数字城市地理信息系统集成研究.pdf

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1、华东师范大学硕士学位论文数字城市地理信息系统集成研究姓名：胡春凌申请学位级别：硕士专业：地图学与地理信息系统指导教师：吴健平20040101学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出芎要负献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：翊拳!菱日期学位论文使用授权声明口。誓尹z 舌本人完伞了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电予版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的

2、少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位沦文在解密后适用本规定。学位论文作者签名古陆发H 期：兰!芏!)2 6导师虢殳憧寻目j c)：塑些华东卿范走学2 0 0 4 盾酸学位i U 2 数字城市媳理信息系统集成研究高矗葺摘要城市地理信息系统是数字城市的重要组成部分。现阶段我国许多城市各个管理部门相继建设了不同类型的地理信息系统。但由于历史原因，各个系统往手 都是相互独立的，数据和功能模块都很难在不同应用系统问共享，从而造成资源浪费，同时系统也不能充分发挥其作用。从信息共享、节约资源、减少重复劳动出发，研究

3、城市地理信息系统集成的关键技术规范空间数据库的建设与功能模块的开发对数字城市地理信息系统的建设具有雨要意义。论文从标准、数据集成和功能模块集成一个方而来研究地理信息系统集成。在标准方面，提出了数字城市地理信息系统标准体系，并分析已有的地理信息系统方面标准及其脚用：在数据集成方面探讨了空间数据集成方式，重点研究j，宅间数据的拓扑关系搜A r c S D E 空间数据引擎；在功能模块集成方面探讨了组件技术，并阐述了基于A r c O b j e c t 的空间分析模型的开发及A r c G l S 环境下分析模块的集成。最后以数字上海地理信息系统集成示范为例，介绍相关空间数据的集成和空间分析模型的

4、集成，谍题中基于A r c O b j e c t s 开发的各分析模型能够在A r c G l S 平台上被不同应用系统佩用。论文共六章。第一章是前言，主要阐述了数字城市地理信息系统集成研究的意义，地理信息系统集成技术框架及关键技术发展现状。第二章是数字城市地理信息系统标准化研究，探讨了地理信息系统标准化研究意义和标准体系，分析和介绍了有关国家标准。第三章是空间数据集成，探讨了空间数据存储方式和数据库方式对空间数据的集成管理，并详细阐述了城市地理信息系统中各特征图层间及图层中不同特征问的拓扑关系和A r c S D EG e o d a t a b a s e对空间数据的存储和集成。第四章是

5、地理信息系统中分析模型的集成，探讨了组什技术相关内容，并阐述了如何利用V 1 3 和A r c O b j e c t s 组件开发可方便嵌入A r c M a p 平台的空问分析模型，以及如何把分析模型集成到A r c M a p 平台上。第五章是城市地理信息系统集成实例，以数字上海地理信息系统集成示范为例，阐述了课题中空间数据集成和空间分析模型集成两方面的_ T 作，介绍了上海市空间数据库建设以及格网图层生成，不同类型特征(点、线、面)的变化分析模块的应用。第六章是结语，总结了沧文的研究内容，同时阐述J，进一步需要深入的1 _ 作。论文的特色和创新：(】)分析了城市地型信息系统中要素的拓扑

6、关系以及空间数据库建设标准：(2)自主开发了格刚图层生成，不吲类型(点、线、面)变化分析模型，各模型具有开放性，能够直接集成到A r c G I S 平台。关键词：地理信息系统标准化，剐哪数据分析模型集成华东癖范大学2 0 0 4 届碗士学位论文数字城市地理谊息系统集或研究A b s t r a c tU r b a ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m(U G I S)i sa l li m p o r t a n tc o m p o n e n to fd i g i t a lc i t y N o w a d a y

7、 s，v a r i o u sd e p a r t m e n t si nm a n yc i t i e sh a v ec o n s t r u c t e dv a r i o u sg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s B u tt h o s es y s t e m sa r ei n d e p e n d e n t，a n dt h e yc a n n o ts h a r es p a t i a ld a t aa n da n a l y s i sm o d e l s T h e r e

