城市空间数据库设计
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空间数据库设计与管理技巧空间数据库是指在数据库系统中存储和处理与地理和空间有关的数据,如地理位置、地理信息、地图等。
随着科技的迅猛发展,对于空间数据的管理和分析需求也越来越高。
而一个高效的空间数据库设计和管理技巧则至关重要。
本文将探讨一些关键的技巧和原则,帮助读者更好地设计和管理空间数据库。
1. 数据模型选择在设计空间数据库之前,首先要选择合适的数据模型。
常见的数据模型有层次模型、网络模型、关系模型、面向对象模型等。
针对空间数据的特点,关系模型是最常用的模型之一。
通过将空间数据中的对象和关系转化为关系型数据表和关系之间的连接,实现空间数据的存储和查询。
但是在某些情况下,面向对象模型或者其他模型也有其优势和适用性。
因此,在选择数据模型时,需要根据具体的业务需求,并结合空间数据的特点进行权衡。
2. 空间索引的设计空间数据的查询和分析通常需要涉及到空间关系,如邻近查询、覆盖查询等。
而对于大规模空间数据,全表扫描往往效率低下。
因此,在设计空间数据库时,需要考虑使用空间索引来提高查询效率。
常用的空间索引方法包括R树、四叉树、网格索引等。
每种索引方法都有其特点和适用场景,需要根据数据的特点和查询需求来选择合适的索引方法。
3. 数据分区和划分策略对于大规模空间数据,为了提高数据的存储效率和查询性能,通常需要进行数据分区和划分。
分区是将数据按某种规则划分到多个独立的存储区域中,而划分则是将数据按照某个属性或者特征划分为多个子集。
分区和划分的策略需要根据具体的业务需求和数据特点来确定。
例如,可以根据地理位置、时间属性或者其他属性来进行分区和划分,以提高数据的管理和查询效率。
4. 数据质量和完整性保证在空间数据库设计和管理过程中,数据质量和完整性是至关重要的。
空间数据的精度和准确性直接影响到地理分析的可靠性和结果的准确性。
因此,需要采取一系列的措施来保证数据的质量和完整性。
例如,可以使用GPS等定位技术获取准确的位置信息,采用空间校正算法来处理位置偏差,建立数据验证和纠错机制等,以提高数据的质量。
如何进行地理信息系统的空间数据库设计地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)作为一种集成多种数据和空间信息的信息系统,已经广泛应用于城市规划、自然资源管理、环境保护、交通规划等领域。
而空间数据库设计是GIS中非常重要的一部分,它涉及到数据的组织、存储和处理,直接关系到GIS的性能和效率。
本文将探讨如何进行地理信息系统的空间数据库设计。
一、需求分析在进行空间数据库设计之前,首先需要进行需求分析,明确系统所需要存储的数据种类和数据量。
根据用户的需求,确定需要存储的地理对象类型,例如建筑物、道路、河流等。
同时还需要考虑数据的更新频率以及对数据的访问需要。
二、数据模型选择在设计空间数据库时,需要选择适合的数据模型。
目前常用的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
根据具体的需求和现有技术水平,选择合适的数据模型。
一般来说,关系模型是较为常用的一种模型,它可以通过表格来存储地理空间数据和属性数据,方便数据的管理和查询。
三、空间索引设计在地理信息系统中,空间索引是提高查询效率的关键。
通过适当的空间索引设计,可以大幅提升数据查询的速度。
常用的空间索引方法包括R树、四叉树和网格索引等。
根据系统的特点和查询需求,选择合适的空间索引方法,并进行索引的构建。
四、数据存储与组织在进行空间数据库设计时,需要考虑数据的存储和组织方式。
一般来说,可以采用关系型数据库进行数据存储,并建立合适的表结构。
对于大规模的地理空间数据,可以考虑采用分布式存储方式,将数据分布在不同的物理节点上,提高系统的扩展性和性能。
五、数据完整性与一致性地理信息系统的空间数据库中通常涉及大量的数据,因此需要确保数据的完整性和一致性。
在进行数据插入、更新和删除时,需要进行相应的约束和验证,确保数据的有效性和正确性。
同时,还需要进行数据的备份和恢复,以防数据丢失或损坏。
