GIS创造价值我们创新GIS
GIS 创创造价值值，我我们创SuperMap GIS 6R 空间数据库新GIS
技术进展与空间数据开放共享
北京超图周芹
2009.09.05
1
主要内容
1
SuperMap SDX+ 6R 空间数据模型2高性能海量空间数据存储与管理
3SuperMap SDX+ 6R 新特性
4空间数据共享与互操作策略
2
SuperMap SDX+ 6R
SuperMap iServer .Net
SuperMap iServer Java
SuperMap Core
SuperMap Objects .Net SuperMap Objects Java
SuperMap
SDX+ 6R
SuperMap Deskrpo .Net SuperMap Deskrpo Java
3
SDX+ 6R的空间数据模型GIS对象
CAD对象
GIS分析
二三维一体化
4
SDX+ 6R
的空间数据模型
GIS 对象
圆
圆弧、椭圆弧CAD 对象
矩形、圆角矩形
多义线
GIS 分析
B 样条
C 样条二三维一体化
椭圆、斜椭圆
5
……
SDX+ 6R的空间数据模型GIS对象
CAD对象
GIS分析
二三维一体化
6
SDX+ 6R的空间数据模型GIS对象
CAD对象
GIS分析
二三维一体化
7
主要内容
1
SuperMap SDX+ 6R空间数据模型2高性能海量空间数据存储与管理
3SuperMap SDX+ 6R 新特性
p p新特
4空间数据共享与互操作策略
8
高性能海量空间数据存储与管理（案例1）
?超大影像数据管理
?国土资源部“全国一张图”数据库
9
高性能海量空间数据存储与管理（案例2）
?大型矢量空间数据库
?国家基础地理信息中心基础地理信息数据库
100万万77个图幅，入库后400M
1：100
1：2525万万817个图幅，入库后7.82G
1：2525万万
21104个图幅，入库后119G
10
高性能海量空间数据存储与管理（案例1
）
?大型矢量空间数据库
?
国家基础地理信息中心
其它
基础地理信息数据库
统计资料
多分辨率航空航天影像、DOM
等矢量数据：1TB
栅格数据数据并行分布式入库
栅格数据：45TB
快速浏览底图
11
总数据量：100TB
SDX+海量空间数据高性能处理关键技术
?SDX+的体系结构
?虚拟空间数据库引擎
?高性能栅格数据处理
?空间索引
?文件缓存
12
空间数据库引擎体系结构
GIS Software 客户端
(Desktop/Objects)Spatial Database Engine Extender Client App
GIS Software (Desktop/Objects)SQL
TCP/IP
Engine Extender
Spatial Database SQL
SDX+Engine Server
Geospatial Extensions 服务端
SQL Engine St
SQL Engine St
SQL Engine
St
Storage Management Storage Management Storage Management 13
DBMS内置方式
三层结构模式
两层结构模式
DBMS DBMS DBMS
SuperMap SDX+ 6R 两层结构带来的好处
空
Oracle
灵活、简便
间数
据MS SQL Server
高效安全
SuperMap Objects
库
DB2
高效、安全SuperMap Deskpro
SuperMap
空间数据库引擎
支持数据库集群扩展
……
14
SuperMap SDX+ 6R
两层结构带来的好处
灵活、简便
客户端
空间数据库
高效
安全高效、安全
安全隐患中间层
支持数据库集群扩展
安隐
15
SuperMap SDX+ 6R
两层结构带来的好处
灵活、简便
高效安全高效、安全
支持空间数据库集群扩展
虚拟
数据库服务器
GIS 客户端
16
磁盘存储
数据库子服务空间数据库服务器
Web 型SDX+虚拟空间数据引擎技术
WMS 引擎引擎
WFS 引擎WCS 引擎
应用服务器
数据SQL Server
SDX 引擎for SQL Server
SDX 引擎库型引擎
SDX 引擎for Oracle SDX 引擎
for Oracle Spatial
引擎？
虚拟空间数据引擎
Oracle
SDX 引擎for SDE
SuperMap
系列软件及应用
统空间文件型引擎
SDB SDB 引擎UDB 引擎DWG 引擎SQLite 统一空间数据接口
17
DGN
DWG 引擎DWG DGN引擎
高性能栅格数据处理
快速浏览
有损/无损压缩
高性能影像压缩
减小存储空间
减少网络传输栅格处理
压缩比高(15倍)
SIT 技术
访问速度快、占用内存小
支持超大文件
18
支持各种设备/操作系统
高性能矢量数据处理
改进的R 树
基于Hilbert 的四叉树
动态索引
高性能图库索引
矢量处理
数据集缓存
文件缓存
数集缓存
图幅缓存
19
高性能矢量数据处理-空间索引
9适合不经常修改的数据R 树9可用于多用户并发场景索引
9Hilbert 对中等数据量的管理效率非常高9不适合海量空间数据管理
四叉树
9适用于海量数据管理9适用于经常编辑的数据9适用于多用户并发场景
动态索引
9适用于有自然分幅特性的海量数据图库20
9适用于静态数据
索引
实验报告 一、实验名称 二、实验目的 三、实验准备 四、实验内容及步骤 五、实验后思考题 班级：资工（基）10901 姓名：魏文风 序号：28 实验二、空间数据库管理及属性编辑 一、实验目的 1.利用ArcCatalog管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabse空间数据库模型的有关概念。 2.掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。 3.掌握根据GPS数据文件生成矢量图层的方法和过程。 4.理解图层属性表间的连接(Join)或关联(Link)关系。 二、实验准备 预备知识： ArcCatalog 用于组织和管理所有GIS 数据。它包含一组工具用于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。 ArcCatalog 应用模块帮助你组织和管理你所有的GIS 信息，比如地图，数据集，模型，元数据，服务等。它包括了下面的工具： ●浏览和查找地理信息。 ●记录、查看和管理元数据。 ●创建、编辑图层和数据库 ●导入和导出geodatabase 结构和设计。 ●在局域网和广域网上搜索和查找的GIS 数据。
