论地图制图数据库存储结构设计

1、 -3-科技论坛论地图制图数据库存储结构设计夏春芳(浙江省工程勘察院,浙江宁波315012在地图制图领域,数字制图使地图学产生了深刻的技术革命。多源数据的综合利用构成了数字地图制图的重要组成部分,在地图生产中,合理有效地利用各种数据,可以保证地图产品质量,避免重复的矢量化劳动,提高地图生产效率。通过地图数据库数据的组织,对数据库存储结构设计进行论述。1数据库数据组织本系统是基于Oracle 数据库的地图制图系统,数据库中存储以下三类数据:地理数据,即国家基础地理信息数据,它是制图数据源;制图数据,是制图成果数据,主要包括空间数据、制图图形数据、符号关联数据及注记数据几类;制图规则信息,主要包括

2、符号库、字体库、符号配置规则、字体配置规则等信息。制图数据是地理数据在制图规则信息的约束下得到的。1.1地理数据组织在数据库中,以图幅为单位,图幅内按照要素类型和几何类型单一的原则分为若干个图层,图层内部属性统一,将其作为一个表存储。图层中包含空间数据和属性数据,按照面向对象的思想,以ID 为惟一地物标识,在一条记录中存储一个地物的属性数据和空间数据。1.2制图数据组织经过一系列制图过程以后,系统得到该图幅的制图数据,它包含进行一定修改后的地理数据、符号图形数据、地物符号对照表、注记结果数据、整饰结果数据等。为了存取的快捷,用一个表存储图幅内所有的符号图形,表中以图层名为关键字,将一个图层的符

3、号图形用二进制方式作为一条记录存储,存储顺序为其绘制顺序。1.3制图规则信息数据组织符号库数据组织。符号分为点、线、面三种,其中面符号层次稍高于点符号和线符号。点符号和线符号由点、线、面图元组成。由此,设计八个表来存储一个符号库,各个表中,以符号代码或图元代码为内外部关键字进行关联,其存储关联关系。符号配置规则用一个表进行存储,表中字段名称分别为优先级值、符号代码和地物国标码。当对一个图层配置符号时,首先将图层按国标码分为若干子图层,再按优先级顺序从该表中选取含有该图层的国标码的所有记录,从记录中获取符号代码,依据符号代码再从符号库中获取符号参数,按优先级从高到低依次对各类地物配置符号,从而在

4、符号化的同时解决了各类地物的绘制顺序问题。为了实现一些特殊的制图要求,一个地物可对应多个符号。字体数据组织。与符号数据类似,字体数据分为字体参数库和字体配置规则。字体参数用一个表来存储,表中包含代码、高度、宽度、名称、颜色和字型六个字段。同一类型的地物,字体的大小随着该地物的等级而变化,即一个字体约束于多个条件,而且这些条件有时要从某个属性值的某一位或几位的值来确定。一般常用四个参数描述一个条件,即属性名称、取值开始位、取值结束位和对应值,每条字体规则最多设置五个条件。由此,字体规则表中除存储字体代码、优先级、图层类型、使用条件个数外,还需存储五个条件的具体描述信息。当为一个图层配置注记时,从

5、上表中选择所有与该图层类型一致的注记配置规则,再将地物的属性与每条规则中定义的所有条件进行对比,如果全部符合,则为该地物的注记配置规则所对应的字体。2地理数据的存储结构设计2.1地理数据的内容地理数据来源于对实地测绘数据的数字化跟踪结果,它是按照比例尺和区域分幅存储,在单一分幅中,又按照地物类型和几何属性分层存储,每一层中存储若干个地物对象的空间数据和属性数据。对同一比例尺而言,全国地理数据的分层的形式是统一的,现行全国1:25万基础地理信息数据的分层方法。地理数据依据要素类型和几何型的不同被划分为21个图层。在单一图层中,地物的几何类型和包含的属性项相同。2.2数据的存储结构针对上述的地理数