六、安全性与权限控制在进行空间数据库设计时,需要考虑数据的安全性和权限控制。
请简述空间数据库设计的步骤。
空间数据库设计是一个庞大而复杂的过程,它包含了多个步骤。
在实际的设计工作中,需要遵循一定的流程和方法论,才能确保数据库的可靠性和高效性。
下面是空间数据库设计的步骤:1.需求分析需求分析是空间数据库设计的第一步。
在这一阶段,需要与用户和相关人员进行沟通,了解他们的需求和要求,分析他们的工作流程和数据处理过程。
这样可以确定数据库的数据类型、数据量、数据结构和功能等方面的需求。
2.数据建模数据建模是空间数据库设计的第二步。
在这一阶段,需要对需求分析的结果进行数据建模,确定数据的实体、属性和关系等方面的内容。
通常采用实体关系图(ER图)进行建模,以便直观地显示数据的结构和关系。
3.数据库设计数据库设计是空间数据库设计的核心步骤。
在这一阶段,需要具体设计数据库的结构和功能,包括数据表的设计、索引的设计、视图的设计、存储过程的设计等方面的内容。
同时,还需要考虑数据库的安全性、可靠性和性能等方面的问题。
4.数据实现数据实现是空间数据库设计的第四步。
在这一阶段,需要根据数据库设计的结果,实现数据库的结构和功能。
通常采用数据库管理系统(DBMS)进行实现,例如Oracle、SQL Server、MySQL等。
5.数据测试数据测试是空间数据库设计的第五步。
在这一阶段,需要对数据库进行测试,验证数据库的功能和性能是否符合需求。
通常采用数据抽样、数据比较、性能测试等方法进行测试,以确保数据库的稳定性和可靠性。
6.数据部署数据部署是空间数据库设计的最后一步。
在这一阶段,需要将数据库部署到实际的环境中,并进行数据迁移和数据备份等工作。
同时,还需要进行数据库的性能优化和安全加固等方面的工作,以确保数据库的高效性和安全性。
空间数据库设计是一个复杂而系统的过程,需要遵循一定的流程和方法论,才能确保数据库的可靠性和高效性。
在实际的工作中,需要注意数据建模、数据库设计、数据实现、数据测试和数据部署等方面的问题,以确保数据库的质量和稳定性。
§2.7 空间数据库的设计、建立和维护一、空间数据库的设计数据库因不同的应用要求会有各种各样的组织形式。
数据库的设计就是根据不同的应用目的和用户要求,在一个给定的应用环境中,确定最优的数据模型、处理模式、存贮结构、存取方法,建立能反映现实世界的地理实体间信息之间的联系,满足用户要求,又能被一定的DBMS接受,同时能实现系统目标并有效地存取、管理数据的数据库。
简言之,数据库设计就是把现实世界中一定范围内存在着的应用数据抽象成一个数据库的具体结构的过程。
空间数据库的设计是指在现在数据库管理系统的基础上建立空间数据库的整个过程。
主要包括需求分析、结构设计、和数据层设计三部分。
1、需求分析需求分析是整个空间数据库设计与建立的基础,主要进行以下工作:1)调查用户需求:了解用户特点和要求,取得设计者与用户对需求的一致看法。
2)需求数据的收集和分析:包括信息需求(信息内容、特征、需要存储的数据)、信息加工处理要求(如响应时间)、完整性与安全性要求等。
3)编制用户需求说明书:包括需求分析的目标、任务、具体需求说明、系统功能与性能、运行环境等,是需求分析的最终成果。
需求分析是一项技术性很强的工作,应该由有经验的专业技术人员完成,同时用户的积极参与也是十分重要的。
在需求分析阶段完成数据源的选择和对各种数据集的评价2、结构设计指空间数据结构设计,结果是得到一个合理的空间数据模型,是空间数据库设计的关键。
空间数据模型越能反映现实世界,在此基础上生成的应用系统就越能较好地满足用户对数据处理的要求。
空间数据库设计的实质是将地理空间实体以一定的组织形式在数据库系统中加以表达的过程,也就是地理信息系统中空间实体的模型化问题。
主要过程是见图2-7-1。
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。
空间数据库的设计与管理1. 引言空间数据库是指在计算机系统中用于存储和管理地理数据的数据库系统。
随着地理信息系统(GIS)的发展和应用日益广泛,空间数据库的设计与管理变得尤为重要。
