省域控制点图形图像数据库的构建

管相荣

（河南省国土资源厅信息中心 郑州 450016）

摘 要：为了满足大区域控制点综合管理时针对多领域的需求，实现数据的共享所面临的坐标系统、属性结构、投影带、行政辖区、影像重叠区等问题，采用省域控制点图形图像数据库建立的案例分析，省域控制点图形图像数据库存储了控制点的属性、空间位置、图形图像等多项信息，叠合了行政辖区、原始影像、接合图表、投影带等信息，为第二次全国土地调查工作的开展提供了宝贵的资料和经验。

关键词：省域 控制点 GPS 控制点图形图像数据库

0 引 言

为确保“2010 年全国耕地面积不少于 18 亿亩（1.2 亿 hm2）的红线”，国家已经启动第二次全国土地调查，利用先进的技术和方法，力求建立“四级联动、上下互通”、“高保真”的土地利用数据库，实现土地管理的信息化、网络化。河南省作为全国人口和农业大省，土地总面积约16.7 万 km2，2007 年人均耕地面积 813.4 m2，低于全国平均水平，在国家严控耕地面积的严峻形势下，如何摸清土地家底、有效集约管理土地资源尤为重要。近年来，河南省运用先进的“3S”技术和通信技术，已经开展了多项土地资源监测、地籍调查方面的研究。全国高分辨率影像数据处理及数据库建设项目（以下简称“遥感项目”）是第二次全国土地调查的先导，旨在为其提供宝贵的经验。河南省作为项目试点之一，2005 年以 GPS 实测点为控制数据，影像数据均采用SPOT 5 遥感影像，对平顶山、许昌、漯河、安阳四个地市的遥感影像进行处理，精度满足要求。2007 年项目在全省铺开，布设控制点数达上千个，按照《SPOT 5_2.5 m 数字正射影像图制作技术规定》及《第二次全国土地调查底图生产技术规定》的要求，对影像处理必须精确，影像纠正控制点是土地信息提取的关键所在，如何综合管理这些控制点数据十分必要；同时，就我国 GPS控制网而言，GPS A B C 级点布设达上万个，而以此为基准的下一级 GPS 控制点将更多，对其进行分板机统筹管理也势在必行。

影像纠正控制点的获取途径有两种：一种是 GPS 实测，另一种是从大于等于调查底图比例尺的已有图件上采集。遥感项目河南试点控制数据均为 GPS 实测点，省域控制点管理包括 GPS 实测点和图形图像控制点，涉及跨省域、投影带、属性结构设定、编号、叠加分析、条件查询、图形查询、精度评定、点位分布联测略图等问题，有必要根据实际的工作底图情况，建立控制点图形图像数据库，实现控制点位置信息、属性信息、图形图像信息的统一管理，力图为同类研究提供参考。

1 控制点基础信息获取

1.1 控制点的布设与测量

项目控制点布设的工作底图是 SPOT 5_2.5 m 遥感影像，河南省域涉及 80 多景 SPOT 5 影像，受卫星数据获取周期的影响，影像是分批次提供的，为保证项目进度，控制点的布设采用先来先选的原则分批次进行。选取要求有：

（1）选取影像清晰、易于判别、交通便利的明显特征点，如影像特征明显的农村道路交叉路口，并读取概略经纬度；

（2）均匀分布，控制区域大于工作区范围，每景控制点数不少于 25 个，山区适当增加；

（3）边缘选点，相邻影像重叠区不少于 2 个同名公共点；

（4）模糊定位、圈定范围，为便于精确定位点的灵活性，采用 800 像素 ×800 像素的正方形选框，外业测量时可以在此选框内灵活定点，一般要求选框中间点位优先选用；

（5）内业选点难以测量时，可适当在该点附近重新选点，外业要作详细记录。

项目区覆盖多景影像，为的是选点均匀，公共点布局合理，在选取某景影像控制点时应同时参照相邻景，单景保证四角有点，其间三角形布点。控制点编号采用××××××_××××××_××，第一个“_”前为控制点所在景号，第一、第二个“_”之间为控制点所在影像的时相，共 6 位，采用年月日格式，第二个“_”后为控制点所在影像内序号，如 273280_061101_10, 表示景号为 273280、时相为 2006 年 11 月 1 日的影像上的第 10 个控制点，另外在测量成果表中增加测量编号和标准编号，测量编号是控制点布设实时编号，对应外业测量表中的序号，标准编号则按 1∶1 万标准图幅为基准，自上而下、自左而右的编号，如I49G030050, 以求更好地管理和应用控制点基础资料，为此我们设计了控制点测量成果表。

