Geodatabase數據模型概述

IntroductiontoGeospatialDatabase

——DesigningandBuildingArcGISGeodatabase

空間數據庫導論

——ArcGISGeodatabase的設計與建立侯英姿SchoolofUrbanandEnvironmentalSciences,LiaoningNormalUniversity

2009第2講Geodatabase數據模型概述2.1Geodatabase的發(fā)展2.2Geodatabase的層次結構2.3Geodatabase的目錄視圖2.4Geodatabase的類型2.5Geodatabase的訪問2.6Geodatabase與coverage/Shapefile的比較主要內容：2.1Geodatabase的發(fā)展空間數據模型是對現實世界的抽象表達，是使用一系列數據對象來支持地圖顯示、查詢、編輯和分析。

CAD數據模型

(第1代)coverage/Shapefile數據模型

(第2代)

Geodatabase數據模型

(第3代)以二進制文件格式存儲地理數據；以點、線和面的形式表達；這些文件中只能保存極少的屬性信息，地圖圖層和注記是主要的屬性表達方式；1.CAD數據模型(第1代)1981年，ESRI(美國環(huán)境系統(tǒng)研究所)公司推出Arclnfo，采用了coverage數據模型(也稱為地理關系數據模型)，有兩個關鍵點。

空間數據與屬性數據相結合

空間數據存儲為索引化二進制文件，它為顯示和存取做了優(yōu)化。

屬性數據存儲在表里，有一定數量的行，行數等于二進制文件中的要素數量，屬性數據和要素通過共同的標識符(ID碼)相連接。

能夠存儲矢量要素間的拓撲關系一條線段的空間數據記錄包含了以下信息：哪些節(jié)點界定了這條線，通過推斷可知該線與哪些線相連，哪些多邊形在其左邊和右邊2.coverage/Shapefile數據模型(第2代)ArcView采用Shapefile數據模型，也是一種基于文件方式存儲空間數據的數據格式。Shapefile是一種開放格式，比coverage簡單得多，沒有存儲矢量要素間的拓撲關系，需要時通過計算提取。Shapefile至少由.shp、.Shx、.dbf三個文件組成：.shp——儲存地理要素的幾何關系的文件.shx——儲存圖形要素的幾何索引的文件.dbf——儲存要素屬性信息的dBase文件(關系數據庫文件)有時還會出現以下文件：.sbn——當執(zhí)行類似選擇“主題之主題”，“空間連接”等操作，或者對一個主題（屬性表）的shape字段創(chuàng)建過一個索引，就會出現這個文件；.ain和.aih——儲存地理要素主體屬性表或其他表的活動字段的屬性索引信息的文件。當執(zhí)行過“表格鏈接(link)”操作，這兩個文件就會出現。.prj——坐標系定義文件.shp.xml——元數據文件2.

coverage/Shapefile數據模型(第2代)3.Geodatabase數據模型(第3代)Geodatabase是一種基于關系數據庫、采用面向對象技術來組織和管理空間數據的空間數據模型(對象-關系數據模型)。Geodatabase中的數據對象就是邏輯數據模型中定義的對象(如建筑物、宗地和道路等)。Geodatabase數據模型無需編寫代碼，通過ArcInfo提供的域、驗證規(guī)則及其它功能可輕松實現大部分自定義行為(僅建模特殊的要素行為時才需編寫代碼)。Geodatabase數據模型的優(yōu)點:面向對象的數據建模方法能夠更自然地描述要素，自行定義對象類型，定義拓撲、空間和一般關系，以及掌握這些對象如何與其他對象發(fā)生交互作用。3.Geodatabase數據模型(第3代)

空間數據統(tǒng)一存儲

所有的空間數據(空間數據及屬性數據)由一個(關系)數據庫存儲和集中管理；空間數據錄入和編輯更加精確大多數錯誤可以通過驗證規(guī)則或智能驗證行為加以防止，因而錯誤幾乎不會出現；用戶操作更直觀的對象經過適當的設計，Geodalabase包含的數據對象可與用戶數據的模型保持一致，用戶操作的不再是通常的點、線和多邊形，而是他們感興趣的對象，比如變壓器、道路和湖泊等；要素擁有更豐富的背景信息有了拓撲關聯、空間表達和一般關系，不僅定義了一個要素的特性而且還定義了它與其他要素背景的聯系。當一個相關要素移動、改變或刪除時，可以了解它對整個要素集的影響。這種背景信息也可以定位或查找與一個要素相關的兩一個要素；可以制作更優(yōu)質的地圖

