第5講-空間數(shù)據(jù)組織與空間數(shù)據(jù)庫-加密

第五講空間數(shù)據(jù)組織

與空間數(shù)據(jù)庫5.1空間數(shù)據(jù)組織5.2空間數(shù)據(jù)庫5.3空間數(shù)據(jù)索引5.4空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)5.5Geodatabase空間數(shù)據(jù)庫簡介2空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化過程現(xiàn)實世界空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫?y-axisx-axis數(shù)據(jù)組織35.1空間數(shù)據(jù)的組織方式數(shù)據(jù)分層式(DataLayer)空間分區(qū)式(DataTiling)實體式(EntityBased)面向?qū)ο笫?ObjectOriented)

依照不同應(yīng)用目的及數(shù)據(jù)類型，將資料以適合的組織方式儲存，并依某種連接方式架構(gòu)成一個適合于存取及管理的結(jié)構(gòu)體。4一、數(shù)據(jù)分層式(DataLayer)將同區(qū)域的數(shù)據(jù)分成不同的類型或?qū)蛹墐Υ?，例如依不同地類、專題、年代等，各儲存類別稱作“圖層”

；傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖通常依不同的專題，如人口分布圖、地質(zhì)圖、地形圖等，來表現(xiàn)不同的人文活動或是地表現(xiàn)象，這些圖稱作專題圖(ThematicMap)；目前大多GIS數(shù)字圖則以數(shù)據(jù)項目分層，稱作數(shù)據(jù)層(DataLayer)，但也常被稱作圖層或?qū)ｎ}圖層。5層：空間數(shù)據(jù)處理的一個工作單元，不同的系統(tǒng)工作處理層方式不同；邏輯層：當(dāng)一個層所包含的內(nèi)容太多（如管線層），為了方便于顯示、制圖和查詢，對其中的部分要素定義邏輯層，邏輯層不改變存儲關(guān)系，僅建立對照表，每個邏輯層包含了哪些指向地物類的指針；水系水庫河流湖泊水井邏輯層6按專題分層每層對應(yīng)一種專題7按專題分層每層對應(yīng)一類專題要素8按時間分層每層對應(yīng)一個時間段。2000年1970年1980年1990年1985年9按垂直高度分層每層對應(yīng)一個特定的高度。井下四水平地面井下一水平井下二水平井下三水平10分層方式優(yōu)缺點：這種方式是目前頗為普遍的數(shù)據(jù)組織方法，方便使用者選擇合適的數(shù)據(jù)，適合與柵格或矢量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，目前大多數(shù)GIS軟件采用這一方法。其缺點是層與層之間的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過層疊置(Overlay)處理才能關(guān)聯(lián)在一起，在疊置處理中，對柵格數(shù)據(jù)常需要大量存儲空間來完成操作，而矢量數(shù)據(jù)則需大量的計算處理。同一圖層內(nèi)的圖形數(shù)據(jù)的空間關(guān)系較為簡單并易于處理，但不同圖層之間的空間關(guān)系難以處理。11二、數(shù)據(jù)分區(qū)式(DataTiling)將大規(guī)模區(qū)域的數(shù)據(jù)劃分為若干規(guī)則或不規(guī)則的小區(qū)域（工作區(qū)）來存儲。傳統(tǒng)地圖也通常采用這一方法來分區(qū)記錄，它的劃分稱作圖幅