管理ArcGIS Server。 ArcGIS 具有表达要素、栅格等空间信息的高级地理数据模型，ArcGIS支持基于文件和DBMS(数据库管理系统)的两种数据模型。基于文件的数据模型包括Coverage、Shape文件、Grids、影像、不规则三角网(TIN)等GIS数据集。 Geodatabase 数据模型实现矢量数据和栅格数据的一体化存储，有两种格式，一种是基于Access文件的格式－称为Personal Geodatabase，另一种是基于Oracle或SQL Server等RDBMS关系数据库管理系统的数据模型。 GeoDatabase是geographic database 的简写，Geodatabase 是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型。Geodatabase是ArcGIS软件中最主要的数据库模型。 Geodatabase 支持在标准的数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息。 在Geodatabase数据库模型中，可以将图形数据和属性数据同时存储在一个数据表中，每一个图层对应这样一个数据表。 Geodatabase可以表达复杂的地理要素（如，河流网络、电线杆等）。比如：水系可以同时表示线状和面状的水系。 基本概念：要素数据集、要素类 数据准备： 数据文件：National.mdb ，GPS.txt （GPS野外采集数据）。 软件准备： ArcGIS Desktop 9.x ---ArcCatalog 三、实验内容及步骤 第1步启动ArcCatalog打开一个地理数据库 当ArcCatalog打开后，点击, 按钮（连接到文件夹）. 建立到包含练习数据的连接（比如 “E:\ARCGIS\EXEC2”）, 在ArcCatalog窗口左边的目录树中, 点击上面创建的文件夹的连接图标旁的(+)号，双击个人空间数据库－National.mdb。打开它。. 在National.mdb中包含有2个要素数据集、1个关系类和1个属性表第2步预览地理数据库中的要素类 在ArcCatalog窗口右边的数据显示区内，点击“预览”选项页切换到“预览”视图界面。在目录树中，双击数据集要素集－“WorldContainer”，点击要素类－“Countries94”激活它。 在此窗口的下方，“预览”下拉列表中，选择“表格”。现在，你可以看到Countries94的属性表。查看它的属性字段信息。 花几分钟，以同样的方法查看一下National.mdb地理数据库中的其它数据。
长江空间数据库管理系统 1、项目介绍 建设长江航道数据库管理软件，包括元数据管理、数据预处理、数据管理、空间分析、测绘成果管理、区域局空间数据发布、空间数据应用接口等模块，同时接合各区域局业务需求，定制相关业务功能处理模块。要满足6个区域局和长江航道局、长江航道测量中心、长江规划研究院9个用户的需求。 2、系统功能模块 系统分为数据入库、数据管理、业务应用、系统设置、数据交换及建库工具等功能模块。 数据入库模块：包括数据质检检查、数据预处理和数据入库三大模块；主要用于数据入库及入库数据的准备工作。
数据入库：完成全要素数据、水深、DEM、DRG、DOM数据的入库工作。 数据质检：对入库数据进行质量检查，并将检查结果与清华山维进行对接，以在清华山维中显质检结果。 数据处理工具：对入库前数据进行相应处理，如果坐标转换、格式转换、DEM生成等。
数据编辑:对ESRI格式的数据进行简单的图形和属性编辑。 数据管理模块：包括数据数据浏览、基础数据管理、测绘成果管理、查询分析、制图与输出、测绘成果管理、DEM基础分析、工具箱等模块，主要完成对入库数据的管理和浏览工作，是数据管理系统的的核心。 数据制图输出:对当前分析结果进行制图成图，并打印输出等，以及对数据库中进行数据输出。
工具箱:提供数据处理的常用工具。 查询分析：查询统计模块主要是针对图层数据属性的查询与统计，这是对数据信息展示，方便用户随时了解数据成果的详细详细，整个“查询统计”功能模块包含以下功能点。 测绘成果管理：对工程测图成果、维护性测图成果、专项测图成果、ENC测图成果及整治建筑物测量成果等专题测绘成果进行管理，包括测量项目信息、成果入果、成果管理等。
基于ArcSDE的空间数据库的设计与建立 摘要：随着地理信息系统的发展，传统的以文件形式管理、存储地理空间数据的方式已不能满足现在应用的需求。针对以上问题，本文通过arcsde对空间数据进行管理，使空间数据和属性数据统一存储在面向对象的关系型数据库（sql server）中，实现统一、高效的管理。 关键词：空间数据库；属性数据；arcsde 围绕空间数据的管理，前后出现了几种不同的空间数据管理模式：纯文件模式、文件结合关系型数据库的管理模式、全关系型数据库管理模式和面向对象的数据库管理模式。前两种方式都是将空间数据和属性数据分离存储，这样往往会产生诸多问题：1.空间数据与属性数据的连接太弱，综合查询效率不高，容易造成空间数据与属性数据的脱节；2.空间数据与属性数据不能统一管理，实质上是两套管理系统，造成资源的浪费和管理的混乱，数据一致性较难维护；3.由于空间数据不能统一在标准数据库里存放，造成空间数据不能在网上共享。而面向对象数据库管理系统技术还不够成熟，并且价格昂贵，目前在gis领域还不够通用。所以在较长时间内，还不能完全脱离现有关系型数据库来建设gis空间数据库。arcsde是esri公司提供的一个基于关系型数据库基础上的地理数据库服务器。同一些数据库厂商推出的在原有数据库模型上进行空间数据模型扩展的产品（如oracle spatial）不同，esri的arcsde 的定位则是空间数据的管理及应用，而非简单的数据库空间化。
