及网络资源与现有和规划的资源在集成的前提下得到统一应用，在一个复杂系统中，异构的软硬件及网络资源反映的是单纯的软硬件及网络类型无法满足应用的要求。现有的和规划的资源反映的是对已有资源的"继承"性，即在进行数字工程项目建设时，不能简单地废弃现有的软硬件与网络，而是对这些已有资源进行加工、改造、继承，最大限度地将这些现有资源利用起来。共享解决的是资源的有效利用问题，共享环境是一个有机的整体，其终端是数字工程的各类应用节点，而集成的软硬件环境及网络是共享环境的“核”。软硬件与网络平台解决的问题2共享软硬件与网络平台解决的问题3扩展数字工程的软硬件平台及网络平台都应该能在基本保持现有结构的情况下进行相应的扩展，达到新的需求。扩展的常用手段包括改造、替换、新增等方式。网络软硬件产品的集成；网络技术的集成；网络应用的集成。软硬件与网络平台的关键问题1网络安全问题网络安全前期防范；网络安全在线保护；网络安全有效性与实用性；网络信任域建设；网络安全等级划分与管理。2网络系统集成数据平台——概念1概念数据平台是利用数据库技术实现对空间数据，非空间数据，专题图形数据，人文、社会经济统计数据等存储、管理、更新等操作，并实现异源异构数据的集成与互操作。数据平台是整个数字工程的基础建设部分，也是最重要的一环。它与数字工程的关系是地基与整栋建筑的关系。脱离了数据平台，数字工程就脱离的基础，不建设高效、精确的数据平台，数字工程的上层应用也将遭遇瓶颈。数据平台的建设质量，直接关系到整个数字工程的质量与应用水平的优劣。数字工程的建立需要有完备的信息基础设施，其内容包括信息获取、处理、分析、存储及传输等一系列步骤;同时要实现开放与共享，还应当制定一系列标准、规范与法规进行约束数据平台——概念2作用数据平台——结构数据平台——数据库组织结构图中"5D数据"即数字高程模型(digitalelevationmodel，DEM)、数字正射影像(digitalrthophotomap，DOM)、数字栅格地图(digitalrastergraphic，DRG)、数字线划图(digitallinegraph，DLG)数字可量测实景图像(digitalmeasurableimage，DMI)。数据平台——基础数据、专题数据和应用的层次关系数据平台——数据来源数据平台——从数据表达的实体特征来看1空间特征数据数字工程应用系统中的空间数据是指一切与地理空间分布有关的各种要素的图形信息、属性信息以及相互空间关系信息的总称。所谓要素，是指真实世界的具有共同特性和关系的一组现象或一个确定的实体及其目标的归纳表示。图形信息是以数字形式表示的存在于地理空间实体的位置和形状，按其几何特征可以抽象地分为点、线、面、体四种类型;属性信息是指目标或实体的特定的质量或数量特征。赋给每个目标或实体的这种质量或数量称为属性值；空间关系是指各个实体或目标之间在空间上相互联系和相互制约的关系，包括位置关系、几何关系、拓扑关系、逻辑关系等。空间特征数据包括基础空间数据和专题空间数据。属性数据表现了空间实体的空间属性以外的其他属性特征，属性数据主要是对空间数据的说明。如一个城市点，它的属性数据有人口，GDP，绿化率等等描述指标。属性特征数据包括基础属性数据和专题属性数据。基础属性数据：一般服务于数据工程各应用领域的全局。专题属性数据：通常只服务于具体的领域应用，通常都以数字、符号、文本和图像等形式来表示。数据平台——从数据表达的实体特征来看2属性特征数据（非空间数据）数据平台——数据内容的分类1依据数据特征分类基础空间特征数据：在数字工程数据框架定义内的基础空间数据，主要包括各比例尺基础地形图、地名数据、行政境界数据、5D数据等，基础空间数据可看作整个系统的空间定位核心。专题特征数据：专题信息是指为各系统应用部门业务应用的各种专业性空间数据，包括城市规划、房产管理、土地管理、城市建设、市政道路、园林绿化、燃气、排水、供水、农业等，用于表示专业领域要素的地理空间分布及其规律，包括图形和属性数据。数据平台——数据内容的分类1依据数据特征分类时间特征数据：时间属性是指地理实体的时间变化或数据采集的时间等。系统采集的工程施工进度信息、计划信息等数据属于此类数据。