(Mapsheet)。為了不使數(shù)據(jù)量太大而影響數(shù)據(jù)讀取的效率，也常以分區(qū)方式來存儲GIS數(shù)據(jù)。12數(shù)據(jù)分區(qū)式示意圖13按圖幅組織BR012-5-2BS012-5-1BS012-5-2BR012-5-4BS012-5-3BS012-5-4BR011-5-2BS011-5-2BS011-5-214圖幅內(nèi)空間數(shù)據(jù)的組織工作區(qū)行政邊界道路水系居民地土地覆蓋土壤……工作區(qū)：一個或多個圖幅覆蓋的范圍15優(yōu)缺點：分區(qū)式與分層式可同時采用，并不沖突。分區(qū)式也是目前大部份商業(yè)軟件所采用的方法，適合與柵格和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)量大的系統(tǒng)中，分區(qū)方法可提高數(shù)據(jù)存取的效率。圖幅或區(qū)塊間的銜接問題是分區(qū)法最大的困擾，尤其在空間數(shù)據(jù)查詢、分析操作時更是這樣。16三、實體方式(EntityBased)以人所認知的實體(Entity)或?qū)ο?Object)為組織單元；GIS之精神所在；目前大多GIS都以點、線、面要素為單元，代表二維空間的實體，例如以點代表城市、學(xué)?；騿挝坏?；以線代表道路、河流、或電力線等；以面代表行政區(qū)域、湖泊或地籍宗地等。17點號xyP1183.2256.7P2112.098.3P3211.3356.7P4115.4241.3P4P3P1P1點號名稱校長學(xué)生人數(shù)校園面積(公頃)教師人數(shù)P1寧海中學(xué)張三26722.12123P2二十九中李四61571.18254P3東南大學(xué)附中王五21653.55102P4南師附中林六18312.6395空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)18實體方式的優(yōu)缺點：該組織法符合人對現(xiàn)實世界空間現(xiàn)象的認知，同時便于與空間關(guān)系以及屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系，而形成所謂的實體關(guān)系(Entity-Relationship)數(shù)據(jù)組織模式，因此適合于空間數(shù)據(jù)的查詢分析和空間關(guān)系的推導(dǎo)?？膳浜戏謪^(qū)及分層的方式來建立效率高并符合GIS操作的數(shù)據(jù)組織方式。由于人對地物或現(xiàn)象的認知或推理會隨數(shù)據(jù)或應(yīng)用的目的而改變，因此并無固定或標準的程序來把數(shù)據(jù)以實體的方式組織。19四、面向?qū)ο笫?ObjectOriented）除了將數(shù)據(jù)對象實體化以外，并將相同性質(zhì)或相關(guān)聯(lián)的對象(Object)的數(shù)據(jù)及處理方法(Method)封裝在類(Class)中，而這些對象和類應(yīng)符合O-O的原則，如：封裝(Encapsulation)聚合(Classes)繼承(Inheritance)多態(tài)性(Polymorphism)20對象2對象1Oid屬性，方法object1object221優(yōu)缺點：數(shù)據(jù)的組織最為嚴密，而且更符合人對實際空間現(xiàn)象的認知，可加強計算機以擬人化方式來完成空間查詢、分析、甚至推理的功能，是未來智慧型GIS追求的目標。雖然面向?qū)ο蟮慕M織形式可能讓使用者感覺更舒適，但其數(shù)據(jù)組織的設(shè)計及建立卻十分復(fù)雜，在GIS的維護和管理上更需要依賴專業(yè)人才。目前尚無面向?qū)ο笫綌?shù)據(jù)組織的商用GIS開發(fā)系統(tǒng)。22五、屬性數(shù)據(jù)的組織雖然屬性數(shù)據(jù)可由RDMS管理，但不同GIS的實現(xiàn)策略不同:ARC/INFO：屬性存儲在coverage目錄之下，在工作區(qū)目錄下，通常有一個記錄屬性數(shù)據(jù)文件信息包括目錄路徑的文件，而且，一個Coverage僅有一個AAT或PAT表，還支持按每個地物類建立擴展屬性表，通過PAT或AAT連接；MGE：一個地物類對應(yīng)于一個屬性表文件，而且所有屬性文件都在工程目錄下，不要求每個地物類都具有屬性；Geostar：一個地物類有一個屬性表，或多個地物類公用一個屬性表。一個屬性文件包含了工程內(nèi)所有同類空間對象的屬性；23245.2空間數(shù)據(jù)庫一、空間數(shù)據(jù)的特征空間特征非結(jié)構(gòu)化特征空間關(guān)系特征分類編碼特征海量數(shù)據(jù)特征25二、空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模式幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)存儲于同一文件；兩個分離的數(shù)據(jù)庫，一個存儲幾何數(shù)據(jù)，另一個存儲屬性數(shù)據(jù)；同一數(shù)據(jù)庫同時存儲幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)；一個幾何數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫連接若干不同的屬性數(shù)據(jù)庫；若干個幾何數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫鏈結(jié)形成一個數(shù)據(jù)。26幾何和屬性

數(shù)據(jù)文件文件管理GIS工具文件管理模式27用戶接口GIS工具管理幾何數(shù)據(jù)的軟件商業(yè)化

DBMS屬性數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)庫坐標文件

IDX,Y,Z屬性文件

ID屬性拓撲文件

IDLink幾何數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)庫混合管理模式：RDBMS+文件28用戶接口GIS工具擴展的

商業(yè)DBMS幾何和屬性數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)庫坐標文件

IDX,Y,Z拓撲文件

IDLink屬性文件

ID屬性一體化空間數(shù)據(jù)庫模式129用戶接口GIS工具定制的專門DBMS幾何和屬性數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)庫坐標文件

