海南省国土资源遥感综合调查信息系统的开发49页

1、 i 目 录 摘要摘要 Abstract 第一章第一章 概述概述.1 1.1 系统建设背景.1 1.2 国内外研究现状与水平.1 1.3 课题来源、目标和内容.1 第二章第二章 数据和系统需求分析数据和系统需求分析.3 2.1 数据分析.3 2.2 实现目标.3 2.3 基本功能需求.3 2.4 系统设计方法.4 第三章第三章 系统设计系统设计.5 3.1 系统总体结构.5 3.2 系统开发模式.5 3.3 系统功能结构体系.6 3.4 模块功能.8 3.5 系统功能.8 3.6 系统运行平台和开发环境.9 3.7 数据库设计.9 3.8 子系统设置.13 第四章第四章 空间数据库的建立空间数

2、据库的建立.14 4.1 数据基础及其标准化.14 4.2 数据标准.14 4.3 数据处理.15 4.4 空间数据的存储与共享.17 第五章第五章 关键技术分析关键技术分析.19 5.1 RS 与 GIS 信息的集成处理技术 .19 5.2 空间数据与属性数据的集成技术.21 5.3 ARCSDE 空间数据库的体系结构.22 5.4 MAPOBJECTS编程技术.23 5.5 集成系统的数据库与编程技术.23 5.6 数据编辑和更新的支撑技术.25 5.7 OLE AUTOMATION自动化技术.27 第六章第六章 系统集成与功能实现系统集成与功能实现.28 6.1 系统集成思路、模式.28

3、 6.2 数据的集成处理.28 ii 6.3 集成系统开发与功能实现.29 6.4 集成系统特点.40 6.5 子系统开发.40 第七章第七章 结论结论.41 7.1 主要成果.41 7.2 存在问题与建议.41 结束语结束语.43 参考文献参考文献.44 外文翻译外文翻译 外文原稿外文原稿 1 摘 要 海南省国土资源遥感综合调查信息系统是海南省国土资源遥感综合调查成 果的集成体现，是一个数据可动态更新的运行系统。本文遵循了GIS软件工程的 原理和方法，首先分析了海南省国土资源遥感综合调查信息系统的数据、系统 需求，接着采用了原型化、结构化和面象对象相结合的设计方法，对系统数据 库、功能、结构

4、进行了总体设计；然后对系统空间数据库的建立进行了详细的 描述，并对系统所涉及的关键技术进行了分析；最后文章论述了系统集成的思 路、模式以及数据的集成处理方法，并就集成系统编程开发中遇到的几个关键 问题提出了部分解决方案。 系统集成的思路和模式采用系统与数据相分离、图形数据数据与属性数据 相分离两大原则；数据集成基于统一的数据格式、地图投影和编码标准，使得 栅格数据、矢量数据、以及相关属性数据能集成管理与查询，其中空间数据库 的组织采用了全关系型的模式，使空间数据和属性数据一体化存储于关系型数 据库中。集成系统的开发主要包括子系统控制、图形符号化、比例尺控制、鹰 眼控制、屏幕量算、图层控制与图文

5、互查等方面。在此基础上开发完成的系统 具有界面友好、数据可动态更新和应用子系统任意设置升级的特点。 关键词：关键词：国土资源；遥感；GIS；系统设计；系统开发 II Abstract Information system of Remote Sensing integrated survey about land resources in Hainan province is compositive expression of results coming from remote sensing integrated survey about land resources in Hainan

6、province, and is an operable system in which data can be updated dynamically. Following the principle and method of GIS software engineering, firstly, this paper has analyzed data and system requirements of information system of remote sensing integrated survey about land resources of Hainan provinc

7、e; Secondly, through combining the design methods of prototype, structure and Object-Oriented, this paper has designed database, function and structure. Thirdly, this paper has provided the detailed description about how to build the spatial database, and also analyzed the key technologies involving

8、 in the information system. Lastly, this paper has come up with the idea and pattern of system integrated, the method of data integration, and the answers to several question in the programming of system integrated. The idea and pattern of system integration are based on two principles: system being

9、 independent to data and attribute data being independent to graphic data. The data integration based on uniform data format, map projection and coding standard, causes that raster data and vector, and also their correlative data, can be managed and queried compositively. The organization of the spa

10、tial database has use a schema of RDBMS, which make the spatial data and attribute data all store in the RDBMS. Development of the integrated system mainly includes following aspects, control of subsystem, symboling of graphic, control of scale, overview of map, control of layer and interquerying ab

11、out graphic and information. The system that has developed based on these basic has the following characters: user-friendly, data can be updated dynamically, and of which application subsystems can be set and upgraded discretionarily. Keywords: land resources, remote sensing, GIS, system design, sys

12、tem development 中南大学学士学位论文 第一章 概述 1 第一章 概述 1.1 系统建设背景 国土资源信息在国家社会经济发展中具有基础性、公益性和战略性作用。随着社会经 济的发展，只有对人类活动的自然条件进行跟踪，掌握这个系统的动态变化，才能为社会 经济发展的决策和制定相关规划提供切实可靠的科学依据。为此，有必要利用遥感技术和 地理信息系统技术，开展海南省国土资源和环境综合调查研究，并初步建立运行性的海南 省国土资源信息系统，以对全省资源、环境进行监测、规划和管理；为国民经济和社会发 展中长期规划、国土综合开发整治规划、地区经济发展规划提供基础资料和决策依据，促 进自然资源的合理

