1、第六章 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)教程,教學(xué)提綱,第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的目的與任務(wù) 第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的組織與管理 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì) 第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì) 第六節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫的功能設(shè)計(jì) 第七節(jié) 空間數(shù)據(jù)采集建庫,第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的目的與任務(wù),第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的目的與任務(wù),數(shù)據(jù)的定義 是GIS的“血液”。 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模式、管理方式直接影響GIS系統(tǒng)執(zhí)行效率和系統(tǒng)安全等方面。 GIS的空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是GIS軟件設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。,第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的目的與任務(wù),主要目標(biāo) 設(shè)計(jì)具有安全性、可靠性、正確性、完整性、獨(dú)立性、共享性、低冗

2、余度、可擴(kuò)展的空間數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)高效存儲(chǔ)管理，支撐GIS軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。 主要任務(wù) 確定空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 提出空間數(shù)據(jù)庫相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)方案。 將設(shè)計(jì)的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)。 將收集來的空間數(shù)據(jù)入庫，建立空間數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)。,第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的組織與管理,第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的組織與管理,一、空間數(shù)據(jù)特征 二、空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 三、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理,第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的組織與管理,一、空間數(shù)據(jù)特征 比例尺 坐標(biāo)系 投影,一、空間數(shù)據(jù)特征|比例尺,比例尺 指空間數(shù)據(jù)庫入庫前原始圖件的比例尺，而數(shù)字化后的地圖可在一定范圍內(nèi)按任意比例尺顯示。 空間數(shù)據(jù)庫的比例

3、尺通常取決于用戶對(duì)空間數(shù)據(jù)的精度要求及所研究區(qū)域的大小。 精度要求越高，地圖比例尺就越大，內(nèi)容愈詳細(xì)，數(shù)字化工作量和存儲(chǔ)量也就越大。 一般來說，城市GIS的比例尺較大，通常在1:5000 以上。應(yīng)指出的是，整個(gè)空間數(shù)據(jù)庫未必建立在同一比例尺之上，因?yàn)橛行〨IS應(yīng)用會(huì)同時(shí)需要不同比例尺的空間數(shù)據(jù)。,一、空間數(shù)據(jù)特征|坐標(biāo)系,地理坐標(biāo)系 描述 地球表面上任意一點(diǎn)的位置都可由經(jīng)緯度（,）來確定。 從通過格林威治天文臺(tái)的子午面向東為東經(jīng)（0180），向西為西經(jīng)（0180）；從赤道面算起，向北為北緯（090），向南為南緯（090）。 應(yīng)用領(lǐng)域 應(yīng)用于空間位置要求很明確的GIS中，地理坐標(biāo)可以表現(xiàn)其地理方

4、位以及所處時(shí)區(qū)等信息。 小比例尺大區(qū)域且經(jīng)常需要進(jìn)行投影變換的GIS需要考慮采用地理坐標(biāo)系。,一、空間數(shù)據(jù)特征|坐標(biāo)系,平面直角坐標(biāo)系 描述 平面直角坐標(biāo)系定義一個(gè)原點(diǎn)（0,0）及x，y軸方向，然后通過（x,y）值確定某個(gè)地理實(shí)體的位置。 應(yīng)用領(lǐng)域 適用于大比例尺小區(qū)域的GIS應(yīng)用。在該坐標(biāo)系中統(tǒng)計(jì)面積、距離量算等較為方便，在測(cè)繪中應(yīng)用較廣，如房產(chǎn)測(cè)繪等。,一、空間數(shù)據(jù)特征|投影,投影 投影是聯(lián)系兩種坐標(biāo)系的紐帶，即地球表面任一由地理坐標(biāo)（,）確定的點(diǎn)，在平面上必然有一個(gè)由平面直角坐標(biāo)（x,y）確定的點(diǎn)與它相對(duì)應(yīng)。在大比例尺地圖上，兩種坐標(biāo)網(wǎng)都可表示。 地圖投影類型選擇 首先是經(jīng)緯線形狀和變形

5、性質(zhì)能否滿足GIS對(duì)數(shù)據(jù)的要求。 其次是投影變形要小且分布均勻，等變形線大致與區(qū)域輪廓一致。 再次就是經(jīng)緯網(wǎng)形狀不復(fù)雜，便于識(shí)別和投影計(jì)算、轉(zhuǎn)換等。,一、空間數(shù)據(jù)特征|投影,不同類型的投影特點(diǎn)及其適用領(lǐng)域,第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的組織與管理,二、空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 分類 編碼 空間元數(shù)據(jù),二、空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化|分類,分類目的 空間數(shù)據(jù)分類是為了便于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、編碼和檢索空間數(shù)據(jù)。 分類體系劃分是否合理和規(guī)范，直接影響到GIS數(shù)據(jù)的組織以及GIS之間數(shù)據(jù)的連接、傳輸和共享，最終影響GIS產(chǎn)品質(zhì)量。 分類方法 一般采用宏觀的全國分類系統(tǒng)與詳細(xì)的專業(yè)分類系統(tǒng)相遞歸的分類方案，即低一級(jí)的分類系統(tǒng)必須能歸并和綜合到

6、高一級(jí)的分類系統(tǒng)之中。,二、空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化|編碼,空間數(shù)據(jù)編碼 是將分類的結(jié)果用一種易于被計(jì)算機(jī)和人識(shí)別的符號(hào)體系表示出來的過程。 是人們統(tǒng)一認(rèn)識(shí)、統(tǒng)一觀點(diǎn)和相互交換信息的一種技術(shù)手段。 編碼原則 編碼按國家的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 杜絕多義性。 碼位不宜過長，以較少的代碼提供豐富的信息。,二、空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化|編碼,江蘇省縣級(jí)土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫編碼規(guī)則,二、空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化|元數(shù)據(jù),空間元數(shù)據(jù) 描述空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，它描述空間數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參考、管理方式以及數(shù)據(jù)集的其它信息，是空間數(shù)據(jù)正確使用的基礎(chǔ)，也是空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的保證，在一定程度上為空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量提供了保障。 空間

