基于ArcSDE的空间数据组织和管理
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实验一空间数据的组织与处理一、实验目的1. 熟悉ArcGIS的工作环境2. 掌握创建Shapefile文件、Coverage文件等基本数据文件的操作3. 掌握ArcGIS进行图像配准、数字化、编辑、获取顶点坐标等基本操作的方法4.熟练掌握数据更新变换(数据格式转换、空间数据剪切、拼接等)的方法5. 了解矢量数据结构的索引编码或拓扑编码的方法6. 了解为某地区地块建立拓扑关系的方法二、主要实验器材(软硬件、实验数据等)计算机硬件:性能较高的PC机计算机软件:ArcGIS9.0软件实验数据:《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘的第二章、第三章、第五章等三、实验内容与要求1 ArcGIS基本操作练习操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第二章p15-35。
实验数据具体见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘\ch3\EX1。
要求:(1)了解ArcMap的窗口组成(2)熟悉数据层的加载、基本操作等(3)熟悉ArcGIS的工作环境2 ArcGIS基本数据文件的创建操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第三章p41-81。
要求:(1)掌握Shapfile文件创建方法(2)熟悉Coverage文件创建方法3 建立拓扑关系操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第三章p93-100。
实验数据具体见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘\ch3\EX1(实例与练习1)。
要求:掌握创建拓扑关系的具体操作流程4矢量数据编码(选做)操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第三章p41-93。
实验数据具体见服务器\083 GIS原理及应用\ex1-4。
要求:(1)掌握图像配准方法(2)掌握矢量化、图形编辑的基本方法(3)掌握矢量数据结构编码的方法(如索引编码、拓扑编码等)5数据更新变换(1)操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第五章p106-136。
基于ArcSDE的空间数据库技术的应用研究SDE) 作为中间件连接GIS应用程序和关系数据库系统,较好地解决了空间数据和属性数据统一存和管理的问题。
通过清江水情仿真和水电综合调度系统空间数据库的设计过程阐述了其中的一些键技术。
地理信息系统( GIS) 的发展要求数据库系统不仅能够存储属性数据,而且能够存储空间数据,存储和管理空间数据是GIS的核心任务之一。
对于空间数据来说,既要存储空间实体的地理位置,还要存储实体之间的拓扑关系。
本文以清江水情仿真和水电综合调度系统的空间数据库设计过程阐述了其中用到的一些技术,其中最关键的技术是:作为中间件来连接GIS应用程序和关系数据库系统的空间数据库引擎———ArcSDE;将数据分类存储的面向对象的空间数据模型———Geodatabase ;对清江流域数据进行系统存储的ESRI 的水文模型———Arc Hydro Data Model。
1 空间数据库技术空间数据库技术用关系数据库管理系统(RDBMS) 来管理空间数据,主要解决存储在关系数据库中的空间数据与应用程序之间的数据接口问题, 即空间数据库引擎( SpatialDatabase Engine) 。
更确切地说,空间数据库技术是解决空间数据对象中几何属性在关系数据库中的存取问题,其主要任务是:1) 用关系数据库存储管理空间数据; 2) 从数据库中读取空间数据,并转换为GIS 应用程序能够接收和使用的格式; 3) 将GIS 应用程序中的空间数据导入数据库,交给关系数据库管理。
因此空间数据库技术是空间数据进出关系数据库的通道[ 1 ] 。
