第9章_林業(yè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

1、一、Geodatabaes 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 一般來說，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)需要兩個(gè)基本步驟：數(shù)據(jù)邏輯模型的結(jié)構(gòu)化和數(shù)據(jù)模型的物理實(shí)現(xiàn)。 邏輯數(shù)據(jù)建模體現(xiàn)數(shù)據(jù)的用戶視圖，數(shù)據(jù)庫(kù)建模則在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的框架中物理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型。1 1、數(shù)據(jù)邏輯模型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)邏輯模型設(shè)計(jì) 建立數(shù)據(jù)邏輯模型的關(guān)鍵任務(wù)是準(zhǔn)確定義有意義的對(duì)象建立數(shù)據(jù)邏輯模型的關(guān)鍵任務(wù)是準(zhǔn)確定義有意義的對(duì)象集并明確它們之間的關(guān)系。你考慮的對(duì)象，可能是比如集并明確它們之間的關(guān)系。你考慮的對(duì)象，可能是比如街道、地塊、所有者和建筑物這樣的事物。那么對(duì)應(yīng)它街道、地塊、所有者和建筑物這樣的事物。那么對(duì)應(yīng)它們之間關(guān)系的一些描述就是們之間關(guān)系的一些描述就是“位于位于

2、”、“被擁有被擁有”和和“是一部分是一部分”等。等。 不存在絕對(duì)不存在絕對(duì)“正確正確”的模型，只能說某個(gè)模型適合還是的模型，只能說某個(gè)模型適合還是不適合。要確認(rèn)數(shù)據(jù)模型是否完全符合需求是非常困難不適合。要確認(rèn)數(shù)據(jù)模型是否完全符合需求是非常困難的！對(duì)以下三個(gè)問題，如果你的答案都是肯定的，那么的！對(duì)以下三個(gè)問題，如果你的答案都是肯定的，那么意味著你所創(chuàng)建的模型已經(jīng)很不錯(cuò)了：意味著你所創(chuàng)建的模型已經(jīng)很不錯(cuò)了： 邏輯數(shù)據(jù)模型表現(xiàn)了所有數(shù)據(jù)，且沒有冗余邏輯數(shù)據(jù)模型表現(xiàn)了所有數(shù)據(jù)，且沒有冗余 邏輯數(shù)據(jù)模型支持業(yè)務(wù)流程？邏輯數(shù)據(jù)模型支持業(yè)務(wù)流程？ 邏輯數(shù)據(jù)模型滿足不同用戶組的數(shù)據(jù)視圖？邏輯數(shù)據(jù)模型滿足不同用

3、戶組的數(shù)據(jù)視圖？表達(dá)邏輯模型表達(dá)邏輯模型 先前，邏輯模型通常繪制為E-R 圖。面向?qū)ο蠹夹g(shù)建模的前人推出了各種不同的設(shè)計(jì)方法和圖表符號(hào)。E-R 圖的一個(gè)不足之處是它們的表現(xiàn)形式會(huì)被設(shè)計(jì)方法左右。 現(xiàn)今，大部分面向?qū)ο蟮慕Ｕ咭呀?jīng)開始采用統(tǒng)一建模語(yǔ)言（ UML），UML 是表達(dá)對(duì)象模型的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)。UML 已被主導(dǎo)軟件公司和數(shù)據(jù)庫(kù)廠家所認(rèn)可。 需要提醒的是，UML 不是設(shè)計(jì)方法，而是一個(gè)繪圖符號(hào)。UML 支持面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，并且按照標(biāo)準(zhǔn)方式表達(dá)數(shù)據(jù)模型。3、Geodatabase 設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則 使用Geodatabase，你可以設(shè)計(jì)和地理數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯概念模型非常相近的數(shù)據(jù)庫(kù)Geodatab

4、ase 是用要素集、要素類、拓?fù)潢P(guān)系、關(guān)聯(lián)類和其它元素組織的。對(duì)于ESRI 的數(shù)據(jù)模型的開發(fā)人員來說，這也是在ArcInfo 中引入Geodatabase 數(shù)據(jù)模型的基本原因。3、Geodatabase 設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則 Geodatabase 設(shè)計(jì)的基本步驟：1. 數(shù)據(jù)的用戶視圖建模。和用戶交流，了解用戶結(jié)構(gòu)，解析用護(hù)的業(yè)務(wù)模型。2. 定義對(duì)象和關(guān)聯(lián)。使用對(duì)象集和創(chuàng)建邏輯數(shù)據(jù)模型，并定義它們之間的關(guān)聯(lián)。3. 選擇地理描述方式。對(duì)有意義的數(shù)據(jù)采用確切的描述方式，如矢量、柵格、表面或Locator。4. 與Geodatabase 元素匹配。將邏輯模型中的對(duì)象與Geodatabase 中的元素互相