7、元數(shù)據(jù)分類 管理元數(shù)據(jù)，它是對(duì)GIS源數(shù)據(jù)及其內(nèi)容、主題、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和各種操作信息的描述。 用戶元數(shù)據(jù)，它幫助用戶查詢、理解信息，并了解這些數(shù)據(jù)的組織方式等。,第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的組織與管理,三、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理 分幅 分層 分專題要素,三、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理|分幅,分幅的定義 當(dāng)GIS空間數(shù)據(jù)庫的比例尺較大時(shí)，圖幅的范圍也就較大，為了便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、顯示與分析，有必要對(duì)整個(gè)地圖進(jìn)行分幅。,分幅的方式 按矩形 按行政區(qū)劃 按城市管理分幅 交通管理分幅 郵政分幅 環(huán)保分幅,三、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理|分幅,數(shù)據(jù)分幅應(yīng)注意問題： 存取數(shù)據(jù)的要求，確定典型用戶常用的查詢范圍。 選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)量

8、，每幅中包含的數(shù)據(jù)量不宜過大也不宜過小。 分幅時(shí)往往需要經(jīng)過典型試驗(yàn)以確定最佳方案。,三、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理|分幅,分層(縱方向),tile1 tile2,空間數(shù)據(jù)分幅示意圖,三、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理|分幅,空間數(shù)據(jù)分幅示意圖,圖中所示為在規(guī)劃國土樣區(qū)系統(tǒng)中，采用的按矩形分幅方法分別按格網(wǎng)大小分幅：一是按原有1:1000的圖幅分幅，另一種按1平方公里分幅。,三、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理|分層,分層的定義 分層是在分幅的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，它按地圖內(nèi)容進(jìn)行劃分，不同的內(nèi)容屬于不同的層。 分層的目的 更有效地組織和管理空間數(shù)據(jù) 。 分層的依據(jù) 國家相關(guān)信息分類標(biāo)準(zhǔn)。 分層的原則 宜細(xì)不宜粗，盡量減少層與

9、層之間的關(guān)聯(lián)。,三、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理|分層,分層需要注意的問題 按要素類型分層，性質(zhì)相同或相近的要素放在同一層。 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。如數(shù)據(jù)的公共邊之間的隸屬關(guān)系等。 基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的分層較細(xì)，各種專題信息數(shù)據(jù)一般放在單獨(dú)的一層或較少的幾層中。 考慮用戶視圖的多樣性。 分層時(shí)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)與功能的關(guān)系，如數(shù)據(jù)使用頻率，起主導(dǎo)作用的功能等。 分層時(shí)應(yīng)考慮更新的問題，應(yīng)考慮將變更頻繁的數(shù) 據(jù)分離出來。,三、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理|分層,江蘇省土地利用規(guī)劃管理系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)分層方式（部分）,三、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理|分專題要素,定義 根據(jù)某部門所感興趣的對(duì)象，如商店、銀行、有污染的工廠等來組織地理實(shí)體集

10、合的幾何與屬性數(shù)據(jù)，同一層中可能會(huì)有不同種類的地理對(duì)象。 空間數(shù)據(jù)的分幅、分層和分專題要素的結(jié)果都要以文檔形式體現(xiàn)出來，他們都是空間數(shù)據(jù)建庫的重要依據(jù)。 空間數(shù)據(jù)的分幅、分層和分專題要素的處理，對(duì)空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸和產(chǎn)品輸出都有很大的好處。,第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具,第三節(jié)、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具,CASE工具 是為數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)及開發(fā)提供了一些自動(dòng)化的支持軟件。 輔助數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和管理人員盡可能高效的開發(fā)數(shù)據(jù)庫。,第三節(jié)、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具,CASE主要功能： 創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。 支持?jǐn)?shù)據(jù)分析的設(shè)計(jì)工具。 開發(fā)企業(yè)數(shù)據(jù)模型、概念和邏輯數(shù)據(jù)模型的工具。 使用E-R圖和其他各種

11、符號(hào)繪制概念模式圖。 分解和規(guī)范化。 建立應(yīng)用程序原型的工具。 性能控制和統(tǒng)計(jì)。,第三節(jié)、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具,常見CASE工具,第三節(jié)、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具,PowerDesigner 目前最為流行的數(shù)據(jù)庫輔助設(shè)計(jì)工具之一 提供了一整套完整的分析和設(shè)計(jì)工具，支持多種建模技術(shù)。 以結(jié)果為導(dǎo)向、以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務(wù)處理模型，使業(yè)務(wù)人員和設(shè)計(jì)人員能順利合作，確保項(xiàng)目能滿足業(yè)務(wù)需求。,PowerDesigner 數(shù)據(jù)庫建模步驟,第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì),第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì),一、空間數(shù)據(jù)庫需求分析 二、E-R模型 三、空間數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計(jì),一、空間數(shù)據(jù)庫需求分析,主要步驟 空間數(shù)據(jù)庫需求分析包括

12、三個(gè)步驟：用戶需求調(diào)查；分析空間數(shù)據(jù)現(xiàn)狀；系統(tǒng)分析。,空間數(shù)據(jù)庫需求分析示意圖,第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì),二、E-R模型 基本E-R方法 擴(kuò)展E-R方法 空間E-R方法,二、E-R模型,模型定義 構(gòu)建信息系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫概念模型的一種有效工具或有效方法（也稱為E-R方法）。 由Peter Chen于1976年提出，強(qiáng)調(diào)實(shí)體間的關(guān)系，而非實(shí)體的屬性。 該方法用實(shí)體、屬性、關(guān)系/聯(lián)系來描述現(xiàn)實(shí)世界，并在此基礎(chǔ)之上轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型。 模型組成 實(shí)體、關(guān)系和屬性。,二、E-R模型|基本E-R方法,模型分類 基本E-R方法 擴(kuò)展E-R方法 空間E-R方法 特點(diǎn) 強(qiáng)調(diào)實(shí)體間的關(guān)系，而非實(shí)體的屬性。,二、E-R

13、模型|基本E-R方法,目的 試圖建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，以概括層次、網(wǎng)狀和關(guān)系三個(gè)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型。 作為三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型相互轉(zhuǎn)換的中間數(shù)據(jù)模型。 以比較自然的方式描述現(xiàn)實(shí)世界。,二、E-R模型|基本E-R方法,實(shí)體（Entity） 客觀事物的抽象，可以被唯一地標(biāo)識(shí)。 這些客觀事物可以是任何一類的人、物或概念，是信息系統(tǒng)管理、操作的對(duì)象。 屬性（Attributes） 實(shí)體的特征。 一個(gè)實(shí)體總是通過其屬性來描述的，對(duì)實(shí)體的管理和分析的操作是通過對(duì)屬性的操作來實(shí)現(xiàn)的。,二、E-R模型|基本E-R方法,識(shí)別實(shí)體與屬性的原則： 如果數(shù)據(jù)類相對(duì)獨(dú)立，并可唯一標(biāo)識(shí)，且具有自己的屬性，則該數(shù)據(jù)類可能是一類實(shí)體。