1. 1 空间数据库中数据存储经历的三个阶段空间数据库中数据存储经历的三个阶段是:拓扑关系数据存储模式、Oracle Spatial 模式和ArcSDE 模式。
拓扑关系数据存储模式将空间数据存在文件中,而将属性数据存在数据库系统中,二者以一个关键字相连。
这样分离存储的方式由于存在数据的管理和维护困难、数据访问速度慢、多用户数据并发共享冲突等问题而不适用本系统。
浅谈基于ArcSDE的地理空间数据库设计与实现摘要:在阐述ArcSDE体系结构和原理的基础上,探讨应用ArcSDE实现地理空间数据库的生产管理,并以评税空间基础数据库的设计和建立为例,探讨了应用ArcSDE建立空间数据库的技术方法。
关键词:ArcSDE,地理空间数据库,属性数据,空间数据引擎引言传统的空间数据管理方法大多是基于文件式的管理,在共享方面最好的也只能在Internet网上发布该用户所拥有的元数据信息,让用户了解其拥有数据的来源、精度、比例尺、数据大小等信息,并且数据基于文件式的管理方法存在共享能力差、维护困难、单用户数据并发共享冲突、结构松散及不便于管理等缺陷。
所以,它已经不适应新形势下数据共享的需求,应发展新的管理方法。
本文在简要介绍由美国ESRI公司开发的ArcSDE软件模块的体系结构和原理基础上,以设计和建立地税空间基础数据库为例,探讨了应用ArcSDE建立数据库的技术方法,并讨论了本系统在建立空间数据库方面存在的技术缺陷和解决方法。
1 ArcSDE体系结构和原理ArcSDE是空间数据库引擎(Spatial Database Engine,缩写为SDE),是地理信息系统(GIS)通向关系数据库管理系统(RDBMS)的关口(Gateway)。
ArcSDE具有很强的开放性,可以Oracle,Microsofi SQL Server,DB2,Informix等多种符合工业标准的关系数据库管理系统(RDBMS)作为其底层数据库存储空间数据,是数据库与应用程序之间的一个中间件。
中间件可以无缝地嵌入到应用开发环境中,在分布式网络环境下,客户机的应用程序中间件负责数据访问,由该中间件完成网络数据的查找,然后将查找的信息返回给客户端。
在本系统的设计中,就是采用了ESRI的ArcSDE这样一个数据访问中间件。
ArcSDE在ArcGIS体系中的作用如图1所示。
图1 ArcSDE在多用户GIS体系中的作用ArcSDE采用客户、服务器(Client、Server)体系结构。
- 54 -信 息 技 术为满足航空摄影过程中影像的存储需求,有关单位进行研究后提出了GIS 系统。
随着GIS 技术持续更新与完善,航空摄影数据库所需功能越来越多。
根据工作要求,GIS 不仅应存储属性数据,还应具备存储空间数据的能力[1]。
空间数据库不仅要保存空间对象的地理位置信息,还要保存对象之间的拓扑关系信息。
因此,如何规划、开发空间数据库引擎成为一项重要工作。
而在空间数据方面,遥感图像数据是一种重要的数据形态,也是今后数据库数字化应用的重要研究方向[2]。
随着遥感技术快速发展,市场现有的遥感数据数量呈几何级数增加,传统的基于“图幅”“影像文件”的数据管理方式已无法适应“数字化”时代的发展需求。
数字航摄影像同时具备地图的几何特性和影像特性,具有直观易读、信息量丰富和获取快速等优点,在国内、外都获得了高度认同,成为一种使用越来越多的基础地理数据资源。
然而,从海量数字影像数据的管理与分发服务的角度看,数字航摄影像仍很难推广使用。
为此,本文将基于ArcSDE ,进行如下研究。
1 基于ArcSDE 的航空摄影档案资料数据库建立1.1 航空摄影影像数据库模型建立构建航空摄影影像数据库前,需要通过高斯正反算公式计算航空摄影的定位信息,将其转变为数据库可以识别的数据信息[3]。
利用高斯投影正算公式,假定椭球面上一点的地球坐标为(B ,L ),同时(B ,L )也可表示该点的经纬度,求解其高斯平面上的坐标(x ,y ),该过程即为高斯投影正算。
其数学关系如公式(1)、公式(2)所示。
x =F 1(B ,L ) (1)y =F 2(B ,L )(2)式中:F 1和F 2代表转换系数。
高斯投影逆变换以一个点在高斯平面上的坐标为基础,来确定一个点的位置为x 、y ,求出该点的地球坐标B 、L ,其数学关系如公式(3)、公式(4)所示。
