（優(yōu)選）矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹當前第1頁\共有30頁\編于星期五\7點內容三種數(shù)據(jù)模型的發(fā)展史Shapefile數(shù)據(jù)模型Coverage數(shù)據(jù)模型Geodatabase數(shù)據(jù)模型三種數(shù)據(jù)模型之間的轉化當前第2頁\共有30頁\編于星期五\7點在過去20年中，矢量數(shù)據(jù)模型是GIS中變化最大的方面。例如，ESRI公司所開發(fā)每種新軟件包都對應一種新的矢量數(shù)據(jù)模型，ArcView對應Shapefile；Arc/Info對應Coverage；ArcGIS對應Geodatabase。由于1990年代地理信息的迅速發(fā)展以及ArcViewGIS3.x軟件在世界范圍內的推廣，shapefile格式的數(shù)據(jù)使用非常廣泛，數(shù)據(jù)來源也較多。Coverage數(shù)據(jù)模型源于1981年ESRI公司推出的第一個商業(yè)GIS軟件——ArcInfo。此模型比Shapefile數(shù)據(jù)模型有了較大的改進。發(fā)展史當前第3頁\共有30頁\編于星期五\7點隨著IT技術的發(fā)展，普通的事務型數(shù)據(jù)的管理模式，早已從傳統(tǒng)的基于文件的管理轉向利用基于工業(yè)標準建立的關系型數(shù)據(jù)庫進行管理，這種基于數(shù)據(jù)庫的管理方式的優(yōu)點是不言而喻的。那么帶有空間信息的地理數(shù)據(jù)是否也可以利用這種非常成熟的數(shù)據(jù)庫技術進行管理呢？于是ESRI推出了Geodatabase數(shù)據(jù)模型，利用數(shù)據(jù)庫技術高效安全地管理我們的地理數(shù)據(jù)。發(fā)展史當前第4頁\共有30頁\編于星期五\7點Shapefile數(shù)據(jù)模型-非拓撲當前第5頁\共有30頁\編于星期五\7點Shapfile圖形文件是ESRI(EnvironmentalSystemsResearchInstitute)公司提供的一種矢量數(shù)據(jù)格式，Shapefile圖形文件存儲了空間地理要素的非拓撲幾何信息以及屬性信息，其中幾何信息由一系列矢量坐標組成。Shapefile可以支持點，線，面等圖形要素的存儲。Shapefile數(shù)據(jù)模型簡介當前第6頁\共有30頁\編于星期五\7點Shapefile數(shù)據(jù)模型簡介由于Shapefile沒有拓撲數(shù)據(jù)結構，因此在繪制速度和可編輯功能上明顯的優(yōu)于其它數(shù)據(jù)格式，而且該數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)格式一般只需要較少的硬盤空間，且更容易讀寫處理。一個shapefile是由若干個文件組成的，空間信息和屬性信息分離存儲，所以稱之為“基本文件”。其中必要的基本文件包括主文件(.shp)、索引文件(.shx)和屬性文件(.dbf)3個文件。當前第7頁\共有30頁\編于星期五\7點shp存儲幾何要素的空間信息，即XY坐標，是一個直接存取，變量記錄長度文件，其中每個記錄描述一個由一系列坐標點組成的圖形。shx存儲了有關.shp存儲的索引信息，即shp中空間數(shù)據(jù)的存儲方式，主要包含坐標文件的索引信息，文件中每個記錄包含對應的坐標文件記錄距離坐標文件的文件頭的偏移量。通過索引文件可以很方便地在坐標文件中定位到指定目標的坐標信息。（XY坐標的輸入點在哪里，有多少XY坐標對等信息）dbf存儲地理數(shù)據(jù)的屬性信息的dBase表，表中每條記錄包含了一個單要素的信息。prj存儲了文件的空間參考信息，如坐標系統(tǒng)等。shp.xml這是對shapefile進行元數(shù)據(jù)瀏覽后生成的xml元數(shù)據(jù)文件。sbn和sbx存儲對shapefile的空間索引，加速空間數(shù)據(jù)的讀取。Shapefile數(shù)據(jù)當前第8頁\共有30頁\編于星期五\7點Shapefile主文件實體信息的內容(1)點目標(2)線目標(3)面目標當前第9頁\共有30頁\編于星期五\7點幾種常見的shapefile文件當使用ArcCatalog對shapefile進行創(chuàng)建、移動、刪除或重命名等操作，或使用ArcMap對shapefile進行編輯時，ArcCatalog將自動維護數(shù)據(jù)的完整性，將所有文件同步改變。所以需要使用ArcCatalog管理shapefile。Shapefile文件管理當前第10頁\共有30頁\編于星期五\7點Coverage數(shù)據(jù)模型-拓撲當前第11頁\共有30頁\編于星期五\7點Coverage數(shù)據(jù)模型是第二代地理數(shù)據(jù)模型，也被稱為地理相關模型（GeorelationalDataModel）。它采用的是一種混合數(shù)據(jù)模型定義和管理地理數(shù)據(jù)。