Geodatabase數(shù)據(jù)模型概述

.,IntroductiontoGeospatialDatabaseDesigningandBuildingArcGISGeodatabase空間數(shù)據(jù)庫導(dǎo)論ArcGISGeodatabase的設(shè)計與建立,侯英姿,SchoolofUrbanandEnvironmentalSciences,LiaoningNormalUniversity,2009,.,第2講Geodatabase數(shù)據(jù)模型概述,2.1Geodatabase的發(fā)展2.2Geodatabase的層次結(jié)構(gòu)2.3Geodatabase的目錄視圖2.4Geodatabase的類型2.5Geodatabase的訪問2.6Geodatabase與coverage/Shapefile的比較,主要內(nèi)容：,2.1Geodatabase的發(fā)展,空間數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界的抽象表達，是使用一系列數(shù)據(jù)對象來支持地圖顯示、查詢、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),以二進制文件格式存儲地理數(shù)據(jù)；以點、線和面的形式表達；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方式；,1.CAD數(shù)據(jù)模型(第1代),1981年，ESRI(美國環(huán)境系統(tǒng)研究所)公司推出Arclnfo，采用了coverage數(shù)據(jù)模型(也稱為地理關(guān)系數(shù)據(jù)模型)，有兩個關(guān)鍵點?？臻g數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合空間數(shù)據(jù)存儲為索引化二進制文件，它為顯示和存取做了優(yōu)化。屬性數(shù)據(jù)存儲在表里，有一定數(shù)量的行，行數(shù)等于二進制文件中的要素數(shù)量，屬性數(shù)據(jù)和要素通過共同的標識符(ID碼)相連接。能夠存儲矢量要素間的拓撲關(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)點界定了這條線，通過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空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式。Shapefile是一種開放格式，比coverage簡單得多，沒有存儲矢量要素間的拓撲關(guān)系，需要時通過計算提取。Shapefile至少由.shp、.Shx、.dbf三個文件組成：.shp儲存地理要素的幾何關(guān)系的文件.shx儲存圖形要素的幾何索引的文件.dbf儲存要素屬性信息的dBase文件(關(guān)系數(shù)據(jù)庫文件)有時還會出現(xiàn)以下文件：.sbn當(dāng)執(zhí)行類似選擇“主題之主題”，“空間連接”等操作，或者對一個主題（屬性表）的shape字段創(chuàng)建過一個索引，就會出現(xiàn)這個文件；.ain和.aih儲存地理要素主體屬性表或其他表的活動字段的屬性索引信息的文件。當(dāng)執(zhí)行過“表格鏈接(link)”操作，這兩個文件就會出現(xiàn)。.prj坐標系定義文件.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、采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)來組織和管理空間數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)模型(對象-關(guān)系數(shù)據(jù)模型)。Geodatabase中的數(shù)據(jù)對象就是邏輯數(shù)據(jù)模型中定義的對象(如建筑物、宗地和道路等)。Geodatabase數(shù)據(jù)模型無需編寫代碼，通過ArcInfo提供的域、驗證規(guī)則及其它功能可輕松實現(xiàn)大部分自定義行為(僅建模特殊的要素行為時才需編寫代碼)。,Geodatabase數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點:面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)建模方法能夠更自然地描述要素，自行定義對象類型，定義拓撲、空間和一般關(guān)系，以及掌握這些對象如何與其他對象發(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(關(guān)系)數(shù)據(jù)庫存儲和集中管理；空間數(shù)據(jù)錄入和編輯更加精確大多數(shù)錯誤可以通過驗證規(guī)則或智能驗證行為加以防止，因而錯誤幾乎不會出現(xiàn)；用戶操作更直觀的對象經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，Geodalabase包含的數(shù)據(jù)對象可與用戶數(shù)據(jù)的模型保持一致，用戶操作的不再是通常的點、線和多邊形，而是他們感興趣的對象，比如變壓器、道路和湖泊等；要素擁有更豐富的背景信息有了拓撲關(guān)聯(lián)、空間表達和一般關(guān)系，不僅定義了一個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)一個相關(guān)要素移動、改變或刪除時，可以了解它對整個要素集的影響。