8、 f o r e，v v-ec a n n o tm a k ef u l lu s eo ft h o s er e s o u r c e s，I no r d e rt os h a r ei n f o r m a t i o n，s a v er e s o u r c e sa n dr e d u c ew o r k l o a d，w es t u d i e do nt h ek e yt e c h n o l o g i e so ft h ei n t e g r a t i o no fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n

9、s y s t e m s T od e v e l o ps p a t i a la n a l y s i sm o d e l sa n dc o n s t r u c ts p a t i a ld a t a b a s ea c c o r d i n gt Os t a n d a r d si ss i g n i f i c a n tt oc o n s t r u c t i n gu r b a ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m T os o l v et h ep r o b l e m sa

10、 b o u tt h ei n t e g r a t i o no fG I S，w es t u d i e dG I Ss t a n d a r d s，t h ei n t e g r a t i o no fs p a t i a ld a t aa n da n a l y s i sm o d e l sO nt h ea s p e c to fs t a n d a r d s，w eb r o u g h tf o r w a r dt h es t a n d a r d s s y s t e mo fU G I Sa n da n a l y z e ds o m

11、 ep r e s e n ts t a n d a r d s；o nt h ea s p e c to ft h ei n t e g r a t i o no fs p a t i a ld a t a，w ed i s c u s s e dt h em e t h o d so ft h ei n t e g r a t i o no fs p a t i a ld a t a，a n dr e s e a r c h e do nt o p o l o g ya n dA r c S D E；a n do nt h ea s p e c to ft h ei n t e g r a

12、 t i o no fa n a l y s i sm o d e l s，w ed i s c u s s e dt h et e c h n o l o g yo fC O Ma n ds t u d i e do nA r c O b j e c t s A n dw ed e m o s t r a t e dh o wt oi n t e g r a t es p a t i a la n da n a l y s i sm o d e l sb a s e dt h ew o r ko fd e v e l o p i n gt h em o d e la p p l i c a

13、t i o n so fd i g i t a lS h a n g h a i T h o s em o d e l sd e v e l o p e di nt h a tp r o j e c tC a nb ei n t e g r a t e di nA r c G i se a s i l yT h i sp a p e rc o n s i s t so fs i xc h a p t e r s C h a p t e ro n ei sp r e f a c e I to u t l i n e st h es i g n i f i c a n c eo ft h er e

14、 s e a r c h，t h et e c h n o l o g yf r a m ea n ds o m er e l a t e ds t u d i e s C h a p t e rt w oi st h es t a n d a r d i z a t i o no fG I S I tp u tf o r w a r dt h es t a n d a r d s s y s t e mo fG I S，a n da n a l y z e ss o m ep r e s e n ts t a n d a r d s C h a p t e rt h r e ei st h

15、ei n t e g r a t i o no fs p a t i a ld a t a I tr e s e a r c h e sO nt h em e t h o d so fd a t ai n t e g r a t i o na n dt h et e c h n o l o g i e so fs p a t i a ld a t a b a s e，a n di n t r o d u c e sA r c S D Eh o wt Os a v ea n di n t e g r a t es p a t i a ld a t ai nd e t a i lC h a p t

16、 e rf o u ri st h ei n t e g r a t i o no fa n a l y s i sm o d e l si nG I SI ts t u d i e st h er e l a t e dk n o w l e d g eo fC O M，h o wt ou s eV Ba n dA r c O b j e c t st od e v e l o pc o m p o n e n t s，a n db o wt oi n t e g r a t et h ec o m p o n e n t si n t oA r c M a p C h a p t e rf

17、 i v ei st h ec a s eo ft h ei n t e g r a t i o no fG I SI td i s c u s s e sh o wt oc o n s t r u c tt h es p a t i a ld a t a b a s eo fS h a n g h a i，a n dh o wt oi n t e g r a t e华东婚范大学2 0 0 4 屠碗七学位论文数字城市照理信息系统集成磺究v a r i o u sa p p l i c a t i o n s a n di n t r o d u c e st h em o d e l so f