6、据内容,以及Oracle 数据库的存储方式以及它所提供的Oracle Spatial 空间插件对空间数据支持,给出了如下的层次型面向对象的地理数据存结构。Oracle 中,一个数据库对象中包含若干个方案,每个方案中有表集合、索引集合、视图集合、同义词集合序列集合、簇集合、类型集合等,在本系统中,主要用到表集合来存储地理数据,表中又包含若干个记录。这样我们所用方案对应于图幅,表对应于图层,记录对应每个地物。2.3空间数据的存储形式按照面向对a 象的思想,每条记录存储一个地物,包括它的一般属性和空间属性,即空间坐标。可以用两种方法,存储空间数据:第一种方法是借助Oracle 提供的支持空间数据类型

7、的插件Oracle Spatial 中的数据结构类型MDSYS SDO_GEOMETRY ,其主要用于说明其中,该空间对象的类型、记录图形的坐标系统、存储点对象坐标、变长数组。用这种方式存储空间数据的优点是结构性和对象性强,同时可以利用Oracle Spatial 提供的空间索引。缺点是存取速度慢,因为访问它的所有内容需要解析多个数组,而Oracle 提供的访问数据库的接口对数组的解析需要花费很多的时间。第二种方法是利用Oracle 提供的二进制的大对象类型BLOB ,它将地物的空间坐标数据和空间对象类型以及其他一些说明信息按系统设计者规定的规则顺序地存入一个类型为BLOB 的字段中,当要读取

8、时,再按规则取出即可,这种方法的缺点恰恰是第一种方法的优点,而其优点是读取速度极快,这恰恰弥补了第一种方法的缺点。3地图数据存储结构设计地图数据包括四个部分,第一部分为地理数据,第二部分地物与符号的对应信息,第三部分为符号图形数据,第四部分为注记数据。其中,地理数据作为地图数据的基础被带进地图数据中,它的存储方式与上面介绍的相同。3.1地物符号对应信息存储某个图层被符号化时,是分成了若干个子图层,每个子图层再配上若干个符号完成的。所以地物与符号之间通过子图层来联系的,因此为每个图层设计两个表,假设图层名为Layer-Name ,则第一个表名为LayerName_S ,该表记录该图层中的子图层信

9、息,第二个表名为LayerName_SP ,记录地物与子图层的联系信息,即哪个地物属于哪个子图层。第三个表名为LayerName_D ,记录该图层中所用到的符号信息。3.2符号图形数据的存储符号化的结果数据称为符号图形,它是地理数据和符号结合的产物,是该制图系统的图形基础,它的存在能加快系统的绘图速度,而且施加于其上的编辑操作能改变符号化后的图形细节,达到一些特殊的制图效果。针对地图图形的特点,将符号图形划分为种基本类型,即圆、线和多边形。所有复杂的图形都可以分解为这三种图形。例如:用境界符号符号化线状地物以后,得到一串圆和线顺序排列的符号图形序列,用灯塔符号化点状地物后,得到由六条线和一个多

10、边形组成在一个图层中,符号图形的坐标数据量非常大,如果像存储绘制属性一样在表中每个单独存成一行,那么当读取符号图形时,系统与数据库的I/O 交换量将十分巨大,速度将十分缓慢。3.3地图注记数据存储注记是对图形的文字标示,按所标示的图形几何类型分为点状注记,线状注记和面状注记。但无论是何种注记,目的都是将文字字符串摆放在合适的位置,结果无非是两种:一是字符串挨在一起,此时,字符串只有一个定位点,即第一个字符的左上角,二是字符串分隔开来,此时,字符串有N 个定位点,分别位于每个字符的左上角。所以,注记分为两个层次,一是注记整体,表示对一个地物所标示文字的整体信息,二是注记细胞,对应注记整体中的有一个定位点定位的字符串对象。参考文献1李志涛.地图制图系统中组件技术的应用与实现D.武汉:武汉大学,2005.2祝国瑞.地图学M.武