[自然科学]第7章 空间数据库系统设计.ppt

第七章 空间数据库系统设计,一、空间数据 二、空间数据的逻辑预处理 三、空间数据库的概念设计 四、空间数据库的逻辑设计 五、空间数据库的功能设计 六、空间数据采集建库,一、空间数据,GIS数据类型,数字栅格地图（DRG） 数字线划地图（DLG） 数字正射影像图（DOM） 数字高程模型（DEM） 属性数据 是什么，判读和考察 详细描述信息,DRG,DLG,DOM,DEM,空间特征 比例尺、坐标系和投影类型等 GIS特有的数据特征 刻画空间对象的位置、形状和大小等几何特征 表示：绝对描述坐标（直角坐标、经纬度） 相对描述空间关系 时间特征 属性特征 其中，时间特征和属性特征是一般信息系统中的数据都具有的，而空间特征是空间数据独有的。,（一）空间数据的特征,比例尺,含义： 指空间数据库入库前原始图件的比例尺。数字化后的地图可在一定范围内按任意比例尺显示。 如何确定？ 空间数据库的比例尺通常取决于用户对空间数据的精度要求及所研究区域的大小。 精度要求越高，地图比例尺就越大，内容愈详细，数字化工作量和存储量也就越大。,地理坐标系,描述：采用经纬度（,）来确定地球表面上任意一点的位置。 格林威治天文台的子午面 应用领域：一般应用于空间位置要求很明确的GIS中。因为经纬度不仅能标示空间对象在地球表面上的位置，还能显示其地理方位以及所处的时区、两地间的时差等。,坐标系,空间数据库中常用的坐标系有地理坐标系和平面直角坐标系。,地球表面,地球的经线和纬线,地面点的高程,平面直角坐标系,描述：首先定义一个原点（0,0）及x，y轴方向，然后通过（x,y）值确定某个地理实体的位置。 应用领域：适用于大比例尺小区域的GIS应用。因为在该坐标系中，统计面积、距离量算等较为方便，在测绘中应用较广，如房产测绘等。 我国大地控制点的坐标系有1954年北京坐标系和1980年西安坐标系。 实际应用中可自定义地方坐标系。,高程坐标系,在GIS应用中需进行高程分析。应考虑空间数据所选用的高程系，我国的高程系有1956年黄海高程系和1985年国家高程系。 在利用一些旧的地形图数据的时候可能需要进行高程系的转换。,投影,含义：不同的坐标系可以通过地图投影来建立联系，即地球表面任一由地理坐标（,）确定的点，在平面上必然有一个由平面直角坐标（x,y）确定的点与它相对应。,如何选择地图投影类型？ 首先是经纬线形状和变形性质能否满足GIS对数据的要求； 其次是投影的变形要小且分布均匀，使等变形线大致与区域轮廓一致； 再次就是经纬网形状不复杂，便于识别和投影计算、转换等。,不同变形性质投影类型的比较,在高斯克吕格投影上，规定以中央经线为X轴，赤道为Y轴，两轴的交点为坐标原点。我国在北半球，X坐标皆为正值。Y坐标在中央经线以西为负值，运用起来很不方便。为了避免Y坐标出现负值，通常将各带的坐标纵轴西移500千米，即将所有Y值都加500千米。,我国1:1万至1:50万的地形图全部采用高斯克吕格投影。1:2.5万至1:50万的地形图，采用6分带方案，全球共分为60个投影带；我国位于东经72到136间，共含11个投影带；1:1万比例尺图采用3分带方案，全球共120个带。,（二）空间数据的规范与标准,空间数据的规范与标准包括以下内容： 空间数据的分类 空间数据的编码标准 空间元数据标准,（1）空间数据的分类,目的：为了便于计算机存储、编码和检索空间数据。 方法：一般采用宏观的全国分类系统与详细的专业分类系统相递归的分类方案，即低一级的分类系统必须能归并和综合到高一级的分类系统之中。,国家标准国土基础信息数据分类与代码（GB/T 13923-92）,40000 交通 41000 铁路 42000 公路 43000 铁路和公路主要构筑物 44000 航运 45000 港口 46000 空运,（2）空间数据的编码标准,将空间数据分类的结果用一种易于被计算机和人识别的符号体系表示出来的过程，是人们统一认识、统一观点和相互交换信息的一种技术手段。 编码的直接产物是代码，即表示特定信息的一个或一组有序排列的符号。 原则： 编码按国家的规范和标准执行； 杜绝多义性； 码位不宜过长。