14、如果它僅是某類實(shí)體的特征，則它是一類屬性。 如果數(shù)據(jù)類與已識(shí)別的實(shí)體間存在關(guān)系/聯(lián)系，則該數(shù)據(jù)類（已是一類實(shí)體的屬性除外）可能是一類實(shí)體。,二、E-R模型|基本E-R方法,關(guān)系/聯(lián)系（Relationship） 實(shí)體之間的聯(lián)結(jié)稱之為關(guān)系或聯(lián)系。 實(shí)體和屬性是數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)對(duì)象。 關(guān)系是數(shù)據(jù)庫所要進(jìn)行的查詢操作。 因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)世界中的客體是彼此聯(lián)系的，因此信息世界中的實(shí)體間也是有聯(lián)系的。例如，職工和單位之間是存在聯(lián)系的，職工在單位中工作，屬于該單位，而單位又必須有職工。 關(guān)系的種類 擁有/屬于關(guān)系、集/子集關(guān)系、父/子關(guān)系、實(shí)體的組成關(guān)系。 一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一、多對(duì)多等關(guān)系類型。,二、E-R模型|

15、基本E-R方法,土地利用規(guī)劃管理信息系統(tǒng)用戶管理模塊部分E-R模型,二、E-R模型|擴(kuò)展E-R方法,擴(kuò)展E-R方法（Extended E-R data model，簡稱E-R） 在基本E-R方法的基礎(chǔ)之上，引入一些抽象概念發(fā)展起來，具有面向?qū)ο蟮纳省?三個(gè)重要特征 分化（Specialization）與綜合（Generalition） 聚集（Aggregation） 范疇/類（Category）,二、E-R模型|擴(kuò)展E-R方法,分化與綜合 分化是把一個(gè)實(shí)體或類按某一特征分為幾個(gè)實(shí)體集。 綜合是分化的逆過程。 例如，職工和單位之間是存在聯(lián)系，職工在單位中工作，屬于該單位，而單位又必須有職工。

16、聚集 由聯(lián)系及參與聯(lián)系的實(shí)體組合而成的新實(shí)體稱為聚集。E-R有了聚集這個(gè)概念允許聯(lián)系參與聯(lián)系，基本E-R方法中不允許的。,二、E-R模型|擴(kuò)展E-R方法,范疇/類 是一種擴(kuò)展實(shí)體關(guān)系模型，即ECR (Entity-Category-Relationship)模型中的一個(gè)抽象概念“實(shí)體集的一個(gè)子實(shí)體集”。 范疇/類與分化的概念有些相似，區(qū)別是前者涵蓋的范圍更為廣泛，允許不同類型的實(shí)體組成實(shí)體集，如線狀可以是河流，也可以是道路，而河流和道路是不同類型的實(shí)體。,二、E-R模型|空間E-R方法,空間E-R方法 根據(jù)空間數(shù)據(jù)的空間特性對(duì)基本E-R方法和擴(kuò)展E-R方法進(jìn)行改進(jìn)，這種方法便稱之為空間E-R方

17、法，它最初由Calkins提出。 空間實(shí)體及其表達(dá) 空間實(shí)體除了作為一般實(shí)體的普通屬性外，還具有不同于一般實(shí)體的空間屬性?？臻g屬性一般用點(diǎn)、線、面或Grid_cell、Tin、Image象元表示。,二、E-R模型|空間E-R方法,空間實(shí)體間的關(guān)系 一般實(shí)體間的關(guān)系，如擁有/屬于關(guān)系、父/子關(guān)系等。 空間實(shí)體所特有的關(guān)系 如拓?fù)潢P(guān)系（點(diǎn)與點(diǎn)的相離、相等，點(diǎn)與線相離、相接、包含于，面與面的分離、交疊、相接等）。,二、E-R模型|空間E-R方法,海洋漁業(yè)數(shù)據(jù)庫中的漁政管理E-R圖（據(jù)邵全琴等，1998）,二、E-R模型|空間E-R方法,基本E-R方法和空間E-R方法的 異同點(diǎn)比較,三、空間數(shù)據(jù)庫的概

18、念模型設(shè)計(jì),概念數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)主要任務(wù) 概念數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計(jì)和事務(wù)設(shè)計(jì)。 模式設(shè)計(jì) 以需求分析階段所提出的數(shù)據(jù)要求為基礎(chǔ)，對(duì)用戶需求描述的現(xiàn)實(shí)世界通過對(duì)其中信息的分類、聚集和概括，建立抽象的高級(jí)數(shù)據(jù)模型(如E-R模型)，形成概念數(shù)據(jù)庫模式。 事務(wù)設(shè)計(jì) 考察需求分析階段提出的數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)，形成數(shù)據(jù)庫事務(wù)的高級(jí)說明。,三、空間數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計(jì),基于空間E-R模型設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫步驟,利用E-R方法建立GIS空間數(shù)據(jù)庫概念模型,三、空間數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計(jì),基于空間E-R模型設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫步驟 確定一般實(shí)體和地理實(shí)體 通過用戶需求調(diào)查與分析，提取和抽象出空間數(shù)據(jù)庫中所有的實(shí)體，包括一般實(shí)體和空間實(shí)體。

19、 確定實(shí)體屬性 對(duì)提取和抽象出來的實(shí)體通過定制其屬性來進(jìn)行界定，即確定各個(gè)實(shí)體的屬性。要求盡可能減少數(shù)據(jù)冗余，方便數(shù)據(jù)存取和操作，并能實(shí)現(xiàn)正確無歧義地表達(dá)實(shí)體。 確定實(shí)體間所有聯(lián)系 根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖及實(shí)體的特征正確定義實(shí)體間的關(guān)系，這一步驟是保證空間數(shù)據(jù)正確處理和操作的關(guān)鍵，因此，在定義過程中要仔細(xì)求證，確保無誤。,三、空間數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計(jì),基于空間E-R模型設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫步驟 繪制空間E-R圖 根據(jù)提取、抽象和概括出的系統(tǒng)實(shí)體、實(shí)體屬性及實(shí)體關(guān)系繪制空間E-R圖。 空間E-R圖優(yōu)化 因?yàn)榭臻gE-R圖涉及的實(shí)體、屬性及關(guān)系復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要根據(jù)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)程度將它們劃分成許多小的單