本文将探讨空间数据库的设计原则、数据模型和管理方法。
2. 空间数据库的设计原则(1)空间一体性:空间数据具有一定的一体性,即地理对象的各个组成部分之间具有一定的内在关联。
在设计空间数据库时,必须考虑地理对象的组成关系和拓扑关系,确保数据元素的一致性和正确性。
(2)空间关联性:地理对象之间存在着空间关联关系,如邻近关系、包含关系等。
在数据库设计中,需要考虑地理对象之间的关联关系,并为其建立相应的索引和查询机制。
(3)数据完整性:地理数据的完整性是空间数据库设计的核心要求之一。
设计者需要定义具体的数据模型,并设置相应的完整性约束,以保证地理数据的准确性和可靠性。
3. 空间数据库的数据模型(1)层次模型:层次模型是最早被应用于空间数据库的数据模型之一。
该模型可以有效地描述地理对象之间的层次关系,但对于描述非树形结构的数据非常复杂,不适用于较复杂的地理数据。
(2)对象模型:对象模型是基于面向对象的思想,将地理对象视为实体,具有属性和行为。
该模型能够灵活地描述地理对象之间的继承和关联关系,适用于复杂的地理数据。
(3)拓扑模型:拓扑模型基于图论的思想,以节点和边表示地理对象之间的拓扑关系。
该模型适用于描述复杂的拓扑结构,如网络、流域等。
4. 空间数据库的管理方法(1)数据采集与预处理:在建立空间数据库之前,需要通过各种采集手段(如遥感技术、GPS等)获取地理数据。
同时,还需要对采集到的数据进行预处理和清洗,以保证数据的质量和准确性。
(2)数据存储与索引:地理数据一般以向量数据或栅格数据的形式存储。
对于大规模的地理数据,需要采用合适的存储结构,并设置相应的索引机制,以提高数据的存取效率。
(3)数据查询与分析:空间数据库的主要功能是支持数据的查询和分析。
空间数据库设计与管理方法引言:随着时代的发展和科技的进步,空间数据的应用范围越来越广泛。
无论是地理信息系统、导航系统还是物流管理系统,都需要依赖空间数据来完成各自的功能。
而空间数据库的设计与管理往往成为空间数据应用的关键环节。
本文将探讨空间数据库设计与管理的方法,以帮助读者了解如何高效地利用和管理空间数据。
一、空间数据库的基本概念空间数据库是指能够存储、查询和分析空间数据的数据库。
与传统的关系型数据库相比,空间数据库在处理空间数据时具有一些特殊的需求和挑战,比如支持空间数据类型、空间索引和空间查询等。
空间数据类型包括点、线、面、多边形等,而空间索引则是为了提高空间查询的效率而设计的数据结构。
二、空间数据库的设计原则在设计空间数据库时,需要遵循一些基本原则,以确保数据库的性能和可拓展性。
1. 数据模型选择在选择数据模型时,应根据具体的应用场景来决定。
常见的空间数据模型包括关系型数据模型、对象模型和多维模型。
关系型数据模型适用于简单的空间查询和分析,而对象模型则更适合复杂的空间对象表示和关联操作。
多维模型则主要应用于OLAP(联机分析处理)系统。
2. 空间索引选择针对空间查询的需求,应选择合适的空间索引结构。
常用的空间索引结构包括R树、四叉树和网格索引等。
R树适用于范围查询,四叉树适用于点查询,而网格索引则可以快速处理空间数据的聚集查询。
3. 数据库分区对于大规模的空间数据库,可以考虑将数据进行分区。
分区可以提高数据库的查询性能和并行处理能力。
常见的分区策略包括水平分区和垂直分区。
水平分区将数据行划分到不同的物理存储设备上,而垂直分区将数据列划分到不同的表中。
三、空间数据库的管理方法除了设计合理的数据库结构,还需要合理地管理数据库的运行和维护,以保证数据库的可靠性和效率。
1. 数据备份与恢复定期进行数据备份是保证数据库可靠性的重要手段。
可以通过全量备份和增量备份相结合的方式来提高备份效率。
同时,要定期进行数据恢复测试,确保备份数据的可用性。
南宁市城市空间数据库系统的设计闫盛婷;姚胜【摘要】Together with status, this paper proposes to establish urban spatial database system of Nanning, so as to be reliable information support for urban planning and management.%南宁市的规划编制成果及规划审批成果等各类数据资源相互分散、系统相对独立,原有的系统难以有效融合集成、发挥应有的效益,制约了规划管理工作质量和效率的提高。