1.系统目标 建成一个多级比例尺(100万、25万、5万、1万)矢量、栅格以及航空影像、遥感影像(tm,spot)的c/s结构基础地理空间数据库,便于对空间数据有效的管理、分发和应用。 2.总体设计方案 系统总体技术方案设计在充分考虑实际应用环境及应用需求的 基础上,结合考虑国际国内发展的主流趋势和平台产品的功能与性能来完成。 2.1技术路线 空间数据库建设应放弃数据文件式的管理方式,采用大型关系数据库管理系统(sql server)管理空间数据，arcsde作为sql server 2008和arc/info或其他地理信息系统软件的接口, vb/vc/delphi/java/c#为前端应用开发工具。其中，空间数据通过arcsde存储在sql server 2008数据库。arcsde是基于c/s计算模型和关系数据管理模式的一个连续的空间数据模型，借助这一模型,可将空间数据加入到数据库管理系统(rdbms)中去[1]。arcsde 融于rdmbs后,提供了对空间、非空间数据进行高效率操作的数据接口。由于arcsde采用c/s体系结构，大量用户可同时针对同一数据进行操作。arcsde提供了应用程序接口(api)，开发人员可将空间数据检索和分析功能集成到应用工程中去，以完成前端的应用开发,最终提供数据的存储、查询和分发服务。如图1所示： 图1结构图
为什么与统计数据相比空间数据更复杂，那空间数据该如何组织与管理 ·数据类型多（几何数据、关系数据、辅助数据） ·数据操纵复杂（一般数据检索、增加、删除等，空间数据定位检索、拓扑关系检索等）·数据输出多样（数据、报表、图形） ·数据量大，空间数据种类多（测量、统计数据、文字；地图、影像等） 空间数据的非结构化特征 ·事务数据库：数据记录一般是结构化的。每一个记录有相同的结构和固定的长度，记录中每个字段表达的只能是原子数据，内部无结构，不允许嵌套记录 ·空间数据：这种结构化不能满足要求。需要存储地理实体的空间坐标：实体位置、大小形状；拓扑关系等 文件与数据库混合管理。基本思想：属性数据存储在常规的RDBMS中；几何数据存储在空间数据管理系统中；两个子系统间用标识符联系起来（即通过关键字联系）。优点：由于一部分建立在标准的RDBMS上，存储和检索数据比较有效、可靠。缺点：1由于使用了两个子系统，它们各自有自己的规则，查询操作难以优化，存储在RDBMS外的数据有时会丢失数据项的语义。2数据完整性的约束条件可能遭破坏，如在几何空间数据系统中目标实体仍存在，但在RDBMS中却已删除。 全关系型空间数据库管理系统。基本思想：采用同一DBMS存储空间数据和属性数据，即在标准的关系数据库上增加空间数据管理层;利用该层将结构查询语言（GeoSQL）转化成标准的SQL查询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作。优点：省去了空间数据库和属性数据库间的繁琐连接，空间数据存取速度快。缺点：由于是存取、效率上总是低于DBMS 中所用的直接操作过程，且查询过程复杂。 对象关系数据库管理系统。关系型数据库+空间数据引擎。思想：用户将自己的空间数据交给独立于数据库之外的空间数据引擎，由空间数据引擎来组织空间数据在关系型数据库中的存储；用户需要访问数据的时候，再通过空间数据引擎，由引擎从关系型数据库中去除数据并转化为客户可以使用的方式。优点：访问速度快，支持通用的关系数据库管理系统，空间数据按BLOB存取，可跨数据库平台与特定GIS平台结合紧密，应用灵活。缺点：空间操作和处理无法在数据库内核中实现，数据模型较为复杂，扩展SQL比较困难，不易实现数据共享与互操作。 对象关系数据库管理系统。扩展对象关系型数据库管理系统。思想：对关系数据库关系系统进行扩展，使之能管理非结构化的空间数据，用户利用这种能力增加空间数据类型及相关函数，从而将空间数据类型与函数从空间数据引擎转移到数据库管理系统中。优点：空间数据的管理与通用数据库系统融为一体，空间数据按对象存取，可在数据库内核中实现空间操作和处理，扩展SQL比较方便容易实现数据共享与互操作。缺点：实现难度大，压缩数据比较困难，目前功能与性能还较差。·扩展的关系数据类型：1大对象类型LOB 2 BOOLEAN 3集合类型ARRAY 4用户定义的类型5面向对象的数据类型·扩展的对象类型：1行对象与行类型[第①步定义行类型②创建行类型③创建基于行类型的表2列对象与对象类型①创建列对象②创建表，定义其中属性是对象类型3抽象数据类型（ADT）·参照类型：REF类型，值是OID①创建两个行类型②创建两个基于行类型的表③描述这两个表的参照关系 地理空间建模的方法（二分法） 地理空间建模是对空间实体的数据抽象后对实体对象或场的描述。 ·基于实体的描述。主要描述不连续的个体现象，适合表示有固定形状的空间实体，强调个体现象，对象之间的空间位置关系通过拓扑关系进行连接。核心思想：将地理实体和现象作为独立的对象，以独立的方式存在，主要描述不连续的地理现象，任何现象都是一个对象，
空间数据管理平台解决方案
1.引言 1.1方案概述 空间数据管理平台解决方案主要是针对我国各级测绘院、信息中心建设区域地理信息基础框架的迫切需求，开发的一套专业性强、具有高可扩展性的基础地理信息数据库管理平台。 整个方案从管理多源、多尺度、多类型的基础地理信息数据的角度出发，开发了一些列软件系统，包括空间数据入库更新子系统、空间数据质量检查子系统以及空间数据管理平台等，可以实现对现有基础地理信息数据的整合、转换与集成管理，为政府、企业、公众等提供空间信息服务。 1.2系统特点 ●“多源、多尺度、多时相”基础地理数据的集成管理 由于基础地理数据具有多源、多尺度、多时相的特点，基础地理数据管理平台必须具有集成不同数据类型、不同比例尺、不同时间的各种基础地理数据的能力。 ●多比例尺数据集成 对于不同尺度的基础地理数据，其集成通过统一空间参考系（WGS84、西安80、北京54）或动态投影技术来实现。不同比例尺的