13、开发利用和较好地保护生态环境，推动社会经济的可持续发展1-2。 海南省国土资源遥感综合调查分信息源、土地资源、矿产资源、旅游资源、水资源、 环岛海岸带、生态环境评价与地质灾害、地质构造解译及稳定性分区评价和信息系统 共 9 个子课题。 1.2 国内外研究现状与水平 以 GIS 技术为基础建立各种用途（如土地调查、环境监测）的可运行的遥感动态监测 信息系统，在欧美先进国家已进入实用阶段3-4，我国目前大部分省份也都建立起遥感动态 监测信息系统，正处于推广发展阶段。国土资源遥感综合调查信息系统属于遥感动态监测 运行系统的范畴，其最突出特征之一是遥感监测数据可以动态快速更新，而管理它的运行 系统勿需

14、修改仍能正常运行。在国内湖南省已经率先成功的建立了可运行的国土资源遥感 综合调查信息系统，具有很高的参考价值。 1.3 课题来源、目标和内容 本课题是海南省国土资源遥感综合调查信息系统的第 9 个子课题。 课题目标是利用先进的（RS、GIS）集成技术5-6、建立海南省国土资源遥感综合调查 数据库和演示系统，在此基础上建立海南省国土资源遥感信息系统，使国土资源遥感综合 调查中以各种数据方式存在的基础遥感资料、各课题解译资料、综合分析资料以及各种文 档、声像资料有机结合融为一体。具分级授权数据检索查询、更新编辑、快速显示和图文 并茂与声像结合的功能。要求调查成果通俗化，为海南省中长期规划、国土综合

15、开发、整 治、地区经济发展规划提供动态监测资料和科学依据。 课题的主要工作内容如下： (1).建立统一的数据类型标准，包括数据标准、编码标准、图形图像、文档、库 文件数据格式，编制适合省级国土资源遥感综合调查数据库系统。 (2).优选数据库系统、制图系统、图像处理系统、文档编辑系统软件；研制各课 题数据接口，为各课题成果资料的兼容、共享、集成打好基础。 中南大学学士学位论文 第一章 概述 2 (3).研究各子课题信息的应用特点，有针对性地设计适应于各种专题应用和易于 拓展的系统总体结构；进行数据库结构和数据库文件设计，数据库功能设计和数据库 维护设计。数据录入、集成、演示系统制作。 (4).数

16、据库内容包括基础图、9 个课题的成果图和相关属性信息，以及以县市为基 本统计单元的社会经济统计数据的基础上，建立一个并融 GIS 技术、RS 技术、DB 技术、 多媒体技术和 WEB 技术于一体的海南省国土资源遥感信息系统，该系统的功能应具有 属性数据、图形数据、图像数据和网上信息发布、分级授权网上浏览等多方面的功能， 其具体功能分为：数据读入功能、信息管理功能、地图功能、综合应用功能及网络信 息发布、分级授权浏览、分析功能。 中南大学学士学位论文 第二章 数据和系统需求分析 3 第二章 数据和系统需求分析 2.1 数据分析 海南省国土资源遥感综合调查的主要数据包括：标准数据、125 万数字地

17、图（ESRI 的 Shape 格式） 、TM 和 ETM 影像数据、各遥感课题的成果数据与报告，所有数据经过扫 描、矢量化、除错、补充、加工、投影变换、格式转换、地理配准、重建拓扑、建表入库 等数据预处理，可归纳为下述 5 种数据类型： .矢量数据； .可地理配准的栅格数据（TM和ETM）； .普通栅格数据（报告中勿需定位的照片、矢量数据图例、遥感解译图例和插图）； .二维关系表记录数据（关系数据库记录）； .文档数据（以Word 格式存储的电子报告、各图件描述文档）。 2.2 实现目标 系统的目标是对海南省国土资源遥感综合调查各子课题课题组提交的数据（文档、 矢量、栅格和属性数据）进行全面的

18、 GIS 综合信息管理，达到建立 RS 与 GIS 一体化的信 息系统的目的，使本系统具有快速空间定位、显示、量算、图文互查、数据更新、检索查 询、制图输出等功能，能满足综合管理基础数据和成果数据的用户需求。具体实现目标如 下： .对全省范围内的 TM 卫星数据，镶嵌影像等基本影像图件和数字地形图等基础地理 信息的几何校正、高精度数字镶嵌、地理配准，从而建立 RS 和 GIS 一体化的空间 数据库。 .在分层的基础上，对基础数据和各课题解译成果(矢量、栅格数据)进行分幅、分地 区的管理。 .实现数据的检索查询。 .对海南省国土资源遥感综合调查中以多种数据方式存贮的基础资料、专题解译资料、 辅助