Coverage也是ArcGIS中主要的矢量文件格式之一，用其來表示矢量數(shù)據(jù)在實際應用中非常廣泛。Coverage是ArcInfoworkstation的原生數(shù)據(jù)格式。之所以稱之為“基于文件夾的存儲”，是因為在windows資源管理器下，它的空間信息和屬性信息是分別存放在兩個文件夾里，所有信息都以文件夾的形式來存儲?？臻g信息以二進制文件的形式存儲在獨立的文件夾中，文件夾名稱即為該coverage名稱，屬性信息和拓撲數(shù)據(jù)則以INFO表的形式存儲。Coverage將空間信息與屬性信息結合起來，并存儲要素間的拓撲關系。Coverage數(shù)據(jù)模型簡介當前第12頁\共有30頁\編于星期五\7點Coverage數(shù)據(jù)Coverage有三種主要的拓撲關系是連通性、面狀地物定義和鄰接性。它包含主要的結構和次要的要素類型，Coverage要素的主要類型是點、弧、多邊形和節(jié)點，具有拓撲關聯(lián)。次要類型是控制點、連接和注釋。當前第13頁\共有30頁\編于星期五\7點Coverage數(shù)據(jù)模型的優(yōu)勢空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)關聯(lián)?？臻g數(shù)據(jù)放在建立了索引的二進制文件中，屬性數(shù)據(jù)則放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的標識編碼關聯(lián)。矢量數(shù)據(jù)間的拓撲關系得以保存。由此拓撲關系信息，我們可以得知多邊形是哪些弧段（線）組成、弧段（線）由哪些點組成、兩條弧段（線）是否相連以及一條弧段（線）的左或右多邊形是誰？當前第14頁\共有30頁\編于星期五\7點Coverage數(shù)據(jù)模型的特點除結點外,每個空間對象都是由更基本的對象組成;只有結點的坐標是被實際存儲的,其它復雜對象的坐標實際上是邏輯構成的,任一復雜對象能分解為一組結點及其拓撲關系的定義;點、弧段、多邊形坐標信息存儲具有依賴關系。該模型的主要優(yōu)點是：數(shù)據(jù)結構緊湊、拓撲關系明晰、系統(tǒng)中預先存儲的拓撲關系可以有效地提高系統(tǒng)在拓撲查詢和網(wǎng)絡分析方面的效率。缺點：對單個地理實體的操作效率不高;難以表達復雜的地理實體;難以實現(xiàn)快速查詢和復雜的空間分析;局部更新困難,系統(tǒng)難以維護與擴充。當前第15頁\共有30頁\編于星期五\7點Coverage文件管理通過ArcCatalog，我們能將存儲空間信息的文件夾中的coverage二進制文件與存儲屬性信息的INFO文件夾中的INFO表聯(lián)合表達為coverage，當使用ArcCatalog對coverage進行創(chuàng)建、移動、刪除或重命名等操作時，ArcCatalog將自動維護他們的完整性，將coverage和INFO文件夾中的內容同步改變。所以對coverage進行操作，一定要在ArcCatalog中進行。當前第16頁\共有30頁\編于星期五\7點Geodatabase數(shù)據(jù)模型-面向對象當前第17頁\共有30頁\編于星期五\7點Geodatabase數(shù)據(jù)模型簡介ArcGIS推出新的面向對象的數(shù)據(jù)模型Geodatabase是將空間對象的屬性和行為結合起來的智能化地理數(shù)據(jù)模型。GIS數(shù)據(jù)集中的屬性可以被賦予自然行為，屬性間的任何類型的關系都可以在Geodatabase中定義。地理數(shù)據(jù)庫(Geodatabase)是為了更好的管理和使用地理要素數(shù)據(jù)而按照一定的模型和規(guī)則組合起來的存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的容器。地理數(shù)據(jù)庫是按照層次性的數(shù)據(jù)對象來組織地理數(shù)據(jù)的，這些數(shù)據(jù)對象包括對象類(Objectclasses)，要素類(Featureclasses)和要素數(shù)據(jù)集(featuredataset)。在該模型中，實體表示為具有屬性、行為和關系的對象;支持內建于系統(tǒng)中的各種不同的地理對象類型。這些對象類型包括簡單對象、地理要素、網(wǎng)絡要素、注記要素以及其他更專業(yè)的要素類型。該模型還允許用戶定義對象間的關系，并通過規(guī)則來維護對象間的參照和拓撲完整性。當前第18頁\共有30頁\編于星期五\7點Geodatabase的分類Geodatabase可以分為三種，一種是基于MicrosoftAccess的personalgeodatabase，另一種是filegeodatabase,最后一種是基于Oracle、SQLServer、Informix或者DB2的enterprisegeodatabase，由于它需要中間件ArcSDE進行連接，所以enterprisegeodatabase又稱為ArcSDEgeodatabase。Personal