IDX,Y,Z拓撲文件

IDLink屬性文件

ID屬性一體化空間數(shù)據(jù)庫模式230基于文件的空間數(shù)據(jù)庫基于數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)庫CoveragesOracleShapefilesOraclewithSpatialGridsDB2withitsSpatialTypeTINsInformixwithitsSpatialTypeImages（各種格式的）SQLServerVectorProductFormat(VPF)filesPersonalGeodatabases（微軟的Access）CAD文件

EnterpriseGeodatabases表（各種格式的）

31獨立的空間數(shù)據(jù)庫模式三、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計模式32單中心集中式33聯(lián)合方式34數(shù)據(jù)庫1數(shù)據(jù)庫2數(shù)據(jù)庫3用戶分布式數(shù)據(jù)庫35空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)地形要素數(shù)據(jù)庫專題數(shù)據(jù)庫數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)庫數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)庫數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)庫四、空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)36

數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)庫（DRG）

數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫（DEM）

數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫（DOM）

矢量地形要素數(shù)據(jù)庫（DLG）

專題數(shù)據(jù)庫（TD）

元數(shù)據(jù)庫（MD）等高線

道路

水系

境界

居民地

其它要素

空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫概念模型示意圖37空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫在線運行數(shù)據(jù)庫成果數(shù)據(jù)在線數(shù)據(jù)DRGDEMDOMDLGTDMD成果管理數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)38五、空間數(shù)據(jù)庫管理文件＋關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對象——關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)39文件

關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理方案屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲和檢索比較可靠、有效；幾何數(shù)據(jù)采用圖形文件管理，功能較弱，特別是在數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制方面，比商用數(shù)據(jù)庫要遜色得多?？臻g數(shù)據(jù)分開存儲，數(shù)據(jù)的完整性有可能遭到破壞。GIS軟件：Arc/Info，MGE，GenMap等幾何數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)ID數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)庫早期圖形用戶界面圖形處理DBMS屬性用戶界面圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫高級語言O(shè)DBC協(xié)議GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫高級語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)數(shù)據(jù)庫開發(fā)40全關(guān)系式數(shù)據(jù)庫管理方案屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)同時采用關(guān)系式數(shù)據(jù)庫進行管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進行煩瑣的連接，數(shù)據(jù)存取較快屬間接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特別是涉及空間查詢、對象嵌套等復(fù)雜的空間操作GIS軟件：System9，SmallWorld、Geovision

等，數(shù)據(jù)庫OracleSpatialGIS界面屬性數(shù)據(jù)（定長記錄）空間數(shù)據(jù)（變長記錄）DBMS空間數(shù)據(jù)庫關(guān)系表二進制塊41對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理方案采用對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型，對現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫進行擴展，增加空間數(shù)據(jù)類型；將空間坐標存在變長記錄中，解決了空間數(shù)據(jù)變長記錄的存儲問題，由數(shù)據(jù)庫軟件商開發(fā)，效率較高；用戶不能根據(jù)GIS要求進行空間對象的再定義，因而不能將設(shè)計的拓撲結(jié)構(gòu)進行存儲，沒有解決數(shù)據(jù)的嵌套記錄問題；建立高效的空間索引；GIS軟件：ARCGISSDE，MapInfo:Spatialware等GIS界面空間數(shù)據(jù)處理DBMS空間數(shù)據(jù)庫擴充實體類型（點、線、面、圓等）425.3空間數(shù)據(jù)的索引43