5、匹配起來。5. 組織Geodatabase 結(jié)構(gòu)?？紤]地圖專題、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)以及不同用戶部門對(duì)數(shù)據(jù)的需求，創(chuàng)建Geodatabase。1）、創(chuàng)建geodatabase2）、要素集和要素類的創(chuàng)建3）、）、應(yīng)用子類的創(chuàng)建1 1）、創(chuàng)建）、創(chuàng)建geodatabase可以在ArcInfo 中創(chuàng)建多個(gè)geodatabase。通常，根據(jù)應(yīng)用的不同，將要素集組合或分離組織到geodatabase 中，效果會(huì)更好。以下情況，需將要素組織到同一個(gè)geodatabase 中：1.如果一組對(duì)象或要素具有關(guān)聯(lián)，則必須存放在同一個(gè)geodatabase 中。2.具有拓?fù)潢P(guān)系的要素必須存放在同一個(gè)geodatabase 的同

6、一個(gè)要素集中。3.如果你要并發(fā)編輯一組要素，它們必須存放在同一geodatabase 中。以下將要素分離組織到不同geodatabase：1.企業(yè)很多部門擁有不同的數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)有不同部門負(fù)責(zé)，這時(shí)可以將要素類分離組織到不同的Geodatabase 中。2.如果是personal geodatabase，因?yàn)橛幸?guī)模限制，所以需要對(duì)geodatabase做專題或空間上的相應(yīng)分割。2 2）、要素集（）、要素集（feature dataset）和）和要素類（要素類（feature class） Geodatabase 包含三種基本類型的類：對(duì)象（object）、要素（feature）和關(guān)聯(lián)（re

7、lationship）。在geodatabase 中，這些類可以按要素集存儲(chǔ)或作為獨(dú)立的類存儲(chǔ)。以下情況中，可以將要素類存放到要素集中： 如果要素類是通過幾何網(wǎng)絡(luò)或平面拓?fù)涠負(fù)潢P(guān)聯(lián)的，那么必須組織到同一要素集中 如果你需要強(qiáng)調(diào)一組要素類必須具備共同的空間參考，那么將這些要素類存放到同一要素集中 在一個(gè)要素集中，可以進(jìn)行任意專題分組關(guān)聯(lián)的類。2 2）、要素集（）、要素集（feature dataset）和）和要素類（要素類（feature class） 對(duì)關(guān)聯(lián)類的設(shè)置沒有特別的限制，關(guān)聯(lián)類可以存放在geodatabase 中的任意位置，并能表現(xiàn)整個(gè)geodatabase 中的源類和目標(biāo)類。如果

8、關(guān)聯(lián)類的源類和目標(biāo)類存放在同一要素集中，那是最好不過的，但這個(gè)條件不是必須的。3）、應(yīng)用子類應(yīng)用子類 有時(shí)候，對(duì)于一組要素類，你有兩個(gè)選擇：一是將這組要素類作為一個(gè)要素類組織，然后使用子類將這組要素類中性質(zhì)相近的要素進(jìn)行邏輯分組；二是將這組要素分離到不同的要素類中存儲(chǔ)，進(jìn)行物理分組。 子類是對(duì)要素（或?qū)ο螅╊惖脑龠M(jìn)一步分類。使用子類的目的是提高操作性能。在同一個(gè)geodatabase 中，如果只有一兩個(gè)要素類，那么操作速度會(huì)比一二十個(gè)要素類的操作快捷。 子類讓你控制要素類中分組要素的特定的行為，通過屬性規(guī)則、缺省值、連通性規(guī)則和關(guān)聯(lián)規(guī)則等來實(shí)現(xiàn)。在大多數(shù)情況下，建議使用子類來將龐大的相關(guān)聯(lián)要素