非空间型业务数据：从数据性质上体现为属性数据，内容包括表格型数据、文档数据和多媒体数据。按逻辑结构分，可分为结构化数据和非结构化数据。其他相关数据：参照推理型数据，例如道路路面养护等级评价中需要探地雷达影像及相关知识数据；管理维护型数据，作为其他数据的解释和补充或辅助设计而存在，包括用户数据、元数据、地名数据和分类编码、和各类标准等数据。数据平台——数据内容的分类(1)地图数据。地图、地形图是数字工程的重要数据源，地图的内容直观与丰富，包含着丰富的地面实体的类别和属性以及实体间的空间关系，是表示地表信息强有力的手段。(2)分类或分级数据。如环境污染类型、土地利用类型数据，测量、地质、水文等分类数据。(3)类型数据。如道路线和土壤类型的分布等。(4)面域数据。如随机多边形的中心点、行政区域界线和行政单元等。依据数据表示方法分类数据平台——数据内容的分类(5)网络数据。如道路交点、街道和街区、排水网、截流管网、污水收集管网等。(6)样本数据。如雨量收集器、检查井、监测点的分布区等。(7)曲面数据。如高程点、等高线和等值区域。依据数据表示方法分类数据平台——数据内容的分类(8)文本数据。主要用来描述空间对象的属性，如人口数据、经济数据、土壤成分、环境数据、地名等;各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等也属于数字工程的数据。(9)符号数据。如点状符号、线状符号和面状符号(晕线)等。(10)音频数据。如电话录音、领导讲话等。(11)视频数据。如重点管线、污水处理厂、泵站以及排水设备等情景录像。依据数据表示方法分类数据平台——数据内容的分类依据数据表示方法分类(12)表格数据。各类办公表格、统计表格等，尤其是不同的政府部门和机构都拥有不同领域(如人口、基础设施建设、社会经济情况等)的大量统计资料，这些都是数字工程的数据源。(13)图像数据。航空、航天图像，野外摄影照片、实景照片、重要建筑物的纹理照片等。其中的航空、航天图像数据是数字工程的重要数据源，含有丰富的资源与环境信息，能提供各类专题所需要的信息。数据平台——数据内容的分类依据数据表示方法分类(l4)实测数据。野外试验、实地测量等获取的实测数据可以通过转换、编辑直接进入数字工程应用系统的数据库，以便于进行实时的分析和进一步的应用。GPS所获取的数据也是GIS的重要数据源。(15)统计数据。国民经济的各种统计数据常常也是数字工程的数据源。如综合经济数经济属性数据、城市属性数据、科教文卫属性数据、人口与劳动力数据等。数据平台——数据内容的分类1)基础空间数据基础空间数据是整个数字工程中系统数据的空间定位核心，基础空间数据包括各类地形要素，如水系、居民地、交通、管线、境界、地形与土质、植被、地名、行政区划、航空像片、卫星影像等。依据数据的专业领域分类2)规划管理数据主要包括两类数据，一类是规划设计成果数据，主要有城市总体规划图(说明文本)、分区规划图、控制性规划图、修建性规划图、详细规划图、各类专题规划图(如道路规划、管线规划、绿地规划等);另一类是规划实施产生的数据，包括建设项目审批过程中的审批产生的各类表格和相关图件。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类3）土地管理数据基本包括土地申请登记、权属调查、地籍勘丈、土地交易、土地出让、权属登记、土地审批、土地税收、土地变更、土地转让等方面的管理和档案数据，以及宗地图、地籍图、土地利用现状图、土地利用规划图、征地红线图、基本农田保护区图、基准地价图、土地分等定级图、他项权图、查封图等专题图形数据。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类4)房地产管理数据指在房产管理过程中产生以及需要的各类数据，主要包括:房产产权产籍数据房地产评估与交易数据房地产行业管理数据房改管理数据数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类房地产物业管理数据房产维修基金数据职工住房档案数据楼盘管理数据4)房地产管理数据指在房产管理过程中产生以及需要的各类数据，主要包括:屋预售管理数据具体包括查丈原图、分层分户平面图、栋基底图、房产图、建筑平面图等图形信息;权利人、土地所有权证、土地使用权证、土地他项权证(抵押、出租、查封)等属性数据;房产管理审批产生的业务数据，包括各类产权产籍权证的审批资料，审批信息，审批情况，违规原因、监察资料等文档信息。