19、分析资料以及综合调查资料进行有效集成。 .完成上述研究目标内容的研究与开发，建立可运行的遥感动态监测信息系统。 2.3 基本功能需求 . 图文互查 是地理信息系统应该提供的最基本的功能。 a.通过图查到对应的属性、图片及文档数据； b. 通过数据库查询结果得到对应的图形及相关文档、属性信息。 . 图层控制 中南大学学士学位论文 第二章 数据和系统需求分析 4 使众多的图层通过组合及定义相互关系能明确、有序、清晰地表达信息，主要控制图 层的叠加顺序、显示顺序和可操作性。 . 数据的编辑与动态更新 2.4 系统设计方法 本系统是个大型的软件项目，在开发早期，系统要求并不是很明确，而且由于各子课 题

20、是并行工作的，数据滞后于系统的设计和开发，故本系统采用原型化7-8的方法来对系统 进行设计和开发。原型化的主要思想是经过需求分析和总体设计后，快速地建立一个能够 反映用户主要需求的原型，然后开发者根据应用者的意见对原型加以改进，随着不断试验、 纠错、使用、评价和修改，获得新的原型版本，如此周而复始，逐步完善需求，从而最终 建立完全符合用户要求的系统。由于本系统在很大程度上参照了湖南省国土资源遥感综 合调查信息系统的成功经验，加速了原型化的速度。软件设计与开发流程见图 2-1。 需 求 分 析 总 体 设 计 构 建 原 型 初 始 原 型 运行 和评 价 满意否 目标实现 修改 工作 原型 否

21、 是 图 2-1 基于快速原型法的软件开发模式 中南大学学士学位论文 第三章 系统设计 5 第三章 系统设计 3.1 系统总体结构 作为一个可运行的遥感成果 GIS 应用软件系统，由三层次构造体系9组成：底层是专 业人员掌握使用的数据编辑、动态更新和空间综合分析应用系统；上层是供非专业领导部 门直接使用的集成应用系统；中间层则是一套实用程序，它的主要功能是把专业人员操纵 底层应用系统所获得的新数据和综合分析新成果，转为可供上层集成应用系统直接使用的 数据库，系统总体结构见图 3-1。 软硬件基础 (系统支持) 数据编辑 底层 (产生集成数据) 中间层 (系统数据装配) 上层 (基本集成应用)

22、读取数据 交换数据 空 间 数 据 库 集成应用系统 数据装载 动态更新综合分析 ArcGIS MapGIS ENVI Windows 2000 Windows 98 输入/输出设备计算机硬件 GIS系统 遥感处理系统 操作系统 交换数据 维护数据ERDAS Imagine 图 3-1 系统总体结构图 3.2 系统开发模式 本系统具有数据来源多种多样，容量庞大，后台数据处理复杂的特点，在综合比较多 种开发方案以后，决定采用 VC + MO + SQL Server 集成的二次开发模式，利用建立在 OCX 技术上的 GIS 专业功能控件 MapObjects10实现 GIS 的基本功能，以可视化

23、开发工具 Visual C+6.011为开发平台，进行两者的集成开发，系统的开发模式如图 3-2。其中数据 库服务器采用 Microsoft SQL Server2000 服务器统一管理数据，地图图形数据通过空间数据 库引擎 ArcSDE 存放到 SQL Server 数据库中进行管理。 中南大学学士学位论文 第三章 系统设计 6 ADO ArcSDE 集 成 应 用 系 统 开发 VC+ MO SQL Server 图 3-2 系统开发模式示意图 3.3 系统功能结构体系 本系统的数据获取、数据处理和交互分析功能分别支持具有不同任务的不同用户，这 种分层功能概念决定了本系统的体系是基于组件方

24、式的高度综合。根据 GIS 的特性和结构 化设计方法的思想可将系统分层并划分为模块，图 3-3 为系统功能模块划分示意图，系统 可分为四层： . 第一层次：整体层次 系统划分为启动、服务、退出三部分； . 第二层次： a.启动分为：.加载配置参数；.连接数据库；.加载图形； b.服务分为：.基本图形界面控制；.图层控制；.图文互查；.比例尺控制； .编辑与更新；.鹰眼控制；.子系统控制；.屏幕量算；. 外部实用程序； . 系统服务； c.退出分为：.写配置参数；.释放内存空间；.关闭数据库； . 第三层次： a.基本界面控制分为：.放大；.缩小；.拖动；. 全屏； b.图层控制分为：.图层关系

25、控制；.图层状态更新； c.图文互查分为：.以图查属性；.分类数据查询；.图形数据定位； d.子系统控制分为：包括所有本系统所包含的子系统； e.系统服务分为：.帮助；.项目介绍；. 动态参数编辑；. 版本信息； . 第四层次： 为更细的模块(相当于局部的控制过程)，与以上各层关系复杂。有的专属于某模块， 有的可能由几个模块调用(可以是不同层的、不同体系的)。 中南大学学士学位论文 第三章 系统设计 7 启 动 系 统 服 务 退 出 连 接 数 据 库 加 载 配 置 参 数 加 载 图 形 数 据 图 形 界 面 控 制 图 层 控 制 图 文 互 查 比 例 尺 控 制 编 辑 与 更