18、t 1 1 ec h a n g ea n a l y s i so fp o i n t s，l i n e sa n dp o l y g o n C h a p t e rs i xs u m m a r i z e so u rw o r k sa n db r i n g sf o r w a r dw h a ti sg o i n gt od on e x t T h e r ea r et w oi n n o v a t i v ea s p e c t s：a n a l y z e st h et o p o l o g i e so ft h ef e a t u r

19、e si nu r b a ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m sa n da d v a n c e dt h es t a n d a r d so fc o n s t r u c t i n gs p a t i a ld a t a b a s e；d e v e l o p e dm o d e l so fc r e a t i n gg r i dm a p，t h ec h a n g ea n a l y s i so fp o i n t，l i n e，p o l y g o n，a n dt h o

20、 s em o d e l sc a r lb ei n t e g r a t e di nA r c G I Se a s i l yK e yw o r d s：G e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s，S t a n d a r d i z a t i o n，S p a t i a ld a t a，A n a l y s i sm o d e l，I n t e g r a t i o n5!塑苎堂!坐堑堡兰竺生i!苎垄墨丝型型笪生茎箜壁丝丝堑第一章前言弟一早日l J 舀1 1 数字城市地理信息系统集成的意义数字地球

21、(D i g i t a lE a c h)这既念是1 9 9 8 年1 月美国副总统戈尔住数字地球认识2 1 世纪我们这颗星球的报告中提出的1。“数字地球实质上是信息化的地球，包括地球人部分要素的数字化、网络化、智能化、可视化的全部过程。建、z 数宁地球就是采集地球L 多层次、多源、多时相和多种格式的空间信息，按照地球上的地理坐标，建直一个完整的信息模型，包括资源、环境、经济和社会等在内的多维数字化描述。它的核心是要充分利用全球海量空间数据币信息资源，实现信息共享I”1。数字城市是数字地球的重要组成部分。城市是区域政治、经济、文化、军事、信息和物流的中心，它在整个社会发展过程中起着举足轻重的

22、作用。现代化城市是一个规模庞大、结构复杂、功能综合、因素繁多、动态发展的区域空间。数字城市是以计_ 雉机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，练台运用3 s(遥感(R s)、全球定位系统(G P S)、地理信息系统(G I S)、遥测、模拟等技术对城市的基础设施、功能机制进行信息白动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统p 1。数字城市是信息社会的重要部分，同时也是数字地球技术的集中表现。简而言之，数字城市就是现实城市的数字表示，数字城市与现实城市的关系“如【璺|1 一】所示。图l 一1 现实城市与数字城f 于的关系城市地婵信息系统建设是数字城市的重要组成部分，地理信息

23、系统是一种特殊的信启系统，与般的f；扈系统的不同之处在_ 丁它不仅婴处理一股的、规则的属性数据，更要处理毕末帅范大学2 0 0 4 羁颧士学位论文g e 字城蛮地理信息系统集或研究那些海量的、复杂的宅问数据。而且城市地理信息系统又是多种多样的，如土地利用管理系统、水系系统、大气污染检测系统等等。现阶段我国许多城市正在进行地理信息系统建设，城市各个管理部门相继建设了不同类型的地理信息系统。但l 自丁历史原冈各个系统往往都是相互独立的，数据和系统功能模块都不能在不同应用系统问菇亭，同时系统也形成了许多的信息孤岛，从而造成了资源浪费，不能克分发挥其作用。从信息共享、节约资源、减少噍复劳动出发，研究城

24、市地理信息系统集成关键技术，使各个应用系统具有开放性接口，同时规范开发窀问分析模犁从而使多个系统可吼兆享空间数据，重剧宅问分析模型具有重要意义。1 2 城市地理信息系统集成关键技术的发展现状城市地理信息系统是数字城市的基础。当前，城市地理信息系统集成有两个层次一是指城市各部fJ 间的基十网络的空间数据共享及空间互操作；二是城市综台管理部门内部的同一平台上多个应用系统集成本文主要探讨屙一种情况的集成关键技术。1 2 1 地理信息系统集成的技术框架文中探讨的城市地理信息系统集成是指将各个不同的应用子系统集成到同一平台，各子系统其用平台的基本地图操作、查询及分析丁具。同时集成空间数据，和空问分析模型