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类5）道路交通数据城市交通设施信息是交通管理的主要数据源，道路基础数据可划分为两大类:道路技术属性数据道路管理属性数据数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类道路技术属性数据指道路的空间构造数据、环境数据和相应的技术状况描述数据，包含:路线概况集路基集路面集主要构筑物集沿线设施集交通量集沿线环境集5）道路交通数据城市交通设施信息是交通管理的主要数据源，道路基础数据可划分为两大类:道路技术属性数据道路管理属性数据数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类道路管理属性数据指围绕着道路而实施的各项管理性工作数据，其绝大多数数据与道路的空间构造没有直接的对应关系，包含道路建设项目集、资金管理集、固定资产集、道路养护数据集、人员管理集和档案管理集等。依据数据的专业领域分类6)管线管理数据可分为:管道类管线(包括供水管道、煤气管道、特殊工业管道等)排水类管线(包括污水、雨水等)缆线类管线(包括电力线、电信线、电视电缆线等)。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类6)管线管理数据管线一般埋设地下，有以下一些特点:城市管线在城市空间上的分布密度从市中心向边缘逐步减少，单位内部的管线密度相对较高;任何管线都应该看作空间上的四维向量，即除平面的位置外，还有深度或高度和铺设的时间;管线数据对城市建设过程中的空间分析及管线的综合工程具有重要的意义，如缓冲区分析、剖面分析、网络分析、施工影响分析等。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类7）资源与环境数据(1)水资源数据(2)土地资源数据(3)气候资源数据(4)生物资源数据

(5)能源资源数据(6)农村能源属性数据(7)旅游资源数据(8)渔业资源属性数据数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类8)社会经济数据国民经济的各种统计数据常常也是数字工程的数据源，如人口数量、人口构成、国民生产总值等。社会经济统计数据成为一种重要的信息资源，这种信息资源的管理、开发和利用成为数字工程或电子政务建设的基础。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类8)社会经济数据数字工程应用系统中常用的统计数据包括如图所示的各类数据。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类9)环卫管理数据环卫设施分布：其编号、类型、容量、分布、工作人员数量等。环卫设施包括垃圾箱、果壳箱、公厕、垃圾转运站、垃圾收集点、垃圾处理厂等道路清扫面积、道路保洁等级、废弃物的转运路线某些疾病的分布区域、类型、特征等。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类10)灾害管理数据灾害有自然因素的，也有人为因素的，主要包括自然灾害、环境灾害与人文灾害(社会经济灾害)。数字工程应用系统经常关注的灾害包括超低温、特高温、冰雹、干旱、洪涝、风灾等气象-水文灾害;生态突变、病变、社会灾害与犯罪等生物灾害(如农业上的病、虫、草害)灾害监测，灾害预报预警，防灾、抗灾与灾后及时的灾害应急处理，是数字工程应用系统灾害管理的首要目标。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类11）市政管理数据市政园林信息是数字工程应用系统中一切与市政园林的地理空间分布有关的各种要素的图形信息、属性信息以及相互空间关系信息的总称，具体包括以下几方面:(1)园林绿化、道路维护、路灯管理数据等。