20、元，分別繪制E-R圖。因此，最后需要根據(jù)劃分的標(biāo)準(zhǔn)和原則對(duì)這些單元的E-R圖進(jìn)行綜合，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使其能夠無縫地形成為一個(gè)整體。 E-R模型轉(zhuǎn)換為具體數(shù)據(jù)模型 將空間E-R圖轉(zhuǎn)化為適合GIS軟件和數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，如關(guān)系模型、網(wǎng)絡(luò)模型、層次模型或特殊的空間數(shù)據(jù)模型等。,第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)的任務(wù) 把數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的概念數(shù)據(jù)庫模式變換成為邏輯數(shù)據(jù)庫模式，即適應(yīng)于某種特定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的邏輯模型。 數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)依賴于邏輯數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 空間數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)模型主要有三類： 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 空間數(shù)據(jù)模型,第五節(jié) 空間

21、數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì),第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì),一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型 二、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 三、空間數(shù)據(jù)模型 四、邏輯設(shè)計(jì)E-R模型到邏輯模型的映射,第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì),一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型 層次模型 網(wǎng)絡(luò)模型 關(guān)系模型,一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型|層次模型,層次模型 記錄類型為結(jié)點(diǎn)的有向樹或者森林 層次序列碼能指出層次路徑。 按照層次路徑查找記錄是層次模型的實(shí)現(xiàn)方法之一。,層次模型,圖中每個(gè)方框代表一個(gè)結(jié)點(diǎn)記錄，附有該結(jié)點(diǎn)的屬性值，結(jié)點(diǎn)間的連線反映了它們之間的從屬關(guān)系。,一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型|網(wǎng)絡(luò)模型,網(wǎng)絡(luò)模型 主要用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，是以記錄類型為結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,網(wǎng)絡(luò)模型,圖中每個(gè)方框是一個(gè)結(jié)點(diǎn)，代表一

22、個(gè)實(shí)體，每個(gè)實(shí)體用一個(gè)記錄表示，不同實(shí)體之間的聯(lián)系用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。,一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型|關(guān)系象型,關(guān)系模型 將數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)歸結(jié)為滿足一定條件的二維表，亦稱為關(guān)系，一個(gè)實(shí)體由若干關(guān)系組成，而關(guān)系表的集合就構(gòu)成了關(guān)系模型。 關(guān)系表示例 用地項(xiàng)目信息表和地塊信息表,一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型,三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型比較,二、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型,面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型吸收了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型和語義數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有面向?qū)ο蟮奶匦浴?面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型框架,二、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型,封裝性 在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，所有的實(shí)體都可以模型化為對(duì)象。 對(duì)象是由描述該目標(biāo)狀態(tài)的一組數(shù)據(jù)和表達(dá)它的行為的一組操作（方法）組成。 類 它

23、是同類對(duì)象的集合，即具有相同屬性和操作的目標(biāo)的組合。 類描述了該類對(duì)象的共同屬性和共同的操作（方法），避免了對(duì)象的重復(fù)定義工作 。,二、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型,超類和繼承 超類的概念是為了減輕類的重復(fù)定義問題，方便類的管理。 繼承的概念是為了在超類和子類之間，使子類能夠獲得超類的屬性項(xiàng)和操作。,二、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型,面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型特征 支持復(fù)雜對(duì)象，具有對(duì)簡單對(duì)象組成復(fù)雜對(duì)象的能力。 具有對(duì)象標(biāo)識(shí)，對(duì)象獨(dú)立于它的值存在。 具有封裝性，數(shù)據(jù)庫對(duì)象中既封裝數(shù)據(jù)又封裝程序，從而達(dá)到信息隱蔽，同時(shí)也是邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性的一種形式。 支持類型和類的概念。 支持類或類型的層次結(jié)構(gòu)，具有繼承關(guān)系。 允許重載，即將同

24、一名字用于不同類型的數(shù)據(jù)操作。 通過與現(xiàn)有程序設(shè)計(jì)語言的合理連接達(dá)到計(jì)算完備性。 具有擴(kuò)充性。,第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì),三、空間數(shù)據(jù)模型 混合數(shù)據(jù)模型 全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)模型 對(duì)象-關(guān)系型空間數(shù)據(jù)模型 面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型,三、空間數(shù)據(jù)模型|混合空間數(shù)據(jù)模型,混合數(shù)據(jù)模型：混合數(shù)據(jù)模型是指在空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)中，采用將空間圖形數(shù)據(jù)和相關(guān)聯(lián)的屬性數(shù)據(jù)分離開來管理的模式，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)通過關(guān)鍵字連接。它要求分別對(duì)空間圖形數(shù)據(jù)管理和屬性數(shù)據(jù)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)。,混合型空間數(shù)據(jù)庫模型示意圖(據(jù)杜云艷，1998),三、空間數(shù)據(jù)模型|混合空間數(shù)據(jù)模型,圖像數(shù)據(jù)管理 由于GIS采用高級(jí)語言編程，可以通過打開/關(guān)

25、閉直接操縱數(shù)據(jù)文件，圖形用戶界面和圖形文件處理是一體的。 屬性數(shù)據(jù)管理 通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行管理 以Arc/Info 8.0以前版本為例，“INFO”是一個(gè)完整的簡單關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它的屬性表設(shè)計(jì)包括一般屬性表(用戶定義的屬性表)與標(biāo)準(zhǔn)屬性表(系統(tǒng)定義的屬性表)。 一般屬性表與標(biāo)準(zhǔn)屬性表之間的關(guān)系有兩種：物理上、邏輯上均相聯(lián)，即用戶定義的屬性就添加在PAT或AAT上；物理上分開、邏輯上相關(guān)聯(lián)，即把用戶定義的屬性單獨(dú)存儲(chǔ)，然后用關(guān)系或指針與PAT或AAT相聯(lián)。,一、空間數(shù)據(jù)模型|混合空間數(shù)據(jù)模型,圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間交互： 通過屬性數(shù)據(jù)庫提供的高級(jí)編程語言接口，使得GIS在高級(jí)編程語言環(huán)