這種背景信息也可以定位或查找與一個要素相關(guān)的兩一個要素；,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，而且通過編寫軟件代碼還能執(zhí)行高度自動化的繪圖方法；動態(tài)顯示地圖上的要素當(dāng)在Archfo中對要素進行處理時，這些要素能對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(Bezier)曲線來定義要素的外形；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行數(shù)據(jù)分片或其他空間分區(qū)；多用戶同時編輯地理數(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，然后對出現(xiàn)的沖突進行處理使之達成一致。,2.2Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),Geodatabase數(shù)據(jù)模型包含3種空間數(shù)據(jù)表達方式：用矢量數(shù)據(jù)表達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，精確簡潔地表示要素的外形。這種表示方式支持幾何運算（如計算長度和面積、識別重疊和交叉、查找相鄰或相近的其他要素）。矢量數(shù)據(jù)可以用維數(shù)來進行分類。點是零維形狀，它表示太小以致無法用線或面來描述的地理要素。點是用單個有屬性的x,y坐標值來存儲的線是一維形狀，它表示太狹窄以致無法用面來描述的地理要素。線是用一組帶屬性的有序的x,y坐標值來存儲的，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存儲，這些線段構(gòu)成一個封閉的區(qū)域。用柵格數(shù)據(jù)表達影像、格網(wǎng)化專題數(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)。像素能夠存儲部分譜段的光反射率，也能存儲相片的顏色值，以及植被類型、表面值、高程值等專題屬性。用不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）表達曲面Geodatabase在存儲TIN時，將其作為一個帶有高程值的節(jié)點和帶有邊的三角形的整體來對待。TIN所在的地理范圍內(nèi)的任意點的高程（或Z值）可以通過內(nèi)插方法得到。,Geodatabase按照一定的模型和規(guī)則組合空間要素數(shù)據(jù)集(FeatureDataset)，它按層次型的數(shù)據(jù)對象(Object)來組織空間數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對象包括：對象類、要素類、要素數(shù)據(jù)集和關(guān)系類。,對象類(ObjectClasses)：存儲非空間數(shù)據(jù)的表(Table)；要素類(FeatureClasses)：具有相同幾何類型和屬性的要素的集合，包括：簡單要素類(SampleFeatureClasses，點、線、多邊形、注記Annotation)、拓撲要素類(TopologicalFeatureClasses，節(jié)點Junction、邊Edge)等；要素數(shù)據(jù)集(FeatureDatasets)：共享空間參考系統(tǒng)的要素類的集合；關(guān)系類(RelationshipClasses)：存儲兩個對象類或要素類中的實體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的表。,對象(Object)代表某個實體，如一棟房子、一條河流，或一名客戶。每個對象存儲為一行(Row)。對象有一系列的屬性，這些屬性表示對象的性質(zhì)，如對象的名稱、度量值、分類、標識符(關(guān)鍵字)。屬性存儲為數(shù)據(jù)庫的列(字段)。類(Class)是一組相似的對象，同一個類中的每個對象擁有相同的一組屬性。一個類在以數(shù)據(jù)庫中存儲為一張關(guān)系表。表中的行、列構(gòu)成一個二維矩陣。,Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),ArcGIS9.2,、子類型屬性,Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),ArcGIS9.2,Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),ArcGIS8.3,Geodatabase的層次結(jié)構(gòu),ArcGIS8.3,1.Geodatabase,geodatabase是框架數(shù)據(jù)最高一層的單位(所有類的集群)空間數(shù)據(jù)總的集合體可以跨一個或多個geodatabase存儲geodatabase通常被組織成主要的數(shù)據(jù)類別，如土地利用、交通、環(huán)境、市政基礎(chǔ)設(shè)施。geodatabase管理無縫的空間數(shù)據(jù)它不是把地理區(qū)域劃分為瓦片狀單元，而是使用有效的空間索引進行某個范圍的連續(xù)表達。,3.Featureclasses,要素類(Featureclass)是具有相同的幾何圖形類型(點/線/多邊形)的空間要素的群集。分2種：簡單要素類(SampleFeatureClasses)包含點、線、多邊形和注記，且它們之間沒有任何拓撲關(guān)系。例如：一個要素類中的點與另一要素類中線的終點可能同時存在，但它們是不同的點，這兩個點要素可以獨立編輯。拓撲要素類(TopologicalFeatureClasses)拓撲要素類被限定在一幅圖(graph)中。圖是一個對象，它把組成有機拓撲單元(節(jié)點Junction、邊Edge)的一組要素類捆綁起來。,5.Relationshipclass,關(guān)系類是Gedatabase中的一個表，它存儲了兩個要素類中的要素間或?qū)ο箝g的關(guān)系。關(guān)系為對象之間的相關(guān)性進行建模。