AccessFile

ArcGISDesktopCapacity

ArcGISServer

File

Personal-

AccessNumberofusers

Enterprise

Workgroup

Enterprise

Personal當前第19頁\共有30頁\編于星期五\7點Geodatabase的分類PersonalGDBFileGDBArcSDEGDB(3級)存儲格式MSAccess二進制文件的文件夾關系型數(shù)據(jù)庫存儲容量2GB沒有限制(1TB/表)依賴于服務器支持操作系統(tǒng)平臺Windows跨平臺(Windows,Linux,andSolaris)Windows,Linux,andSolarisPlus用戶數(shù)單個編輯用戶

多個讀用戶單個編輯用戶

多個讀用戶多個讀、寫用戶版本支持無（僅支持檢入/檢出方式的復制）無（僅支持檢入/檢出方式的復制）版本、復制、歸檔當前第20頁\共有30頁\編于星期五\7點Geodatabase數(shù)據(jù)以personalgeodatabase為例當前第21頁\共有30頁\編于星期五\7點Objects和ObjectClassesObjects屬性和行為的結合體。一個object是objectclass的一個實例。objectclass里的所有object對象擁有相同的屬性和行為。一個object可以通過relationships和另一個object對象關聯(lián)。當前第22頁\共有30頁\編于星期五\7點建立在關系模型上一個feature是一個空間對象一個feature是一個featureclass的實例使用下列字段類型擴展關系模型幾何屬性類型Features和FeatureClasses當前第23頁\共有30頁\編于星期五\7點字段類型geodatabase支持

八種字段類型當前第24頁\共有30頁\編于星期五\7點2-25關系類對源類和目標類之間進行連接通過關鍵字段建立關聯(lián)提供了:讀/寫通路內容參考關系規(guī)則支持版本源目標當前第25頁\共有30頁\編于星期五\7點Geodatabase數(shù)據(jù)對象當前第26頁\共有30頁\編于星期五\7點Geodatabase拓撲關系處理的優(yōu)勢一直以來,基于Coverage數(shù)據(jù)模型的拓撲關系處理是Arc/Info“標簽式”的著名功能,ArcGIS8.3版在Geodatabase中引入了全新的拓撲關系管理機制,新的機制除了能夠完全覆蓋原有的功能以外,在如下幾個方面具有明顯的優(yōu)勢:1)用戶可自行定義哪些要素類將受拓撲關系規(guī)則約束。

2)多個點、線、面要素類(層)可以同時受同一組拓撲關系規(guī)則約束。

3)提供了大量的拓撲關系規(guī)則(ArcGIS9.0版提供27個,以后將提供更多)。

4)用戶為自己的數(shù)據(jù)可以自行指定必要的拓撲關系規(guī)則。

5)拓撲關系及規(guī)則在工業(yè)標準的DBMS中進行管理,可支持多用戶并發(fā)處理。

6)用戶可以局部建立或檢查拓撲關系以提高效率。當前第27頁\共有30頁\編于星期五\7點Geodatabase數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(1)關系型數(shù)據(jù)庫功能強大，性能穩(wěn)定，具有完備的工業(yè)標準，可以將GIS看成是數(shù)據(jù)庫技術的擴展，能夠存儲、管理和更新空間信息。(2)統(tǒng)一的地理數(shù)據(jù)存儲。所有地理數(shù)據(jù)均可集中存儲和管理，并獨立于關系型數(shù)據(jù)庫的底層。(3)Geodatabase允許多用戶通過使用版本管理和長事務處理訪問數(shù)據(jù)庫。多個用戶可以讀寫同一個、共享的數(shù)據(jù)庫。(4)數(shù)據(jù)對象更加直觀。包含與用戶數(shù)據(jù)模型相應的數(shù)據(jù)對象，而不是普通的點、線、面。(5)支持智能化的要素、規(guī)則和關系?？臻g數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型支持對象(數(shù)據(jù)庫表中的行)和要素(有幾何形狀的對象)集合?？臻g數(shù)據(jù)庫還支持高級功能，例如幾何和邏輯網(wǎng)絡，真實曲線，復雜多邊形和用戶定義要素。矢量數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以有2維，3維或4維(x，y，z，m)。用戶能定義拓撲、關系和規(guī)則。所有這些都可以用菜單驅動的GUI做到，無需編程。當前第28頁\共有30頁\編于星期五\7點三種數(shù)據(jù)模型之間的轉化Shapefile轉換為C