(2)市政养护管理数据(3)绿化管理数据数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类12)农业管理数据(1)自然资源数据与农业生产关系密切的自然资源信息是农业决策部门和农业经济分析部门所关心的数据。主要包括土地资源、作物资源、气候资源、水资源、农村能源资源、渔业资源、海洋资源、林业资源、野生动植物资源以及旅游资源等。其中每类资源、又包含若干细项，这些资源情况对农业生产决策起着至关重要的作用，同时还要保存其历史信息，便于进行预测分析、历史数据分析等项工作。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类12)农业管理数据(2)农业灾害数据农业灾害信息也是农业生产决策的重要依据，主要包括台风、暴雨、寒潮、旱涝等农业自然灾害以及病、虫、草害等信息。(3)农经数据主要存储农业生产条件、耕地面积增减情况、农村基本情况、主要年份农副产品产量、主要年份农林牧渔业总产值等农业经济统计数据以及农业机械数据、乡镇企业数据等。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类12)农业管理数据(4)农业生产技术数据主要存储与农业生产相关的技术、科技方法的描述知识(如农业生产条件知识:化肥投入、灌溉条件、播种方法、种植制度、病虫害防治，田间管理、农药等)等数据。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类13)地名数据数字工程的业务管理工作经常需要涉及地址等地名数据；地名数据库是空间定位型的关系数据库，通过地名数据库的组织将提供固定地名、路名、河流、街路巷、小区等的名称，连同其汉语拼音及属性特征如类别、X坐标、Y坐标、经度、纬度等录人计算机建成的数据库；它与地形数据库之间通过技术接口码连接，可以相互访问。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类13)地名数据地名数据主要可以分为点状地名和面状地名(如小区、大型建筑物)。地名数据库可以分现状地名与历史地名数据库，而地名与历史地名数据库又分别由点状地名、线状地名和面状地名构成。而点状、线状、面状地名又通过类型字段区别不同类型的地名。地名数据可以快速、方便地为各用户提供空间定位解决方案，通过灵活的数据访问有效地利用地名数据，并提高资料的空间查询检索的速度。数据平台——数据内容的分类依据数据的专业领域分类14)其他数据除了上述各类数据，还包括公安管理数据旅游管理数据元数据等。数据平台——数据内容的分类数据平台的关键问题——异源异构数据集成(1)集成性。各种原先孤立的业务信息系统数据经过整合、集成后，应该达到查询一个综合信息不必再到各个业务系统进行分别查询和人工处理，只要在整合、集成后的数据信息仓库中就可以直接访问到。即整合、集成后的综合信息仓库的数据是各异构业务数据的有机集成和关联存储，而不是简单、孤立地堆放在一个数据库系统里。在进行异源异构数据集成时，需要考虑的问题有：(2)完整性。异构数据源数据集成的目的是为应用提供统一的访问支持。为了满足各种应用处理(包括发布)数据的条件，集成后的数据必须保证一定的完整性，包括数据完整性和约束完整性两方面。数据完整性是指完整提取数据本身，通常，这一点较容易达到。约束完整性，约束是指数据与数据之间的关联关系，是唯一表征数据间逻辑的特征。保证约束的完整性是良好的数据发布和交换的前提，可以方便数据处理过程，提高效率。数据平台的关键问题——异源异构数据集成在进行异源异构数据集成时，需要考虑的问题有：数据平台的关键问题——异源异构数据集成(3)语义冲突(一致性)。不同业务信息资源之间存在着语义上的区别。语义上的不同会引起各种不完整甚至错误信息的产生，从简单的名字语义冲突(不同的名字代表相同的概念)，到复杂的结构语义冲突(不同的模型表达同样的信息)。语义冲突会带来数据集成结果的冗余，干扰数据处理、发布和交换。整合、集成后的数据应该根据一定的数据转换模式和商业规则进行统一数据结构和字段语义编码转换。