25、，使各子系统能共享空间数据，重用功能模块，减少重复开发。要达到此目标，首先我们需要把空问数据标准化，同时规范计发分析模9。简言之，数据集成和功能模块集成是地理信息系统集成的主要内容，而标准是集成的基础和前提。地理信息系统集成框架如下：一2 地理信息系统集成框架季鹗一华东师范太半2 0 0 4 霜硕士学位论曼数字城m 地理信息系统集战研究1 2 2 地理信息系统标准化规范化、标准化研究是现代信息科学技术发腱的基础性工作。标准化和规范化是反映。个国家经济发展和科技进步的重要标志，也是保证信启、交换与共享的前提，特别在信息社会里，其意义尤为重大【”】。地理信息系统是个包含人、计算机软硬件及数据(包括

26、海量的空蚓数据)的巨大而复杂的j 一程，其中的数据是海量的，而且是各行各业、各种类型的都有，同时，它的服务对象也是多类型多层次的，地理信息系统本身也是多种多样的。当前，国内许多城市正在进行卒间信息系统建设，而标准化工作相对滞后，因此造成了许多“信息孤岛”这会严重影响整个信息化过程。而在城市的各个部门所采用的空间数据格式、数据分类编码、系统平台再不相同，这给综合部门地理信息系统集成带来了极大的4：便，因此标准化研究是地理信息系统集成研究中的一个重要内容。标准化研究已经是信息科学界研究的个热点。标准的制定一般由特定的机构完成，国外研究标准制定的机构有I S O T C 2 1l 标准美国联邦地理数

27、据委员会(F G D C)等，地理信息标准研究包括多个方面，他们对地理信息标准研究相对成熟如I S O 标准G e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n I m a g e r ya n dg r i d d e dd a t a G e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n M e t a d a t a 等，我国对地理信息标准也有一定研究，也制定了一些关于地理数据方面的标准，如国家标准：数字地形幽产品模式(O u t l i n ef o rt h ed i g i t a lt o p o g r a p h i c

28、m a pp r o d u c t s，G B T1 7 2 7 8-1 9 9 8)，地图学术语(C a r t o g r a p h yT e r m s，G B I T1 6 8 2 0 1 9 9 7)t 城市地理信息系统设计规范(S p e c i f i c a t i o nf o rd e s i g n i n gu r b a ng e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m，G B T】8 5 7 8-2 0 0 1)等。目前在我国地理信息标准共享研究张普遍存在两个问题，一是地理信息其享丰要研究活动集中在研制制

29、定标准，进行地理信息，享网络建发及W E B G l S 研究，研究内容分散，在理论上的深入研究尚不能令人满意，没有构架起地理信息共享的理论支撑体系：二是地理信息共享的研究活动受传统人文科学、自然科学分类影响还缺乏针对地珲信息共享的跨学科的系统的研究成果f“1。同时软件l j!方面己形成了多种标准，H jJ i 彩序设计、语义模型世计、通信、用户界而、图形、数据肪j 奄词等许多方面。这类，J i 准具有比较_ r 泛的适用性与GIS 相关的信息标准较多，据有关文献，与GIS 相关的信息技术标准多达可余种。G I S 是个包括地理信息、计算机、人的复杂的跨领域的巨系统，G I S 已应用于城市管

30、理，交通信息管理，环境保护等等，儿乎生活的每一方向。可以说现住已确4 其中的项应当被取代：在该符号盼后的Us,7,I a 值：其中雕,js g i 示字符本身。标准定义了四种文什的交换格式，其后缀见挺2 1：2 0华末卿矩大学2 0 0 4 辑颀t 学位论文数字城市地理信息系绕集戏蛾究表2 1 空间数据文件及后缀名i 数据类型文什名后缀矢量数据V C T影像数据丁I F B M P影像数据的附加信息I M G格网数据R A S 或D E M矢量数据交换格式的凡伺幽形数据分为点状婴素、线状要素、面状要素三类。几何图形数据与属性数据通过目标标识码(关键字)连接，即县有相同目标标识码的几何图形数据和