9、分類。 以下情況中，不能夠使用子類而是使用多個(gè)要素類來組織要素： 相關(guān)聯(lián)的要素的不同分組，需要不同的自定義行為 相關(guān)聯(lián)要素，屬性字段方案不同（一個(gè)要素類中所有要素必須具有相同屬性集合） 需要對(duì)相關(guān)聯(lián)要素中的每組要素設(shè)置不同的訪問權(quán)限 需要對(duì)相關(guān)聯(lián)要素中的某些要素進(jìn)行版本訪問，而另一些不需要進(jìn)行訪問二、智能化要素的步驟二、智能化要素的步驟 1、選擇要素類型和拓?fù)潢P(guān)系 2、設(shè)置屬性和子類 3、定義屬性域和驗(yàn)證規(guī)則 4、建立對(duì)象關(guān)聯(lián) 5、創(chuàng)建定制對(duì)象1 1、選擇要素類型和拓?fù)潢P(guān)系、選擇要素類型和拓?fù)潢P(guān)系 在實(shí)施數(shù)據(jù)建模之前，制作一個(gè)詳細(xì)的清單，用于記錄你的geodatabase 中需要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象類型

10、。從清單中，可以將帶有空間參考、拓?fù)潢P(guān)系和相似制圖內(nèi)容的要素類組織到要素集中。 對(duì)于非空間對(duì)象，創(chuàng)建對(duì)象類。而對(duì)于空間對(duì)象，用點(diǎn)、線和面來創(chuàng)建簡(jiǎn)單要素類。對(duì)于拓?fù)湟兀谝丶?，?chuàng)建拓?fù)湟仡惖牧斜怼? 2、設(shè)置屬性和子類、設(shè)置屬性和子類 完成對(duì)象或要素類的類型的定義后，便可以為對(duì)象添加屬性字段了。 對(duì)象和要素可以包含“子類”（subtype）這個(gè)特殊的屬性字段。子類用于將對(duì)象進(jìn)行邏輯再分組，可以利用子類字段來表達(dá)相似對(duì)象（或要素）組之間的差異。需要指出，這樣的子類并不需要添加新的對(duì)象或要素類，只是在邏輯上把它們進(jìn)行了歸類。 比如道路要素中，使用子類可以將道路分為泥路、居住區(qū)道路和高速公路等

11、。子類通過屬性域、缺省值、連通規(guī)則和關(guān)聯(lián)規(guī)則來增強(qiáng)數(shù)據(jù)的完整性。3 3、定義屬性域和驗(yàn)證規(guī)則、定義屬性域和驗(yàn)證規(guī)則 屬性域，是一個(gè)指定的合法的屬性值集合或范圍。使用屬性域可以避免在屬性賦值的時(shí)候出現(xiàn)操作失誤。 缺省值為每一個(gè)新創(chuàng)建的對(duì)象賦予預(yù)先設(shè)定的默認(rèn)屬性值。這樣，可以對(duì)要素進(jìn)行批量的賦值，減少數(shù)據(jù)錄入時(shí)間。 連通規(guī)則用于網(wǎng)絡(luò)中的要素，這些規(guī)則用以檢驗(yàn)?zāi)骋活愋鸵厥欠衽c另一類型要素正確相連通。4 4、建立對(duì)象關(guān)聯(lián)、建立對(duì)象關(guān)聯(lián) 對(duì)象之間存在相互作用。對(duì)象之間不能通過拓?fù)潢P(guān)系獲取的聯(lián)系可以使用關(guān)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。 關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)在關(guān)聯(lián)類（Relationship class）中，在關(guān)聯(lián)類中可以控制、定義對(duì)象

12、（要素）的創(chuàng)建、修改和刪除等。 可以在關(guān)聯(lián)類中定義關(guān)聯(lián)規(guī)則，進(jìn)一步定義要素或?qū)ο笾g的關(guān)聯(lián)關(guān)系。5 5、創(chuàng)建定制對(duì)象、創(chuàng)建定制對(duì)象 對(duì)象類、域、缺省值、驗(yàn)證規(guī)則和關(guān)聯(lián)可以表達(dá)一個(gè)對(duì)象所需的大部分行為。但有時(shí)可能需要更多的復(fù)雜行為如繪制、編輯或檢查對(duì)象，這需要另外編寫代碼。ArcGIS的對(duì)象和要素類集合可以由程序員編寫代碼擴(kuò)展，以創(chuàng)建得到復(fù)雜且高度專業(yè)化的對(duì)象和要素。三、地理數(shù)據(jù)訪問三、地理數(shù)據(jù)訪問開發(fā)人員可以從三個(gè)基本層次中獲取 Geodatabase 數(shù)據(jù)： 1. 通過 Geodatabase 數(shù)據(jù)訪問對(duì)象，它是 ArcObject 的一個(gè)子集，ArcObject 是 ArcMap和 Arc