在进行异源异构数据集成时，需要考虑的问题有：数据平台的关键问题——异源异构数据集成(4)访问安全性。由于数据的异源性，各业务数据系统有着各自的用户权限管理模式，访问和安全管理很不方便，不能集中、统一管理。因此为了保障原有数据的操作权限，实现对原有数据源操作权限的隔离和控制，就需要针对异源异构数据，设计基于整合、集成后的综合信息管理系统的统一的用户安全管理模式。在进行异源异构数据集成时，需要考虑的问题有：数据平台的关键问题——异源异构数据集成(5)异构性。异构性是异构数据集成必须面临的首要问题，主要表现在两方面:①系统异构，数据源所依赖的应用系统、数据库管理系统乃至操作系统之间的不同构成了系统异构;②模式异构，数据源在存储模式上的不同。一般的存储模式包括关系模式、对象模式、对象关系模式和文档嵌套模式等几种，其中关系模式为主流存储模式。需要注意的是，即便是同一类存储模式，它们的模式结构可能也存在差异。例如Oracle所采用的数据类型与SQL服务器所采用的数据类型并不是完全一致的。在进行异源异构数据集成时，需要考虑的问题有：数据平台的关键问题——异源异构数据集成1)数据的迁移和转换利用数据转换程序，对数据格式进行转换，从而能被其他的系统接收。它是通过周期性的同步更新数据库内容，简单地实现在数据库级分享信息。它有两种方式:基本复制方式和复杂复制方式。基本复制方式可以实现数据在两个具有相同结构的数据库之间移动;复杂复制方式需要数据的格式和方式变化，它实现数据在不同模型(关系型和面向对象型等)的数据库之间移动。这种方法的优点是对存在的应用系统没有任何冲击，但是这种方法对于数据更新频繁而实时性要求很高的场合不太适用。一般而言，目前解决异构数据库集成的主要技术有以下几种：数据平台的关键问题——异源异构数据集成2)使用中间件中间件位于客户端与服务器之间的中介接口软件，是异构系统集成所需的黏结剂，现有的数据库中间件允许客户端在异构数据库上调用SQL服务，解决异构数据库的互操作性问题。功能完善的数据库中间件，可以对用户屏蔽数据的分布地点、DBMS平台、SQL语言或其扩展、特殊的本地AOI等差异。完成数据安全、完整传输，通过负载均衡来调节系统的工作效率，从而弥补两层结构的不足。常见的中间件有以下几类:通量用SQLAPI、通用网关、通用协议和基于组件技术的一致数据访问接口。一般而言，目前解决异构数据库集成的主要技术有以下几种：数据平台的关键问题——异源异构数据集成3)多数据库系统所谓多数据库系统就是一种能够接受和容纳多个异构数据库，运行在不同的软硬件平台上多个数据库的集成系统，其对外呈现出一种集成结构，而对内又允许各个异构数据库的"自治性"。一般而言，目前解决异构数据库集成的主要技术有以下几种：数据平台的关键问题——异源异构数据集成3)多数据库系统这种多数据库系统和分布式数据库系统有所不同。多数据库系统不存在一个统一的数据库管理系统软件，而分布式数据库系统是在一个统一的数据库管理系统软件的管理与控制之下运行的。多数据库系统主要采用自下而上的数据集成方法，因为异构情况在前而集成要求在后，而分布式数据库系统主要采用自上而下的数据集成方法，全局数据库是各个子库的并集。多数据库系统主要解决异构数据库集成问题，可以保护原有的数据资源，使各局部数据库享有高度自治性，而分布式数据库系统是在数据的统一规划下，着重解决数据的合理分布和对用户透明的问题。当然，两者之间在技术上有很多交叉，可以互相借鉴。一般而言，目前解决异构数据库集成的主要技术有以下几种：数据平台的关键问题——异源异构数据集成3)多数据库系统多数据库系统一般分为两类:(1)全局统一模式的多数据库系统。多个异构数据库集成时有一个全局统一的概念模式，它是通过映射各异构的局部数据库的概念模式而得到。(2)联邦式数据库系统(federateddatabasesystem，JDBS)。各个异构的局部数据库之间仅存在着松散的联邦式藕合关系，没有全局统一模式，各局部数据库通过定义输入、输出模式进行彼此之间的数据访问。到目前为止，没有商品化的多数据库系统，在数字工程应用环境中实施有一定难度。