几种常见的空间数据模型.ppt

第八讲几种常见的空间数据模型 ArcView数据模型ARC INFO数据模型 ArcView数据模型 ArcView采用一种混合数据模型定义和管理地理数据 空间数据采用无拓扑关系的矢量数据 属性数据采用关系数据库表示 Layer一个Layer只能表示一种几何类型的空间目标 对于矢量层由三个文件组成shp文件 shx文件 dbf文件 sbn sbx文件和ain aih文件 Shp文件存储无拓扑关系的几何数据 shx包含几何数据索引 dbf文件存储属性数据 sbn sbx文件包含空间索引 ain aih文件包含属性索引 ArcView数据模型 Theme Layer Project ARC INFO数据模型 ARC INFO是ESRI开发的GIS软件ARC INFO采用一种混合数据模型定义和管理地理数据在ARC INFO中 ARC 是指用于定义地物空间位置和关系的拓扑数据结构 INFO 是指用于定义地物属性的表格数据 关系数据 结构支持空间目标的矢量表示和栅格表示 位置数据用矢量和栅格数据表示 属性数据存储在一组数据库表格中 通过空间和属性数据的连接实现对空间数据的查询 分析和制图输出 ARC INFO数据模型 ARC INFO的数据模型支持六种重要的数据结构Coverage矢量数据表示的主要形式GRID栅格数据表示的主要形式TIN适合于表达连续表面属性表影像用作地理特征的描述性数据CAD图像用作地理特征的描述性数据 ARC INFO数据模型 ARC INFO的数据空间特征ArcInfo的主要基本空间特征点定义为空间的一套XY或XYZ坐标 线定义为一系列有顺序的空间点 面由一组或多组线围成的多边形 注记 ARC INFO数据模型 ARC INFO的数据空间特征ArcInfo的高级空间特征区划 Region 定义为一组相互不重叠的多边形 用于描述具有相同属性单元的不连续多边形 如行政区划上的群岛 地籍上的飞地 事件 Event 定义为基于基本线特征基础上离起点或终点一定距离的一点 如要找高速公路上200公里处的事故点不需直接求出这一点的坐标 同时对线路或事件点修改不会造成不一致问题 路径 Route 定义为基于基本线特征基础上的路由 如在道路网上划分出的公共汽车线路 不同的公共汽车线路公用部分道路时不用重复输入线特征 路径的起点或终点可不与线特征起始点或终点重合 可定义为线路上离起点或终点一定距离的点 这样就不用断开线特征 ARC INFO数据模型 地理相关模型 GeoRelationalmodel Coverage 在Arc Info7 X及更早期的版本中使用 强调的是空间要素的拓扑关系 要关心点 线和多边形这些几何类型 几何与拓扑储存在二进制文件中 而与之相关的属性数据位于关系数据库 DBMS 中 地理数据库 GeoDatabase GeoDatabase是ArcInfo8之后引入的一个全新的空间数据模型是建立在DBMS之上的统一的 智能化的空间数据库 ARC INFO数据模型地理相关模型 Coverage 描述ARC INFO7 X以前版本以Coverage作为矢量数据的基本存储单元 一个Coverage存储指定区域内地理要素的位置 拓扑关系及其专题属性 每个Coverage一般只描述一种类型的地理要素 一个专题Theme 位置信息用X Y表示 相互关系用拓扑结构表示 属性信息用二维关系表存储 ARC INFO数据模型地理相关模型 Coverage 数据组织标示点位置数据 Cover Cover ID 和X Y 存储在LAB文件中 属性数据 存储在PAT文件中 包含四个基本的数据项 Area Perimeter cover 和Cover ID 结点位置数据 不明显地存储 而是作为弧段的起始结点和终止结点存储在ARC文件中 Cover Cover ID 属性数据 存储在结点属性表NAT中 它包含3个标准数据项 ARC Cover Cover ID 数据组织弧段位置数据 Cover Cover ID FNODE TNODE LPOLY RPOLY 坐标串 存储在ARC文件中 属性数据 存储在结点属性表AAT中 它包含7个标准数据项 Cover Cover ID FNODE TNODE LPOLY RPOLY LENGTH 多边形位置数据 由一组弧段和位于多边形内的一个标示点来定义 它不直接存储坐标信息 坐标信息存储在ARC文件和LAB文件中 Cover Cover ID Lab Arc 1 Arc n 属性数据 存储在结点属性表AAT中 它包含7个标准数据项 Cover Cover ID FNODE TNODE LPOLY RPOLY LENGTH ARC INFO数据模型地理相关模型 Coverage 数据组织控制点存储于tic文件中 覆盖范围存储于bnd文件中 ARC INFO数据模型地理相关模型 Coverage Coverage的优点空间数据与属性数据关联空间数据放在建立了索引的二进制文件中 属性数据则放在DBMS表 TABLES 里面 二者以公共的标识编码关连 矢量数据间的拓扑关系得以保存由此拓扑关系信息 我们可以得知多边形是哪些弧段 线 组成 弧段 线 由哪些点组成 两条弧段 线 是否相连以及一条弧段 线 的左或右多边形是谁 这就是通常所说的 平面拓扑 ARC INFO数据模型地理相关模型 Coverage 新技术条件下Coverage的缺陷Coverage模型可取的方面 有的已经可以不再继续作为强调的因素 拓扑关系的建立可以由面向对象技术解决 