26、境下，直接操縱屬性數(shù)據(jù)，并顯示屬性數(shù)據(jù)。 通過接口調(diào)用SQL語句，查詢屬性數(shù)據(jù)庫，并在GIS用戶界面下，顯示查詢結(jié)果。 在這種工作模式下，并不需要啟動(dòng)一個(gè)完整的屬性數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，屬性數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的調(diào)用完全是在后臺(tái)執(zhí)行，圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的查詢與維護(hù)在同一界面下實(shí)現(xiàn)。,三、空間數(shù)據(jù)模型|全關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型,全關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型 指空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)都采用關(guān)系模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 該模型思路是由GIS廠商在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，使該系統(tǒng)不僅能管理結(jié)構(gòu)化的屬性數(shù)據(jù)，而且能管理非結(jié)構(gòu)化的圖形數(shù)據(jù)。,三、空間數(shù)據(jù)模型|全關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型,全關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型圖像

27、數(shù)據(jù)管理方式： 將空間實(shí)體的空間特征用關(guān)系模型來表達(dá)，制作關(guān)系表。 由于空間特征由點(diǎn)、線、面組成，因此可以制作三種表單：多邊形的關(guān)系表；二是線段的關(guān)系表；三是結(jié)點(diǎn)的關(guān)系表。由于關(guān)系連接運(yùn)算相當(dāng)費(fèi)時(shí)，該方法在空間對(duì)象處理顯示方面效率很低。,多邊形關(guān)系表,三、空間數(shù)據(jù)模型|全關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型,全關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型圖像數(shù)據(jù)管理方式： 將空間實(shí)體的空間特征用關(guān)系模型來表達(dá)，制作關(guān)系表。 由于空間特征由點(diǎn)、線、面組成，因此可以制作三種表單：多邊形的關(guān)系表；二是線段的關(guān)系表；三是結(jié)點(diǎn)的關(guān)系表。由于關(guān)系連接運(yùn)算相當(dāng)費(fèi)時(shí)，該方法在空間對(duì)象處理顯示方面效率很低。,線段關(guān)系表,三、空間數(shù)據(jù)模型|全關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型,

28、全關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型圖像數(shù)據(jù)管理方式： 將空間實(shí)體的空間特征用關(guān)系模型來表達(dá)，制作關(guān)系表。 由于空間特征由點(diǎn)、線、面組成，因此可以制作三種表單：多邊形的關(guān)系表；二是線段的關(guān)系表；三是結(jié)點(diǎn)的關(guān)系表。由于關(guān)系連接運(yùn)算相當(dāng)費(fèi)時(shí)，該方法在空間對(duì)象處理顯示方面效率很低。,節(jié)點(diǎn)關(guān)系表,三、空間數(shù)據(jù)模型|全關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型,全關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型圖像數(shù)據(jù)管理方式： 將空間實(shí)體的空間特征用關(guān)系模型來表達(dá)，制作關(guān)系表。 由于空間特征由點(diǎn)、線、面組成，因此可以制作三種表單：多邊形的關(guān)系表；二是線段的關(guān)系表；三是結(jié)點(diǎn)的關(guān)系表。由于關(guān)系連接運(yùn)算相當(dāng)費(fèi)時(shí)，該方法在空間對(duì)象處理顯示方面效率很低。 將圖形數(shù)據(jù)的變長部分處理成Bi

29、nary二進(jìn)制塊Block字段。 例如將圖形的坐標(biāo)數(shù)據(jù)當(dāng)成一個(gè)二進(jìn)制塊，交由關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。這種方式雖然省去了第一種方式的大量關(guān)系連接操作，但是二進(jìn)制塊的讀寫效率要比定長的屬性字段低的多，特別是牽涉對(duì)象的嵌套，速度更慢。,三、空間數(shù)據(jù)模型|對(duì)象-關(guān)系型空間數(shù)據(jù)模型,對(duì)象-關(guān)系型空間數(shù)據(jù)模型 在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中通過定義一系列操作空間對(duì)象（如點(diǎn)、線、面等）的API函數(shù)，來直接存儲(chǔ)和管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)，這種空間數(shù)據(jù)庫管理模式稱為對(duì)象-關(guān)系型空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。 通過對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，增加面向?qū)ο筇匦?，主要是?duì)基類進(jìn)行擴(kuò)充，增加復(fù)雜對(duì)象繼承性和規(guī)則系統(tǒng)的支持等。支持查詢語

30、言SQL的超集，具備關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本功能，同時(shí)又支持面向?qū)ο筇匦浴?三、空間數(shù)據(jù)模型|面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型,面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型 特色之處 支持變長記錄、對(duì)象的嵌套、信息的繼承等。 允許用戶定義對(duì)象和對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及它的操作。 以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言為基礎(chǔ)，增加數(shù)據(jù)庫功能，支持對(duì)象和數(shù)據(jù)共享。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)語言緊密結(jié)合，易被開發(fā)設(shè)計(jì)人員所接受。 具有較高的執(zhí)行效率。,三、空間數(shù)據(jù)模型|面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型,面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型 不足之處 缺乏數(shù)據(jù)庫基本特性，尤其是缺乏與SQL兼容的查詢功能。 在安全性、完整性、并發(fā)控制、開發(fā)工具等方面也比關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品差。,四、邏輯設(shè)計(jì),邏輯設(shè)計(jì)

31、： E-R模型轉(zhuǎn)化為邏輯模型的過程 E-R模型可以按規(guī)則轉(zhuǎn)換為多種類型的邏輯數(shù)據(jù)模型。關(guān)系模型是當(dāng)前使用最為廣泛的邏輯模型，大多的商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都是關(guān)系型的。 在基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中需要將需求分析產(chǎn)生的E-R模型按照關(guān)系模型的要求進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，包括實(shí)體、實(shí)體關(guān)系以及關(guān)鍵字的設(shè)計(jì)等。,四、邏輯設(shè)計(jì),E-R模型到關(guān)系模型的映射步驟： 將每個(gè)實(shí)體映射成一個(gè)單獨(dú)的關(guān)系。實(shí)體屬性映射成關(guān)系的屬性。 對(duì)于基數(shù)為1 : 1的聯(lián)系，將任一實(shí)體碼屬性作為其他關(guān)系的主碼。 聯(lián)系的基數(shù)是M : 1，把“1”側(cè)關(guān)系主碼作為“M”側(cè)關(guān)系的外碼。 基數(shù)為M : N的聯(lián)系，每個(gè)M : N聯(lián)系被映射