B =φ1(x ,±y )(3)±L =φ2(x ,±y )(4)式中:φ1和φ2代表逆转换系数。
ArcGIS空间数据组织和管理⽅法及个⼈感想题⽬:ArcGIS空间数据组织和管理⽅法及个⼈感想姓名:学号:专业:随着地理信息产业的不断壮⼤,地理信息的模式也发⽣了根本的改变,传统的纸质地图到如今的电⼦地图,未来地理信息将⾯向服务,⾛向共享与职能,整合计算资源、⽹络资源、存储资源在内的各种资源通过云计算连接在⼀起来进⾏服务。
也正是出于让我们更快更好地了解GIS和相关产品的⽬的,⽼师布置了本次作业,⽽我经过查阅资料决定深⼊了解ArcGIS这⼀产品。
ESRI公司作为全球GIS业界的开拓者和引领者,主导着GIS技术的发展前沿。
⽽ArcGIS系列软件是ESRI公司集近40年GIS咨询和研发经验开发的GIS平台产品家族。
建⽴在⼯业标准之上的ArcGIS,既有强⼤的功能,⼜具有良好的易⽤性。
但是对于像我这样的初学者来说,ArcGIS犹如⼀本厚重的教科书,内容虽然详实,翻看起来还是有些吃⼒的。
因此,我选择了4个应⽤基础框架即桌⾯软件(Desktop)、服务器(Server)GIS、嵌⼊式(Embedded)GIS 和移动(Mobile)GIS中的Server GIS进⾏学习,因为Server GIS正是搭建在应⽤服务器、⽹络服务器和⽤户之间的桥梁,学习Server GIS能够确切地把握ArcGIS空间数据组织和管理的基本情况和特殊之处,能够以⼩见⼤、以点盖⾯地去了解整款ArcGIS软件。
⼀、ArcGIS Server初步了解ArcGIS Server是⼀个基于Web的企业级GIS解决⽅案。
⽤户可以使⽤ArcGIS Server在企业内部⽹或整个互联⽹范围内共享GIS资源,也可以把地图或者其他的地理信息资源⽆缝地集成到普通的⽹站页⾯中。
⽽ArcGIS Server特别之处就在于其将两项功能强⼤的技术——GIS技术和Web技术结合在⼀起,协同合作,综合发挥GIS的空间查询、定位、分析和处理特点,以及⽹络技术的全球互连、信息共享的特点。
1ArcSDE的体系结构和数据模型ArcSDE采用客户/服务器(即Client/Server)体系结构。
在以Oracle为底层数据库的环境中,ArcSDE为用户提供了三种灵活的选择,用户可以根据具体情况选择直接连接(也称为两级连接,Two-TieredConnection)、间接连接(也称为三级连接,Three-TieredConnection)或者建立OLEDB连接。
一般推荐采用间接连接。
ArcSDE间接连接的体系结构如图1所示。
在服务器端ArcSDEService的giomgr进程一直在后台运行,当客户程序连接请求通过TCP/IP网络发送到ArcSDE时,giomgr进程为该连接分配一个专用的gsrvr,以后客户程序与ArcSDE的应用服务器之间的通讯就通过该gsrvr进程来进行。
gsrvr进程主要起以下几个作用:(1)服务于该连接的所有请求;(2)解释客户查询请求为Oracle可以理解的SQL语句,并根据查询对象(要素类或栅格数据集)的空间索引和查询条件产生过滤器,然后将带有过滤器的SQL语句提交Oracle服务器;(3)进一步将Oracle提取的查询结果集进行第二步的空间过滤,以产生符合查询条件的最小结果集并返回客户程序;(4)维护和管理元数据。
ArcSDE作为空间数据库引擎,既可以将矢量数据存储到GeoDatabase中,也可以将栅格数据存储到GeoDatabase中。
ArcSDE以GeoDatabase数据模型来存储数据。
在GeoDatabase数据库中,GeoDatabase是最高层次的地理数据单元,所有的地理数据由一个或多个GeoDatabase组成。
一个GeoDatabase由多个抽象数据集(Datasets)组成[2]。
数据集通过继承得到Tin(Triangulatedirregularnetwork)数据集、栅格数据集、要素数据集和表。
Tin数据集是指一套带有z值的不规则三角网,用它来精确表示表面。