基础地理数据可以叠加一起显示，通过控制其显示比例实现地图的逐层显示效果。 ●多类型数据集成 对于不同类型的数据（如DLG与DRG）的集成采用按空间坐标范围或图幅索引实现。 ●多时序数据集成 对于不同时间段的基础地理数据，采用历史数据库来实现。根据数据更新周期的不同，采用按数据集、图幅、对象级别的历史数据库机制。 ●基础地理数据管理全过程支持 SuperMap D-Manager特别针对我国各级测绘院、信息中心设计开发，系统支持数据加工、数据入库管理、数据共享、数据发布的整个业务过程，可以快速为用户打造完备的基础地理数据中心，满足各种用户对基础地理信息的需求，为数字城市建设服务。 ●基础性与平台性 SuperMap D-Manager从设计到实现，充分考虑了其作为基础性、平台性等支撑性要求。SuperMap D-Manager在设计思路、软件开发实现上都具有高可扩展性的特点。
《空间数据库》习题第一章： 1、什么是空间数据库？ KA0394******* 2、空间数据库有哪些特点? 4001-520-520 3、空间数据库与传统数据库的差异何在？ 4、空间数据库有哪些主要作用？ 5、目前空间数据库存在哪些主要问题？ 6、简述空间数据库发展的历史和现状。 7、何谓空间数据？ 8、地理空间类型的表现形式主要有哪些？ 9、何谓地理空间？ 10、当前常用的数据库软件有哪些？ 11、空间数据的类型主要有哪几种？ 第二章： 1、空间实体包括哪些？ 2、空间实体类型主要有哪几种？
3、什么是空间认知的三层模型？ 4、什么是空间认知的九层模型？ 5、地理空间场操作可分为哪几种？ 6、何谓空间认知？ 7、什么是E-R模型？ 第三章： 1、OGC定义的基本几何空间对象有哪些？ 2、GIS逻辑数据模型主要有哪些？ 3、什么是面向对象数据模型？ 4、面向对象数据模型所涉及的主要概念及主要技术有哪些？ 5、三维空间数据模型主要有哪几种？ 6、构成E-R模型的三要素指什么？ 7、Spaghetti数据结构与拓扑矢量数据结构的差异何在？ 8、简述三维矢量模型的数据结构特征。 9、简述三维体元模型的数据结构特征。
10、空间关系主要有哪几种？ 11、GIS逻辑数据模型主要有哪几种？ 第四章： 1、ArcGIS的Geodatabase是如何定义空间对象模型的？ 2、空间数据的管理方式有哪些？ 3、什么是空间数据引擎？ 4、空间数据库引擎管理空间数据的实现方法有哪些？ 5、何谓栅格金字塔结构？ 6、空间数据库引擎的作用是什么？ 7、栅格数据的存储方式主要有哪些？ 8、栅格数据有几种取值方法？ 9、空间数据的组织方式有哪些？ 10、主要空间数据库管理方法各有何优缺点？ 第五章： 1、四叉树索引有几种方法？ 2、简述网格空间索引的基本原理。
浅议地理信息系统与空间数据库建设 发表时间：2019-05-06T16:38:47.200Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：蔡云霞 [导读] 对于城市范畴中的所有空间数据，赶着全方位的管理作用，通过对地图的数据化处理，进而实现对各种信息的系统化储存。 内蒙古自治区第七地质矿产勘查开发院内蒙古呼和浩特 010020 摘要：该文阐述了在地理信息系统建设过程中,地图数据库、空间数据库的作用与差别。针对我国现阶段地理信息系统建设的现状,分析了现阶段同时建立与维护空间数据库与地图数据库的必要性。指出了随着空间数据库技术的发展,空间数据库最终将取代地图数据库,同时提供多比例尺地图服务及各种时空尺度的地理信息服务。 一、地理信息系统与空间数据库的相关简介 地理信息系统又称“地学信息系统”，是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行加工处理的技术系统。而所谓的空间数据库，正是以空间数据为基础，力辅这以计算机硬件力量的支撑和扶持，实现对相关数据的处理活动，以实现提供空间动态层面的多元化，从根本上提升城市服务的质量的一种技术操作手段。空间数据库是地理信息系统中的基础与核心元素，对于城市范畴中的所有空间数据，赶着全方位的管理作用，通过对地图的数据化处理，进而实现对各种信息的系统化储存。 二、空间数据库的特点 GIS空间数据库与普通的数据库在模型及功能上有很大的差别,总的来说,空间数据有以下特征。空间特征:每一个空间对象具有空间坐标。除了通用数据库管理系统或文件系统关键字索引和辅关键字索引以外,一般都需要建立空间索引。非结构化特征:空间数据不满足结构化的要求。将一条记录表达一个空间对象时,它的数据项有可能是变长的。例如,一条弧段的坐标,其长度将是不可预料的;此外,一个对象也可能包含另外的一个或多个对象。空间关系的特征:空间数据中记录的拓扑信息表达了多种的空间关系。该种拓扑数据结构一方面既方便了空间数据的查询和空间分析,另一方面也给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。海量数据特征:空间数据库是海量数据。由于空间数据量大,需要在二维空间上划分出块或者图幅,垂直方向上分层来组织。由于空间数据的如上几个特征,当前通用的关系数据库系统难以满足要求。而大部分GIS软件将采用混合管理的模式――即用文件系统来管理几何图形数据,用商用的关系数据库管理属性数据。但是存在的问题是,文件管理系统的功能较弱,特别在数据的安全性、以及一致性、完整性、并发控制、数据损坏后的恢复方面都缺乏基本的功能。所以GIS 开发商一直在寻找商用数据库管理系统来同时管理图形和属性数据。 三、空间数据库构建中的数据分析 空间数据库在实际构建前需对设计的用途以及应用对象进行确认，确保空间数据分析能够为数据库的构建奠定良好的基础。具体数据分析过程中主要体现在三方面，即：首先，做好数据库应用对象的调查工作。通过对应用对象的调查了解信息的需求以及信息处理内容，以此为依据确定空间数据库的构建目标。其次，对数据研究范围进行确定，主要包括区域边界与地理控制点两方面。最后，保证源数据的准确性。为使空间数据库中的数据具有参考价值，需注意综合考虑调查资料与其数学精度，如地物间是否在逻辑上保持一致或图面的相关表示是否准确等。尤其要求在构建前应使各坐标系统进行统一，避免出现数据不统一的情况。 四、空间数据库分类 空间数据可分为矢量数据和栅格数据两大类。