可以更深入地控制要素的繪制方式，也可以增加智能化的繪圖行為。在ArcMap中可以直接采用復雜的繪圖方法，而且通過編寫軟件代碼還能執(zhí)行高度自動化的繪圖方法；動態(tài)顯示地圖上的要素當在Archfo中對要素進行處理時，這些要素能對鄰接要素的變化做出相應的反應。也能使要素與定制的查詢或分析工具發(fā)生關聯;定義了更好的要素外形

Geodatabase數據模型用直線、圓弧、橢圓弧和貝塞爾(Bezier)曲線來定義要素的外形；要素集是連續(xù)的

Geodatabase數據模型能容納非常巨大的要素集而不需要進行數據分片或其他空間分區(qū)；多用戶同時編輯地理數據

Geodatabase數據模型支持多用戶分別在本地編輯要素的工作流，然后對出現的沖突進行處理使之達成一致。2.2Geodatabase的層次結構Geodatabase數據模型包含3種空間數據表達方式：用矢量數據表達離散的空間要素

矢量數據用一組帶有關聯屬性的有序坐標，精確簡潔地表示要素的外形。這種表示方式支持幾何運算（如計算長度和面積、識別重疊和交叉、查找相鄰或相近的其他要素）。矢量數據可以用維數來進行分類。●點是零維形狀，它表示太小以致無法用線或面來描述的地理要素。點是用單個有屬性的x,y坐標值來存儲的●線是一維形狀，它表示太狹窄以致無法用面來描述的地理要素。線是用一組帶屬性的有序的x,y坐標值來存儲的，線段可以是直線、圓弧、橢圓弧或曲線。

●多邊形是二維形狀，它表示寬闊的地理要素。多邊形以一系列的線段來存儲，這些線段構成一個封閉的區(qū)域。用柵格數據表達影像、格網化專題數據、曲面

像素是組成柵格的基本單元，它的值能描述多種數據。像素能夠存儲部分譜段的光反射率，也能存儲相片的顏色值，以及植被類型、表面值、高程值等專題屬性。用不規(guī)則三角網（TIN）表達曲面Geodatabase在存儲TIN時，將其作為一個帶有高程值的節(jié)點和帶有邊的三角形的整體來對待。TIN所在的地理范圍內的任意點的高程（或Z值）可以通過內插方法得到。Geodatabase按照一定的模型和規(guī)則組合空間要素數據集(FeatureDataset)，它按層次型的數據對象(Object)來組織空間數據，這些數據對象包括：對象類、要素類、要素數據集和關系類。對象類(ObjectClasses)：存儲非空間數據的表(Table)；要素類(FeatureClasses)：具有相同幾何類型和屬性的要素的集合，包括：簡單要素類(SampleFeatureClasses，點、線、多邊形、注記Annotation)、拓撲要素類(TopologicalFeatureClasses，節(jié)點Junction、邊Edge)等；要素數據集(FeatureDatasets)：共享空間參考系統(tǒng)的要素類的集合；關系類(RelationshipClasses)：存儲兩個對象類或要素類中的實體間的關聯關系的表。對象(Object)代表某個實體，如一棟房子、一條河流，或一名客戶。每個對象存儲為一行(Row)。對象有一系列的屬性，這些屬性表示對象的性質，如對象的名稱、度量值、分類、標識符(關鍵字)。屬性存儲為數據庫的列(字段)。類(Class)是一組相似的對象，同一個類中的每個對象擁有相同的一組屬性。一個類在以數據庫中存儲為一張關系表。表中的行、列構成一個二維矩陣。GeodatabaseelementsGeodatabase對象類ObjectClasses要素類FeatureClasses要素數據集FeatureDatasetes關系類RelationshipClasses要素類FeatureClasses幾何網絡GeometricNetwork關系類RelationshipClasses要素Feature網絡要素

NetworkFeature關系

Relationship表格Table要素Feature關系RelationshipGeodatabase的層次結構Geodatabase的層次結構ArcGIS9.2、子類型屬性Geodatabase的層次結構ArcGIS9.2Geodatabase的層次結構ArcGIS8.3Geodatabase的層次結構ArcGIS8.31.Geodatabasegeodatabase是框架數據最高一層的單位(所有類的集群)空間數據總的集合體可以跨一個或多個geodatabase存儲geodatabase通常被組織成主要的數據類別，如土地利用、交通、環(huán)境、市政基礎設施。geodatabase管理無縫的空間數據它不是把地理區(qū)域劃分為瓦片狀單元，而是使用有效的空間索引進行某個范圍的連續(xù)表達。2.FeaturedatasetsGeodatabase中通過3種空間數據集實現3種空間數據模型要素數據集(Featuredataset)是具有公共坐標系的要素類的群集。柵格數據集(Rasterdataset)可以是簡單數據集，也可以是具有不同光譜值或分類值的多波段復合數據集TIN數據集(TINdataset)包含一組三角形，這些三角形通過精確地覆蓋某個區(qū)域來表示某種表面，三角形的每個頂點具有z值。3.Featureclasses要素類(Featureclass)是具有相同的幾何圖形類型(點/線/多邊形)的空間要素的群集。分2種：簡單要素類(SampleFeatureClasses)