32、成一個(gè)新的關(guān)系。 關(guān)系的名稱就是聯(lián)系的名稱，而關(guān)系的主碼由參與實(shí)體的主碼對(duì)組成。 如果聯(lián)系有屬性的話，則成為新關(guān)系的屬性。 對(duì)于多值屬性，創(chuàng)建一個(gè)具有兩個(gè)列的新的關(guān)系，一列對(duì)應(yīng)該多值屬性，另一列對(duì)應(yīng)擁有多值屬性的實(shí)體的碼。,四、邏輯設(shè)計(jì),關(guān)系模型示例圖,四、邏輯設(shè)計(jì),示例轉(zhuǎn)行過程： 當(dāng)用戶和用戶詳情之間是1對(duì)1的關(guān)系 在建立用戶關(guān)系表和用戶詳情關(guān)系表時(shí)，分別將詳情編號(hào)和用戶編號(hào)作為它們的一個(gè)外鍵。 當(dāng)用戶和申請(qǐng)用地項(xiàng)目流轉(zhuǎn)之間是1對(duì)M的關(guān)系 將關(guān)系中“1”側(cè)關(guān)系表“用戶”的主鍵“用戶編號(hào)”作為“M”側(cè)“申請(qǐng)用地項(xiàng)目流轉(zhuǎn)” 關(guān)系表的外鍵。 當(dāng)用戶和角色之間是多對(duì)多的關(guān)系 需建立一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系表。

33、 關(guān)系表名稱就是聯(lián)系的名稱“用戶-角色”，關(guān)系表中包括了“用戶”關(guān)系表的主鍵“用戶編號(hào)”和“角色”關(guān)系表的主鍵“角色編號(hào)”兩個(gè)屬性。,第六節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫功能設(shè)計(jì),第六節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫功能設(shè)計(jì),一、空間數(shù)據(jù)輸入設(shè)計(jì) 二、空間數(shù)據(jù)檢索設(shè)計(jì) 三、空間數(shù)據(jù)輸出設(shè)計(jì) 四、空間數(shù)據(jù)檢索設(shè)計(jì) 五、空間數(shù)據(jù)共享設(shè)計(jì),一、空間數(shù)據(jù)輸入設(shè)計(jì),定義 包括圖形數(shù)據(jù)的輸入和屬性數(shù)據(jù)的輸入。 具體內(nèi)容 圖形數(shù)據(jù) 地圖 遙感圖象 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)等,一、空間數(shù)據(jù)輸入設(shè)計(jì),具體內(nèi)容 數(shù)字化方式 手扶跟蹤數(shù)字化 掃描數(shù)字化（屏幕跟蹤） 幾何坐標(biāo)輸入（如COGO） 現(xiàn)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸入 屬性數(shù)據(jù) 有關(guān)空間實(shí)體的屬性信息。 輸入一般采用表格形式

34、，以ID碼實(shí)現(xiàn)與圖形數(shù)據(jù)的連接。,一、空間數(shù)據(jù)輸入設(shè)計(jì),需考慮的因素 數(shù)據(jù)的組織和存放。 整個(gè)目錄結(jié)構(gòu)要很清晰，如下圖所示。,數(shù)據(jù)組織存放目錄結(jié)構(gòu)示意圖,一、空間數(shù)據(jù)輸入設(shè)計(jì),需考慮的因素 設(shè)計(jì)并建立完整的符號(hào)庫 點(diǎn)狀符號(hào) 線狀符號(hào) 面狀符號(hào) 特殊的符號(hào) 良好的輸入界面和數(shù)據(jù)接口,一、空間數(shù)據(jù)輸入設(shè)計(jì),空間數(shù)據(jù)輸入設(shè)計(jì)原則 良好的交互性 如確認(rèn)輸入、確認(rèn)刪除、確認(rèn)取消等都為用戶提供反饋信息和幫助信息。 允許用戶進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)編輯 提供恢復(fù)功能 允許恢復(fù)到錯(cuò)誤輸入前的正確狀態(tài)。 高效的表格數(shù)據(jù)輸入 要提供缺省值、輸入格式、有效性檢驗(yàn)等功能，使用戶快速而準(zhǔn)確地輸入數(shù)據(jù)。,二、空間數(shù)據(jù)檢索設(shè)計(jì),相關(guān)

35、概念 從空間數(shù)據(jù)庫中快速高效地檢索出所需要的數(shù)據(jù)，其實(shí)質(zhì)上就是按一定條件對(duì)空間實(shí)體的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢檢索，形成一個(gè)新的空間數(shù)據(jù)子集。 檢索設(shè)計(jì)主要根據(jù)GIS應(yīng)用的實(shí)際要求，用SQL語言、擴(kuò)展SQL語言和具有檢索功能的GIS命令（如Arc/Info中的#Merge、#Overlay、#Select、#Polygon、#Assess等）來實(shí)現(xiàn)。 最常見的空間數(shù)據(jù)檢索是基于拓?fù)潢P(guān)系（包括鄰接、關(guān)聯(lián)、包含等）的空間檢索。,二、空間數(shù)據(jù)檢索設(shè)計(jì),基于拓?fù)潢P(guān)系的空間檢索分類： 面-面關(guān)系檢索 如查詢與鄱陽湖鄰接的土地利用類型有哪些。 線-線關(guān)系檢索 如查詢河流支流，就是查詢同主流相交的河流。 點(diǎn)

36、-點(diǎn)關(guān)系檢索 如檢索某消防支隊(duì)方圓5公里內(nèi)的化工廠。 線-面關(guān)系檢索 如滬寧高速公路穿越的行政區(qū)有哪些。,二、空間數(shù)據(jù)檢索設(shè)計(jì),基于拓?fù)潢P(guān)系的空間檢索分類： 點(diǎn)-線關(guān)系檢索 如從湖北到上海區(qū)段內(nèi)，長江上有哪幾座大橋。 點(diǎn)-面關(guān)系檢索 如在西北干旱地區(qū)，檢索某縣內(nèi)所有的水井。 邊緣匹配檢索 針對(duì)多幅地圖的數(shù)據(jù)文件之間建立跨越圖幅邊界的多邊形數(shù)據(jù)自動(dòng)匹配檢索。,二、空間數(shù)據(jù)檢索設(shè)計(jì),圖庫的管理和圖幅之間數(shù)據(jù)的無縫處理 是空間數(shù)據(jù)檢索的核心內(nèi)容之一 當(dāng)空間數(shù)據(jù)庫的圖幅很多時(shí)，數(shù)據(jù)檢索可能會(huì)涉及到多圖幅。 所需條件 統(tǒng)一的坐標(biāo)體系 統(tǒng)一的坐標(biāo)原點(diǎn) 統(tǒng)一的投影類型 每個(gè)圖幅至少要有四個(gè)控制點(diǎn) 要對(duì)各個(gè)圖