26、新 鹰 眼 控 制 子 系 统 控 制 屏 幕 量 算 外 部 实 用 程 序 系 统 服 务 写 配 置 参 数 释 放 内 存 空 间 断 开 数 据 库 放 大 缩 小 拖 动 全 屏 以 图 形 查 属 性 分 类 数 据 查 询 图 形 空 间 定 位 以 图 形 查 属 性 以 图 形 查 属 性 环 岛 海 岸 带 遥 感 综 合 调 查 成 果 子 系 统 矿 产 资 源 遥 感 综 合 调 查 成 果 子 系 统 土 地 资 遥 感 综 合 调 查 成 果 子 系 统 数 字 地 图 成 果 子 系 统 水 资 源 遥 感 综 合 调 查 成 果 子 系 统 旅 游 资 源

27、遥 感 综 合 调 查 成 果 子 系 统 地 质 构 造 解 译 及 稳 定 性 分 区 评 价 成 果 子 系 统 自 然 灾 害 遥 感 综 合 调 查 成 果 子 系 统 生 态 环 境 评 价 遥 感 综 合 调 查 成 果 子 系 统 帮 助 项 目 介 绍 参 数 编 辑 版 本 信 息 第 一 层 次 第 二 层 次 第 三 层 次 第 四 层 次 图 3-3 海南省国土资源遥感综合调查信息系统功能结构与模块划分图 中南大学学士学位论文 第三章 系统设计 8 3.4 模块功能 表 3-1 系统主要功能模块描述 功能模块功能模块功能简述功能简述 启动模块实现数据库连接(包括用户登

28、录确认)、加载配置参数、加载图形数据 基本图形控制模块主要功能有图形的放大、缩小、拖动、滚动，以及全屏显示等 图文互查模块 使用户能通过点击对象获得对象的属性信息；反过来，通过数据的 分类查询获得所需数据，同时在图上定位查询结果 图层控制模块 用于控制图形窗口中各图层的(可视)状态，通过一定的图层关系控制 最终向用户提供具有一定意义的、效的图层组合 鹰眼控制模块通过监视窗口，改变图形窗口的显示范围 比例尺控制模块显示比例尺，定制比例尺显示数据 屏幕量算模块在屏幕直接量算某线路、区域的长度、面积，并统计 系统参数设置模块通过界面操作修改、确定整个运行系统的控制参数、运行参数等 系统用户设置模块

29、对使用本系统的用户进行管理，包括用户的增删、级别、子系统授 权、时间限制、修改密码等 子系统控制模块 主要控制系统在不同的子系统中的切换以及对应界面与内存的变化， 主要包括内存图层列表的重载、图形窗口图层的更换等 外部程序管理模块 对系统中调用的外部实用程序进行管理，包括添加、删除、改名、 更改路径、调整顺序等 系统帮助模块为系统各功能操作、界面提供帮助说明 3.5 系统功能 本课题的 GIS 特性和面向对象的设计风格决定了在功能设计上遵循以下两个基本原则： (1).图形(矢量)数据与属性数据相分离 ArcSDE 作为空间数据库引擎使图形数据与属性数据一体化存储12-14在全关系型数据 库 S

30、QL Server 中，为了尽量减少空间数据存储的冗余以及方便编辑、更新矢量图形或属性 数据，将图形数据与属性数据进行了分离，把对象的属性数据存入一个独立的数据库，矢 量数据与属性数据的关联通过（唯一）编码来实现，这样当只编辑图形或属性的其中一项 时，不会涉及另一部分。 (2).程序与数据相分离 提高系统的可扩充性、可移植性，使应用系统能适用各种环境、各种数据，便于数据 更新。 3.5.1 总体流程 除了系统的启动、退出外，系统其它功能基本上是并行的。 中南大学学士学位论文 第三章 系统设计 9 3.5.2 主要功能描述 (1).图文互查：以图形查数据，通过图查到对应的属性数据，通过在屏幕上选

31、取对象， 获得选中对象的信息，并以合适的形式表达给用户；以数据查图形，通过数据库查询结果 得到对应的图形及相关信息，将信息分类提供给用户，让用户确定类型及具体的查询条件， 然后提供满足条件的信息并将对应的图形定位呈现给用户； (2).图层控制：使众多的图层通过组合及定义相互关系能明确、有序、清晰地表达信 息，主要控制图层间的相互关系、顺序以及图层的显示比例尺。 (3).子系统及界面管理：对系统界面和各子系统界面进行统一控制和管理。 (4).数据动态更新：使系统不需重新编码、编译就可以实现数据的更新。 3.6 系统运行平台和开发环境 系统运行平台和开发环境包括操作系统、地理信息系统、数据库管理系

32、统和编程开发 工具等软件平台。从软件的适应性和功能的完备性，与其他软件的兼容性，与其他软件的 接口能力，模型化能力，二次开发能力，用户界面的友好程度，以及对汉字的处理能力等 多方面的考虑。系统运行和开发过程中的所需的软件配置如下： (1).操作系统：Windows98，Windows2000 Professional，Windows 2000 Server，Windows NT Server 等 (2).GIS 软件平台：ArcGIS、MapGIS (3).遥感处理系统：ERDAS Image、ENVI (4).GIS 二次开发组件：MapObjects (5).数据库管理系统：Microso

