1、Introduction to Geospatial Database Designing and Building ArcGIS Geodatabase 空間數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)論 ArcGIS Geodatabase的設(shè)計(jì)與建立,侯英姿,School of Urban and Environmental Sciences, Liaoning Normal University,2009,第2講 Geodatabase數(shù)據(jù)模型概述,2.1 Geodatabase的發(fā)展 2.2 Geodatabase的層次結(jié)構(gòu) 2.3 Geodatabase的目錄視圖 2.4 Geodatabase的類(lèi)型 2.5 Geo

2、database的訪問(wèn) 2.6 Geodatabase與coverage/Shapefile的比較,主要內(nèi)容：,2.1 Geodatabase的發(fā)展,空間數(shù)據(jù)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象表達(dá)，是使用一系列數(shù)據(jù)對(duì)象來(lái)支持地圖顯示、查詢(xún)、編輯和分析。,CAD數(shù)據(jù)模型 (第1代) coverage/Shapefile數(shù)據(jù)模型 (第2代) Geodatabase數(shù)據(jù)模型 (第3代),以二進(jìn)制文件格式存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)； 以點(diǎn)、線和面的形式表達(dá)； 這些文件中只能保存極少的屬性信息，地圖圖層和注記是主要的屬性表達(dá)方式；,1. CAD數(shù)據(jù)模型 (第1代),1981年，ESRI(美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所)公司推出Arclnfo

3、，采用了coverage數(shù)據(jù)模型(也稱(chēng)為地理關(guān)系數(shù)據(jù)模型)，有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合 空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為索引化二進(jìn)制文件，它為顯示和存取做了優(yōu)化。 屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在表里，有一定數(shù)量的行，行數(shù)等于二進(jìn)制文件中的要素?cái)?shù)量，屬性數(shù)據(jù)和要素通過(guò)共同的標(biāo)識(shí)符(ID碼)相連接。 能夠存儲(chǔ)矢量要素間的拓?fù)潢P(guān)系 一條線段的空間數(shù)據(jù)記錄包含了以下信息：哪些節(jié)點(diǎn)界定了這條線，通過(guò)推斷可知該線與哪些線相連，哪些多邊形在其左邊和右邊,2. coverage/Shapefile數(shù)據(jù)模型 (第2代),ArcView采用Shapefile數(shù)據(jù)模型，也是一種基于文件方式存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式。Shapefile是一

4、種開(kāi)放格式，比coverage簡(jiǎn)單得多，沒(méi)有存儲(chǔ)矢量要素間的拓?fù)潢P(guān)系，需要時(shí)通過(guò)計(jì)算提取。 Shapefile至少由.shp、 . Shx、.dbf三個(gè)文件組成： .shp儲(chǔ)存地理要素的幾何關(guān)系的文件 .shx儲(chǔ)存圖形要素的幾何索引的文件 .dbf儲(chǔ)存要素屬性信息的dBase文件(關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)文件) 有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)以下文件： .sbn當(dāng)執(zhí)行類(lèi)似選擇“主題之主題”，“空間連接”等操作，或者對(duì)一個(gè)主題（屬性表）的shape字段創(chuàng)建過(guò)一個(gè)索引，就會(huì)出現(xiàn)這個(gè)文件； .ain和.aih儲(chǔ)存地理要素主體屬性表或其他表的活動(dòng)字段的屬性索引信息的文件。當(dāng)執(zhí)行過(guò)“表格鏈接(link)”操作，這兩個(gè)文件就會(huì)出現(xiàn)。 .

5、prj坐標(biāo)系定義文件 .shp.xml元數(shù)據(jù)文件,2. coverage/Shapefile數(shù)據(jù)模型 (第2代),3. Geodatabase數(shù)據(jù)模型 (第3代),Geodatabase是一種基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)來(lái)組織和管理空間數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)模型(對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)模型)。 Geodatabase中的數(shù)據(jù)對(duì)象就是邏輯數(shù)據(jù)模型中定義的對(duì)象(如建筑物、宗地和道路等)。 Geodatabase數(shù)據(jù)模型無(wú)需編寫(xiě)代碼，通過(guò)ArcInfo提供的域、驗(yàn)證規(guī)則及其它功能可輕松實(shí)現(xiàn)大部分自定義行為 (僅建模特殊的要素行為時(shí)才需編寫(xiě)代碼)。,Geodatabase數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn): 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)建模方法能