因此,只有采用现代化的科学技术实现信息资源的标准化、规范化、社会化建设,才能使规划信息化管理更好地适应现代化规划管理工作的需求。
本文提出建立南宁市城市空间数据库系统,从目前的规划管理信息系统应用需求出发,设计集规划审批成果审查、入库与管理、规划成果查询调阅、现状及控规指标空间统计分析等多种功能模块于一体的业务系统。
【期刊名称】《广西城镇建设》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】3页(P64-66)【关键词】南宁市;城市空间数据库;系统;设计【作者】闫盛婷;姚胜【作者单位】南宁市规划信息技术中心;南宁市规划信息技术中心【正文语种】中文【中图分类】TU984改革开放以来,南宁市社会经济建设取得了巨大成就,按照科学发展观、构建和谐社会的要求,信息化建设进入新的发展阶段。
但由于缺乏统一的规划,各部门之间存在重复建设、缺少规划等情况,项目建成后各类数据资源相互分散、系统相对独立,原有的系统难以发挥应有的效益,制约了规划管理工作质量和效率的提高。
为了更好地适应现代化管理工作的需要,实现信息资源的标准化、规范化、社会化,进一步提升城市规划信息化管理水平,应进行南宁市城市空间数据库系统的建设。
1 现状问题及需求分析目前,南宁市规划管理局内设各审批科室,下设南宁市规划设计院与南宁市规划研究中心(规划编研部门)和南宁市规划信息技术中心与市勘测院,分别负责规划编制以及基础测绘业务,但各类规划编制成果(总体规划、控制性详细规划、专项规划等)和规划审批成果(用地红线图、项目总平图、竣工验收图等)大都处于无序分散管理或不能有效、顺畅管理状态,严重影响了规划项目审批与规划修编的效率与科学性。
空间数据库的设计与实现随着互联网和物联网技术的快速发展,数据的规模和复杂程度逐渐增加,数据存储与管理方面的需求也变得越来越迫切。
而空间数据作为一种具有地理位置信息的数据类型,其空间关系和拓扑关系的复杂度更是将数据存储与管理的任务推向了新的挑战。
因此,针对空间数据的特点,设计与实现一种高效的空间数据库成为了当前研究的热点之一。
一、空间数据的特点空间数据具有地理位置信息,与传统数据相比,其独特的特征主要体现在以下几个方面:1.空间数据是三维的,具有高维度、大规模的特性。
2.空间数据涵盖范围广,具有局部较强的相关性和全局综合性特点。
3.空间数据具有强的空间关系和拓扑关系,相邻数据之间有很强的关联性。
4.空间数据的获取成本较高,通常需要使用昂贵的传感器设备进行采集。
二、空间数据库设计的主要方法面对空间数据的复杂性,开发高效的空间数据库是一项值得探究的跨领域任务。
目前,主要的空间数据库设计方法主要包括空间索引技术、空间数据模型、空间查询优化等。
1.空间索引技术在传统的数据库中,为实现快速定位和查询数据的目的,常常使用B+树结构等索引结构进行存储。
而针对空间数据的索引结构则需要考虑其空间关系和拓扑关系,主要包括R树、Quadtree等等。
其中R树可以将空间信息进行层次化表示,并且在查询时可以有效地削减搜索空间;Quadtree则是一种可以将平面划分为四个等分的树形结构,它可以方便地对空间数据进行多级叠加。
2.空间数据模型空间数据模型是空间数据库构建的基石。
不同的空间数据模型在数据的描述和处理方面存在很大的差异。
因此,选择合适的空间数据模型对空间数据库的设计和实现具有重要意义。
常见的空间数据模型包括内在数据模型和外在数据模型。
内在数据模型主要针对在计算机中的物理存储结构,例如空间向量模型、栅格模型等;而外在数据模型更关注数据的语义表达,例如面向对象数据模型、图形结构数据模型等。
同时,不同的数据模型之间也可以进行转换和集成,以满足不同领域数据处理的要求。
空间数据库的设计与实现随着互联网的快速发展,数据量和种类愈发繁多,如何高效地存储和管理这些数据已成为现代技术的重要问题。
其中,空间数据的存储和管理更是难度加大。
在众多的数据库类型中,空间数据库因其独有的数据特征和应用场景而受到越来越多的关注。