33、ft SQL Server2000 (6).空间数据库引擎：ArcSDE for SQLServer (7).应用软件：Microsoft Office2000 等常用办公软件 (8).开发工具：Visual C+ 6.0 3.7 数据库设计 3.7.1 数据库管理内容 海南省国土资源遥感综合调查信息系统包括了多个子数据库，各子数据库形成有机的 结合，并共同完成对国土资源遥感综合调查的综合分析和评价。各子数据库的数据内容如 下： (1).SDE 空间数据库 存放各课题经编辑和更新后的空间数据（主要是矢量图形数据，因为受技术的限制， MO 不能访问 SDE 数据库中的栅格数据，栅格数据仍以文件形

34、式存储） 。 (2).遥感影像数据库 主要包括海南省原始 ETM 卫星影像数据和使用了国家测绘局出版的 1：25 万地形图 进行几何校正后的海南省 1:25 万 TM 影像图。 中南大学学士学位论文 第三章 系统设计 10 (3).属性数据库 存放各子课题对应的专题数据，属性数据以表单形式存储。 (4).公共控制数据库 公共控制数据库存放的是与数据库系统、应用系统操作和控制有关的数据，是系统的 基础核心。 表 3-2 公共数据库说明 数据表数据表说明说明 子系统定义系统的子系统划分，各子系统对应的数据库、路径等 子系统授权确定各子系统对不同系统用户的不同授权 系统参数定义系统运行的各种参数 用

35、户定义用户及其参数、权限等 用户鉴别定义用户鉴别及各鉴别的整体参数 数据表存放所有表的说明及其它参数 数据字段存放所有表的所有字段说明及其它参数 数据编码存放本系统所有数据的分类编码体系 3.7.2 数据库设计原则 本系统中涉及的数据包括图形矢量数据、空间属性数据、遥感影像数据、文档数据和 其他相关数据。为了增强整个系统数据处理的灵活性以及提高系统的可扩展性、可移植性， 使应用系统能适用多种环境、各种数据，数据库的设计应遵循以下基本原则： (1).尽量减少数据存储的冗余 (2).图形数据与属性数据相分离的原则 (3).程序与数据相分离的原则 3.7.3 数据组织和管理 空间地理数据库的数据组织

36、模式常用的主要有两种，即混合型模式和关系型模式。混 合型模式采用文件管理图形数据，利用关系型数据库管理属性数据，以关系表形式存储， 通过关键字从外部进行图形和属性的连接。全关系型数据模式则利用空间数据引擎（如 SDE）将某一特定数据结构的空间图形数据和属性数据共同存放于关系型的二维表中，从 内部对图形和属性数据进行管理。 无论是采用混合型或全关系型数据模式都不可避免地有数据冗余问题，为了将空间数 据与属性数据进行一体化存储和管理而又尽量减少空间数据存储的冗余量，本系统在采用 全关系型数据模式（通过 ArcSDE 将 ArcInfo 的 Coverage 空间数据存放于 SQL Server20

37、00 中）的基础上，在 SQL Server2000 中又对空间图形数据和属性数据进行了分离存储，其中 空间对象的图形数据由 SDE 空间数据库存储，在关系二维表中只保留图形数据的部分基本 属性（如 ID、Name、GB 等基本属性） ，其他属性存储于其它的二维表中，由一个独立的 属性数据库来管理，然后再通过(唯一)编码来实现图形数据与属性数据的关联。由于 SQL 中南大学学士学位论文 第三章 系统设计 11 Server 支持跨数据库访问，SDE 空间数据库中空间数据的完整性可通过在数据库中定义触 发器来保证。 3.7.4 系统空间数据库的设计 海南省国土资源空间数据库将主要选用 12500

38、00 比例尺，典型地区选用 1100000 或 50 000 比例尺。根据系统的需求，专题数据的多要素将分层、分类组织。数据库必须按 照统一的地图分幅、投影方式、比例尺以及数据的规范与标准、编码体系来建设。 (1).空间数据模型的选取 空间数据库中主要用到了以下两种空间数据模型： 1) ArcInfo Coverage 混合数据模型 Coverage 数据模型是一种混合结构模型。其基本思想是用两个子系统分别存储和检索 空间数据与属性数据，其中属性数据存储在常规的 RDB 中，几何数据存储在空间数据管理 系统中，两个子系统之间使用一种标识符联系起来。由于这种混合结构模型使用两个存储 子系统，它们

39、有各自的规则，查询难以优化，存储在 RDB 外面的数据有时会丢失数据项的 语义；此外，数据完整性的约束条件也可能遭破坏。 混合数据模型的缺陷是因为两个存储子系统具有各自的职责，互相很难保证数据存储、 操作的统一。这种分离式管理方式具有以下弱点： .不利有空间数据的整体管理，难以保持数据的一致性。 .GIS 的开放性和互操作性受限制。 .数据共享和并行处理无保证。 基于 Coverage 数据格式以上的优缺点，在系统空间数据库建设的早期采用 ArcInfo Coverage 数据模型来统一各子课题的矢量数据格式，并作为系统数据交换的标准。 2) Geodatabase 空间数据模型 Geodat