13、Catalog 軟件構(gòu)建的組件基礎(chǔ)。 2. 簡(jiǎn)單的非拓?fù)湟貙哟?，通過符合 OGC 簡(jiǎn)單要素協(xié)議的 ArcSDE 應(yīng)用程序編程接口實(shí)現(xiàn)。 3. 行，列和表的層次上，通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的本地 SQL 接口實(shí)現(xiàn)。 1 1、通過、通過ArcObjects 訪問數(shù)據(jù)訪問數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)的最合適的方法是通過Geodatabase 數(shù)據(jù)訪問對(duì)象。在這個(gè)層次上，Geodatabase的整個(gè)結(jié)構(gòu)被展示出來：拓?fù)洌P(guān)系，集成規(guī)則和行為，同時(shí)還有柵格，表面和位置顯示。通過ArcObjects 使用VBA或Visual C+或其它合適的COM 開發(fā)環(huán)境編程獲取數(shù)據(jù)。3 3、訪問簡(jiǎn)單要素的數(shù)據(jù)、訪問簡(jiǎn)單要素的數(shù)據(jù) 對(duì)于空間應(yīng)

14、用程序來說，完全可以獲取簡(jiǎn)單非拓?fù)湟匦问降牡乩頂?shù)據(jù)。 ArcSDE 下在支持C API 和Java API，這兩種語(yǔ)言都符合OGC 簡(jiǎn)單要素規(guī)范。 OGC 是領(lǐng)導(dǎo)空間數(shù)據(jù)廠商的組織，它的目的是開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口，這樣可以使得各種GIS 空間數(shù)據(jù)可以自由地進(jìn)行交換。 在網(wǎng)絡(luò)上擁有不同格式的地理數(shù)據(jù)的不同組織可以將本地?cái)?shù)據(jù)格式組織為“簡(jiǎn)單要素”集成到應(yīng)用程序中。4 4、通過、通過SQL 訪問數(shù)據(jù)訪問數(shù)據(jù) 可以有效地獲取享的以非空間形式表達(dá)的數(shù)據(jù)。 使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)自帶的SQL 接口，外面的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序便可以從Geodatabase 中提取數(shù)據(jù)，。 在這個(gè)視圖中，Geodatabase 是一系列的

15、表、列和行。通過SQL 接口，可以觀察到Geodatabase 數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)。附： 林業(yè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)例數(shù)據(jù)獲取編輯變換數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)收集整理資料數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)庫(kù)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)確定系統(tǒng)目標(biāo)需求分析結(jié)果： 1）能否方便地利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和查詢林業(yè)資源信息 2）可否借助系統(tǒng)快速地更新林業(yè)資源數(shù)據(jù)。 3）傳統(tǒng)退耕還林和天然林保護(hù)區(qū)的范圍確定位置準(zhǔn)確程度不高，退耕還林隨意性較大，有無改進(jìn)的方案。 4）森林火災(zāi)頻繁發(fā)生，有無森林火災(zāi)自動(dòng)預(yù)測(cè)的功能 5）傳統(tǒng)的林業(yè)制圖完全依靠手工，可否自動(dòng)制圖。探討：擬建的系統(tǒng)應(yīng)該具有哪些功能？1、林業(yè)資源調(diào)查利用GIS，進(jìn)行林業(yè)資源的查詢、顯示、專題圖制作的功能

16、2、林業(yè)資源更新基于遙感和全球定位系統(tǒng)的森林資源及時(shí)更新功能3、規(guī)劃設(shè)計(jì)退耕還林和天然林保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)功能4、決策支持：森林火災(zāi)預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)、救火方案的快速確定、森林了望臺(tái)的選址。n軟件的選擇：根據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、功能選擇軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的確定1、林業(yè)資源調(diào)查利用GIS，進(jìn)行林業(yè)資源的查詢、顯示、專題圖制作的功能2、林業(yè)資源更新基于遙感和全球定位系統(tǒng)的森林資源及時(shí)更新功能3、規(guī)劃設(shè)計(jì)退耕還林和天然林保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)功能4、決策支持：森林火災(zāi)預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)、救火方案的快速確定、森林了望臺(tái)的選址。探討：根據(jù)功能，應(yīng)該采集哪些數(shù)據(jù)？森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（行政區(qū)劃、居民點(diǎn)數(shù)據(jù)河流、道路、土地利用等）現(xiàn)有林業(yè)資源