考虑到项目区山区、丘陵、平原均有分布，不同地形都选取检查点，在布点时类同控制点选取，只是在影像正射纠正时根据参与运算与否才设定其是控制点或是检查点。三种地形特征检查点可以从不同地形下分析控制点精度，对于布点较为困难的山区，可以打破单景的局限，采用区域布点检查法。

以国家 C 级 GPS 大地控制点为基准，采用静态方式同步进行观测，3 套 GPS 接收机为一组，观测时段长度为 45 min，卫星高度角≥ 15°，有效卫星总数≥ 4 个，作业员现场填写外业测量记录表，测队队员定时进行业内汇合，整个省域全部控制点测量耗时近 1 年，共完成 1454 个控制点的测量。

项目共布设 13 个测区，外业实地测量均采用环形布点形成一个整体的 GPS 控制网，各测区以不同的颜色表示，控制点间平均距离约 13 km，点位序号是项目区需要测量的纠正控制点测量编号，不足 4 位的前加“P”表示，前面加“C”的点则表示已有的 C 级 GPS 控制点。

1.2 控制点坐标及投影带的设置

控制点有 4 套坐标系统：西安 1980 坐标、北京 1954 坐标、WGS84 坐标、概略经纬度及高程。

项目采用高斯－克吕格投影 3 度分带、1985 国家高程基准、北京 1954 坐标系。河南省域跨越 37、38、39 带，测量的坐标数据存在 3 套数据，通常构建数据库时坐标系统的中央经线为114°，即 38 带。为确保整个省域建库数据为统一的坐标系统，就应把 37 带、39 带内的控制点进行换算，一般采用高斯投影、反算公式间接换带计算。现在把 37 带、39 带的控制点坐标换算成 38 带，见表 1。实测测量时，可通过仪器设置或基于坐标换带公式原理开发的专用软件换算。

表1 GPS 控制点 3 度分带相邻带坐标换算对应表（河南省）

续表

1.3 属性结构设定

为便于管理控制点图形图像数据库，并为后续国土研究提供基础资料，因此尽可能详述控制点的属性信息。表 2 是设定的控制点库表结构。

表2 控制点文件属性结构一览表

属性结构设定的特色：

（1）3 套编号系统（标准编号、景内编号、测量编号）。标准编号是所有 GPS 实测控制点选取完毕后，为便于管理，以 1∶1 万标准图幅为底图采用“自上而下、自左而右”原则重新编号，命名采用“1∶1 万标准图幅号 _ 图幅内序号”；景内编号则是就单景而言，景号 _ 时相 _ 景内序号命名；测量编号则是在项目实施中实际工作选点编号，作为控制点成果表整理及入库的依据。

（2） 4 套坐标数据（北京 1954 坐标、西安 1980 坐标、WGS84、概略经纬度）。概略经纬度可以对控制点在实地测量前进行模糊定位，此外也为了后期插叙的需要，例如，对一景现实性影像，通过幅宽经纬度可查询到其间大致所覆盖的控制点信息，减少了选点、测点等重复性工作。

（3）挂接点位影像、图形及实地信息。控制点影像库不仅有点的属性描述，也有点位图形和实测信息，使控制点信息更加丰富。

（4）与权属库、接合图表、影像范围图叠合，便于查看控制点的区域型分布、与影像及图幅间的关系。

1.4 与遥感影像的套合

控制点是遥感影像定位的基本参照信息，已知工作区的 DEM 和影像控制点坐标信息，就可以对影像进行几何纠正和投影差改正，制作数字正射影像图（DOM），提取土地利用现状信息，构建土地利用数据库，此亦第二次全国土地调查的前期业内工作。通常，我们是先在原始影像上布设控制点，测量其坐标信息，然后影像处理，即影像选取点、点定位影像的工作模式。但建立河南省控制点图形图像数据库后，对省域内任意工作区的影像，即没有投影和平面坐标信息的现时性影像，可以通过影像头文件找其所包含的控制点信息，避免了重复选点、测点。

控制点影像数据与遥感影像的套合、叠加查询分析，需要两者间存在恒定的某种信息。控制点是地球上的固定点，SPOT 5 遥感影像的头文件里显示影像获取时间及影像的经纬度坐标（大地坐标），为避免大地坐标与高斯平面坐标转换时的误差影响影像处理精度，目前只能通过两者的经纬度坐标，对影像包括的控制点信息进行模糊查询，然后再准确定位点。在 MapGIS 平台中，可以通过影像的经纬度坐标将其范围框直接定位到控制点图形图像数据库的平面坐标工程上，很直观地查看三者间的关系，如图 1 所示。

