北达科他州用ArcGIS架起了数据操作的桥梁

Bob Nutsch, 北达科他州GIS协调专家
 
早在九十年代初，北达科他州政府的办公人员就已经开始用GIS进行数据分析和生成各种地图，但由于GIS技术人员建立了一系列复杂的数据标准和数据存储方法对原始数据进行修改，使得这项工作变得复杂、耗力、耗时、耗资。

州政府的各个部门内部，相似的数据存在着以不同日期、不同坐标系、不同格式、不同修改版本存储的多个杂乱的拷贝，人员的变动更增加了查询数据的困难度，即使找到了需要的数据，也很难知道该数据是否是最新版本，于是会经常重新编辑修改数据。

除此以外，随着空间数据量和规模的不断增大，一些部门也开始着手设计自己独立的数据库存储系统，甚至建立自己的Web GIS系统。很明显，针对这种情况，建立全州的GIS数据存储、共享和维护机制势在必行了。

2000年1月，北达科他州GIS技术委员会（GISTC）与州政府信息办公室进行了接触，GIS技术委员会要求州信息技术部（ITD）对建立集中式GIS服务的可行性进行研究，建立集中式GIS服务的目的是为北达科他州各部门以及合作伙伴提供GIS服务。经过研究，技术委员会推荐州信息技术部主要负责这个为全州提供GIS服务的项目。项目被命名为——GIS Hub。

GIS Hub项目

2001年，北达科他州立法委员会为该项目提供了2001-2003年度的发展资金，联邦应急管理机构（FEMA）也通过州应急管理办公室负责的洪灾危害评估项目为该项目提供了辅助资金支持。

2001年11月，GIS项目在科罗拉多州首府丹佛正式启动，SchlumbergerSema负责GIS Hub的规划和设计。北达科他州GIS技术委员提出了项目的运作章程，指出GIS Hub将提供完善的设备，通过可访问的数据仓库，完成核心空间数据共享，向市民提供浏览和查询的功能。项目将对整个州现有的资源进行平衡，包括：现有数据、设备和专家的关系，完成这个企业级解决方案的核心内容。

2002年初，在SchlumbergerSema和州信息技术部一起，开发并完成了系统结构和功能需求分析的文档后，项目发展迅速。GIS技术委员会代表州各部门，每两周开一次讨论会，继续制定元数据和元数据标准，并将这些数据和标准先于各图层装载到GIS Hub中，同时还规范命名规则，定义每个图层的关键字段以及设计特殊功能。州政府下达了行政命令，要求州水利委员会、卫生部、交通部、测绘、游艺和渔业部、公园和娱乐服务部以及信息技术部协助GIS技术委员会的工作。截止到2002年5月，GIS技术委员会已经陆续将数据装载到GIS Hub中，信息技术部的GIS Hub开发也取得了很大进展。

要高效开发和应用GIS Hub，培训是非常重要的步骤。信息技术部的技术人员参加了ArcSDE和ArcIMS的培训。2002年，共有68位工作人员接受了ESRI公司和GIS技术委员会共同组织的ArcGIS培训，ESRI的培训教师在交通部和信息技术部的Bismarck培训教室对他们进行了系列ArcGIS课程的培训，包括介绍性的初级教程和高级培训教程。

 GIS Hub的硬件和软件

由于在北达科他州各部门都是首选使用ArcView和ArcInfo软件包，因此，选择ArcSDE和ArcIMS作为州GIS Hub的核心部分是明智的。ArcSDE和ArcIMS每周7天24小时连续运行在信息技术部的系统上，中心也已经采购了其它的服务器和存储设备以完善GIS系统的硬件设施。

北达科他州GIS Hub的核心是ArcSDE，安装在IBM的HTTP服务器上，操作系统为Solaris。ArcSDE使用的ORACLE数据库运行在信息技术部本地存储网络上。ArcIMS的应用服务器运行在一台Windows 2000的Compaq服务器上，空间服务器运行在一台同样安装Windows 2000的双CPU的Compaq服务器上。ArcIMS利用的Web 服务器是运行在Redhat Linux的IBM服务器，Servlet引擎为Redhat Linux上的WebSphere。

 数据库管理

在数据提交给GIS Hub时，州GIS技术委员会的下属组织——数据检查委员会（Data Oversight Committee），负责完成数据评估和质量控制。矢量数据最先被作为要素类加载到ArcSDE的“阶段”数据集供展示。一旦得到数据检查委员会的认可，将使用信息技术部设计，SchlumbergerSema编写的基于ArcObjects的工具，把该要素类从数据库的“阶段”数据集里转移到“产品”数据集。该批量加载工具允许将一个或多个要素集从“阶段”数据集加载到一个或多个指定的数据集，期间不需要人工干预。栅格数据采用同样的处理方式。在加载到产品数据库之前，先加载到检验库中进行检验。

GIS Hub所有的数据存储采用NAD83地理坐标系统，按照环境、交通运输和水系等专题组织数据集。GIS Hub数据库大部分数据由州政府各个部门提供，但也有一些数据来自与北达科他州合作的联邦政府部门。

在州防火墙之后，普通GIS用户得到唯一的用户ID，以使他们可以使用ArcView 3.x和ArcGIS通过ArcSDE直接联接到ORACLE数据库。这种联接使得他们能够直接访问存储在 GIS Hub上的数据，建立工程文件，而不需要在本地复制数据。