记录在对象中 硬件的发展 不再将存储空间的节省与否作为考虑问题的重心计算机运算能力的提高 已经可以实时地通过计算直接获得分析结果 空间数据不能很好地与其行为相对应 以文件方式保存空间数据 而将属性数据放在另外的DBMS系统中 这种方式对于日益趋向企业级和社会级的GIS应用而言 已很难适应 如海量数据 并发等 ARC INFO数据模型地理相关模型 Coverage 新技术条件下Coverage的缺陷Coverage模型拓扑结构不够灵活 局部的变动必须对全局的拓扑关系重新建立 Build 牵一发而动全身 且费时在不同的Coverage之间无法建立拓扑关系 河流与国界人井与管道 ARC INFO数据模型地理相关模型 Coverage 在实现上使用了标准的关系 对象数据库技术 它支持一套完整地拓扑特征集 提供了大型数据库系统在数据管理方面的所有优势 如数据的一致性 连续的空间数据集合 多用户并发操作等 Geodatabase用更先进的几何特征 例如三维坐标和Beizer曲线 复杂网络 特征类的关系 平面几何拓扑和别的对象组织模式扩展了coverage和shape文件模型 使得空间数据对象及其相互间的关系 使用和连接规则等均可以方便地表示 存储 管理和扩展 引入这种新的数据模型的目的在于让用户可以通过在他的数据中加入其应用领域的方法或行为以及其他任意的关系和规则 使数据更具智能和面向应用领域 ARC INFO数据模型地理数据库 GeoDatabase GeoDatabase的结构 要素类 Featureclass 同类空间要素的集合即为要素类 如 河流 道路 电缆等 要素数据集 Featuredataset 要素数据集由一组具有相同空间参考 SpatialReference 的要素类组成 专题归类表示当不同的要素类属于同一范畴 如水系的点线面要素 创建几何网络在同一几何网络中充当连接点和边的各种要素类 如配电网络中 有各种开关 变压器 电缆等 考虑平面拓扑共享公共几何特征的要素类 如 水系 行政区界等 ARC INFO数据模型地理数据库 GeoDatabase 关系类 Relationshipclass 定义两个不同的要素类或对象类之间的关联关系如 我们可以定义房主和房子之间的关系几何网络 Geometricnetwork 几何网络是在若干要素类的基础上建立的一种新的类 定义几何网络时 我们指定哪些要素类加入其中 同时指定其在几何网络中扮演什么角色如 定义一个供水网络 我们指定同属一个要素数据集的 阀门 泵站 接头 对应的要素类加入其中 并扮演 连接 junction 的角色 同时 我们指定同属一个要素数据集的 供水干管 供水支管 和 入户管 等对应的要素类加入供水网络 由其扮演 边 edge 的角色 ARC INFO数据模型地理数据库 GeoDatabase 域 Domains 定义属性的有效取值范围 可以是连续的变化区间 也可以是离散的取值集合 有效规则 Validationrules 对要素类的行为和取值加以约束的规则 如 规定不同管径的水管要连接 必须通过一个合适的转接头 规定一块地可以有一到三个主人 栅格数据集 RasterDatasets 用于存放栅格数据 可以支持海量栅格数据 支持影像镶嵌 可通过建立 金字塔 索引 并在使用时指定可视范围提高检索和显示效率 TINDatasetsLocators ARC INFO数据模型地理数据库 GeoDatabase ARC INFO数据模型地理数据库 GeoDatabase Geodatabase的拓扑关系规则拓扑关系规则可作用于同一要素数据集中的不同要素类或者同一要素类中的不同要素 用户可以指定空间数据必须满足的拓扑关系约束 譬如 要素之间的相邻关系 连接关系 覆盖关系 相交关系 重叠关系等 所有这些关系都对应相应的规则 在城市规划应用中 两个相邻的地块之间不能有 飞地 我们可以有一条对应的规则 相邻多边形间不能存在间隙 再如 当以河流作为国界时 河流 线状 与国界线必须一致 可用规则 线必须被多边形边线覆盖 ARC INFO数据模型地理数据库 GeoDatabase GeoDatabase中并不实际保存拓扑关系GeoDatabase的拓扑属性容限值指落在以此值为半径的圆形区域内的所有点被看成是一致的 会被捕捉 snap 到一起 精度级别每个参与拓扑约束的要素类都可以人为地赋予一个精度级别 精度级别越高 在容限值范围内需要移动时就越稳定 即 级别低的要向级别高的靠拢 当不同的要素类数据精度不一致时 通常应将精度较高者设定为较高级别 ARC INFO数据模型地理数据库 GeoDatabase GeoDatabase拓扑关系检查与处理以错误查看器提供拓扑关系的错误信息用户可选择错误处理方式用编辑工具改正这个错误对该错误暂不处理将该错误置为例外 ARC INFO数据模型地理数据库 GeoDatabase GeoDatabase拓扑关系的优势用户可自行定义哪些要素类将受拓扑关系规则约束 多个点 线 面要素类 层 可以同时受同一组拓扑关系规则约束 提供了大量的拓扑关系规则 8 3版提供25个 以后将提供更多 用户为自己的数据可以自行指定必要的拓扑关系规则 拓扑关系及规则在工业标准的DBMS中进行管理 可支持多用户并发处理 用户可以局部建立或检查拓扑关系以提高效率 ARC INFO数据模型地理数据库 GeoDatabase 精品课件 精品课件 GeoDatabase优势在同一数据库中统一管理各种类型的空间数据 空间数据的录入和编辑更加准确 这得益于空