6、夠更自然地描述要素，自行定義對(duì)象類(lèi)型，定義拓?fù)?、空間和一般關(guān)系，以及掌握這些對(duì)象如何與其他對(duì)象發(fā)生交互作用。,3. Geodatabase數(shù)據(jù)模型 (第3代),空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ) 所有的空間數(shù)據(jù)(空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù))由一個(gè)(關(guān)系)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和集中管理； 空間數(shù)據(jù)錄入和編輯更加精確 大多數(shù)錯(cuò)誤可以通過(guò)驗(yàn)證規(guī)則或智能驗(yàn)證行為加以防止，因而錯(cuò)誤幾乎不會(huì)出現(xiàn)； 用戶操作更直觀的對(duì)象 經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，Geodalabase包含的數(shù)據(jù)對(duì)象可與用戶數(shù)據(jù)的模型保持一致，用戶操作的不再是通常的點(diǎn)、線和多邊形，而是他們感興趣的對(duì)象，比如變壓器、道路和湖泊等； 要素?fù)碛懈S富的背景信息 有了拓?fù)潢P(guān)聯(lián)、空間表達(dá)和一般關(guān)

7、系，不僅定義了一個(gè)要素的特性而且還定義了它與其他要素背景的聯(lián)系。當(dāng)一個(gè)相關(guān)要素移動(dòng)、改變或刪除時(shí)，可以了解它對(duì)整個(gè)要素集的影響。這種背景信息也可以定位或查找與一個(gè)要素相關(guān)的兩一個(gè)要素；,可以制作更優(yōu)質(zhì)的地圖 可以更深入地控制要素的繪制方式，也可以增加智能化的繪圖行為。在ArcMap中可以直接采用復(fù)雜的繪圖方法，而且通過(guò)編寫(xiě)軟件代碼還能執(zhí)行高度自動(dòng)化的繪圖方法； 動(dòng)態(tài)顯示地圖上的要素 當(dāng)在Archfo中對(duì)要素進(jìn)行處理時(shí)，這些要素能對(duì)鄰接要素的變化做出相應(yīng)的反應(yīng)。也能使要素與定制的查詢(xún)或分析工具發(fā)生關(guān)聯(lián); 定義了更好的要素外形 Geodatabase數(shù)據(jù)模型用直線、圓弧、橢圓弧和貝塞爾(Bezie

8、r)曲線來(lái)定義要素的外形； 要素集是連續(xù)的 Geodatabase數(shù)據(jù)模型能容納非常巨大的要素集而不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分片或其他空間分區(qū)； 多用戶同時(shí)編輯地理數(shù)據(jù) Geodatabase數(shù)據(jù)模型支持多用戶分別在本地編輯要素的工作流，然后對(duì)出現(xiàn)的沖突進(jìn)行處理使之達(dá)成一致。,2.2 Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),Geodatabase數(shù)據(jù)模型包含3種空間數(shù)據(jù)表達(dá)方式： 用矢量數(shù)據(jù)表達(dá)離散的空間要素 矢量數(shù)據(jù)用一組帶有關(guān)聯(lián)屬性的有序坐標(biāo)，精確簡(jiǎn)潔地表示要素的外形。這種表示方式支持幾何運(yùn)算（如計(jì)算長(zhǎng)度和面積、識(shí)別重疊和交叉、查找相鄰或相近的其他要素）。矢量數(shù)據(jù)可以用維數(shù)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。 點(diǎn)是零維形狀，它表示

9、太小以致無(wú)法用線或面來(lái)描述的地理要素。點(diǎn)是用單個(gè)有屬性的x,y坐標(biāo)值來(lái)存儲(chǔ)的 線是一維形狀，它表示太狹窄以致無(wú)法用面來(lái)描述的地理要素。線是用 一組帶屬性的有序的x,y坐標(biāo)值來(lái)存儲(chǔ)的，線段可以是直線、圓弧、橢圓弧或曲線。 多邊形是二維形狀，它表示寬闊的地理要素。多邊形以一系列的線段來(lái)存儲(chǔ)，這些線段構(gòu)成一個(gè)封閉的區(qū)域。 用柵格數(shù)據(jù)表達(dá)影像、格網(wǎng)化專(zhuān)題數(shù)據(jù)、曲面 像素是組成柵格的基本單元，它的值能描述多種數(shù)據(jù)。像素能夠存儲(chǔ)部分譜段的光反射率，也能存儲(chǔ)相片的顏色值，以及植被類(lèi)型、表面值、高程值等專(zhuān)題屬性。 用不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）表達(dá)曲面 Geodatabase在存儲(chǔ)TIN時(shí)，將其作為一個(gè)帶有高程值的