17、數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù)、氣候氣象數(shù)據(jù)土地利用數(shù)據(jù)、已有的退耕還林和天然林保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)、林業(yè)資源數(shù)據(jù)森林火災(zāi)分布數(shù)據(jù)、了望站點(diǎn)分布數(shù)據(jù)氣候氣象數(shù)據(jù)、道路、地形數(shù)據(jù)林業(yè)資源分布數(shù)據(jù)林業(yè)資源調(diào)查林業(yè)資源更新林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)林業(yè)決策支持抽象現(xiàn)實(shí)世界GIS數(shù)據(jù)模型構(gòu)建GIS數(shù)據(jù)模型定義實(shí)體和關(guān)系數(shù)據(jù)模型匹配空間數(shù)據(jù)分層屬性表設(shè)計(jì)信息編碼與元數(shù)據(jù)實(shí)體特征分析與組織概念理解：1、一個(gè)天然氣設(shè)備連接一條或多條天然氣管線。2、一個(gè)村包含一個(gè)至多個(gè)林業(yè)調(diào)查小班3、土地利用由圖斑、線狀地物和零星地物組成。林業(yè)調(diào)查圖斑小班號(hào)林班號(hào)作業(yè)區(qū)號(hào)林場(chǎng)號(hào)區(qū)劃類型面積各級(jí)行政區(qū)等級(jí)名稱面積1n包含數(shù)據(jù)詞典：以詞典的方式描述和定義E-R

18、模型設(shè)計(jì)中出現(xiàn)和形成的實(shí)體、關(guān)系實(shí)體定義關(guān)系定義實(shí)體分析矩陣實(shí)體分析矩陣實(shí)體定義關(guān)系定義數(shù)據(jù)模型匹配空間數(shù)據(jù)分層定義實(shí)體和關(guān)系屬性表的設(shè)計(jì)Region：基于現(xiàn)有的Polygon特征來描述復(fù)雜的區(qū)域如多個(gè)獨(dú)立的多邊形組成的區(qū)域、相互重疊的區(qū)域。路徑系統(tǒng)Route System：提供一套用現(xiàn)有的弧段特征arc模擬線形特征的工具，可以支持沿著弧發(fā)生的任何線現(xiàn)象的定義。 路徑由一套有序的段（Section）組成，每段則是一個(gè)Arc特征的全部或一部分，段由沿Arc起點(diǎn)偏移百分比From，To定義。事件（Event）：發(fā)生在或伴隨Coverage線特征Route的地學(xué)特征，事件包含地理位置但未直接使用空間

19、表達(dá)方式表達(dá)。Event表公交站點(diǎn)事件空間化GridTIN1、分層基本原則（1）圖形原則圖形原則（2）對(duì)象原則對(duì)象原則案例：在林業(yè)信息管理信息系統(tǒng)中，土地利用數(shù)據(jù)包括道路、河流、居民點(diǎn)、耕地、草地等要素，怎樣對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分層組織？2、分層其他考慮因素1）不同部門的數(shù)據(jù)應(yīng)該放入不同的層。2）不同安全級(jí)別的數(shù)據(jù)也應(yīng)該單獨(dú)存儲(chǔ)。3）使用目的不同的數(shù)據(jù)也應(yīng)單獨(dú)存放。4）拓?fù)渎?lián)系密切的若干層存放在同一個(gè)數(shù)據(jù)集中。Geodatabasen給每一層一個(gè)名稱ID=0實(shí)體完整定義集完整實(shí)體設(shè)計(jì)矩陣1、便于程序處理2、數(shù)據(jù)通訊與信息共享3、數(shù)據(jù)輸入與存儲(chǔ)n2)、信息編碼原則通用性、系統(tǒng)性、標(biāo)準(zhǔn)化、擴(kuò)展性a、已有的信息代碼標(biāo)準(zhǔn)b、信息編碼模型 “全國(guó)地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)”制定和頒布了信息分類編碼標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 1398992 國(guó)家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)GB/T 156601995 1：5000，1：10000，1：25000，1：50000，1：100000地形