一般而言，目前解决异构数据库集成的主要技术有以下几种：数据平台的关键问题——异源异构数据集成目前通常采用联邦式、基于中间件模式和数据仓库等方法来构造集成的系统，这些技术在不同的着重点和应用上解决数据共享和为企业提供决策支持。联邦数据库系统由半自治数据库系统构成，相互之间分享数据，联邦各数据源之间相互提供访问接口，同时联邦数据库系统可以是集中数据库系统或分布式数据库系统及其他联邦式系统。解决异构数据库集成的主要技术比较：数据平台的关键问题——异源异构数据集成中间件模式是目前比较流行的数据集成方法，它通过在中间层提供一个统一的数据逻辑视图来隐藏底层的数据细节，使得用户可以把集成数据源看作一个统一的整体。这种模型下的关键问题是如何构造这个逻辑视图并使得不同数据源之间能映射到这个中间层。数据仓库是在企业管理和决策中面向主题的、集成的、与时间相关的和不可修改的数据集合。解决异构数据库集成的主要技术比较：数据平台的关键问题——数据的共享服务数字工程应用涉及各种各样的数据，包括空间数据(主要是各种格式的地图数据)、非空间数据(如文字、图片、音频、视频等)。数据具有商品性与共享性。在信息时代，基础数据作为一种资源，它具有价值与使用价值，是可以用来交换流通的财产。采集到的原始数据或经过处理加工的专业数据都可以用于交换。同时，基础数据不同于一般的有形财产，它可以被多个用户其同使用。数据平台的关键问题——数据的共享服务不同的用户对同一地理空间信息从不同的角度进行分析挖掘，还可以产生新的增值数据。为保证系统数据的组织，系统间数据的连接、传输和共享，以及数据质量，必须在统一的空间定位框架下进行统一的数据分类，制定统一的数据编码系统、统一的图形分层体系和统一的数据记录格式。数据平台的关键问题——互操作服务数字工程应用涉及各种各样的数据，包括空间数据(主要是各种格式的地图数据〉、非空间和非空间数据具有以下特征。1)分布式海量数据2)数据格式多样3)数据的商品性与共享性实现数据互操作是数字工程建设需要解决的核心问题，除了政策和行政协调方面需要解决的问题外，技术上仍有大量的问题需要解决。数据平台的关键问题——互操作服务数据共享有多种方法，其中最简单的方法是通过数据转换，不同的部门分别建立不同的系统，当要进行数据集成或综合应用时，先将数据进行转换，转为本系统的内部数据格式再进行应用。我国已经颁布了“地球空间数据交换格式标准”，使用该标准可以进行有效的数据转换。但是这种数据共享方法是低级的，它是间接的延时的共享，不是直接的实时共享。建立数字工程应追求直接的实时的数据共享，就是说用户可以任意调入数字工程各系统的数据，进行查询和分析，实现不同数据类型、不同系统之间的互操作。应用服务平台概念应用服务平台是基于灵活的目录服务系统和标准规范的信息交换格式构建应用集成、信息管理和共性服务等系统它有效地屏蔽底层硬件、操作系统、数据库的差异，提供事务、安全、高性能、可扩展性、可管理性和可靠性保障，提高开发效率，从整体上降低开发、部署、运行和维护应用系统的成本。应用服务平台概念一方面对内支持公文处理、公文交换、决策支持和信息管理等应用服务，另一方面对外支持灵活的公众管理和应用服务。该层一般采用面向对象、组件式设计等多项技术，提供的构件系统是跨领域、与具体业务无关、通用的基础服务，能随着领域需求的发展变化而扩展、伸缩。应用服务平台结构1.信息交换处理由于数字工程往往需要与诸多业务信息系统协同完成某项工作，这就需要系统进行相互的数据交换，以实现服务请求的转入和服务结果的反馈。应用服务平台结构2.工作流引擎工作流引擎是数字工程对各业务系统所提供的业务服务进行协调和统一调度的功能模块。由于数字工程服务提供的是一种融合的大业务服务，因此，对于跨业务部门的工作流进行支持是应用服务平台的基本要求。该模块是整个数字工程的业务枢纽，负责对整个框架下的业务应用进行总体调度，保证业务流程的通畅。应用服务平台结构3.个性化管理数字工程所面向的应用通常是较大规模的。因此，其所面临的客户群体具有较大的差异性，因此，必须提供个性化的服务功能，允许用户根据自己的偏好来定制所需的业务服务。该模块为业务系统提供了个性化设计开发的工具，通过它，各个业务单位能够根据自身的特点设计出更符合业务流程的界面和功能选择。应用服务平台结构4.