37、層建立空間索引等,二、空間數(shù)據(jù)檢索設(shè)計(jì),圖庫的管理和圖幅之間數(shù)據(jù)的無縫處理,數(shù)據(jù)檢索類型及其特點(diǎn),三、空間數(shù)據(jù)輸出設(shè)計(jì),定義 指按實(shí)際應(yīng)用的要求和可視化原則，將GIS操作和分析的結(jié)果展示在屏幕上或打印到圖紙上的過程。 應(yīng)注意的因素 從美學(xué)原則出發(fā) 注意布局圖中各個(gè)內(nèi)容的位置，調(diào)配大小和色彩，設(shè)計(jì)優(yōu)美的地圖整飾等。 輸出應(yīng)帶有很大的靈活性 允許用戶對(duì)輸出內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)組合。 如在土地利用規(guī)劃管理信息系統(tǒng)中，有時(shí)要輸出某小區(qū)域的宗地圖，有時(shí)要輸出土地利用分布圖。,三、空間數(shù)據(jù)輸出設(shè)計(jì),定義 指按實(shí)際應(yīng)用的要求和可視化原則，將GIS操作和分析的結(jié)果展示在屏幕上或打印到圖紙上的過程。 應(yīng)注意的因素 提供

38、常用的輸出格式設(shè)計(jì)模板。 多樣化的輸出數(shù)據(jù)表達(dá)形式。 如采用多媒體技術(shù)等。,四、空間數(shù)據(jù)更新設(shè)計(jì),空間數(shù)據(jù)更新設(shè)計(jì)的重要性 數(shù)據(jù)更新是GIS活力源泉之一，是GIS空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。 隨著GIS應(yīng)用的深入，數(shù)據(jù)成為制約GIS發(fā)展的瓶頸，因此，迫切要求數(shù)據(jù)獲取手段和數(shù)據(jù)更新手段不斷得到完善。 數(shù)據(jù)更新形式,四、空間數(shù)據(jù)更新設(shè)計(jì),三種數(shù)據(jù)更新模型 連續(xù)快照模型 用一系列狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的地圖來反映地理現(xiàn)象的時(shí)空演化過程。 僅代表地理現(xiàn)象的狀態(tài)，而缺乏對(duì)現(xiàn)象所包含的對(duì)象變化的明確表現(xiàn)。 難以確定地理現(xiàn)象所包含的對(duì)象在時(shí)間上的拓?fù)渎?lián)系。,四、空間數(shù)據(jù)更新設(shè)計(jì),三種數(shù)據(jù)更新模型 底圖修改模型 首先確定數(shù)

39、據(jù)的初始狀態(tài)。 然后僅記錄時(shí)間片段后發(fā)生變化的區(qū)域。 通過疊加操作來建立現(xiàn)時(shí)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。,四、空間數(shù)據(jù)更新設(shè)計(jì),三種數(shù)據(jù)更新模型 時(shí)空合成模型 該模型設(shè)計(jì)思想是將每一次獨(dú)立的疊加操作轉(zhuǎn)換為一次性的合成疊加。 變化的積累形成最小變化單元。 由這些變化單元構(gòu)成的圖形文件和記錄變化歷史的屬性文件聯(lián)系在一起。 能較完整地表達(dá)數(shù)據(jù)的時(shí)空特征。,五、空間數(shù)據(jù)共享設(shè)計(jì),定義 是指不同的系統(tǒng)與用戶使用非己有數(shù)據(jù)并進(jìn)行各種操作運(yùn)算與分析。 影響因素 技術(shù)因素 非技術(shù)因素 非技術(shù)因素涉及到政策與社會(huì)問題，根據(jù)誰投資誰受益的原則，可以考慮讓空間數(shù)據(jù)商品化來解決該問題。 此外， 更要著重考慮空間數(shù)據(jù)共享的技術(shù)因素，即

40、數(shù)據(jù)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化。,五、空間數(shù)據(jù)共享設(shè)計(jì),空間數(shù)據(jù)共享途徑 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 有語義約束的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。 沒有語義約束的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。 基于元數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)查詢和應(yīng)用 指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下通過元數(shù)據(jù)的支持對(duì)空間數(shù)據(jù)的查詢、下載和應(yīng)用。 GIS互操作 以消息機(jī)制為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享的行為。 采用該方式不僅能實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享，還可以實(shí)現(xiàn)功能的互操作。,第七節(jié) 空間數(shù)據(jù)采集建庫,第七節(jié) 空間數(shù)據(jù)采集建庫,一、建庫前準(zhǔn)備 二、數(shù)字化方案制定 三、空間數(shù)據(jù)庫建庫流程,第七節(jié) 空間數(shù)據(jù)采集建庫,一、建庫前準(zhǔn)備 數(shù)據(jù)源的選擇 數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)原則 建庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 數(shù)據(jù)庫入庫的組織管理,一、建庫前準(zhǔn)備|數(shù)據(jù)源選擇,G

41、IS數(shù)據(jù)源的選擇 要求可靠 具備更新能力 存在的問題 就全國范圍來看，部門、地區(qū)之間數(shù)據(jù)源及其質(zhì)量是很不平衡。 主管部門應(yīng)充分考慮本行業(yè)和本地區(qū)的具體條件，因勢(shì)利導(dǎo)，在數(shù)據(jù)源和更新條件有保障的部門和地區(qū)逐步試建數(shù)據(jù)庫。 在設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的時(shí)候要根據(jù)應(yīng)用要求保證數(shù)據(jù)的精度和獲取途徑。,一、建庫前準(zhǔn)備|數(shù)據(jù)存儲(chǔ)原則,數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)原則 一般只采集儲(chǔ)存基本的原始數(shù)據(jù)，不儲(chǔ)存派生的數(shù)據(jù)。 根據(jù)應(yīng)用的頻率，實(shí)現(xiàn)最少的冗余度。 例如只存儲(chǔ)地形高程，不存儲(chǔ)派生的（如坡度、坡向、單元高差等）地形因子，但如果某因子使用頻率很高，也應(yīng)作基本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。,一、建庫前準(zhǔn)備|數(shù)據(jù)存儲(chǔ)原則,分類分級(jí)要求 應(yīng)采用或參照國際標(biāo)準(zhǔn)