31、属-性数据是对同空间对象的描述。任一J U o l 对琢采用的属性数据结构。J 通过住5 LY u J 对象上添加要素类型编码来说明。空间属性数据交换文4 1 由六部分组成：第一部分为文件头它包含了该文件的基本特征数据。如图剐范围、坐标维数、比例尺等：第二部分维哟速类型参数：第三部分为属性数据结构；第四部分为几何圈形数据；第五部分为注记：第六部分为属性数据。影像数据交换格式原刚上采用国际工业标准无压缩的T I F F 或B M P 等格式，但需将大地坐标在影像上的定位信息以及象素的地商分辨率等信息添加剑T I F F 或B M P 等文件上。格网数据交换格式中格网的值是该格网的要素类型编码或高

32、程，数据文件包括两部分：文件头和数据体，文件头的信息分两类：基本的凡必须的信息和扩充的附加信息，格网数据的存储采取从北到南，从两到东的顺序，井以格式化纯文本文件存储。以影像数据为例说明标准所定义的交换格式，其内容和格式如r：=影像文件，附加信息文件，：=F F 文件 B M P 文竹l 其他格式影像文件：=D a t a M a l _ k：C N S D T F M G V e r s i o n：(浮点 U n i t：(c R D p e：s a V e w a y：B a n d A】p h a：R o w：c o l X r：(浮点 Y c：D r：D c：C o o r d i n

33、 a t e：G I M 】P 1 0 1 e c on：S p h e l _ o i d：P a r a m e t e r s：华东师范天学2 0 0 4 面颀d-学位论文数孚城市地理信窟表统集成研究】I M i n V：M a x V：(c R 1(6)地形数据库与地名数据库接r】技术规稗(G B Tt 7 7 9 7-1 9 9 9)由国家测绘局提出并蚰口，中国测绘科学研究院、固家测绘局测绘标准化研究所负责起草。标准规定了地形数据库与地名数据库技术接口设计的要求、技术实施的方法和步骡，适用丁建芷国家基础地理信息系统中任何同一级地形库和地名库时，殴计和建立这两种数据库间的技术接口。地彤

34、库必须设计与地名库的技术接u、包括点、线、面三种几何特征表示的要素实体与对应地名记录的公共项设计。地名库必须发计与地形库的技术接口、包括各类地名与地形库中点、线、面要素实体的公共项设计。地形库使刚的G I S 软件或其它数据库管理软什应与地名库使崩的关系型数据库管理系统或文件系统相互兼容、可直接连接、或不需做复杂转换就可通讯，地形库与地名库使用的管理软件都应具备汉字处理功能。作为公共项的接口码在两个数据库中麻保持唯一睦，即条代码对应地形库中一个要素实体及地名库中一个要素实体的地名记录。地形库或地名库数据库更新时，应同时更新与接 f 有关的各项内容。(7)数字测绘产品检奇验收规定和质量评定(G

35、B T18 3 1 6 2 0 0 1 1标准山国家测绘局提出并归口，由国家测绘局测绘标准研究所负责制定。标准规定r 数字线划地形图、数字栅格地吲、数字止射影像圈以及数字高程模犁等产品检查验收工作的要求、内容，验收比例及质量检测方法与评定。数字测绘产r 吊质量实行优级品、良级品、合格品、不台格品评定制，由生产单位评定，验收单位川通过检验批进行核定，检验批质晕实行批合格、不合格评定制。产品缺j j f j 扪分标准：严重缺陷扣分4 2 分，重缺j；f j 扣分1 2 T，轻缺陷扣分1 T(T 为缺陷值调整系数)。单仲产。目，质最等级的划分标准：仉缀品9 0】0 0 分良绒t5 7 5 8 9 分