10、節(jié)點(diǎn)和帶有邊的三角形的整體來(lái)對(duì)待。TIN所在的地理范圍內(nèi)的任意點(diǎn)的高程（或Z值）可以通過(guò)內(nèi)插方法得到。,Geodatabase按照一定的模型和規(guī)則組合空間要素?cái)?shù)據(jù)集(Feature Dataset)，它按層次型的數(shù)據(jù)對(duì)象(Object)來(lái)組織空間數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)象包括：對(duì)象類(lèi)、要素類(lèi)、要素?cái)?shù)據(jù)集和關(guān)系類(lèi)。,對(duì)象類(lèi)(Object Classes)：存儲(chǔ)非空間數(shù)據(jù)的表(Table)； 要素類(lèi)(Feature Classes)：具有相同幾何類(lèi)型和屬性的要素的集合，包括：簡(jiǎn)單要素類(lèi)(Sample Feature Classes，點(diǎn)、線、多邊形、注記Annotation) 、拓?fù)湟仡?lèi)(Topologi

11、cal Feature Classes，節(jié)點(diǎn)Junction、邊Edge) 等； 要素?cái)?shù)據(jù)集(Feature Datasets)：共享空間參考系統(tǒng)的要素類(lèi)的集合； 關(guān)系類(lèi)(Relationship Classes)：存儲(chǔ)兩個(gè)對(duì)象類(lèi)或要素類(lèi)中的實(shí)體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的表。,對(duì)象(Object)代表某個(gè)實(shí)體，如一棟房子、一條河流，或一名客戶。每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)為一行(Row)。對(duì)象有一系列的屬性，這些屬性表示對(duì)象的性質(zhì)，如對(duì)象的名稱(chēng)、度量值、分類(lèi)、標(biāo)識(shí)符(關(guān)鍵字)。屬性存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)庫(kù)的列(字段)。 類(lèi)(Class)是一組相似的對(duì)象，同一個(gè)類(lèi)中的每個(gè)對(duì)象擁有相同的一組屬性。一個(gè)類(lèi)在以數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)為一張關(guān)系表。表中

12、的行、列構(gòu)成一個(gè)二維矩陣。,Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),ArcGIS 9.2,、子類(lèi)型 屬性,Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),ArcGIS 9.2,Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),ArcGIS 8.3,Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),ArcGIS 8.3,1. Geodatabase,geodatabase是框架數(shù)據(jù)最高一層的單位(所有類(lèi)的集群) 空間數(shù)據(jù)總的集合體可以跨一個(gè)或多個(gè)geodatabase存儲(chǔ) geodatabase通常被組織成主要的數(shù)據(jù)類(lèi)別，如土地利用、交通、環(huán)境、市政基礎(chǔ)設(shè)施。 geodatabase管理無(wú)縫的空間數(shù)據(jù) 它不是把地

13、理區(qū)域劃分為瓦片狀單元，而是使用有效的空間索引進(jìn)行某個(gè)范圍的連續(xù)表達(dá)。,3. Feature classes,要素類(lèi)(Feature class)是具有相同的幾何圖形類(lèi)型(點(diǎn)/線/多邊形)的空間要素的群集。分2種： 簡(jiǎn)單要素類(lèi)(Sample Feature Classes) 包含點(diǎn)、線、多邊形和注記，且它們之間沒(méi)有任何拓?fù)潢P(guān)系。 例如：一個(gè)要素類(lèi)中的點(diǎn)與另一要素類(lèi)中線的終點(diǎn)可能同時(shí)存在，但它們是不同的點(diǎn)，這兩個(gè)點(diǎn)要素可以獨(dú)立編輯。 拓?fù)湟仡?lèi)(Topological Feature Classes) 拓?fù)湟仡?lèi)被限定在一幅圖(graph)中。圖是一個(gè)對(duì)象，它把組成有機(jī)拓?fù)鋯卧?節(jié)點(diǎn)Juncti

14、on、邊Edge)的一組要素類(lèi)捆綁起來(lái)。,5. Relationship class,關(guān)系類(lèi)是Gedatabase中的一個(gè)表，它存儲(chǔ)了兩個(gè)要素類(lèi)中的要素間或?qū)ο箝g的關(guān)系。關(guān)系為對(duì)象之間的相關(guān)性進(jìn)行建模。 有了關(guān)系，當(dāng)一個(gè)對(duì)象被移動(dòng)或改變，就可以控制與之相關(guān)聯(lián)的對(duì)象如何變化。,Geodatabase如何擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù),Geodatabase 能夠以三種表現(xiàn)形式來(lái)表達(dá)地理數(shù)據(jù)，即離散對(duì)象建模為矢量要素，連續(xù)的現(xiàn)象建模為柵格，表面建模為T(mén)IN。根據(jù)數(shù)據(jù)定義地圖圖層，并設(shè)定繪圖方法的框架，通過(guò)它可以基于屬性繪出相關(guān)的地圖。 Geodatabase 存儲(chǔ)要素的幾何形狀，ArcInfo提供諸如搜索鄰近、鄰接、