1200013000W4314000

13000

12000

11000

10000

W41

W42W44W45

W31

W32W33

W35W21W22W23

W24

W25

W11

W12W13W14W15

11000120001300014000100001300014000

W341500044空間索引概念空間索引（SpatialIndex）就是指依據(jù)空間實體的位置和形狀或空間實體之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)文件，其中包含空間實體的概要信息，如實體的標識符、外接矩形及指向空間實體的指針。GIS中引入空間索引的必要性作為一種輔助性的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，空間索引界于空間操作算法和空間實體之間，它通過篩選作用使大量與特定空間操作無關(guān)的空間實體被排除，從而提高空間數(shù)據(jù)查詢和提取的速度和效率。常見空間索引方法通常采用自上而下，逐級劃分空間的方式來建立索引：實體（對象）范圍索引格網(wǎng)索引四叉樹索引R樹和R+樹索引CELL樹索引45一、實體范圍索引A查詢窗口BCEFD46在記錄每個空間實體的坐標時，記錄包圍每個空間實體的外接矩形的最大最小坐標。在檢索空間實體時，根據(jù)空間實體的最大最小范圍，預(yù)先排除那些沒有落入檢索窗口內(nèi)的空間實體，僅對那些外接矩形落在檢索窗口的空間實體作進一步的判斷，最后檢索出那些真正落入窗口內(nèi)的空間實體。這種方法沒有建立真正的空間索引文件，而是在存儲空間實體的數(shù)據(jù)文件中增加了外接矩形的最大和最小坐標，它主要依靠空間計算來進行判別。ARCVIEW就是采用實體范圍索引的。47IDXmaxXminYmaxYmin1…………2…………3………………………4XmaxXminYminYmax空間實體集合123456檢索窗口YNXWXEYSXmax≥XEORXmin≤XWORYmax≥YNORYmin≤YS空間對象不被檢索XW≤Xmax，Xmin≤XEANDYS≤Ymax，Ymin≤YN空間對象被檢索YNXWXEYS236實例：48二、格網(wǎng)索引ARCSDE采用的多級格網(wǎng)索引49

2123293153556163202228305254606217192527495157591618242648505658571315373945474612143638444613911333541430281032344042GAFDCBPeano碼實體7B14F15F25A26F32D33D35D,G37F38D39F48F50F54C55C60C實體Peano碼A25-25B7-7C54-55C60-60D32-33D35-35D38-38F14-15F26-26F37-37F39-39F48-48F50-50G35-35實體索引表空間索引表基于Peano碼的格網(wǎng)索引50基于Peano碼的空間索引將覆蓋整個研究區(qū)的范圍按照一定的規(guī)則劃分成大小相等的格網(wǎng)，然后記錄每個格網(wǎng)內(nèi)所包含的空間實體，為了便于建立空間索引的線性表，將每個格網(wǎng)按Morton碼或稱Peano碼進行編碼，建立Peano碼與空間實體的關(guān)系，該關(guān)系表就成為格網(wǎng)索引文件。按格網(wǎng)法對空間數(shù)據(jù)進行索引時，所劃分的格網(wǎng)數(shù)不能太多，否則，索引表本身太大而不利于數(shù)據(jù)的索引和檢索。51三、四叉樹空間索引

5E

7

13

G15

B

4F

6

12

14

1A

3

D

0

2

8

CPeano碼邊長實體0014815421121EDAFCB，G線性四叉樹索引52層1邊長4層2邊長2層3邊長10E15GB

4F1A128C40D層次四叉樹索引

5E

7

13

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B

4F

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1A

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0

2

8

C53四、R樹和R+樹空間索引R樹和R+樹利用空間實體的外接矩形來建立空間索引；R樹空間索引不僅利用單個實體的外接矩形，還將空間位置相近的實體的外接矩形重新組織為一個更大的虛擬矩形；R樹空間索引就是按包含實體的矩形來確定的，樹的層次表達了分辨率信息，每個實體與R樹的結(jié)點相聯(lián)系，這點與四叉樹相同。矩形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：RECT(Rectangle-ID，Type，Min-X，Min-Y，Max-X，Max-Y)在虛擬矩形與實體的外接矩形重合時，兩者的標識符相同。由于虛擬矩形允許再劃分，還必須建立不同層次矩形的相互關(guān)系：PS(上層虛擬矩形標識符，下層虛擬矩形標識符)54AFGDE

CMNLBKJHIDEFGABC

LMNHIJKR樹索引55FAB

GD1D2CEFG

CED2

ABD1R+樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與R樹的相同，但是，對于被分割的下層虛擬矩形或?qū)嶓w外接矩形，還要增加關(guān)系表達：DECOMP（原矩形標識符，分割后矩形1的標識符，分割后矩形2的標識符）

R＋樹索引56五、CELL樹空間索引57優(yōu)點克服了R樹和R+樹空間索引的主要缺點是建立空間索引時易受實體方位的限制，當(dāng)空間數(shù)據(jù)層發(fā)生旋轉(zhuǎn)或投影變換后，索引區(qū)域不需要重新建立。缺點凸多邊形索引區(qū)域劃分困難；需要數(shù)據(jù)記錄凸多邊形區(qū)域。58一、空間元數(shù)據(jù)的概念

空間元數(shù)據(jù)（SpatialMetadata)