40、abase 是 Arc/Info 8 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。所谓“统一”，在于 Geodatabse 之前所有的空间数据模型都不 能再一个同一的模型框架下对 GIS 通常所处理和表达的地理空间要素，如矢量、栅格、三 维表面、网络、地址等进行统一的描述，而 Geodatabase 做到了这一点。所谓“智能化”，是 指在 Geodatabase 模型中，地理空间要素的表达较之以往的模型更接近于我们对现实事物 对象的认识和表述方式。Geodatabase 中引入了地理空间要素的行为、规则和关系，当处理 Geodatabase 中的要素时

41、，对其基本的行为和必须满足的规则，我们无需通过程序编码；对 其特殊的行为和规则，可以通过要素扩展进行客户化定义，这是其他任何空间数据模型都 做不到的。 相对于其他的空间数据模型而言，Geodatabase 有其明显的优势： .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，这得益于空间要素的合法性规则检查。 .可管理连续的空间数据，无需分幅、分块。 .支持空间数据的版本管理和多用户并发操作。 当把各子课题的矢量数据统一为 ArcInfo Coverage 数据格式并进行相应的编辑和更新 中南大学学士学位论文 第三章 系统设计 12 后，就可用 Geodatabase

42、 数据模型为各子课题进行空间数据库建模，并可通过 ArcGIS 系列 中的 ArcCatalog 工具将数据通过 ArcSDE 导入到关系型数据库中进行空间数据与属性数据 的一体化存储。 (2).空间图层的设计 空间数据组织方式通常是在横向上分幅，在纵向上分层。在横向上，由于 SDE 空间数 据库基于的是一种连续的无缝的数据组织模型，分幅图形经过拼接等一系列处理入库后， 不需再分幅存储；在纵向上，数据库将按不同专题、不同要素进行分类、分层组织。 3.7.5 系统属性数据库的设计 (1).数据表的设计 本系统各个子课题的数据都放在同一属性数据库中，为了实现便于在系统中实现对数 据综合管理，在数据

43、库中建立了所有数据的列表，包括数据名、数据层、所属子系统、类 型、查询信息等。 (2).存储过程设计 数据库的查询是通过存储过程实现的，在每一存储过程中定义了表与表之间的连接、 组合以及查询结果的排序、中文化、数字字段的单位等。一般同种但不同级别(或小类)的 数据查询使用同一个存储过程。存储过程隔离了应用程序与数据库的直接接触，这样，不 仅可以提高数据库中数据的访问速度，还可保证数据库中的数据的安全性和完整性。 (3).数据库访问路径 采用程序与数据分离的方法，使数据的存储只与系统参数有关，与应用系统无关。空 间数据采用了图形与属性相分离的方法，图形数据采用 ArcInfo 的存储方式，属性数

44、据采 用数据库存储；其它的栅格、影像数据采用文件系统存储，由数据库的索引表管理；其它 的非空间数据的相关属性以及与系统控制有关的数据，直接采用数据库存储。在系统建设 后期可将矢量图形数据通过 ArcSDE 存储到关系数据库中，但仍保留相应用 ArcInfo 存储方 式的矢量图形数据备份。在数据文件存储路径中，每大类数据分四个目录： .Vector：存放矢量数据； .Raster：存放栅格、影像数据； .Doc：存放各种文档数据； .Other：存放非以上三类的其它数据。 另外，为了保留各课题数据的完整性、原始性，19 专题的数据自系统开始运行起， 不再变更。系统开始运行时，属性数据库是各专题属

45、性数据的综合，SDE 空间数据库是各 专题矢量图形数据的综合，系统从 SDE 数据库中加载矢量图形数据，在系统执行编辑、更 新操作后，综合信息数据（属性数据库和空间数据库）发生相应变更。 本系统由数据库来记录、管理系统的配置参数、运行参数等，整个系统的运行以数据 库为中心。系统的数据库连接参数、系统路径、子系统划分、数据显示参数等均存放在数 据库中，便于系统的参数的编辑以及系统的移植。 中南大学学士学位论文 第三章 系统设计 13 3.7.6 数据字典 数据字典是数据库设计的重要内容，它描述数据库中数据属性与组成描述性信息，为 了能较好的描述系统中的数据，在数据库中建立了一至多个数据表来记录系

46、统数据库中各 数据表及其字段相关信息的描述，包括英文名称、中文名称、字段数据类型、字段数据精 度、字段含义描述等信息。图 3-4 就是一个描述系统中各数据表字段的数据表。 图 3-4 描述字段的数据表 TableFieldDict 3.8 子系统设置 本系统共设置 9 个子系统，采用组件式集成开发方式，实现对海南省国土资源遥感综 合调查所有数据的一体化管理。 以下是所设 9 个子系统： (1).数字地图成果子系统； (2).土地资源遥感综合调查成果子系统； (3).矿产资源遥感综合调查成果子系统； (4).水资源遥感综合调查成果子系统； (5).环岛海岸带遥感综合调查成果子系统； (6).旅游