矢量数据用点、线、面等来描述现实世界,表达地表信息,通过坐标值来定义,是数学的表达方式。栅格数据用一定的空间分解力来解析地表的信息,通过灰度、色调来定义。以前矢量数据以其数据结构严密,拓扑关系完善、数学分析方便、图形输出精美、数据记录量小等诸多的优点而为广大GIS用户青睐,但随着计算机硬件的发展,制约栅格数据的硬件问题得到解决。国民经济的快速发展,对制图周期和更新周期提出了更高的要求,矢量数据复杂的内容、漫长的采集期,不便快速更新的缺点反而越来越突出。现在栅格数据和矢量数据相互相成,互相转化,使矢量图的内容相对数字地形而言,内容大为减少,缩短了矢量数据生产和更新的周期。 五、我国的空间数据库建设问题与改进策略 5.1我国现行基础空间数据库的建设过程 我国在建设地理信息系统的初期，很多人由于对数据库这一概念理解不透彻，导致把地理数据库和空间数据库弄混淆，所以在两个数据库中分别含义对方的数据信息。还有一些空间数据库在设计初期不合理，无法满足地图数据库的要求。为此，在以后的建设过程中采用直接对已有地形图进行数字化，或者在进行地形图生产的同时，利用同一数据源，采用与地形图相同的地理要素建立空间数据库。 5.2现有空间数据库建设存在的问题 由于人们对两个数据库理解的不够透彻，所以在空间数据库后期制作方面也出现了诸多问题。常常出现在同一个区域利用逻辑关系把相关的地理信息分隔开来；在数据库中记录信息不全面，设计结构不合理；在数据库中存在大量人工处理过的地理信息。这样不仅给数据空间带来很大的负担，而且还降低了提供地理信息系统的应用能力。 5.3未来空间数据库建设思路 在充分了解地图数据库和空间数据库之后，知道它们是两种完全不同的数据库。为此，在以后的建设中要集中到这两个方面：其一，对空间数据库的更新和改造。从不同角度出发，提高提取地理信息的速度，数据的精度和准确度；加强管理，对每一条信息进行有效操作；加强对信息的安全把控，防止数据泄露，并进行有效分类，统一标准。其二，对地图数据库的建立和更新。明确地图的符号化，统一标准，提高对数据的挖掘能力，加强地图制图综合能力。当这些问题都得到解决时，就证明了地理信息系统在技术方面有了很大的提高，在信息储存方面也可以及时的更新，不用在大量积攒无用的信息。 六、我国发展地理信息系统与空间数据库建设的基本途径 虽然我国在地理信息系统与空间数据库建设的发展历程中，已经存在了20多年的研究历程，但如令人欲改变停滞不前的初级阶段，仍然需要基本途径的转换和更新。第一，要在新兴的空间数据库的工作上，夯实其更新创造的基础。更新空间数据库，主要包括实现对地理信息速度和精确度的增长，自动化程度的增强，同时也要促进数据系统的人为管理。第二，对于传统通用的地图数据库，也要进行适度的改造，对于地图数据库中的系统功能的优化，主要包括三个方面：图形的符号化动作，以便解决地理信息的合理表示问题；地图制图综
人口分布空间数据库设计书 1）概念设计 概念设计是通过对错综复杂的现实世界的认识与抽象，最终形成空间数据库系统及其应用系统所需的模型。 具体是对需求分析阶段所收集的信息和数据进行分析、整理，确定地理实体、属性及它们之间的联系，将各用户的局部视图合并成一个总的全局视图，形成独立于计算机的反映用户观点的概念模式。概念模式与具体的DBMS无关，结构稳定，能较好地反映用户的信息需求。 表示概念模型最有力的工具是E-R模型，即实体-联系模型，包括实体、联系和属性三个基本成分。用它来描述现实地理世界，不必考虑信息的存储结构、存取路径及存取效率等与计算机有关的问题，比一般的数据模型更接近于现实地理世界，具有直观、自然、语义较丰富等特点。 本设计书中的E-R模型如图1所示： 图1 E-R模型 2）逻辑设计 在概念设计的基础上，按照不同的转换规则将概念模型转换为具体DBMS支持
的数据模型的过程，即导出具体DBMS可处理的地理数据库的逻辑结构(或外模式)，包括确定数据项、记录及记录间的联系、安全性、完整性和一致性约束等。导出的逻辑结构是否与概念模式一致，能否满足用户要求，还要对其功能和性能进行评价，并予以优化。 2.1要素分类 我们制作、统计的地理信息数据应该提供准确、可靠、经得起专业部门检验的地理信息，这就要求测绘部门和相关专业部门应该有一致的地理要素的定义和分类体系。依据GB/T 13923-2006《基础地理信息要素分类与编码》将地理要素分为了地位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、植被 2.2 数据层设计 GIS的数据可以按照空间数据的逻辑关系或专业属性分为各种逻辑数据层或 专业数据层，原理上类似于图片的叠置。在进行空间分析、数据处理、图形显示时，往往只需要若干相应图层的数据。 数据层的设计一般是按照数据的专业内容和类型进行的。数据的专业内容的类型通常是数据分层的主要依据，同时也要考虑数据之间的关系。如需考虑两类物体共享边界(道路与行政边界重合、河流与地块边界的重合)等，这些数据间的关系在数据分层设计时应体现出来。不同类型的数据由于其应用功能相同，在分析和应用时往往会同时用到，因此在设计时应反映出这样的需求，即可将这些数据作为一层。 本设计书中的数据层设计如表2所示： 表2 数据层设计 2.3关系数据表 本设计书中的关系数据表如表3-表6所示：
《空间数据库技术》教学大纲 课程编号: 课程名称:空间数据库技术 学分: 4 总学时: 72 实验学时: 36 适用专业: 地理信息系统本科 一、本课程的性质和任务 本课程的性质：是高等院校地理信息系统本科专业的必修课程。 本课程的任务：通过该课程的学习，不仅使学生熟练掌握空间数据库的基本知识和基本原理：空间信息基础、空间数据库的基本概念、空间数据结构、空间数据库模型及空间数据库设计等内容，而且为以后其他相关课程的学习打下良好的基础。 二、本课程的教学内容和基本要求 第一章绪论 第一节 GIS数据库概述 一、GIS 数据库定义 二、GIS数据库特征 三、GIS数据库作用 第二节 GIS数据库的形成与发展 一、数据库发展综述 二、GIS数据库历史发展 三、GIS数据库基础性与共享行性 第三节 GIS数据库与DBMS原理和关系模型 一、GIS数据库基本概念 二、DBMS的基本原理 三、RDBMS的基本特征 第四节本书对GIS数据库的研究特色 基本要求： 1.掌握GIS数据库的定义、特征与作用 2.了解数据库及GIS数据库的形成与发展背景和历程 3.掌握GIS数据库与DBMS原理和关系模型 第二章空间数据的表达与管理 第一节空间数据的表达 一、地理系统与地理现象 二、空间对象及其定义 三、空间对象关系和表达 第二节空间数据结构与组织 一、栅格数据模型 二、矢量数据模型 三、栅格矢量一体化数据模型 四、数字高程模型 第三节空间索引 一、格网索引 二、四叉树索引 三、R树和R+树空间索引 第四节空间数据管理 一、文件与关系数据库混合管理方式 二、纯关系型数据库管理方式 三、对象－关系数据库管理方式 四、Oracle Spatial介绍 五、遥感影像数据库管理 六、数字高程模型数据库管理