本文将讨论空间数据库的设计与实现。
一、空间数据的特点空间数据不同于一般的数据,它具有以下几个特点:1.空间数据具有空间位置信息,比如地理经纬度、海拔高度等。
2.空间数据是动态的,实时的,具有时空特征,比如车辆行驶轨迹、气象信息等。
3.空间数据是多源异构的,比如不同的卫星影像数据、传感器数据、气象数据等。
4.空间数据具有高维度且数据量大,比如地理信息系统(GIS)中的空间数据就可以包含很多维度。
二、空间数据库的设计针对空间数据的特点,空间数据库需要在传统数据库设计的基础上,增加空间数据的相关特性,设计出适合空间信息存储和管理的数据库系统。
设计空间数据库需要考虑以下几个方面:1.数据格式:空间数据通常以不同的格式存储,比如矢量数据、栅格数据等,需要了解各种数据格式特点并确定哪种数据格式最适合存储具体的空间信息。
2.空间索引:基于传统的索引方式,空间数据需要一种特殊的索引方式来支持空间查询,以提高空间信息的检索效率,例如R树索引等。
3.坐标系统:不同的坐标系统精度和误差不同,需要根据具体情况选用合适的坐标系统,同时还需要考虑多个不同坐标系统之间的转换问题。
4.数据采集和存储:根据空间数据的特点,数据的采集和存储需要特殊考虑,需要考虑数据的时空特征、数据量大小、数据来源等。
5.数据安全:空间数据的安全性非常重要,需要采用加密等方式保障空间数据的安全。
三、空间数据库的实现空间数据库设计完成后,需要用具体的技术实现。
通常来说,空间数据库可以采用以下两种方式实现:1.扩展传统数据库:对传统的数据库进行扩展,支持空间数据处理,在传统的关系数据库系统中增加空间数据类型和空间索引。
城市公交综合信息平台及其空间数据库设计与实现的开题报告一、选题背景及研究意义城市公交是城市重要的公共交通网络之一,也是衔接城市居民出行的重要载体。
城市公交的安全、高效、便捷和舒适直接影响着城市居民的出行体验和城市的发展。
然而,城市公交信息化建设仍然面临许多困难和挑战,如各个公交线路信息分散、信息实时性低、出行信息跨度小等。
因此,建立一个集成城市公交信息的综合信息平台,以及相应的空间数据库,即将各个公交线路信息进行集成、分析和展示,形成一个完善的公交出行受理和查询体系,能够极大地提高城市公交的服务水平,为城市公交的可持续发展提供支持,具有重要的研究意义和实践价值。
二、研究目标本研究的目标是设计并实现城市公交综合信息平台和空间数据库,主要包括以下方面:1. 收集、分析和整合城市公交线路信息及相关数据,构建城市公交信息库,并实现信息的实时更新和同步。
2. 以空间信息为核心,将城市公交线路信息与其他相关地理信息进行统一管理,构建城市公交信息的空间数据库。
3. 设计并开发基于WebGIS技术的城市公交信息查询与管理系统,实现公交线路信息组织、展示、查询和管理等功能。
三、研究内容1.城市公交信息库设计与实现本研究通过收集和整合各地的城市公交信息,建立完整的城市公交信息库,并提供实时更新和同步的功能。
城市公交信息库包括公交线路信息,公交站点信息以及公交时刻表等内容。
2. 城市公交信息的统一空间管理与空间数据库的设计城市公交线路和站点信息之间存在较强的空间关联性,设计并构建一个统一的城市公交信息空间数据库。
该数据库以空间信息为核心,整合公交线路信息和其他地理信息,并依据实际需求建立适当的数据库结构。
3. 基于WebGIS的公交信息查询与管理系统设计与实现本研究通过借助WebGIS技术,设计并实现一个便捷的公交信息查询与管理系统,实现公交线路信息的组织、展示、查询和管理等功能。
该系统应该具有数据可视化、查询响应速度快、查询结果可呈现空间位置等特点。
空间数据库设计的步骤引言•空间数据库的概念和意义•空间数据库在实际应用中的重要性空间数据库设计步骤1.确定需求和目标–确定空间数据库的用途和目标–定义数据库的范围和边界–了解用户需求和使用场景2.收集和整理空间数据–收集必要的地理空间数据–对数据进行清理和预处理–整理数据结构和格式3.建立空间数据库模型–选择合适的数据库管理系统–设计数据库表结构–定义数据关系和约束4.空间数据建模–根据需求设计空间数据模型–选择合适的空间数据类型和索引方式–进行数据建模和存储方案设计5.空间数据导入和处理–将收集到的空间数据导入数据库–进行数据处理和转换–确保数据的一致性和完整性6.空间数据查询和分析–设计查询语句和分析方法–使用查询语言进行数据查询–进行数据分析和可视化7.数据库性能优化和调优–分析和评估数据库性能–优化查询和数据访问性能–调整数据库配置和参数8.数据库安全和维护–设计合理的用户权限和访问控制–定期备份和恢复数据库–监控数据库运行状态和性能–提供灾备和故障恢复方案确定需求和目标在设计空间数据库之前,首先要明确数据库的使用目的和需求。