47、资源遥感综合调查成果子系统； (7).地质构造解译及稳定性分区评价成果子系统； (8).自然灾害遥感综合调查成果子系统； (9).生态环境遥感综合调查成果子系统； 以上 19 子系统对应本项目的前 8 个子课题；本系统的设置可以由后台数据库控制， 中南大学学士学位论文 第三章 系统设计 14 可以增减子系统，也可以控制各子系统的数据内容与功能。 中南大学学士学位论文 第四章 空间数据库的建立 15 第四章 空间数据库的建立 4.1 数据基础及其标准化 4.1.1 数据类型 本系统所涵盖的数据包括海南省国土资源遥感综合调查项目 0109 课题以光盘介 质提交的所有数据，各子课题提交的数据主要包括

48、矢量数据和报告文档数据，遥感影像数 据由基础信息子课题提供，其中基础信息子课题的矢量数据是国家基础信息中心提供的 1：25 万 ESRI Shape 格式的数字地图，影像数据为 TIF 格式；其他子课题的矢量数据均为 MapGis 格式的文件。各报告文档中又包含了许多可以空间定位或勿需定位的插图、照片， 其它二维统计表格、不规则表格，以及对它们图表进行描述的文字； 以上所有数据经过扫描、矢量化、除错、补充、加工、投影变换、格式转换、地理配 准、重建拓扑、建表入库等数据预处理，可归纳为下述六种数据类型：.矢量数据；.可 地理配准的栅格数据（TM 和可定位的照片、插图、附图） ；.普通栅格数据（报

49、告中勿需 定位的照片、插图和课题中间性成果附图） ；.二维关系表记录数据（关系数据库记录） ； .文本文件（以 Word 格式存储的电子报告、各图件描述文档） 。 4.1.2 数据来源与内容 本系统使用的数据源是海南省国土资源遥感综合调查（1：25 万）各课题的工作成果。 主要数据源包括：标准数据、1：25 万数字地图、ETM 影像数据、各课题的成果数据与报 告。 4.2 数据标准 4.2.1 数据交换标准 空间数据库的建立离不开统一的空间参考系，本系统最终采用的是我国国家标准规定 的北京坐标系、黄海高程系；地图投影为高斯克吕格投影，投影参数如下：投影： Transverse Mercator

50、；椭球体：Krasovsky；中央经线比：1.0；中央经线：111:00:00E；起始 纬度：0:00:00N；东伪偏移：500000；北伪偏移：0；单位：meters 各课题的数据成果采用如下数据格式：矢量：Coverage 格式（E00 格式用于备份数 据） ；.可地理配准的栅格数据：IMG 或 SID 格式(压缩格式)、DEM（DEM 模型专用） ； .普通栅格数据：BMP、TIF、JPG；.二维关系表数据：SQL Server 数据库格式；.文 本文件：DOC（Word 格式） 。 中南大学学士学位论文 第四章 空间数据库的建立 16 4.2.2 数据编码规范 海南省国土资源遥感综合调

51、查数据分为十大部分，并依次细分大类、小类、一级和二 级。分类代码由 7 位数字码组成，结构如下： 大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列。识别位一般用于数据的 等级定义，一般为“0”。 大类码的第一位用来标识不同的调查内容，分配如下：0：基础信息；1：矿产；2：构 造；3：土地资源；4：水资源；5：旅游资源；6：地质灾害；7：生态环境；8：环岛海岸 带；9：其它 大类码的第二位表示该部分数据中的次级大类，14 表示各种要素(如：1.自然或资源 要素、2.评价要素、)，58 表示评价、分析、预测的结果(如：5.评价分区、6.预测分 区、)，9 表示“其它” 。后四位的编码方法根据各

52、类数据再具体确定，编码均采用线 分类法。 4.3 数据处理 4.3.1 数据处理总体原则 (1).矢量数据 数据文件的命名包含一定的含义，不能过长或过短，一般采用英文的前 3 个以上字 母或全部加以组合，或者采用拼音简写，少用数字，如：dzx(等值线)； 采用 ArcInfo 的 Coverage 和 E00 两种格式； 属性一般有 GB、CODE、ID、NAME 四个字段，其中 NAME 用来在显示数据时标注图形 对象，有名称者直接利用其名称，无名称者用类型、等级或其它可标识的内容加以 描述，譬如：径流深等值线的 NAME 是：年均径流深 xx 毫米； 除上述四字段外的其他属性一般与前四字段

53、一起存于数据库表中，如果数据较简单 且不会用于查询则不存入数据库表，譬如：等值线数据的线属性可以包含 Value 字 段标识其值，区属性中包含 Min、Max 以标识其最小、最大值； 同一数据的线、区文件必须同层，以减少数据处理过程带来的两者间的相对误差， 譬如：等值线数据线、区存放在同一个文件中； 与数字地图重复部分采用数字地图的数据； 采用数字地图的坐标系与投影； 根据数据本身的特征与信息量的多少适当分层，分级数据一般分成对应的几层，但 大 类 码 小 类 码 一 级 代 码 二 级 代 码 识 别 位 中南大学学士学位论文 第四章 空间数据库的建立 17 有时兼顾层的数目与每层的数据量用