空间数据管理模式 1．文件管理——ArcInfo中Coverage文件管理 ARC/INFO7.X以前版本以Coverage作为矢量数据的基本存储单元。一个Coverage存储指定区域内地理要素的位置、拓扑关系及其专题属性。每个Coverage一般只描述一种类型的地理要素（一个专题Theme）。位置信息用X,Y表示，相互关系用拓扑结构表示，属性信息用二维关系表存储。 ?Coverage的优点 空间数据与属性数据关联 空间数据放在建立了索引的二进制文件中，属性数据则放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的标识编码关连。 矢量数据间的拓扑关系得以保存 由此拓扑关系信息，我们可以得知多边形是哪些弧段（线）组成、弧段（线）由哪些点组成、两条弧段（线）是否相连以及一条弧段（线）的左 或右多边形是谁？这就是通常所说的“平面拓扑”。 ?新技术条件下Coverage的缺陷 Coverage模型可取的方面，有的已经可以不再继续作为强调的因素； 拓扑关系的建立可以由面向对象技术解决（记录在对象中） 硬件的发展，不再将存储空间的节省与否作为考虑问题的重心 计算机运算能力的提高，已经可以实时地通过计算直接获得分析结果。 空间数据不能很好地与其行为相对应； 以文件方式保存空间数据，而将属性数据放在另外的DBMS系统中。这种方式对于日益趋向企业级和社会级的GIS应用而言，已很难适应（如海量数据、 并发等） Coverage模型拓扑结构不够灵活，局部的变动必须对全局的拓扑关系重新建立（Build） “牵一发而动全身”，且费时 在不同的Coverage之间无法建立拓扑关系； 河流与国界 人井与管道 2．文件-关系数据库混合型管理——ArcInfo、ArcView GIS的Shape文件和Mapinfo中的Tab文件管理 用文件系统管理几何图形数据，用商用关系型数据库管理属性数据，两者之间通过目标标识或内部连接码进行连接。在这一管理模式中，除通过OID(object，ID)连接之外，图形数据和属性数据几乎是完全独立组织、管理与检索的。当前GIS ODBC(Open Database Consortium，开放性数据库连接协议)
收稿日期：2014-09-19。项目来源：矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室开放基金资助项目（KLM201411）。 面向空间数据库建设的插件式开发与应用 宋碧波1，张立朝1，石?晶1，郭秀丽1 （1.河南省基础地理信息中心，河南 郑州 450000） 摘?要：针对传统基础地理信息数据库建设过程中工作效率低下、数据质量不易控制等问题，提出数据库建设的插件式开发方式。通过采用ArcGIS Add-In 桌面定制开发技术，实现了数据格式批量转换、智能编辑和专项质检等功能，利用已有成熟商业软件的功能接口，有效避免功能的重复开发。研究成果对实际生产过程中的批量入库和质量控制起到重要的作用。关键词：ArcGIS Add-In ；数据库建设；插件式开发 中图分类号：P208 文献标志码：B 文章编号：1672-4623（2015）05-0086-03 国家测绘地理信息局于2013年在全国范围内实施1∶10 000数据库整合升级项目[1]，在对DLG 数据建库的过程中，主要涉及坐标转换、格式转换、分类代码转换、要素编辑、属性项编辑、数据结构重组等一系列数据编辑、转换与质检工作。常规作业方式主要采用手工处理，从而导致数据量大、效率低、数据结构不统一、数据质量难以控制等问题[2]。采用程序建库的方式能够有效解决上述问题。借助程序读入数据可有效避免手工入库效率低下的问题。然而，目前采用程序入库方式主要基于组件式开发，不仅开发周期长，并且不能有效利用已有程序的接口，从而造成已有程序功能的浪费，重复开发的现象普遍存在[3]。 鉴于上述情况，本文提出一种地理信息数据库建设的插件式开发方式。采用ArcGIS Add-In 桌面扩展功能开发，实现数据格式转换、编辑、质量检查等功能，解决数据库建设中效率低下、结构不统一、质量难以控制等问题。 1?ArcGIS?DeskTop?Add-In 早期ArcGIS（8.0之前版本）通过使用ArcInfo Workstation 提供的宏语言AML 来进行单纯的二次开发，ArcGIS10.1及以后版本中不再支持Workstation 环境。基于ArcObject 组件进行C/S 开发主要分为基于ArcGIS Desktop 进行自定义应用扩展和利用ArcGIS Engine 建立自己的应用等。ArcGIS Desktop 桌面应用扩展开发分为客户定制开发、VBA 开发和使用编程语言进行嵌入式开发。客户定制开发只需对已有工具进行重新组合即可；基于VBA 开发可以实现大部分功能的定制，ArcGIS10.0以后版本中将不再包含该模块；基于ArcObject 的开发方式，利用支持COM 的 编程语言进行系统功能开发，通过对编译后的DLL 进行注册，从而将该功能添加到系统中。另外，为了满足用户在数据批处理及功能定制方面的需求，ArcGIS ToolBox 提供了模型制作、编写脚本工具等方式，通过对已有工具进行重组合实现数据的流程化处理，或利用Python 语言编写脚本工具实现数据的批处理，这从一定程度上减少了用户处理数据的负担。 