,* * * * * 路名序号（数字） 干路序号（数字） 走向序号（数字） 分类码（数字） 方位区码（字符）,道路编码方案示例,市区道路编码方案：道路编码由五种道路属性组成，例如道路编码“E123005”，其中，“E”代表方位区码，“1”代表分类码，“2”代表走向序号，“3”代表干路序号，“005”代表路名序号。,中国湖泊信息系统湖泊代码编制,B SS C NNN （1）B:一位字母码表示流域（或内流区），取值为A-Z. 如 A: 黑龙江、B: 辽河、C: 海河、D: 黄河、E: 淮河、F: 长江、G: 浙、台诸河流域、H: 珠江。 Z：其他地区封闭湖。 （2）SS: 二位数字码表示湖泊所属省、自治区、直辖市。取GB226091中华人民共和国行政区划码的后两位数，如32：江苏。 （3）C: 一位字母码表示湖泊水化学性质等状况，取值A-G A: 淡水湖（湖水矿化度50g/L）；E: 干盐湖（地下有晶间卤水或固体岩矿，是重要的沉积矿床）；F:湖水化学性质不明湖泊；G: 时令湖（西部地区季节性蓄水的湖泊）。 （4）NNN:三位数字码表示湖泊面积大小的范围，分为5级：001009：面积1000km2 ；101199：面积为500-1000km2 ；201299：面积为100-500km2 ；301499：面积为10-100km2 ；401999：面积为1-10km2。,（3）空间元数据标准,定义：指描述空间数据的数据，它描述空间数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其它特征。是空间数据交换的基础，也是空间数据标准化与规范化的保证，在一定程度上为空间数据的质量提供了保障。 分类： 管理元数据：是对GIS源数据及其内容、主题、数据转换和各种操作信息的描述。 用户元数据：帮助用户查询、理解信息，并了解这些数据的组织方式等。,我国元数据标准建议草案主体组成,返回,二、空间数据的逻辑预处理,（一）分幅 （二）分层 （三）分专题要素,返回,分层(纵方向),tile1 tile2,空间数据分幅和分层示意图,（一）分幅,当GIS空间数据库的比例尺较大时，图幅的范围也就较大，为了便于数据的存储、检索、显示与分析，有必要对整个地图进行分幅。 分幅的方式可以是按矩形，也可以是按行政区划。还可按城市管理分幅（如电信分幅、污水系统分幅、消防分幅等）、交通管理分幅、邮政分幅、环保分幅等。,矩形分幅示意图,在规划国土样区系统中采用的按矩形分幅方法分别按格网大小分幅：一是按原有1:1000的图幅分幅，另一种按1平方公里分幅。,分幅处理应注意问题,分幅可能会带来数据无缝处理的问题，即相邻两幅图之间数据的完整性与一致性问题。在数据分幅处理过程中，应注意以下问题： （1）确定典型用户常用的查询范围； （2）选择适当的数据量，每幅中的数据量应适度； （3）需要经过典型试验以确定最佳方案。,返回,（二）分层,描述：分层是在分幅的基础之上进行的，它按地图内容进行划分，不同的内容属于不同的层。 目的：更有效地组织和管理空间数据 依据：国家相关信息分类标准 原则：宜细不宜粗，尽量减少层与层之间的关联,空间数据分层,分层处理应注意问题,（1）按要素类型分层，性质相同或相近的要素应放在同一层。 （2）数据与数据之间的关系。如数据的公共边，数据之间的隶属关系等。 （3）基础信息数据的分层较细，各种专题信息数据一般放在单独的一层或较少的几层中。 （4）考虑用户视图的多样性。,（5）分层时应考虑数据与功能的关系，如数据使用频率，起主导作用的功能等。 （6）分层时应考虑更新的问题，应考虑将变更频繁的数据分离出来。 （7）分层时应顾及数据量的大小，各层数据的数据量最好比较均衡。 （8）尽量减少冗余数据。,分层示例,江阴市土地利用规划管理信息系统空间数据分类,返回,（三）分专题要素,空间数据的另一种组织方式是按专题要素来组织 根据某部门所感兴趣的对象，如商店、银行、有污染的工厂等来组织地理实体集合的几何与属性数据，同一层中可能会有不同种类的地理对象。,江阴市土地利用规划管理信息系统 空间数据组织,JLUPMIS的空间数据主要服务于江阴市土地利用规划管理，为自动化办公业务提供各类现状和规划数据的查询统计，以及规划实施和跟踪监测工作的背景图等。其设计内容包括： 空间数学基础 Projection ：non-Earth Unit m Minx 497,000； Miny 506,000； Maxx 559,000； Maxy 554,000,空