服务集成模块服务集成模块主要是针对非可信Web服务上的应用系统集成而言的，主要是在应用服务平台层次上提供进一步的应用服务整合与集成功能。该模块为各业务系统提供了相应的集成接口，确保各业务应用能够方便的集成到应用服务平台上。应用服务平台结构5.通用业务构件对于数字工程来说，每一个业务应用系统所提供的服务中都有许多通用的功能模块。如果这些功能模块在各个业务系统中重复实现，不仅会造成资源的浪费，而且很难保证实现的正确性和一致性。因此理想的方案是在应用服务平台中实现这些通用的业务构件模块。该模块为各个业务应用提供可方便部署、开发的功能，实现在此基础上的各业务系统的个性化开发，缩短开发时间，使得系统的维护更加便捷。应用服务平台结构在应用系统的建设和运行过程中所需要的资源主要包括应用服务器中间件、知识库、模型库、标准体系以及数据库等。另外，还包括可为各应用系统运行和数据存储所共享的硬件资源，如数据存储设备、高档服务器、网络设备等。在应用服务平台建设中，通过对资源的统一定义和标识，依据资源定位和应用的业务流，设计任务调度和控制策略，以及制定资源管理标准和方法等。运用中间件平台的资源管理器或门户系统对数字工程需共享的资源(如中间件、资源目录、数据、身份认证等)，实施统一管理和调度，实现资源共享，减少重复开发。应用服务平台的内容及关键问题1.实现资源的统一管理和高度共享以前说开发的应用系统基本上是采用传统的客户端-服务器模式，在这种模式下开发的系统很大程度上限制了应用的部署、兼容性和扩展性。应用开发总是存在低水平重复，系统运行维护及升级难度大，各应用系统间缺乏互操作能力，资源和系统整合问题不易解决。为了保证数字工程的先进性和可持续发展，需要构建应用服务平台，结合应用系统的实际需求，在标准化的开发环境下构建符合标准的处理逻辑和业务逻辑，提升和规范应用系统开发，保证系统的扩充能力，后端系统集成能力以及系统安全运行等要求。应用服务平台的内容及关键问题2.为应用系统开发和集成提供基础数字工程中，要对原有尚有价值的应用系统进行改造，与新建的相关应用系统进行整合，就需要建立应用服务平台，确定技术实现方式和标准，运用中间件等技术来解决。应用服务平台的内容及关键问题3.为系统整合提供标准和技术手段1)可视化服务基于Web的空间信息可视化服务往往是一种图形发布服务，应用服务器根据管理员的配置，从空间数据服务引擎中读取相应的空间数据，并将其渲染成为一幅符合显示器分辨率的通用格式的图像数据。客户端的一些交互操作通过浏览器URL的方式发送给提供可视化服务的服务器，服务器即可渲染出符合URL请求的渲染后的图像，客户端得到图像后在浏览器中显示出来，这样就完成一次可视化服务请求。应用服务平台的内容及关键问题4.为系统提供可视化、智能化服务1)可视化服务目前，可提供可视化应用服务的软件产品还不是很多，常用的有ArcIMS，以及符合OGC规范的MapServer、GeoServer等开源产品。此外，OGC中与可视化服务密切相关的是Web地图服务(WMS)规范，该规范对应用服务的接口和客户端请求字符串格式均作了详细规定，而且对矢量和栅格数据的可视化应用均能很好地支持。应用服务平台的内容及关键问题4.为系统提供可视化、智能化服务892）智能化服务数字工程的智能化体现在数字工程终端应用中，通过分析模型和领域知识的支持，为决策提供参考依据。分析模型(如叠加分析、缓冲区分析、空间关系分析等)是实践过程中人类对空间现象的认知的总结，是基于一种普遍的且具有良好结构的计算模型，计算机软件可以比较容易地支持其实现，在一些空间信息系统的基础软件平台中已经集成了这些基本空间分析功能;应用服务平台的内容及关键问题4.为系统提供可视化、智能化服务902）智能化服务但由于专业分析模型没有(也不可能)包容所有的与决策内容相关的因素(或特定的要求)，降低了计算机软件在解决这些问题的适应性因此需要扩展软件系统的处理能力，使其应用的目标不仅能够处理普遍的模型问题，还可以适应特殊的决策问题。应用服务平台的内容及关键问题4.为系统提供可视化、智能化服务标准是一种普遍遵循的协议，在该协议的框架下，使产品、数据、应用等日常生活各方面的内容能够交流、共享。目前制定的标准平台很多，如移动通信标准平台、计算机硬件标准平台、工业制造标准平台等，规范化定义无论在工业生产还是信息系统建设中都是相当重要的。