36、合格品6 0 7 4 分小合格品0 5 9 分 华末师范大学2 0 0 4 最硕士学位诡之数字城市地理信息系境集成研究对检验批按规定比例抽出样品：若样本中全部为台格品以上产品，州陔榆验批判为合格批。若样本中有不合格产品，则该检验批为一次检验未通过批：应从检验批中再抽取一定比例的样本进行详齑，如样本中仍有不台格产品则该检验批判为不台格批。一个可行的标准体系是G I S 集成的前提。在内部，它可以增强G I S 的内在综合能J，从矶通过协调数据、软什和硬件之问的关系，使应用效率更高、更纾济。在外部，可以通过数据管理、数据库管理、图形、硬件和软件的兼容性促进与其它G I S 系统或信息系统的综合，提

37、高系统内宝贵的信息资源的互用性(I n t e r o p e r a b i l i t y)。标准化可以增强G I S 系统的功能、灵活性和效率，也使它更易于推广戍用，另外，标准化日_ 以为其它系统提供模式或样板。因此，空间数据标准化及分析模块开发标准化为空间数据集成及空间分析功能模块的集成建立了良好的基础。塑塑些堕型!生堑兰丝墼苎篓鲨型鉴璺型塑第三章空间数据集成空间数据不同于常规管理信息系统中所涉及的数据，它是具有丰富地理特征的地理数据的集合。随着G I S 应用领域的拓展与深入，以及遥感和G P S 的发展与应用的普及，空问数据越来越庞大，空间数据模型也越来越复杂。海量空间数据的存储、

38、管理、索引和集成己成为G 1 S 乃至地学界和信息科学界的重要研究领域。空间数据足地理信息系统(G I S)的基础，无论是小型的部门级的G I S 的建设还是大型G I S 的建设数字城市、数字国家、乃至数字地球，其空间数据都是多源的。在数字城市地理信息系统建设中，城市综合管理部门，需要管理多部f J 的数据，园此，城市空闸数据需要统一存储、管理和集成。3 1 空问数据的存储方式对于空间数据的集成，首先要了解窄间数据的存储方式。空间数据的存贮方式是指空间数据在计算机中的物理保存方式，从目前的发展来看，主要有文件方式和数据库方式。3 1 1 文件方式文件方式是最初采用的空闻矢量数据存贮方式，由于

39、早期的G I S 采用这种存储方式，至今，大部分G I S 软件仍然沿用此方式。该方式往往是几个文件捆绑在一起，卒间数据和相应的属性数据分别存贮在不同文件中，两者通过索引文件进行连接。一个地图图层往往包括一系列文件，如M a p I n f o 中，一个图层包括i d、t a b、m a p、d a t 和i n d 等文件；A r c V i e w中则包含s h p、s h x 和d b f 等文件，其中s h p 文件保存空间图形数据，d b f 文件是保存属性数据，s h x 文件是连接图形和属性的索引文件(图3 一J)。霉面一勇L，一L 一L 一图3 1 文件存储方式文件结构图文件是

40、由数据和描述构成的，文件的结构和意义全由它的应用稗序决定，在文件中数据和元数据足起存放的，义件多具有自描述性质【5”。文件方式的优点是简单易操作，软件2 4华束姆范大学2 0 0 4 碹硕士学位论史数字城市地理信息系统集战研究投资较小。其存在的缺点是：1)不便于文件管理，若其中一个文件被意外删除，或者地图数据复制过程中遗漏一个文件，都会破坏地图数据，数据稳定性不好：2)剥于较人量的数据存储能力较弱，当记录增多时，有时属性数据和图形数据不能同步更新，从而使文件遭到破坏；3)对于数据的安全、共享以及对数据并发操作和事务处理都难以提出行之有效的措施，从而对G I S 系统的稳定性、安全性、拓展性增加

41、了无形的枷锁。因此，该方式比较适合较小项目。空问数据还包括许多遥感影像数据，而随着遥感技术的发展遥感影像数据的时间分辨率、空间分辨率和光谱分辨率的不断提高，数据革越来越大，形成了“数据爆炸”：目前由于处理遥感影像数据能力的发展速度远远落后丁遥感数据增长的速度造成了巨大的浪费1 5 3 1。文件格式存储遥感影像，文件大多对应于单景(幅)影像，不能满足用户对影像数据空间范围查询榆索的多样性要求。3 1 2 数据库方式数据库方式是空间数据和属性数据统一存贮在数据库L 】，如此以来，该种方式拥有关系数据库诸多优点，可阻实现空问数据和属性数据统一管珲、查询优化、高安全性、事务处理等。用关系型数据库存储空