15、或交叉對(duì)象等空間操作功能，支持諸如網(wǎng)絡(luò)追蹤等空間查詢(xún)的許多工具，對(duì)于一組數(shù)據(jù)， Geodatabase 有一個(gè)定義和管理地理坐標(biāo)系統(tǒng)的構(gòu)架。 Geodatabase 可用于構(gòu)建一套集成拓?fù)潢P(guān)系的要素集，如交通網(wǎng)絡(luò)或土地所有權(quán)的細(xì)分。 Geodatabase 能夠定義對(duì)象和要素之間一般和任意的關(guān)系。 通過(guò)域和驗(yàn)證規(guī)則， Geodatabase 能夠增強(qiáng)屬性的完整性。 Geodatabase 能夠?qū)⒁氐淖匀恍袨榻壎ǖ酱鎯?chǔ)要素的表中。 Geodatabase 能夠展現(xiàn)多個(gè)版本，以便多個(gè)用戶編輯同一份數(shù)據(jù),Geodatabase實(shí)質(zhì)上就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)或者對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)等常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)的特例，只是它包含了

16、一個(gè)用于表達(dá)地理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。它在常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上通過(guò)增加地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、地理參考的完整性約束、地圖顯示、要素編輯和分析功能來(lái)增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)性能,2.3 Geodatabase的目錄視圖,ArcCatalog,coverage的目錄視圖,Shapefile/CAD的目錄視圖,空間數(shù)據(jù)連接的集合稱(chēng)為目錄 它提供了對(duì)空間數(shù)據(jù)的無(wú)縫視圖，即文件型的數(shù)據(jù)和個(gè)人型Geodatabase位于一個(gè)可認(rèn)知的樹(shù)型層次體系中。目錄還可以深入關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，揭示它們的某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，尤其是那些存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的表。 目錄中的條目用于表示空間數(shù)據(jù)對(duì)象(如要素類(lèi))、地圖對(duì)象(如地圖和圖層)和附屬對(duì)象(如符號(hào)式樣和坐標(biāo)系統(tǒng))。,目錄通

17、過(guò)專(zhuān)門(mén)的圖標(biāo)顯示空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，這些圖標(biāo)表示了Geodatabase中各種要素的不同功能。 通過(guò)目錄，可以完成以下功能： 新建數(shù)據(jù)并定義數(shù)據(jù)格式； 搜索數(shù)據(jù)； 評(píng)估數(shù)據(jù)的空間范圍和適宜性； 記錄數(shù)據(jù)的來(lái)源和質(zhì)量； 進(jìn)行GIS操作； 發(fā)布數(shù)據(jù)以便于廣泛存取；,ArcCatalog,Geodatabase,Feature Class,Object class,Relationship class,Sample Feature class Topology Feature class,Geodatabase的目錄視圖,Feature datasets,文件夾連接和數(shù)據(jù)庫(kù)連接,文件夾連接和數(shù)據(jù)庫(kù)連接使

18、得對(duì)所有數(shù)據(jù)有了統(tǒng)一連貫的視圖。 通過(guò)文件夾連接，可以獲取本地硬盤(pán)或網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)共享硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)庫(kù)連接包含數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的詳細(xì)說(shuō)明： 服務(wù)器或IP地址 請(qǐng)求信息或TCP端口信息 帳號(hào)用戶名和密碼。,ArcSDE Personal Geodatabase (9.2)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SQL Server Express ArcSDE Workgroup Geodatabase (9.2)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SQL Server Express ArcSDE Enterprise Geodatabase：RDBMS,ArcSDE Personal在ArcEditor和ArcInfo級(jí)別的License文件中是免費(fèi)的， ArcSDE Workgroup是位于ArcGIS Server的Workgroup級(jí)別的授權(quán)文件中的。 它們與ArcSDE Enterprise不同的地方在于數(shù)據(jù)庫(kù)的大小、連接數(shù)、管理和定制能力的大小。,2.4 Geodatabas