栅格数据集是存储有不同光谱或分类值的基于ArcSDE的空间数据组织和管理张佐帮1,尚颖娟2(1.西南大学地理科学学院,重庆400715;2.西南大学资源环境学院,重庆400716)摘要:重点讨论了ArcSDE的数据组织模型,以及如何组织和管理空间数据;利用ArcSDE结合Oracle9i技术,实现了中国--东盟自由贸易区电子政务系统中数据库的建立。
关键词:ArcSDE;数据组织;空间数据库中图分类号:P208;TP311文献标识码:B文章编码:1672-6251(2007)09-0058-03TheorganizationandmanagementofspatialdataZHANGZuo-bang1,SHANGYing-juan2(1.SchoolofGeographicalsciences,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China;2.SchoolofResourceandEnvironment,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China)Abstract:ThepaperfocusesondiscussingthedataorganizationmodelofArcSDEandhowtoorganizeandmanagethespatialdata.ByusingArcSDEandOracle9itechnique,thedatabaseoftheE-governmentsystemofCAFTAisestablished.Keywords:ArcSDE;Organizationofdata;Spatialdatabase收稿日期:2007-08-22作者简介:张佐帮(1979-),男,助教,研究方向:地理信息系统应用。
图1ArcSDE间接连接的体系结构[1]多光谱带的一个简单数据集或一个复合数据集。
要素数据集是具有相同空间参考系(SpatialReference)的要素类集合,它由几何网络和对象组成。
几何网络同时也称拓扑,被绑定在一个包含有完整拓扑的要素类的图层中。
要素类还可派生为点、线和面三种要素。
数据集中的另一类地理数据(属性数据)--表,通过继承可以得到属性关系类和对象类。
属性关系类是一张存储要素与要素之间或对象与对象之间的关联的表,对象类则是用于关联行为的表。
对象类向下可泛化为要素类,并为要素类制定了相应的约束机制--规则;对象类同时又与几何网络组合成要素数据集,而且对象类又继承自表,这就把地理空间数据和属性数据联系在一起。
2ArcSDE存储和组织空间数据空间数据的组织和存储包括栅格数据和矢量数据两个方面。
栅格数据的组织形式有两种:无缝镶嵌(Mosaic)和栅格编目(Rastercatalogs)[3]。
无缝镶嵌是将两景或多景影像融合为一个无缝的栅格数据集,影像重叠部分会根据各景影像加载时的顺序由后加载的影像修改、覆盖先加载的影像,对于那些不需要进行修改的背景影像数据以及影像重叠部分无关紧要的数据来说,采用镶嵌方式有很大的好处,因为镶嵌图的显示速度很快。
参与制作栅格数据镶嵌图的各景影像必须具有相同的波段数、色彩深度和空间参考系统,且不能含有色彩映射表。
栅格编目组织形式是将多景影像显示为一个无缝的图层而不必将其镶嵌。
对于需要经常更新的影像数据以及两景影像重叠部分不希望被覆盖而失去信息的影像数据而言,可以采用这种组织方式。
在ArcSDE中,栅格数据存储为Oracle的诸关系表,这些表主要包括SDE系统用户方案下的SDErastercolumns表、用户方案下的业务表(Businesstable)和4个支撑表(rastertable、rasterauxiliarytable、rasterbandtable和rasterblocktable),以及它们的索引。
这6个表中,rasterblock表是真正存储影像像元值的,因此该表记录数最多,至于rasterblock表记录数的多少,则与ArcSDE的存储参数有关。
ArcSDE中的矢量数据是作为Shape存贮的,一个Shape可以是一个点、一条线,或是一个平面,一个Shape就是地图上的一个对象,每个Shape有独立的属性,例如城市人口、河流名称等。
3ArcSDE的应用实例中国———东盟自由贸易区电子政务系统是一个基于网络的辅助决策支持系统。