根据不同的应用场景和业务需求,确定数据库的范围和边界,以便明确设计的方向和目标。
收集和整理空间数据收集地理空间数据是设计空间数据库的第一步。
需要确定所需数据的类型,例如地图、卫星影像、传感器数据等。
然后进行数据的收集和清理,剔除重复、冗余和错误的数据。
最后,整理数据的结构和格式,便于后续的建模和存储。
建立空间数据库模型选择合适的数据库管理系统(DBMS)是设计空间数据库的关键。
常见的空间数据库管理系统包括PostGIS、Oracle Spatial等。
根据需求设计数据库的表结构,包括常规属性和空间属性。
同时,需要定义数据的关系和约束,保证数据的一致性和完整性。
空间数据建模在数据库模型的基础上,针对空间数据进行建模。
根据具体需求设计空间数据的模型,选择合适的空间数据类型和索引方式。
空间数据库设计与管理的方法与技巧简介:在当今信息时代,数据的重要性越发凸显。
空间数据库的设计与管理是地理信息系统(GIS)中至关重要的一项任务。
空间数据库不仅包含了地理空间信息,还包括了与地理空间相关的属性和关系。
本文将探讨空间数据库的设计与管理方法与技巧,帮助读者更好地理解和应用空间数据库。
背景与概念:空间数据库是一种用于存储和管理与地理空间相关的数据的系统。
地理空间信息包括了地理位置、形状、大小等。
属性则包括了地物的名称、高程、温度等。
关系是指不同地物之间的连接和相互作用。
在设计和管理空间数据库时,首先要了解空间数据模型和空间索引的概念。
空间数据模型是用于描述地理空间信息的一种模型。
常见的空间数据模型有层次模型、网络模型和关系模型。
层次模型是将地理空间信息组织成层次结构的模型;网络模型是利用节点和边表示地理空间信息的模型;关系模型是运用关系型数据库技术来描述地理空间信息的模型。
不同的空间数据模型有不同的特点和适用范围,根据具体需求选择合适的模型非常重要。
空间索引是一种用于加速地理空间数据查询的方法。
常见的空间索引方法有网格索引、R树索引和四叉树索引。
网格索引是将地理空间划分为网格然后进行索引的方法;R树索引是一种多级索引结构,适用于大规模的空间数据;四叉树索引是一种递归地将空间划分为四个象限然后进行索引的方法。
空间索引既可以加速数据查询,又可以减小存储空间的使用。
方法与技巧:1. 数据库设计阶段在空间数据库设计阶段,需采取以下方法与技巧:- 需求分析:充分了解用户的需求,明确空间数据的类型和结构。
- 数据模型选择:根据具体需求选择合适的空间数据模型,权衡优缺点。
- 数据属性定义:定义属性并选择合适的数据类型,确保数据的准确性和完整性。
- 关系建立:建立合适的关系,包括地理实体之间的拓扑关系和属性关系。
2. 数据库管理阶段在空间数据库管理阶段,需采取以下方法与技巧:- 数据质量管理:定期进行数据质量检查和修复,确保数据的准确性和一致性。
海口市城市规划设计研究院 韩平 城市空间数据库设计 海口城市规划设计研究院 韩平 摘要:本文通过城市空间数据库功能分析, 建设规范、可靠、现时、共享的城市空间数据库
关键词: 城市空间数据, 结构设计
在我国城市化发展的过程中,不同部门、组织积累了大量的空间数据信息,但这些数据分散、标准不一,且多以纸张为数据载体,信息检索、数据共享难度大,随时间的推移数据保存也成问题。另一方面,随着计算机软硬件及网络技术的发展,数据库技术飞速发展,已能建立处理海量数据的分布式数据库管理系统,这些都使得建立面向城市级应用的空间数据库系统成为可能。 城市空间数据库用于存贮、管理城市空间信息和属性信息,同时也是GIS(地理信息系统)的数据源,面向GIS的各种应用服务。城市空间数据的应用流程如图1所示。