——是對空間數(shù)據(jù)集的規(guī)范化描述，它是按照一定內(nèi)容標準，從空間數(shù)據(jù)集中抽取出相應(yīng)的特征，組成的一個特征元素集合。

——是為了適應(yīng)空間數(shù)據(jù)集的共享活動從空間數(shù)據(jù)集派生出來的說明性的規(guī)范化的文檔。

——是一種靜態(tài)數(shù)據(jù)。它的存在與否直接依賴于空間數(shù)據(jù)集的產(chǎn)生與消失。5.4空間元數(shù)據(jù)及其技術(shù)平臺59空間元數(shù)據(jù)的作用空間數(shù)據(jù)集使用者空間數(shù)據(jù)集獲取空間數(shù)據(jù)集特征元素空間元數(shù)據(jù)內(nèi)容規(guī)范空間元數(shù)據(jù)規(guī)范信息空間元數(shù)據(jù)獲取途徑空間元數(shù)據(jù)甄別結(jié)果Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸生產(chǎn)者特征信息使用60空間元數(shù)據(jù)內(nèi)容標準美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(FGDC)：元數(shù)據(jù)內(nèi)容標準；歐洲標準化委員會(CEN)：元數(shù)據(jù)標準草案；國際標準化組織地理信息系統(tǒng)/地球信息技術(shù)委員會（ISO/TC211）：地理空間數(shù)據(jù)集描述過程；中國“九五”國家科技攻關(guān)97-759項目：NREDIS空間元數(shù)據(jù)內(nèi)容標準草案；GB/T19710-2005《地理信息元數(shù)據(jù)標準》61NREDIS空間元數(shù)據(jù)內(nèi)容標準引用部分引用信息時間范圍信息元數(shù)據(jù)標準體系聯(lián)系信息標準部分標識信息數(shù)據(jù)質(zhì)量信息空間數(shù)據(jù)組織信息空間參照系信息實體和屬性信息發(fā)行信息元數(shù)據(jù)參考信息62空間元數(shù)據(jù)實例

摘要

描述信息

目的數(shù)據(jù)集內(nèi)容的時間信息時間參照信息

進展

狀態(tài)標識信息維護和更新頻率

西邊界坐標

東邊界坐標空間元數(shù)據(jù)空間范圍坐標邊界

北邊界坐標

南邊界坐標

主題關(guān)鍵詞詞典關(guān)鍵詞主題關(guān)鍵詞信息

主題關(guān)鍵詞

訪問限制使用限制元數(shù)據(jù)日期元數(shù)據(jù)參考信息元數(shù)據(jù)標準名稱元數(shù)據(jù)標準版本63空間元數(shù)據(jù)文檔格式規(guī)范標準通用標記語言（SGML－StandardGeneralizedMarkupLanguage

）-----為定義具有標記模式應(yīng)用的文檔結(jié)構(gòu)的ISO標準用標記來描述文檔內(nèi)容的一致和精確的方法一套反映不同工業(yè)信息需求的開放式體系可為任何應(yīng)用定義文檔結(jié)構(gòu)64標準通用標記語言（SGML）特點及其作用

滿足文本處理系統(tǒng)的極大差異性能夠接受SGML文檔不限定字符集和語言數(shù)據(jù)流或文件組織不受限制標記元素與其他數(shù)據(jù)共存標記應(yīng)能同時被人和機器理解----作為文檔信息編碼----作為文檔標準----保證各種來源的元數(shù)據(jù)文檔在語意上的一致性65二、空間元數(shù)據(jù)技術(shù)平臺：概念和模式空間元數(shù)據(jù)技術(shù)平臺及其需求——為空間信息共享建立的標準化方法及技術(shù)平臺——為空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)、存儲、更新和利用建立的空間元數(shù)據(jù)管理技術(shù)平臺66空間元數(shù)據(jù)技術(shù)平臺研制的意義

按標準協(xié)議連接數(shù)據(jù)提供者的空間數(shù)據(jù)庫

方便空間信息獲取與快速查詢

促進空間信息共享67空間元數(shù)據(jù)技術(shù)平臺總體結(jié)構(gòu)和功能使用者查詢信息元數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)元數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)元數(shù)據(jù)編輯系統(tǒng)元數(shù)據(jù)文檔查詢結(jié)果元數(shù)據(jù)記錄生產(chǎn)者元數(shù)據(jù)內(nèi)容管理信息空間元數(shù)據(jù)庫查詢指令68空間元數(shù)據(jù)技術(shù)平臺的工作模式元數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)反向系統(tǒng)查詢指令空間元數(shù)據(jù)使用者信息查詢空間數(shù)據(jù)集空間數(shù)據(jù)使用空間元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)元數(shù)據(jù)編輯系統(tǒng)空間元數(shù)據(jù)庫正向系統(tǒng)特征信息元數(shù)據(jù)記錄元數(shù)據(jù)文檔生產(chǎn)者維護者信息管理空間數(shù)據(jù)集69基于空間元數(shù)據(jù)技術(shù)平臺的工作