在数字工程中，标准平台是一种保证工程建设顺利开展的基础条件，没有了标准平台的制约，开发的最终产品将很难实现共享、集成。标准平台概念1.有效控制项目建设的管理由于在项目建设过程中涉及人力、财力、流程控制、进度控制等，可通过制定项目建设可行性分析、项目建设流程规范等标准达到有效对项目建设过程控制的目的。2.保证项目有效地发挥效益例如可以通过技术手册、应用手册等各种标准文档，提供对项目整体内容的介绍和使用方法的介绍等，使项目在领域应用中发挥具体效益。3.满足可扩展性的需求当某个领域的应用做局部调整时，由于项目建设是按照标准平台的统一规范实施的，因此可以提供方便的项目扩展机制。标准平台标准平台在数字工程建设中的作用可以概括为以下几点：4.充分实现资源共享性例如在数据共享、应用共享方面，如果是按照标准或规范去进行项目建设，就能避免重复建设而带来的不必要浪费，例如我们可以通过建立政策法规，规定基础数据必须共享，避免目前不同部门或领域由于无法共享到已经存在的数据而不得不重复采集生产基础数据。5.方便项目的集成数字工程在各个领域的应用、各种软硬件环境、数据以及网络环境可以较为方便地集成在一起运行。标准平台标准平台在数字工程建设中的作用可以概括为以下几点：标准平台结构标准平台——案例标准平台——内容标准平台——内容标准平台——内容标准平台——内容标准平台——内容标准平台——内容标准平台——内容标准平台——内容标准平台——内容9.定位标准空间特征数据中的基础空间数据奠定了数字工程统一的地理定位标准，主要包括坐标系和高程基准。我国常用的坐标系有1954北京坐标系和1980国家大地坐标系。自2008年7月1日起，中国将全面启用2000国家大地坐标系。10.OGC地理共享规范开放地理空间联盟(OpenGeospatialConsortium)是一家国际性的行业协会，由386家公司，政府机构和大学参加，并协同制订公开的标准规范。OGC规范为实现互操作提供了解决方案，让网络、无线和基于位置的服务和主流的IT技术形成了一个完整的"geo-enable"网络。OGC为GIS技术开发者提供规范，使复杂的空间信息和服务实现通信转换的元障碍并推动各种应用。标准平台——内容安全平台实质上是一种基础设施，是通过各种技术和非技术的途径，使建立在其上的应用系统、数据能够最大程度运行和流通，保证数据不会被非法拦截和利用方法的总称。由于数字工程涉及的专业领域面广泛、数据量大，以及应用、数据的分布性、共享性上的要求较高，因此安全隐患就比较突出，其安全平台建设就更为必要，难度也更大。数字工程中的安全平台是系统运行的安全保障体系，该安全体系的组成中既可以通过硬件措施实现，也可以利用软件功能来达到安全的效果。在实际工作中两者往往是结合在一起共同组成一个安全平台体系。安全平台——概念安全平台的建设贯穿于数字工程项目建设的准备、实施、运行过程，涉及的安全问题内容主要包括物理安全、网络安全和信息(数据)安全等。安全平台——地位物理安全：物理安全是保证数字工程项目中网络系统各种业务正常运行的基本前提物理安全的措施主要包括环境安全、媒体安全、设备安全以及备份恢复等，即在保证基础设施防护如物理位置的安全性、防止物理通路的损坏、物理通路的窃听、对物理通路的攻击(干扰等)、保障网络硬件设备的安全，阻止盗窃和非法闯入以及防止电磁辐射、供电系统安全稳定等方面满足安全标准，并提供安全备份和恢复机制。安全平台——概念网络安全：网络安全是构建一个安全保密的网络传输平台和把好网络出入口，禁止外部无权用户的非法进入，防止从网络传输平台引人的攻击和破坏造成的安全威胁，保证网络只给授权的用户使用授权的服务，确保各种信息在网络系统中传输的安全和保密性。一方面需要实现网络信息流通，另一方面需要保证信息流通过程中数据的安全性，要在流通和安全等方面进行综合考虑。安全平台——概念数据安全是指对信息在数据收集、处理、存储、检索、传输、交换、显示、扩散等过程中的保护，使得在数据处理层面保障信息依据授权使用，不被非法冒充、窃取、篡改、抵赖。它是保护物理上的数据不受非安全因素威胁所采取的安全措施，常与网络安全密切相关。数据安全涉及数据生产、流通、应用等多个环节，每个环节都