有了關(guān)系，當(dāng)一個對象被移動或改變，就可以控制與之相關(guān)聯(lián)的對象如何變化。,Geodatabase如何擴展數(shù)據(jù)庫,Geodatabase能夠以三種表現(xiàn)形式來表達地理數(shù)據(jù)，即離散對象建模為矢量要素，連續(xù)的現(xiàn)象建模為柵格，表面建模為TIN。根據(jù)數(shù)據(jù)定義地圖圖層，并設(shè)定繪圖方法的框架，通過它可以基于屬性繪出相關(guān)的地圖。Geodatabase存儲要素的幾何形狀，ArcInfo提供諸如搜索鄰近、鄰接、或交叉對象等空間操作功能，支持諸如網(wǎng)絡(luò)追蹤等空間查詢的許多工具，對于一組數(shù)據(jù)，Geodatabase有一個定義和管理地理坐標系統(tǒng)的構(gòu)架。Geodatabase可用于構(gòu)建一套集成拓撲關(guān)系的要素集，如交通網(wǎng)絡(luò)或土地所有權(quán)的細分。Geodatabase能夠定義對象和要素之間一般和任意的關(guān)系。通過域和驗證規(guī)則，Geodatabase能夠增強屬性的完整性。Geodatabase能夠?qū)⒁氐淖匀恍袨榻壎ǖ酱鎯σ氐谋碇?。Geodatabase能夠展現(xiàn)多個版本，以便多個用戶編輯同一份數(shù)據(jù),Geodatabase實質(zhì)上就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫或者對象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫等常規(guī)數(shù)據(jù)庫的特例，只是它包含了一個用于表達地理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。它在常規(guī)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上通過增加地理數(shù)據(jù)存儲、地理參考的完整性約束、地圖顯示、要素編輯和分析功能來增強數(shù)據(jù)庫性能,2.3Geodatabase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)連接的集合稱為目錄它提供了對空間數(shù)據(jù)的無縫視圖，即文件型的數(shù)據(jù)和個人型Geodatabase位于一個可認知的樹型層次體系中。目錄還可以深入關(guān)系數(shù)據(jù)庫，揭示它們的某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，尤其是那些存儲空間數(shù)據(jù)的表。目錄中的條目用于表示空間數(shù)據(jù)對象(如要素類)、地圖對象(如地圖和圖層)和附屬對象(如符號式樣和坐標系統(tǒng))。,目錄通過專門的圖標顯示空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，這些圖標表示了Geodatabase中各種要素的不同功能。通過目錄，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)；評估數(shù)據(jù)的空間范圍和適宜性；記錄數(shù)據(jù)的來源和質(zhì)量；進行GIS操作；發(fā)布數(shù)據(jù)以便于廣泛存?。?ArcCatalog,Geodatabase,FeatureClass,Objectclass,Relationshipclass,SampleFeatureclassTopologyFeatureclass,Geodatabase的目錄視圖,Featuredatasets,文件夾連接和數(shù)據(jù)庫連接,文件夾連接和數(shù)據(jù)庫連接使得對所有數(shù)據(jù)有了統(tǒng)一連貫的視圖。通過文件夾連接，可以獲取本地硬盤或網(wǎng)絡(luò)計算機共享硬盤上的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫連接包含數(shù)據(jù)庫訪問的詳細說明：服務(wù)器或IP地址請求信息或TCP端口信息帳號用戶名和密碼。,ArcSDEPersonalGeodatabase(9.2)：數(shù)據(jù)存儲在SQLServerExpressArcSDEWorkgroupGeodatabase(9.2)：數(shù)據(jù)存儲在SQLServerExpressArcSDEEnterpriseGeodatabase：RDBMS,ArcSDEPersonal在ArcEditor和ArcInfo級別的License文件中是免費的，ArcSDEWorkgroup是位于ArcGISServer的Workgroup級別的授權(quán)文件中的。它們與ArcSDEEnterprise不同的地方在于數(shù)據(jù)庫的大小、連接數(shù)、管理和定制能力的大小。,2.4Geodatabase的類型,3種Geodatabase的數(shù)據(jù)模型相同，數(shù)據(jù)可以相互復(fù)制。,2.4Geodatabase的類型,/表,訪問Geodatabase數(shù)據(jù)的3種途徑：通過Geodatabase數(shù)據(jù)訪問對象，它是ArcObject的一個子集，也是構(gòu)建ArcMap和ArcCatalog的軟件組件；通過ArcSDE的應(yīng)用程序接口API(C-API/Java-API)存取簡單的非拓撲要素，該接口遵從OGC（開放地理信息系統(tǒng)協(xié)會）簡單要素規(guī)則；通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫自帶的SQL接口，訪問數(shù)據(jù)庫的行，列和表格（屬性數(shù)據(jù)）。,Geodatabase數(shù)據(jù)訪問對象簡圖,2.5Geodatabase的訪問,在Geodatabas