42、或國家主管權(quán)威部門的劃分標(biāo)準(zhǔn)。 通常國家都委托各主管部門制定其主管行業(yè)的分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，遇到分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不能統(tǒng)一時(shí)，應(yīng)努力協(xié)商解決。 如仍有困難，不能達(dá)到一致意見時(shí)，優(yōu)先參照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)、國家參考標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)特定應(yīng)用單位來說，分類分級(jí)首先應(yīng)滿足本單位的工作需要。,一、建庫前準(zhǔn)備|建庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,建立數(shù)據(jù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)管理的責(zé)任制度 從獲取原始數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)入庫，其中每個(gè)環(huán)節(jié)的失誤都會(huì)影響到數(shù)據(jù)質(zhì)量。 GIS的數(shù)據(jù)類型隨應(yīng)用領(lǐng)域的不同而有所差異，但與管理信息系統(tǒng)相比具有數(shù)據(jù)類型繁多、數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)。 為此，有必要建立數(shù)據(jù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)管理的責(zé)任制度。,一、

43、建庫前準(zhǔn)備|建庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,數(shù)據(jù)源分類 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 如野外實(shí)地勘測(cè)、量算數(shù)據(jù)；臺(tái)站的觀測(cè)記錄數(shù)據(jù);遙測(cè)數(shù)據(jù)等。 分析數(shù)據(jù) 利用物理和化學(xué)方法分析，從而獲取的數(shù)據(jù)。 圖形數(shù)據(jù) 各種類型的專題地圖以及地形圖的圖形記錄資料等。,一、建庫前準(zhǔn)備|建庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,數(shù)據(jù)源分類 統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù) 各種類型的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，社會(huì)調(diào)查數(shù)據(jù)等。 遙感/GPS數(shù)據(jù) 利用遙感/GPS技術(shù)獲得的大量模擬或數(shù)字資料等。,一、建庫前準(zhǔn)備|建庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,數(shù)據(jù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 空間數(shù)據(jù)庫應(yīng)建立專業(yè)性的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系，作為鑒定和驗(yàn)收數(shù)據(jù)質(zhì)量的依據(jù)。 包括 數(shù)據(jù)的分類系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)類型（或項(xiàng)目）的名稱和定義。 數(shù)據(jù)獲取方法的評(píng)價(jià)。 數(shù)據(jù)獲取所使用

44、的儀器設(shè)備及其精度的規(guī)定。 數(shù)據(jù)獲取時(shí)的環(huán)境背景和測(cè)試條件的規(guī)定。,一、建庫前準(zhǔn)備|建庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,數(shù)據(jù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 空間數(shù)據(jù)庫應(yīng)建立專業(yè)性的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系，作為鑒定和驗(yàn)收數(shù)據(jù)質(zhì)量的依據(jù)。 包括 數(shù)據(jù)的計(jì)量單位(量綱)和數(shù)據(jù)精度分級(jí)的規(guī)定。 數(shù)據(jù)的編碼或代表符號(hào)的規(guī)定。 數(shù)據(jù)的更新周期的規(guī)定。 數(shù)據(jù)的密級(jí)和使用數(shù)據(jù)的規(guī)定。,一、建庫前準(zhǔn)備|建庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,數(shù)據(jù)預(yù)處理 預(yù)處理工作的內(nèi)容應(yīng)視數(shù)據(jù)源本身的情況而定。 包括：源數(shù)據(jù)的取舍、增強(qiáng)、分離、證實(shí)、加工以及再生產(chǎn)。,數(shù)據(jù)預(yù)處理的內(nèi)容及其目的,一、建庫前準(zhǔn)備|數(shù)據(jù)庫入庫的組織管理,注意事項(xiàng) 凡入庫的數(shù)據(jù)應(yīng)同時(shí)提交數(shù)據(jù)說明書。 數(shù)據(jù)管理組根據(jù)該類數(shù)

45、據(jù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)數(shù)據(jù)說明書的內(nèi)容逐項(xiàng)進(jìn)行檢查和鑒定，鑒定合格的數(shù)據(jù)方可批準(zhǔn)入庫。 數(shù)據(jù)入庫時(shí)，應(yīng)有數(shù)據(jù)的鑒定意見和鑒定小組的簽名，并注明入庫日期。 數(shù)據(jù)入庫后，還應(yīng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)安全和保密體系。,二、數(shù)字化方案的制定,數(shù)字化方案的常用方法 手扶跟蹤數(shù)字化 掃描數(shù)字化 屏幕數(shù)字化,三種常用數(shù)字化方式的比較,二、數(shù)字化方案的制定,數(shù)字化應(yīng)注意問題 采集精度符合質(zhì)量控制的要求。 采點(diǎn)密度應(yīng)合理。 密度過大會(huì)增加不必要的數(shù)據(jù)量。 密度過小會(huì)使圖形幾何失真。 或經(jīng)數(shù)學(xué)變換后變形誤差增大。 點(diǎn)狀要素應(yīng)采集符號(hào)的幾何中心點(diǎn)或定位點(diǎn)。 線狀要素應(yīng)沿中軸線采集。 面狀要素應(yīng)采集多邊形邊界和標(biāo)識(shí)點(diǎn)，邊線應(yīng)嚴(yán)格閉

46、合。,二、數(shù)字化方案的制定,數(shù)字化應(yīng)注意問題 避免按圖形符號(hào)的圖案進(jìn)行采集。 如圓形符號(hào)采集圓弧，雙線符號(hào)采集兩條并行線等。因?yàn)檫@種數(shù)據(jù)只適應(yīng)于數(shù)字制圖，而不適應(yīng)于空間分析。 圖上漢字應(yīng)作為屬性采集，一般不要處理為圖面注記。,二、數(shù)字化方案的制定,ArcGIS軟件數(shù)字化要求 所有需要的要素特征都被數(shù)字化，沒有遺漏數(shù)據(jù)。 減少冗余數(shù)據(jù)。 特征位置正確，弧有正確形狀。 應(yīng)該連接的特征保證確實(shí)連接。 所有多邊形有且僅有一個(gè)標(biāo)號(hào)點(diǎn)。,二、數(shù)字化方案的制定,ArcGIS軟件數(shù)字化要求 所有要素都保證在外部邊界之內(nèi) 空間數(shù)據(jù)可用 消除坐標(biāo)錯(cuò)誤同時(shí)保證拓?fù)潢P(guān)系正確 通過構(gòu)建已有的空間關(guān)系、標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤、改正錯(cuò)誤、重構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系等工作來完成。,三、空間數(shù)據(jù)庫建庫流程,以ArcGIS的Coverage為例，其建庫流程為： 確定數(shù)字化的方法及工具。 準(zhǔn)備數(shù)字化原圖，并掌握該圖的投影、比例尺、格網(wǎng)等空間信息。 按照分層