它的数据库采用ArcSDE和Oracle9i对数据进行组织和管理,实现了空间数据和非空间数据的一体化管理。
在本数据库中,主要的数据有:(1)空间数据:中国--东盟10国矢量数据(1:2500万、1:400万和1:100万);影像数据,主要是空间分辨率为250m全范围(中国云南及东盟10国)的MODIS影像数据和空间分辨率为50m的TM影像数据(中国云南);DEM数据,主要为中国--东盟10国部分地区的DEM数据(1000m像元)和云南省DEM数据(500m像元)。
(2)非空间数据:中国云南与东盟10国历史和现状的部分社会经济统计数据。
以上各种尺度、各种数据格式的数据中,空间数据的入库方法是通过ArcSDE命令方式导入或者通过ArcCatalog、ArcToolbox等数据转换工具导入。
ArcSDE的命令方式可以实现批处理。
非空间数据通过ODBC建立数据源导入Oracle9i数据库中。
ArcSDE存储和组织数据库中的空间要素的方法是将空间数据类型加到关系数据库中,ArcSDE并不改变和影响现有的数据库,只是在现有的数据表中加入图形数据项(Shapecolumn)供软件管理和访问与其关联的空间数据。
ArcSDE将地理数据和空间索引放在不同的数据表中通过关键项将其相联。
将图形数据项加到一个商业数据库表后,我们称该表为空间可用的(spatiallyenabled)。
ArcSDE通过将信息存入层表LAYERStable来管理空间可用表,层表帮助管理商业表和空间数据之间的连接。
对空间可用表我们可像通常那样对表中数据进行查询合并,也可以进行图到属性或属性到图的查询。
下面举例说明LARYERS表中数据的存储结构和关系,如图2。
在LAYERS表中的TABLENAME字段存储的是那些包含空间数据列的表的名称,在TABLENAME字段下有一个名为CITIES的BusinessTable。
SPATIALCOLUMN字段中的数据指明了商业表中空间数据列的字段名,在此例中该字段名为SHAPE。
现以CITIES这张商业表为例详细说明这几个表之间的关系。
因为在LAYERS表中与CITIES相对的LAYERID是11,所以CITIES表所对应的空间数据及其索引一定存放在F11和S11两个表中。
其中F11是空间数据表,S11是索引表。
在CITIES这张商业表中,SHAPE是一个标准的NUMBER类型的字段,它只是起到一个索引的功能,即通过SHAPE中的数值就能由F表和S表(其后的数字由这个空间对象的ObjectID决定)的FID字段找到与其对应的行。
另外,F表中的POINTS字段是一个LONGROW类型的字段,其中存放着空间对象所有坐标值序列的二进制编码。
4功能设计4.1首页设计用市和县级联菜单提供通过系统管理员验证的用户注册的县名和市名。
它们是通过读coun1和city1表产生的,通过提交我们可以进入各县的主页面,然后进行浏览。
4.2各县页面它是一种框架页面,由大标题栏、登录注册栏、导航栏、主页面四部分组成。
为了美观起见,其中,大标题栏为一flash动画,导航栏为一flash摇摆菜单,主页面为一自动换行表格。
另外,在状态栏中,采用了文字滚动效果来标识各市、县的物候发布内容。
其中主页面的设计:主页面有近日物候、近日气候、近日农事、近日环境、近日灾情、近日新闻、近日需求七部分组成。
4.3用户注册信息处理模块及后台管理设计4.3.1注册信息处理这个功能分两部分:首先在coun1表中查找市和县是否存在,如果市名不存在,则用户的权限为市级管理员权限,如果市名存在而县名不存在,则用户的权限为县级管理员权限。
如果两者都存在,则用户的身份为新闻录入员。
另外,新注册待验证用户pass字段默认值为n。
4.3.2登录及各县信息管理首先检测用户是否存在。
如果用户名存在,则检验是否被系统管理员通过,如果通过,则验证是否是第一次登录,如果是,则转向新建数据库页面,进行该县的物候库创建及建表。
如果不是第一次登录,则进入该县的管理页面,进行该县的后台管理工作。
如果没有被系统管理员通过,则需等待系统管理员进行身份验证。
如果用户不存在,则退回登录页面,再次登录或注册。
5结束语由于时间的仓促,对于数据分析我们今后将作进一步解决,数据库的安全性和一致性有待进一步验证。