包含點、線、多邊形和注記，且它們之間沒有任何拓撲關系。例如：一個要素類中的點與另一要素類中線的終點可能同時存在，但它們是不同的點，這兩個點要素可以獨立編輯。拓撲要素類(TopologicalFeatureClasses)

拓撲要素類被限定在一幅圖(graph)中。圖是一個對象，它把組成有機拓撲單元(節(jié)點Junction、邊Edge)的一組要素類捆綁起來。4.Objectclass對象類(Objectclass)是Gedatabase中的一個表(Table)，它保存了與空間要素相關的對象的描述性信息，它不等同于地圖上的要素。5.Relationshipclass關系類是Gedatabase中的一個表，它存儲了兩個要素類中的要素間或對象間的關系。關系為對象之間的相關性進行建模。有了關系，當一個對象被移動或改變，就可以控制與之相關聯的對象如何變化。Geodatabase如何擴展數據庫Geodatabase能夠以三種表現形式來表達地理數據，即離散對象建模為矢量要素，連續(xù)的現象建模為柵格，表面建模為TIN。根據數據定義地圖圖層，并設定繪圖方法的框架，通過它可以基于屬性繪出相關的地圖。Geodatabase存儲要素的幾何形狀，ArcInfo提供諸如搜索鄰近、鄰接、或交叉對象等空間操作功能，支持諸如網絡追蹤等空間查詢的許多工具，對于一組數據，Geodatabase有一個定義和管理地理坐標系統(tǒng)的構架。

Geodatabase可用于構建一套集成拓撲關系的要素集，如交通網絡或土地所有權的細分。Geodatabase能夠定義對象和要素之間一般和任意的關系。通過域和驗證規(guī)則，Geodatabase能夠增強屬性的完整性。Geodatabase能夠將要素的自然行為綁定到存儲要素的表中。Geodatabase能夠展現多個版本，以便多個用戶編輯同一份數據Geodatabase實質上就是關系數據庫或者對象-關系數據庫等常規(guī)數據庫的特例，只是它包含了一個用于表達地理數據的結構。它在常規(guī)數據庫基礎上通過增加地理數據存儲、地理參考的完整性約束、地圖顯示、要素編輯和分析功能來增強數據庫性能2.3Geodatabase的目錄視圖ArcCatalogcoverage的目錄視圖Shapefile/CAD的目錄視圖空間數據連接的集合稱為目錄它提供了對空間數據的無縫視圖，即文件型的數據和個人型Geodatabase位于一個可認知的樹型層次體系中。目錄還可以深入關系數據庫，揭示它們的某些內部結構信息，尤其是那些存儲空間數據的表。目錄中的條目用于表示空間數據對象(如要素類)、地圖對象(如地圖和圖層)和附屬對象(如符號式樣和坐標系統(tǒng))。目錄通過專門的圖標顯示空間數據的結構，這些圖標表示了Geodatabase中各種要素的不同功能。通過目錄，可以完成以下功能：新建數據并定義數據格式；搜索數據；評估數據的空間范圍和適宜性；記錄數據的來源和質量；進行GIS操作；發(fā)布數據以便于廣泛存?。籄rcCatalogGeodatabaseFeatureClassObjectclassRelationshipclassSampleFeatureclassTopologyFeatureclassGeodatabase的目錄視圖Featuredatasets文件夾連接和數據庫連接文件夾連接和數據庫連接使得對所有數據有了統(tǒng)一連貫的視圖。通過文件夾連接，可以獲取本地硬盤或網絡計算機共享硬盤上的數據。數據庫連接包含數據庫訪問的詳細說明：服務器或IP地址請求信息或TCP端口信息帳號用戶名和密碼。ArcSDEPersonalGeodatabase(9.2)：數據存儲在SQLServerExpressArcSDEWorkgroupGeodatabase(9.2)：數據存儲在SQLServerExpressArcSDEEnterpriseGeodatabase：RDBMSArcSDEPersonal在ArcEditor和ArcInfo級別的License文件中是免費的，ArcSDEWorkgroup是位于ArcGISServer的Workgroup級別的授權文件中的。它們與ArcSDEEnterprise不同的地方在于數據庫的大小、連接數、管理和定制能力的大小。2.4Geodatabase的類型3種Geodatabase的數據模型相同，數據可以相互復制。2