图1 控制点、影像、行政区空间关系图

2 控制点图形图像数据库构建

经过“布点、测点”后，在 ERDAS 软件的 LPS 模块里对控制点进行严格的精度检查，只有满足精度要求后才可入库，具体流程如图 2 所示。同时设定了数据库文件的组织（表 3）。基于上述数据库建设思路，在 MapGIS 平台上构建了控制点图形图像数据库，如图 3 所示。

图2 GPS 控制点图形图像数据库建库流程

图3 河南省 GPS 控制点图形图像数据库

表3 GPS 控制点图形图像数据库文件

3 结 论

控制点作为基础地理数据，其重要性不言而喻，河南省域共布设 1000 多个实测控制点，历时近 1 年，耗费了相当的人力物力，控制点图形图像数据库的建立旨在实现信息共享，避免资源浪费，为国土及其他领域的研究提供了宝贵的基础资料，尤其是在第二次全国土地调查河南工作区，控制点图形图像数据库对调查底图制作起到了十分重要的作用。另外，省域型控制点图形图像的建立也为大区域多数量控制点数据的综合管理提供了点滴参照。当然也有未涉及的内容，如不同等级控制点的管理、控制点的三维布局再现等。

参 考 文 献

GB/T 18314—200《1全球定位系统（GPS）测量规范》［S］

苏小霞，李英成.2006.全国多级多分辨率图形图像控制点数据库的建立与应用展望［J］. 遥感技术与应用，21（3）：265～230

王之卓.1990.摄影测量原理（英文版）［M］. 武汉：武汉测绘科技大学出版社

曾福年，赵翠玲.2006.图像控制点库的建立及应用方法探讨［C］.2006 年中国土地学会学术年会论文集

张继贤，马瑞金.2000.图形图像控制点库及应用［J］. 测绘通报（1）：15～17

（原载《郑州大学学报（工学版）》2008 年第 2 期）

数据库系统的基本概念 数据：实际上就是描述事物的符号记录。 数据的特点：有一定的结构，有型与值之分，如整型、实型、 字符型等。而数据的值给出了符合定型的值，如整型值15。 数据库：是数据的集合， 具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内， 是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序共享。 数据库存放数据是按数据所提供的数据模式存放的， 具有集成与共享的特点。 数据库管理系统：一种系统软件，负责数据库中的数据组织、 数据 *** 纵、数据维护、控制及保护和数据服务等，是数据库的核心。 数据库管理系统功能： （1）数据模式定义：即为数据库构建其数据框架； （2）数据存取的物理构建： 为数据模式的物理存取与构建提供有效的存取方法与手段； （3）数据 *** 纵：为用户使用数据库的数据提供方便，如查询、 插入、修改、删除等以及简单的算术运算及统计； （4）数据的完整性、安生性定义与检查； （5）数据库的并发控制与故障恢复； （6）数据的服务：如拷贝、转存、重组、性能监测、分析等。 为完成以上六个功能，数据库管理系统提供以下的数据语言： （1）数据定义语言：负责数据的模式定义与数据的物理存取构建； （2）数据 *** 纵语言：负责数据的 *** 纵，如查询与增、删、改等； （3）数据控制语言：负责数据完整性、 安全性的定义与检查以及并发控制、故障恢复等。 数据语言按其使用方式具有两种结构形式：交互式命令( 又称自含型或自主型语言)宿主型语言（ 一般可嵌入某些宿主语言中）。 数据库管理员：对数据库进行规划、设计、维护、 监视等的专业管理人员。 数据库系统：由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、 数据库管理员（人员）、硬件平台（硬件）、软件平台（软件） 五个部分构成的运行实体。 数据库应用系统：由数据库系统、应用软件及应用界面三者组成。 文件系统阶段：提供了简单的数据共享与数据管理能力， 但是它无法提供完整的、统一的、管理和数据共享的能力。 层次数据库与网状数据库系统阶段 ：为统一与共享数据提供了有力支撑。 关系数据库系统阶段 数据库系统的基本特点：数据的集成性 、数据的高共享性与低冗余性 、数据独立性（物理独立性与逻辑独立性）、数据统一管理与控制。 数据库系统的三级模式： （1）概念模式：数据库系统中全局数据逻辑结构的描述， 全体用户公共数据视图； （2）外模式：也称子模式与用户模式。是用户的数据视图， 也就是用户所见到的数据模式； （3）内模式：又称物理模式， 它给出了数据库物理存储结构与物理存取方法。 数据库系统的两级映射： （1）概念模式到内模式的映射； （2）外模式到概念模式的映射。 