在北达科他州的将近80个政府部门中，大约25%的单位每天的工作会频繁使用GIS，至少50个GIS用户会同时联接到GIS Hub数据库。以2002年12月中有代表性的一天为例，约25-30个并发访问联接到GIS Hub数据库。对于GIS用户来讲，借助ArcSDE能获取如此众多的数据是令人兴奋的，正如一位用户所描述的，“手指间的轻轻抓取就可以将几百GB的数据提供给数以百计的用户实在让人惊喜不已”。

网络数据共享

GIS Hub由三部分组成：Hub浏览器，特征服务，元数据浏览器。GIS Hub的网络结构灵活，可以融合大量由信息技术部、各部门以及其它合同方开发的应用系统。例如，商业部门与一个位于Bismarck本地的工厂合作开发了一个应用，用于吸引在北达科他州的新业务。

Hub浏览器由GIS技术委员会设计，并由信息技术部的技术人员开发。Hub浏览器采用ArcIMS的HTML Viewer，开发了一个针对ArcIMS影像服务的标准模版，其他部门可以利用该模版发布他们自己的地图以供北达科他州的市民使用。例如，在州立法部和秘书处的网站里链接了Hub浏览器的立法区划图。尽管没有对该网站进行宣传，这张图在选举日的点击数还是达到了2100次。最近，游艺和渔业部门与信息技术部合作开发了一个基于网络的地图服务，用于显示鱼苗繁殖的区域，船只的航行区域以及其它渔业信息，该地图采用了州水利委员会和交通部门的数据。

除了Hub浏览器使用的影像服务外，ArcIMS的Feature服务可以使用几乎所有存储在GIS Hub数据库里的数据，这是一个很有效的方法，使得所有在防火墙内和防火墙外的用户都可以通过ArcGIS或者ArcExplorer来浏览数据，并定义专业符号，还可用ArcMap将提供Feature 服务的数据在权限允许的情况下载到本地使用。

元数据浏览器用于查找和显示数据。在GIS Hub这个项目实施之前，很少有元数据，现在由于开发了元数据，采用元数据浏览器可以用于查找影像服务或者Feature服务所提供数据。在不久的将来，还可以提供数据下载的功能。将元数据浏览器和ArcMap配合使用时，可以发挥更强大的功能，一旦找到需要的数据，就可以直接加载到ArcMap里。

 项目经验

虽然还有很多待做的工作，实践证明，北达科他州的GIS Hub是很成功的。对于GIS Hub的发展来说，来自州政府的拨款至关重要，另外联邦应急管理机构也给了GIS Hub极大的援助。由政府各部门共同确定需求、推动GIS Hub的设计方案要比由一个独立的机构建立系统，然后期待其他机构成为客户要好得多，因此，GIS技术委员会的各部门为了共同的目标而协同工作了。北达科他州政府也因各部门在应用GIS中协同工作受到赞誉，荣获了2002年ESRI颁发的特殊成就奖。

信息技术部提供了现成的硬件和软件系统，另外又添置了一些设备，为北达科他州GIS Hub开始工作提供了前提条件。对于这项工作，精通ArcSDE和ArcIMS是很关键的，因此建立正式的培训教室，提供基本计算机技能和其他相关培训对整个项目是非常必要的。

GIS Hub取得成功的关键一点还有聘请了一位州的GIS专家协调，快速将计划付诸实施，变为成果。因为要建立一个企业级的GIS系统，需要应用一些新的工具，如：ArcSDE和ArcIMS，而这在项目开始时并未考虑到，因此必须要争取外面的援助。

目前状况

服务于州政府和市民的北达科他州GIS Hub于2002年GIS 日——11月20日正式发布了。现在全州的很多部门都对该GIS Hub感兴趣，希望能够通过GIS Hub的服务，改善数据和信息对市民的传输水平，完成以往仅靠有限办公人员的努力无法达到的目标，这些部门现在都可以利用GIS Hub共享和分发GIS数据和地图。

值得注意的是，GIS Hub的作用并不是取代了政府各部门里的人，而是提高了GIS专业人员的工作效率。Hub建立前，GIS技术只能局限于部门中的GIS专业人员使用。现在，部门中所有不同GIS水平的人都能用简单的如IE和ArcExplorer这样的工具存取GIS数据。

而且，以前仅能被少数人看到的数据，现在可以被全州的不同部门使用；以前在某个部门内单独存储的数据被共享，并且再次利用，会大大弥补获取数据时的成本；数字栅格图已经拼接成了全州图存储，全州大约6000多幅数字正射影像图的拼接工作也正在全面进行；政府土地测量部门也正在将原有的纸图进行数字化、校正并存到GIS Hub数据库中。

不久的将来，GIS Hub将平衡现有的投资，成为北达科他州政府工作的标准工具。到那时GIS Hub的地图库中将会包含销售税收、犯罪统计分析、位置查询、工作和商业位置等信息，也将包含现在还没有开发完的地址匹配、数据提取工具。GIS Hub面临的下一个主要的任务就是从州立法机构继续获得2003-2005年的支持基金，保证州的各个部门能够使用现有的设施为全州提供更好的服务。