空間元數(shù)據(jù)的采集

空間元數(shù)據(jù)的管理

空間元數(shù)據(jù)的發(fā)布

網(wǎng)絡(luò)信息搜索和提取協(xié)議——Z39.50協(xié)議

查詢類型/屬性集/響應(yīng)記錄/定義語法/結(jié)果集命名/

刪除結(jié)果集/認證機制/資源控制/Z39.50服務(wù)/Z39.25操作數(shù)據(jù)庫模型/搜索數(shù)據(jù)庫/提取數(shù)據(jù)庫記錄/結(jié)果集模型/

擴展服務(wù)模型/解釋70三、空間元數(shù)據(jù)技術(shù)平臺:分系統(tǒng)與運行

空間元數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)索引模塊元數(shù)據(jù)文件庫數(shù)據(jù)庫存取元數(shù)據(jù)索引索引管理界面管理指令71空間元數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)元數(shù)據(jù)搜索引擎元數(shù)據(jù)搜索引擎元數(shù)據(jù)搜索引擎Z39.50服務(wù)網(wǎng)關(guān)WWWServer

元數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)庫Z39.50服務(wù)器瀏覽器Z39.50連接模塊Z39.50客戶機Z39.50服務(wù)Z39.50服務(wù)元數(shù)據(jù)檢索Http服務(wù)72空間元數(shù)據(jù)編輯工具元數(shù)據(jù)信息元數(shù)據(jù)標準模塊元數(shù)據(jù)詞典元數(shù)據(jù)對象信息元數(shù)據(jù)文檔元數(shù)據(jù)內(nèi)容用戶用戶輸入用戶操作界面操作信息綜合操作接口73空間元數(shù)據(jù)技術(shù)平臺的運行與維護運行流程接收KWAQS查詢索引技術(shù)平臺啟動HTTP服務(wù)啟動Zserver啟動FTP服務(wù)啟動有客戶連接YESNOYES權(quán)值遞增查詢成功返回結(jié)果集查找元數(shù)據(jù)庫NO74技術(shù)平臺維護元數(shù)據(jù)文檔元素集索引字字典HTML文件索引文件元數(shù)據(jù)庫準備元數(shù)據(jù)建立元數(shù)據(jù)庫加載元數(shù)據(jù)庫編寫用戶界面維護元數(shù)據(jù)技術(shù)平臺75ESRI全新的空間數(shù)據(jù)模型支持面向?qū)ο罂臻g要素使數(shù)據(jù)更具智能多用戶并發(fā)訪問版本管理長事務(wù)處理API訪問接口關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲方案5.5Geodatabase空間數(shù)據(jù)庫簡介76Geodatabase的優(yōu)勢在同一數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一管理各種類型的空間數(shù)據(jù)；空間要素的合法性規(guī)則檢查使空間數(shù)據(jù)的錄入和編輯更加準確；空間數(shù)據(jù)更面向?qū)嶋H的應(yīng)用領(lǐng)域。不再是無意義的點、線、面，而代之以電桿、光纜和用地等；可以表達空間數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系；可以更好地制圖。對不同的空間要素，可定義不同的“繪制”方法，而不受限于ArcInfo等客戶端應(yīng)用已經(jīng)給出的工具；空間數(shù)據(jù)的表示更為精確。除了可用折線方式以外，還可用圓弧、橢圓弧和Bezier曲線描述空間數(shù)據(jù)的空間幾何特征；可管理連續(xù)的空間數(shù)據(jù)，無需分幅、分塊；支持空間數(shù)據(jù)的版本管理和多用戶并發(fā)操作；77Geodatabase支持的數(shù)據(jù)類型Geodatabase支持多種數(shù)據(jù)類型矢量數(shù)據(jù)表示要素；柵格數(shù)據(jù)表示圖像、格網(wǎng)和表面數(shù)據(jù)；地形TIN（自8.1版后，TIN以Coverage格式存儲）；表數(shù)據(jù)……矢量要素表柵格關(guān)系規(guī)則事件地址拓撲TINs路徑測量數(shù)據(jù)78Geodatabase

