Geodatabase數(shù)據(jù)模型概述

IntroductiontoGeospatialDatabase

——DesigningandBuildingArcGISGeodatabase

空間數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)論

——ArcGISGeodatabase的設(shè)計(jì)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(wèn)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(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、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，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(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)。.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)建模方法能夠更自然地描述要素，自行定義對(duì)象類型，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)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(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。2.2Geodatabase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(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?！顸c(diǎn)是零維形狀，它表示太小以致無(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，以及植被類型、表面值、高程值等專題屬性。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(FeatureDataset)，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、要素類、要素?cái)?shù)據(jù)集和關(guān)系類。對(duì)象類(ObjectClasses)：存儲(chǔ)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(jiǎn)單要素類(SampleFeatureClasses，點(diǎn)、線、多邊形、注記Annotation)、拓?fù)湟仡?TopologicalFeatureClasses，節(jié)點(diǎn)Junction、邊Edge)等；要素?cái)?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(chǔ)兩個(gè)對(duì)象類或要素類中的實(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、度量值、分類、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(Class)是一組相似的對(duì)象，同一個(gè)類中的每個(gè)對(duì)象擁有相同的一組屬性。一個(gè)類在以數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)為一張關(guān)系表。表中的行、列構(gòu)成一個(gè)二維矩陣。GeodatabaseelementsGeodatabase對(duì)象類ObjectClasses要素類FeatureClasses要素?cái)?shù)據(jù)集FeatureDatasetes關(guān)系類RelationshipClasses要素類FeatureClasses幾何網(wǎng)絡(luò)GeometricNetwork關(guān)系類RelationshipClasses要素Feature網(wǎng)絡(luò)要素

NetworkFeature關(guān)系

Relationship表格Table要素Feature關(guān)系RelationshipGeodatabase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)ArcGIS9.2Geodatabase的層次結(jié)構(gòu)ArcGIS8.3Geodatabase的層次結(jié)構(gòu)ArcGIS8.31.Geodatabasegeodatabase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(gè)或多個(gè)geodatabase存儲(chǔ)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(wú)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(jìn)行某個(gè)范圍的連續(xù)表達(dá)。2.FeaturedatasetsGeodatabase中通過(guò)3種空間數(shù)據(jù)集實(shí)現(xiàn)3種空間數(shù)據(jù)模型要素?cái)?shù)據(jù)集(Featuredataset)是具有公共坐標(biāo)系的要素類的群集。柵格數(shù)據(jù)集(Rasterdataset)可以是簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)集，也可以是具有不同光譜值或分類值的多波段復(fù)合數(shù)據(jù)集TIN數(shù)據(jù)集(TINdataset)包含一組三角形，這些三角形通過(guò)精確地覆蓋某個(gè)區(qū)域來(lái)表示某種表面，三角形的每個(gè)頂點(diǎn)具有z值。3.Featureclasses要素類(Featureclass)是具有相同的幾何圖形類型(點(diǎn)/線/多邊形)的空間要素的群集。分2種：簡(jiǎn)單要素類(SampleFeatureClasses)

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)要素類中的點(diǎn)與另一要素類中線的終點(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?TopologicalFeatureClasses)

拓?fù)湟仡惐幌薅ㄔ谝环鶊D(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)Junction、邊Edge)的一組要素類捆綁起來(lái)。4.Objectclass對(duì)象類(Objectclass)是Gedatabase中的一個(gè)表(Table)，它保存了與空間要素相關(guān)的對(duì)象的描述性信息，它不等同于地圖上的要素。5.Relationshipclass關(guān)系類是Gedatabase中的一個(gè)表，它存儲(chǔ)了兩個(gè)要素類中的要素間或?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(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、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2.3Geodatabase的目錄視圖ArcCatalogcoverage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(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)、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))。目錄通過(guò)專門的圖標(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??；ArcCatalogGeodatabaseFeatureClassObjectclassRelationshipclassSampleFeatureclassTopologyFeatureclassGeodatabase的目錄視圖Featuredatasets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，可以獲取本地硬盤或網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)共享硬盤上的數(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。ArcSDEPersonalGeodatabase(9.2)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SQLServerExpressArcSDEWorkgroupGeodatabase(9.2)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SQLServerExpressArcSDEEnterpriseGeodatabase：RDBMSArcSDEPersonal在ArcEditor和ArcInfo級(jí)別的License文件中是免費(fèi)的，ArcSDEWorkgroup是位于ArcGISServer的Workgroup級(jí)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(kù)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