ArcGIS Add-In 是ArcGIS 10.0以后提供的一种全新的桌面定制开发方式，它能够根据用户需求快速扩展桌面功能，与VBA、Engine 等开发方式相比具有易创建、易共享、更安全、易安装管理等突出特点[4]。在ArcGIS Desktop 原有功能基础上根据实际需求进行特殊功能的定制开发，扩展桌面上现有功能，最大程度满足用户的操作需求。基于Add-In 的开发模式使程序开发周期大大缩短，能够直接享用已有功能，并且使界面交互功能的开发更加简单，开发过程、呈现形式更加灵活。考虑到Add-In 的以上优势及实际生产任务在时间上的紧迫性，最终采用该方法对ArcMap 桌面功能进行扩展以解决实际生产问题。 2?总体设计与功能实现 1∶10 000基础地理信息数据库建库项目中存在大量数据的格式转换、坐标转换、投影信息编辑、要素几何及属性信息编辑、几何及属性精度控制、图层结构与拓扑关系检查等工作，是项目实施过程中的主要工作内容，占用时间较多。以上归纳起来可以分为数据转换、数据编辑、质量检查3类。2.1?数据转换 数据转换主要包括常用数据格式间的转换和同一椭球基准下坐标系统间的转换。不同数据采集系统间或同一软件系统中都涉及到数据存储格式转换的问
数据库设计各阶段
1.数据库应用系统的设计步骤 按规范设计的方法可将数据库设计分为以下六个阶段 （1）需求分析; （2）概念结构设计; （3）逻辑结构设计; （4）数据库物理设计; （5）数据库实施; （6）数据库运行和维护。 2.需求分析 需求收集和分析是数据库应用系统设计的第一阶段。明确地把它作为数据库应用系统设计的第一步是十分重要的。这一阶段收集到的基础数据和一组数据流图（Data Flow Diaˉgram———DFD）是下一步设计概念结构的基础。概念结构对整个数据库设计具有深刻影响。而要设计好概念结构，就必须在需求分析阶段用系统的观点来考虑问题、收集和分析数据及其处理。如何分析和表达用户需求呢？在众多的分析方法中，结构化分析（Structured Analysis，简称SA方法）是一个简单实用的方法。SA方法用自顶向下、逐层分解的方式分析系统。用数据流图，数据字典描述系统。然后把一个处理功能的具体内容分解为若干子功能，每个子功能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。在
处理功能逐步分解的同时，它们所用的数据也逐级分解。形成若干层次的数据流图。数据流图表达了数据和处理过程的关系。处理过程的处理逻辑常常用判定表或判定树来描述。数据字典（Data Dictionary，简称DD）则是对系统中数据的详尽描述，是各类数据属性的清单。对数据库应用系统设计来讲，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，它通常包括以下5个部分： （1）数据项，是数据最小单位。 （2）数据结构，是若干数据项有意义的集合。 （3）数据流，可以是数据项，也可以是数据结构。表示某一处理过程的输入输出。 （4）数据存储，处理过程中存取的数据。常常是手工凭证、手工文档或计算机文件。 （5）处理过程。 3.概念结构设计 如同软件工程中重视需求分析与规范说明的思想一样，数据库设计中同样十分重视数据分析、抽象与概念结构的设计。概念结构的设计，是整个数据库设计的关键之一。概念结构独立于数据库逻辑结构，独立于支持数据库的DBMS，也独立于具体计算机软件和硬件系统。归纳总结，其主要特点是：
空间数据库结课报告—空间数据库的发展与应用学号： 班级序号： 专业： 姓名： 指导老师： 中国地质大学（武汉）信息工程学院 2013年1月
目录 一、前言 (3) 二、空间数据库的简介及特征 (3) 2.1空间数据库简介 (3) 2.2空间数据库的特征 (3) 2.2.1空间数据库的完备性 (3) 2.2.2空间查询的执行效率 (3) 2.2.3空间数据的物理特征 (4) 三、空间数据库管理系统模式 (4) 四、空间数据库的应用模式 (4) 4.1文件与关系数据库混合管理系统 (4) 4.2全关系型空间数据库管理系统 (5) 4.3对象—关系数据库管理系统 (6) 4.4面向对象空间数据库管理系统 (6) 4.5面向对象的矢栅一体化空间数据库管理系统 (6) 五、空间数据库的实际应用.......................................................................................... .7 5.1空间数据库实际应用的必要性 (7) 5.2空间数据库的具体应用 (7) 5.2.1实例1—石油地质空间数据库 (7) 5.2.2实例2—城市规划图 (9) 六、结束语 (10) 参考文献 (11)
空间数据库的发展与应用 XXX （中国地质大学（武汉）信息工程学院湖北武汉 430074） 摘要：在GIS的基础上，鉴于实际需求下，空间数据库应运而生，本文从空间数据库的简单介绍开始，主要概述了空间数据库的发展、特征、应用类型及其在发展中的一些实际应用。在通过对文献的阅读它的实际作用和空间数据库管理系统模式的概述，对空间数据库从三方面有了进一步的了解，最后列出空间数据库在实际应用中的具体案例。 关键词：空间数据库；GIS；特征；模式；类型；应用。 一、前言 地理信息系统( Geographic Informa tion System ,GIS)融合了信息学、地理学、测绘学、城市科学等一系列科学技术,是一门典型的边缘学科。经过40余年的发展,GIS 经历了从最早期简单的机助制图,到现在与 卫星遥感技术相结合的过程,已经发展成为 一项非常成熟的应用技术,活跃于生产和生 活的各个部门。但是,GIS 的广泛应用和深 入发展, 也给 GIS 数据库带来了数据量激 增的问题，而且传统GIS中空间数据与属性数据是分别存储的,即空间数据(图形数据) 以文件格式存放,非空间数据(属性数据)则 存放在关系数据库中,形成文件 + 关系数 据库的二元存储模式。这样的存储方式在数据安全和数据共享方面都存在着不少缺陷。基于这种情况,GIS自身的数据存储能力显 然已经不能完全满足实际需求,需要借助功 能更加强大的外部数据库来存储和处理海 量数据。