框架ArcCatalogArcMapOracle8iSQLServerInformixDB2OthersArcSDE

GeodatabaseMSAccess單機版GeodatabaseArcInfo

增強的地理數(shù)據(jù)庫ArcCatalogArcMap79Geodatabase

的元素基本元素

-要素類

-要素數(shù)據(jù)集

-非空間的表基于基本元素建立的復(fù)雜元素

-拓撲

-關(guān)系類

-幾何網(wǎng)絡(luò)80表表：要素類表和非空間屬性表兩種表都由ArcCatalog管理，使用ArcMap編輯，并按傳統(tǒng)的表格形式顯示，要素類表包含一個或多個存儲要素幾何特征的列（BLOB形式）非空間表僅存儲屬性數(shù)據(jù)（無要素幾何特征），這些表可以單獨存在，也可與其他關(guān)系表或要素類表關(guān)聯(lián)；Thetableinthegeodatabasecontainsattributedata

fortheRoadsfeatureclass(storedinsidetheRoadsfeaturedataset).81對象與對象類在Geodatabase中，對象類是一種特殊的類，它沒有空間特征，其實例為可關(guān)聯(lián)某種特定行為的表記錄（Rowintable）。如：某塊地的主人。在“地塊”和“主人”之間，可以定義某種關(guān)系。Geodatabase把地理數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)對象的層次、等級進行組織；對象是對象類的實例，對象具有特性和行為方法；對象通過關(guān)系與其它對象建立聯(lián)系；

對象具有唯一的系統(tǒng)標識符

(OID)；在對象類中的所有對象都具有：特性–像屬性一樣存儲在表中；行為–以規(guī)則形式描述并執(zhí)行。82對象類(表)ArowstoresanObjectPumpTableOIDPumpTypeInletSize…….175AxialFlow24”…….…………………………….83要素和要素類要素（feature）：表示真實地理空間所需的實體

(點,多點,線和多邊形)；要素類（Featureclass）：同類空間要素的集合即為要素類。如：河流、道路、植被、用地、電纜等。要素類之間可以獨立存在，也可具有某種關(guān)系；要素數(shù)據(jù)集（Featuredataset）由一組具有相同空間參考（SpatialReference）的要素類組成。一般有三種情況，可以考慮將不同的要素類組織到一個要素數(shù)據(jù)集中：專題歸類表示——當(dāng)不同的要素類屬于同一范疇。如：全國范圍內(nèi)某種比例尺的水系數(shù)據(jù)，其點、線、面類型的要素類可組織為同一個要素數(shù)據(jù)集。創(chuàng)建幾何網(wǎng)絡(luò)——在同一幾何網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)連接點和邊的各種要素類，須組織到同一要素數(shù)據(jù)集中。如：配電網(wǎng)絡(luò)中，有各種開關(guān)、變壓器、電纜等，它們分別對應(yīng)點或線類型的要素類，在配電網(wǎng)絡(luò)建模時，這些要素類就必須放在同一要素數(shù)據(jù)集下?？紤]平面拓撲（Planartopologies）——共享公共幾何特征的要素類，如：用地、水系、行政區(qū)界等。當(dāng)移動其中的一個要素時，其公共的部分也要求一起移動，并保持這種公共邊關(guān)系不變。此種情況下，必須將這些要素類放到同一個要素數(shù)據(jù)集下。84要素類一個要素占一行要素類表LateralWaterLinesOIDShapeType…….583X,Y,Z,M(BLOB)Domestic…….…………………………….BLOB:BinaryLargeObjectBlock85要素類要素類：同類空間要素的集合即為要素類，包括點、線、面、注記類要素類可在geodatabase中獨立存在，也可組合為要素數(shù)據(jù)集；TheSouthAmerica

geodatabasecontainsfourstand-alonefeatureclasses:

apointfeatureclassofcities,adimensionfeatureclassofdistancesbetweencities,apolygonfeatureclassofcountries,andanannotationfeatureclassofcountrynames

Source:86要素數(shù)據(jù)集要素數(shù)據(jù)集由若干要素類組合而成，使得要素類之間可以相互構(gòu)建拓撲關(guān)系，在要素數(shù)據(jù)集中，各要素類具有相同的空間參照系；