4.2 数据模型 数据模型的概念：是数据特征的抽象， 从抽象层次上描述了系统的静态特征、动态行为和约束条件， 为数据库系统的信息表与 *** 作提供一个抽象的框架。 描述了数据结构、数据 *** 作及数据约束。 E-R模型的基本概念 （1）实体：现实世界中的事物； （2）属性：事物的特性； （3）联系：现实世界中事物间的关系。实体集的关系有一对一、 一对多、多对多的联系。 E-R模型三个基本概念之间的联接关系： 实体是概念世界中的基本单位，属性有属性域， 每个实体可取属性域内的值。一个实体的所有属性值叫元组。 E-R模型的图示法：（1）实体集表示法； （2）属性表法； （3）联系表示法。 层次模型的基本结构是树形结构，具有以下特点： （1）每棵树有且仅有一个无双亲结点，称为根； （2）树中除根外所有结点有且仅有一个双亲。 从图论上看，网状模型是一个不加任何条件限制的无向图。 关系模型采用二维表来表示，简称表，由表框架及表的元组组成。 一个二维表就是一个关系。 在二维表中凡能唯一标识元组的最小属性称为键或码。 从所有侯选健中选取一个作为用户使用的键称主键。 表A中的某属性是某表B的键，则称该属性集为A的外键或外码。 关系中的数据约束： （1）实体完整性约束：约束关系的主键中属性值不能为空值； （2）参照完全性约束：是关系之间的基本约束； （3）用户定义的完整性约束： 它反映了具体应用中数据的语义要求。 4.3关系代数 关系数据库系统的特点之一是它建立在数据理论的基础之上， 有很多数据理论可以表示关系模型的数据 *** 作， 其中最为著名的是关系代数与关系演算。 关系模型的基本运算： （1）插入 （2）删除 (3)修改 （4）查询（包括投影、选择、笛卡尔积运算） 4.4 数据库设计与管理 数据库设计是数据应用的核心。 数据库设计的两种方法： （1）面向数据：以信息需求为主，兼顾处理需求； （2）面向过程：以处理需求为主，兼顾信息需求。 数据库的生命周期：需求分析阶段、概念设计阶段、逻辑设计阶段、 物理设计阶段、编码阶段、测试阶段、运行阶段、进一步修改阶段。 需求分析常用结构析方法和面向对象的方法。结构化分析（ 简称SA）方法用自顶向下、逐层分解的方式分析系统。 用数据流图表达数据和处理过程的关系。对数据库设计来讲， 数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果。 数据字典是各类数据描述的集合，包括5个部分：数据项、 数据结构、数据流（可以是数据项，也可以是数据结构）、 数据存储、处理过程。 数据库概念设计的目的是分析数据内在语义关系。设计的方法有两种 （1）集中式模式设计法（适用于小型或并不复杂的单位或部门）； （2）视图集成设计法。 设计方法：E-R模型与视图集成。 视图设计一般有三种设计次序：自顶向下、由底向上、由内向外。 视图集成的几种冲突：命名冲突、概念冲突、域冲突、约束冲突。 关系视图设计：关系视图的设计又称外模式设计。 关系视图的主要作用： （1）提供数据逻辑独立性； （2）能适应用户对数据的不同需求； （3）有一定数据保密功能。 数据库的物理设计主要目标是对数据内部物理结构作调整并选择合理 的存取路径，以提高数据库访问速度有效利用存储空间。 一般RDBMS中留给用户参与物理设计的内容大致有索引设计、 集成簇设计和分区设计。 数据库管理的内容： （1）数据库的建立； （2）数据库的调整； （3）数据库的重组； （4）数据库安全性与完整性控制； （5）数据库的故障恢复； （6）数据库监控。

1、在数据库本机用使用cmd指令调出命令行窗口，再用 sqlplus / as sysdba登录到数据库中。并且用对要赋权限的表所有者连接数据库，否则后续赋权限会失败。

2、创建用户create user test  identified by test123；创建test用户，密码设置为test123。

3、授权test用户的连接、资源权限。grant connect，resource to test。

4、指定表授权查询权限。grant select on user.tablename to tes。

5、用新建登录数据库进行验证，我们首先来试试delete删除数据的功能，结果报错无法执行，说明我们添加的用户没有删除权限。

6、再来验证select查询功能，顺利查找到指定数据。新建用户并指定查询权限功能实现。同时查询没有赋权限的表，同样被拒。

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