空间数据库正是在这一背景下应运而生, 并应用到了 GIS中。 二、空间数据库的简介及 特征。 2.1空间数据库简介 空间信息是指与位置（特别是地理位置）有关的信息，它在信息中占有相当大的比例（曾有统计可达 80%）然而，空间信息又有其特殊的一面，它具有诸如数据量巨大、结构复杂多样操作是计算密集型的具有自相关性等特性随着IT技术的迅速发展，以GIS 为代表的空间信息技术在各领域得到了应用，同时遥感等空间信息获取技术不断进步，现代社会对位置服务和分析决策的需要也日益迫切，因此深入研究和掌握空间信息技术的理论与方法的重要性也日益凸显出来空间数据库是近年的热点研究领域，是一门前沿的交叉学科其研究成果（如空间多维索引）开始应用于许多不同领域正是已有应用的需求推动了空间数据库管理系统的研究，这些应用包括地理信息系统（geographical information system ,GIS）和计算机辅助设计（computer-aided design ,CAD），以及诸如多媒体信息系统数据仓库等近年来，许多计算机应用领域通过扩充数据库管理系统的功能来支持与空间相关的数据空间数据库管理系统（spatial database management system ,SDBMS）研究是找到有效处理空间数据的模型和算法的重要步骤。 2.2空间数据库的特征 2.2.1空间数据的完整性 所谓完整性，就是数据的正确性和一致性，在关系型数据库中，有实体完整性参照完整性用户自定义完整性；在空间数据库中，语义层面的空间数据的正确性和一致性，就很难界定，它要比关系型属性数据复杂得多。打个比方一条道路横跨一条河流，必然经过一座桥，而如果不经过，就必然违背了空间数据的正确性，也就是说不完整这只是一个很简单的例子，类似于这样的空间语义关系，
第31卷总第77期 西北民族大学学报(自然科学版)Vol.31,No.1 2010年3月 Journal of N orthw est U niversity for N ationalities(Natural Science)Sep,2010 GIS空间数据库设计方法讨论 薛国梁 (西北民族大学人事处,甘肃兰州730030) [摘 要]通过分析地理信息系统建设过程中空间数据库的建设内容1综述空间数据块的划分、图层的分层设计方法、专题图层划分和数据集设计、分析空间数据库的结构,讨论了空间数据库系统建设的方法和需解决的关键技术问题1 [关键词]GIS;空间数据库;专题图层;元数据 [中图分类号]TP311.131 [文献标识码]A [文章编号]1009-2102(2010)01-0049-04 0 引言 地理信息系统是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学等学科于一体的新兴边缘科学1GIS从20世纪60年代出现以来,至今只有短短的40多年时间,但已成为已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台,成为地学空间信息分析的基本手段和工具1目前,地理信息系统不仅发展成为一门较为成熟的技术科学,而且已成为一门新兴产业,在测绘、地质、水利、环境检测、土地管理、城市规划、国防建设等领域发挥越来越重要的作用1 1 空间数据库内容 每个GIS数据集都提供了对世界某一方面的空间表达,包括: 基于矢量的要素(点、线和多边形)的有序集合; 诸如数字高程模型和影像的栅格数据集; 网络; 地形和其他地表; 测量数据集; 其他类型数据,诸如地址、地名和制图信息; 描述性的属性1 除了地理表现形式以外,地理数据集还包括传统的描述地理对象的属性表1许多表和空间对象之间可以通过它们所共有的字段(也常称为“关键字”)相互关联1就像它们在传统数据库应用中一样,这些以表的形式存在的信息集和信息关系在GIS数据模型中扮演着非常关键的角色1 2 空间数据表现形式 211 空间关系:拓扑和网络 空间关系,比如拓扑和网络,也是一个GIS数据库的重要部分1使用拓扑是为了管理要素间的共同边界、定义和维护数据的一致性法则,以及支持拓扑查询和漫游(如确定要素的邻接性和连接性)1 [收稿日期]2009-12-10 [作者简介]薛国梁(1980—),男,陕西韩城市人,党政管理研究实习员,主要从事高教管理工作1
空间数据库设计报告
一、设计思想 本次空间数据库设计是基于SQL sever2008开放的外挂式空间数据库管理系统。基于传统的关系型数据库外挂式的空间数据库系统的关键在于SDE的设计与实现，SDE在用户和异构空间数据库之间提供了一个开放的接口。用户可以通过SDE服务来实现对空间数据的读取、插入、更新和删除的基本操作，还可以基于SDE实现对空间数据的分析功能，如拓扑关系的查询、缓冲区分析、叠加分析、、合并和切分等。SDE同时提供了链接DBMS数据库的接口，与数据库的操作都是在这个上面进行交互的。 1.1 数据的存储 1.1.1 几何数据的存储 把GIS数据放在RDBMS中，但是一般的RDBMS都没有提供GIS的数据类型（如点、线、多边形、以及这些feature之间的拓扑关系和投影坐标等相关信息），RDBMS只提供了少量的数据类型支持：int，float，double，Blob，Long ，char等，一般都是数字，字符串和二进制数据几种。并且RDBMS不仅没有提供对GIS数据类型的存储，也没有提供对这些基础类型的操作（如：判断包含关系，相邻、相交、求差、距离、最短路径等）。在本次数据库设计中，成功的完成了对点线面的数据的存储和相关的读取、插入、更新和删除以及可视化的显示的功能。此处的存储是基于SQLsever2008进行的，具体的存储结构如下表所示： 其中Point表中包含Point的空间信息，即空间的点的x，y坐标。由于当个点的只有相当于独立地物才会有相关的属性信息，本次在操作的时候并没有在存储的表中添加相应的属性信息。 一条线是由很多个小线段的组成的，因此在存储的时候，每个边都有一个独立的ID，每条边是由起点和终点链接起来的，因此在在这个表中只需要存储相应的点的ID即可，一般的线都是具有相关的属性信息的，故在本次设计中添加了线的属性信息，咋通过SDE对空间数据查询的时候便可以很方便的看到边的属性。