對某個要素類所進行的編輯會導(dǎo)致同一數(shù)據(jù)集中部分或全部要素類的自動編輯；在CityWater

geodatabase中,三個點要素類和一個線要素類被組合為PublicWater

要素集并產(chǎn)生幾何網(wǎng)絡(luò)WaterNet

87要素數(shù)據(jù)集要素類容器具有相同的空間參照系與Coverage相似而較少限制也可同時包含關(guān)系類幾何網(wǎng)絡(luò)注記88拓撲在GIS中,要素集中各要素類的空間關(guān)系由拓撲定義，由用戶確定是否對要素建立拓撲和建立什么樣的拓撲；能建立的空間關(guān)系類型有：鄰近、一致和連接關(guān)系；Geodatabase

提供建立拓撲的三種方式：geodatabase

拓撲(約20種預(yù)定義的規(guī)則)、地圖拓撲,和幾何網(wǎng)絡(luò)拓撲，每種拓撲都是以數(shù)據(jù)集中的要素類為基礎(chǔ)的，但一個要素類一次只能參與一種拓撲的構(gòu)建；8990幾何網(wǎng)絡(luò)

在現(xiàn)實世界中，網(wǎng)絡(luò)的實例比比皆是：河流匯聚形成更大的河流；輸水管道把水送到千家萬戶，電力網(wǎng)絡(luò)把電力向用戶輸送；在geodatabase中,可對這些現(xiàn)實世界中的網(wǎng)絡(luò)建模，從簡單的點要素類到線要素類，使用ArcCatalog來建立幾何網(wǎng)絡(luò)并回答如下問題：哪些河流會受設(shè)計的大壩的影響？哪些區(qū)域會受主輸水管道修理的影響？網(wǎng)絡(luò)中兩點間最快的路徑是什么？

Source:91幾何網(wǎng)絡(luò)（續(xù)）參與構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的要素類自動從簡單要素類轉(zhuǎn)化到網(wǎng)絡(luò)要素類，其中的一個或多個包含拓撲信息的字段自動追加到要素類表中；對網(wǎng)絡(luò)要素類的管理比對簡單要素類的管理存在更嚴格的約束，用戶不能重命名、刪除或拷貝網(wǎng)絡(luò)要素類，若需要進行以上編輯，必須先將網(wǎng)絡(luò)要素類恢復(fù)為簡單要素類才可以進行操作；在構(gòu)建幾何網(wǎng)絡(luò)時，可以從許多選項中選擇若干以使得構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)更真實，如：

-設(shè)定資源在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的流動方向；

-指定網(wǎng)絡(luò)不同部分的權(quán)重，以控制資源在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流動的速度；

-確定網(wǎng)絡(luò)中各要素如何相互連接的規(guī)則；92ArcGISSchematic生成的電力和給水網(wǎng)絡(luò)的邏輯示意圖示例93幾何網(wǎng)絡(luò)實例LateralServiceMainFeedValve要素類幾何網(wǎng)絡(luò)94關(guān)系類定義兩個不同的要素類或?qū)ο箢愔g的關(guān)聯(lián)關(guān)系。例如：房主和房子之間的關(guān)系，房子和地塊之間的關(guān)系等，在

Geodatabase中，關(guān)系類提供了一種對現(xiàn)實世界中對象間相互關(guān)系建模的工方法。關(guān)系類中存儲的可以是兩個要素類之間的關(guān)系（如建筑物與宗地，或一個要素類與非空間屬性表（如河流與水質(zhì)采樣檢驗數(shù)據(jù)95OriginDestination96關(guān)系的三種類型97值域（Domain)：定義屬性的有效取值范圍?？梢允沁B續(xù)的變化區(qū)間，也可以是離散的取值集合。確認規(guī)則（Validationrules）：對要素類的行為和取值加以約束的規(guī)則。如：規(guī)定不同管徑的水管要連接，必須通過一個合適的轉(zhuǎn)接頭。規(guī)定一塊地可以有一到三個主人。98建立Geodatabase的方法使用ArcCatalog

人工建立模式

導(dǎo)入已有的數(shù)據(jù)庫模式使用

CASE(ComputerAidedSoftwareEngineering)工具和UML(UnifiedModelingLanguage)自動建立數(shù)據(jù)庫99Geodatabase數(shù)據(jù)庫Geodatabase體系結(jié)構(gòu)基于一系列簡單，但是非常重要的數(shù)據(jù)庫概念之上，即DBMS：數(shù)據(jù)存放在表中；表包含了記錄；所有表中記錄包含了相同的列；每個列都有數(shù)據(jù)類型，例如Integer，Decimalnumber，Character，Date等；關(guān)系用于關(guān)聯(lián)一個表的記錄與另外一個表的記錄，一般通