54、一层表示； 同子课题 GB 编码遵循同一体系，编码主要解决分类、分级；编码为 7 位，分级附 于分类之后。 (2).栅格数据 遥感影像均配准，采用 IMG 格式； 一般图像采用 BMP、TIF、JPG 等通用格式； 子课题报告或其它来源的图片、像片均入库，不清晰的加以编辑； 子课题报告中不便于建立数据库表且数据量小的图表均可以用图片保存，保存图片 时对表格进行适当的压缩、排版，使之与屏幕适应。 (3).文档数据 文字简练、易懂，不宜过长； 一般采用 DOC 格式。 4.3.2 基础数据处理 (1).数字地图 对照最新版的地图对海南省 1:25 万数字地形图进行必要的修编。 . 生成大境界：为了

55、后续查询、显示、分区切割等的需要，应生成地(市)级、省级 境界及分幅边界。 . 编码： . 数据入库：在属性数据库 Info 中增加自定义字段(分类分级字段)，并加入对应 空间对象的编码属性。 (2).遥感影像 遥感影像经过数据融合、镶嵌处理和几何校正等一系列处理后即可入库。影像数据的 入库包括两部分： .影像库：影像(以及其它的图形、图像，如：各种对比图表、旅游照片等)以不同类 型、用途等，分目录存贮； .索引库：记载不同类型、用途的图像所在目录，以便访问和目录设置。 4.3.3 各课题数据处理及其流程 (1).图件数字化： .没必要数字化的图件直接入库(图像目录、图像索引表)； .对于比较

56、简单，计算机容易自动识别的图件采用两种方法： a.扫描成像； b.采用屏幕矢量化方法，形成矢量数据； .比较复杂的图件直接用数字化仪进行矢量化； (2).矢量数据转换：将数字化结果转化成 Arc/INFO 的 Coverage 数据； (3).合并数据层：将适当的几层合并成一层，以便以后查询； 中南大学学士学位论文 第四章 空间数据库的建立 18 (4).拼接：把零散的(图形)数据拼接成一全省大图； (5).校正、配准：对照电子地图，校正(配准)各种(图形)数据； (6).编码入库：参照数据结构定义确定具体对象的具体属性，对(图形、文字)数据进 行统一编码，并入库； (7).文字说明资料入库：

57、以文件目录和文件索引表的方式，把不能编码的文字资料入 库。 数据处理流程见图 4-1。 基本图件 数字化矢量化 半自动矢量化 复杂？ 矢量化？ 格式转换 合并图层 拼接 校正配准 编码 联接 查询 扫描成象 屏幕矢量化 图片资料 文档资料 能编码？ 入库 栅格目录 文档目录 SQL Server 数字地图 图形数据 全省数据 Info数据库 否 是 是 否 图 4-1 数据处理一般流程 中南大学学士学位论文 第四章 空间数据库的建立 19 4.4 空间数据的存储与共享 由 3.6.5 节对空间数据模型的分析可知，ArcInfo Coverage 数据格式不能脱离其专有的 平台，其数据组织模式使

58、它不利有空间数据的整体管理，难以保持数据的一致性，GIS 的 开放性和互操作性受限制，而且数据共享和并行处理无保证。为了能较好的解决以上问题 以及以后能较好的将系统升级为 WebGIS 系统，在空间数据的组织上，可选用 Geodatabase 数据模型来对空间数据库进行建模，并采用空间数据引擎 ArcSDE 将空间数据存储到大型 关系型数据库系统中。 Geodatabase 模型有以下几个基本元素：对象类、要素类、要素数据集、关系类、几何 网络、Domains、Validation Rules、Raster Datasets、TIN Datasets、Locators。下面简要描述 其中的要素

59、类和要素数据集对象： 要素类（Feature Class）。同类空间要素的集合即为要素类，如河流、道路、植被、 用地、电缆等。要素类之间可以独立存在，也可具有某种关系。当不同的要素类之 间存在关系时，可以将其组织到一个要素数据集（Feature Dataset）中。 要素数据集（Feature Dataset）由一组具有相同空间参考（Spatial Reference）的要 素类组成。 本系统中，可把各个子课题的专题信息组织为 Geodatabase 数据模型中的一个 FeatureDataset，该要素集中包含了组成专题信息的要素类，要素类可由专题信息的 Coverage 图层数据导入。这样

60、就可把空间数据组织存储到关系型数据库中。 中南大学学士学位论文 第五章 关键技术分析 20 第五章 关键技术分析 5.1 RS 与 GIS 信息的集成处理技术 RS 与 GIS 信息是空间信息系统集成的主要数据信息，分别以栅格数据、矢量数据这 两种主要的空间数据模型来表达。栅格与矢量数据在空间信息系统中实现有效集成的必要 条件有： .栅格、矢量数据必须以某种能被信息系统接收的数据格式表达 .栅格、矢量数据必须具有通用的投影、坐标体系 .栅格、矢量数据必须具有相同或重叠的空间范围 以上仅是信息集成的最基本条件，针对本系统的特点，为了更好、更有效的集成，本 项目对数据的转换、配准、集成等关键技术进