图1 城市空间数据的应用流程 一、软件选型 城市空间数据库需要集成的数据包括多种基本比例尺的地形图数据、地名数据、数字栅格地图数据、数字正射影像数据、和数字高程数据等,总共的数据量达到GB甚至TB级。借鉴国内外成功建库经验,城市空间数据库系统采用ESRI体系的ArcGIS作为GIS平台,采用Oracle 9i + ArcSDE用作数据存储;通过COM接口实现数据入库;采用MapObjects作为系
动态监测三维可视 决策支持工程管理ArcSDE Oracle元数据库G P S 手工数字化野外测量数据存储数据获取格式转换遥 感摄影测量统计资料DLG库DEMDRGDOM库专题库1、2。。。.N
应用服务数据接口GIS平台 海口市城市规划设计研究院 韩平 统应用的开发接口,实现数据库的调用和查询,以及后期应用系统的开发。 二、城市空间数据库功能分析
A.空间数据库的管理功能 空间数据库管理系统主要是从对数据库的安全、组织、更新、时态等几个方面对空间数据进行科学的管理,使用户可以合理的合法的使用空间数据,真正做到空间数据的共享。 数据库的安全管理:结合关系数据库的用户管理机制,建立角色和用户,同时定制对象、功能、和区域权限,保证数据的安全性。 灵活的更新功能:可以按照标准的地形图更新数据,也可以自定义范围更新数据。 历史数据的浏览:可以方便的浏览任意时刻的历史数据,也可以对历史数据做删除、合并的操作。 B.空间数据库的综合应用 空间数据的应用功能包括编辑、分析、制图等主要GIS功能,同时还根据实际应用情况和业务流程定制专业的应用功能。 强大的编辑功能,实现了目前作业中用到的所有编辑功能,同时针对特殊的需要设计相应的功能。 查询分析,灵活、方便的查询、分析和统计的功能。 专业制图,使用户可以根据国家标准的地形图规范生成标准的地形图,也可以对空间分析查询的的结果制作专题地图。 C.空间数据的发布和共享 可以通过(INTERNET、INTRANET)浏览或使用空间数据库中的数据,做到空间数据更大范围的共享。
三、结构设计
城市空间数据库采用一体化的空间数据和属性数据组织方法,按图幅方式进行水平方向的数据组织,分图层进行垂直方向的数据组织。以图幅和图层为单位进行管理,划分的图层在不同图幅中都是一致的。
图2 城市空间数据库结构图 城市空间数据库
基础地理数据库 专题数据库 数字高程模型数据库
数字线划地图数据库河流专题图道路专题图 厂矿企业专题图 经贸营业点专题图 数字正射影像数据库数字栅格图数据库 地名数据库 元数据库
……………………海口市城市规划设计研究院 韩平 在城市空间数据库的建库与系统设计中,考虑用户对界面和操作控制的要求,也为了提高查询速度和数据管理的便利性,数据的组织和管理采用金字塔结构(树状层次结构),顶层是城市总图,比例尺为1:5万,下层依次为1: 1万、1:5000、1:1000、1:500甚至更大比例尺的基础空间数据图,各比例尺基础空间数据分地理基础数据和专题数据两部分,其中基础地理数据包括核心要素地形图(数字线划地图数据库,DLG)、数字栅格图(DRG)、数字高程模型 (DEM)、数字正射影像 (DOM)、地名图,专题数据包括道路专题图、厂矿企业专题图、河流专题图、经贸营业点专题图等。 1、概念结构设计 (1)空间数据库的分层和各层的数据模型
空间数据可分以下几类:
JZWS 建筑物类 DLSJ 道路类 SXSJ 水系类 YXSJ 影象数据类 XZJJ 行政境界类 ……… 对应于数据分类体系的要求,空间数据中矢量共分n层,另加系统中实际的影像数据层数。数据格式采用Arc/Info的Coverage格式转入SDE,空间信息部分的存储由Arc/Info本身定义和管理。各层采纳的数据模型如下:
要素层名称 要素类型
建筑物JZWS Polygon 道路中心线DLZX Line 水系SXSJ Polygon 影象空间范围YXFW Polygon DEM数据DEM Raster 航片影象HP Raster 卫片影象WP Raster 行政境界XZJJ Line ……… (2)属性数据库的划分 属性数据库设计以及其包含的数据表划分如下:
表1 序 号 数据库名称 数据库标识 备 注 1 建筑物属性数据库 JZWDB 2 道路属性数据库 DLSDB 3 水系属性数据库 SXSDB 4 影像数据属性数据库 YXSDB ……… ……… ……… 海口市城市规划设计研究院 韩平 2、逻辑结构设计 本逻辑结构设计针对总体方案确定的系统Arc/Info数据模型,对概念设计的内容进行详细具体的规划布局。 根据总体设计的功能与子系统的划分,对概念设计提出的空间分层方案进行进一步的设计,具体每层的附加属性字段设计为: JZWS层(建筑物) 附加属性:UserID、CODE、层数、高程、类型、所属村庄; DLZX层(道路中心线) 附加属性:UserID、CODE、宽度、通往城镇、; SXSJ层(水系层) 附加属性:UserID、CODE、名称、宽度、流域概况、平均比降、五年一遇洪水 位、五十年一遇洪水位、百年一遇洪水位、最高通航水位、备注; YXFW层(影象范围层) 附加属性:UserID、线路名称、航片图层名、卫片图层名、DEM图层名; ……… 3、物理结构设计 本物理结构设计是对系统中数据存储结构的详细设计。
(1)数据源 本系统空间数据的数据源有几种,一种是在建设系统过程种利用数字摄影测量系统(DPS)生成的空间数据库,包括正射影像数据,一种是用户自身累计的资料,包括设计资料、用户设备工具资料、用户需要管理的历史资料等,第三种是从其他系统转入的数据。 不管那种数据来源,数据进入系统均需执行《数据规范化标准化方案》,数据处理过程和处理结果均要严格符合方案的要求。 (2)数据库的物理存储方式 采用客户/服务器体系。所有的数据都存储在服务器中,用户通过网络在向SDE服务器发出各种服务请求,由SDE再针对众多用户进行协调,并实现不同用户不同权限的身份确认,并向后台数据库进行查询、修改数据等具体功能。 属性数据库存储在数据服务器的Oracle数据库管理系统中。 四、需要注意的问题
1、城市空间数据库信息分类编码 城市空间信息分类编码是城市空间数据库建设过程中一个不可回避的问题,同时也是一个棘手的问题。如果城市空间信息分类编码体系不合理,将增加城市空间数据库建库工作量,影响城市空间数据库的使用和信息共享,甚至将缩短城市空间数据库的生命周期,造成巨大的损失。因此,建立完善的城市空间信息编码体系,对城市空间数据库建设至关重要。 海口市城市规划设计研究院 韩平 城市空间信息分类编码应遵循以下原则: (1)遵从国家标准 (2)兼顾制图与城市专题应用、空间分析 (3)适用性、易用性 (4)科学性、系统性 (5)唯一性、相对稳定性 (6)完整性、可扩展性 (7)不受地形图比例尺的限制 (8)便于系统实现 2、城市空间数据库安全保密设计 (1)用户身份鉴别 在系统数据库中,专门定义了用户数据库,实现对用户的管理。用户数据库的所有者为数据库管理员,除数据库管理员之外,任何人不能读写用户数据库。 在系统功能实现过程中,根据用户数据库,通过对用户的验证,确定登录数据库的用户的合法性,并为其分配响应的权限。 系统将数据划分为不同的安全级别,当用对数据进行插入、编辑或删除操作时,将检查数据用户(操作者)的权限,无相应权限的将无法修改数据。有修改空间数据权限的用户方可对于空间数据和属性数据进行修改,修改采用数据锁定机制,从而避免多个用户对数据库的并发修改,数据锁定在功能实现过程中可以按不同情况采纳记录锁定。 一般用户只能对数据进行读取(浏览),不能更新数据。 带限制条件的用户在数据库管理员给定的限制条件范围内对数据进行相关操作。 (2)备份与恢复 数据备份:对不同的数据采用不同的备份策略,对于变化不频繁的基础数据采取定期备份的方法。 系统恢复:从系统后备介质恢复系统。 数据恢复:从备份的数据库数据恢复。 备份软件和硬件:系统拟采用专用的备份软件和硬件,可以实现无人值守备份。 (3)数据加密方法 为了防止系统中所有用户浏览所有系统信息,保证系统信息的保密性,系统将所有重要的信息都进行加密,阅读时解密即可。 (4)数据防火墙 数据库服务器与Internet用路由器和防火墙从物理上进行隔离,确保数据的安全。在SDE数据服务器登录的用户身份验证的失败次数限定为不超过3次,超过后系统记录试图登录数据库的用户IP号以及其物理地址(网卡号),禁止其再次登录系统。用户禁入后,只有