42、间数据，可以通过开发空间数据引擎来扩展数据库功能，使得关系型数据库(R D B M S)能支持空间数据类型，此种情况下，关系数据库管理系统的软什厂商不作任何扩展，t t tG I S 软件商在此基础上进行开发，使之不仅能管理结构化的属性数据，而且能管理非结构化的图形数据。如目H q J-的E S R I 公司的A r c S D E 产品就采用r 这种宁间数据的管理模式，将空间数据和其相关的属性数据统一存放到工业标准的关系数据库中进行管理，而且可以在同一数据库中存储相应的遥感影像数据，同时采取开放策略，提供标准的应用编程接口(A P I)。另外，许多数据库管理系统的软件商纷纷在关系数据库管理系

43、统中进行扩展，使之能直接存贮和管理非结构化的空问数据，如I B MD B 2、l n f o r m i x 和O r a c l e 等都推出了宅问数据管理的专用模块，定义了操纵点、线、面、圆、长方形等空间对象的A P I函数。这些函数，将各种空川列象的数据结构进彳了了预先的定义，_ L j 户使用时必须满足它的数据结构要求，用户不能根据G I S 要求冉定义。这种扩展的空间对象管理模块主要解决了空间数据变长记录的管理，由于由数据库软件商进行扩展，效率要比前面所述的二进制块的管理高得多。但是它仍然没有解决对象的嵌套问题，空问数据结构也不能由用户任意定义，华东；乖范大学2 0 0 4 属硪士学

44、位论文数字城审地理信惑系统集成研究使用上仍然受到一定限制1。3 2G e o D a t a b a s e 空问数据模型G e o D a t a b a s e 是A r c G I S 8 引进的一种新的地理要素数据模型。它定义r 地理信息的一般模型，可阱用这个一般的模型定义各种特殊的模型，并应用于各种用户。G e o d a t a b a s e 模型支持面向对象的数据模型。在模型中，实体被表现为具有属性、行为和关系的对象。这些对象类型包括简单对象、地理要素、网络要素和注释要素及其它更专业化的要素。G e o D a t a b a s e的内容存储在基于M i c r o s o

45、f tA c c e s s 的P e r s o n a lG e o d a t a b a s e 或利用A r c S D E 存储在大犁R D B N S(如O r a c l e 中)，后者称为A r c S D EG e o d a t a b a s e 或E n te r p r s eG e o d a t a b a s e。A r c S D E是一个用数据库管理系统管理空间数据库的接口，可以看作一个通道。O e o d a t a b a s e 数据模型是用A r c S D E 程序服务器在标准的相关数据库上实现的。3 2 1G e o d a t a b a s

46、 e 的组织结构和有效规则G e o d a t a b a s e 中，将地理数据组织成为数据对象，这些数据对象存储于要素类、对象类或要素集中，其组织结构如图3 2。对象类(o b j e c tc l a s s)用于存储非空间信息。要素类(f e a t u r ec l a s s)存储空间信息及其相应的属性信息，在同一个要素类中，空间要素的几何形状必须一致，比如必须都是点、线或者面，简言之，要素娄足同类要素的集合。同时地图的文本信息也可用注记(a n n o t a t i o n)要素类存储。要素集(f e a t u r ed a t a s e t)用于存放具有同一空间参考(s

47、 p a t i a lr e f e r e n c e)的要素类。要素娄可以存放于要素集中，也可以作为单个要素类直接存放在G e o d a t a b a s e 的目录下。直接存放在G e o d a t a b a s e 目录下的要素类也称为独立要素类(s t a n d a l o n ef e a m r e)。存储拓扑关系的要素类必须存放到要素集中，目的是确保这些耍素类具有统一的空间参考，以利于维护拓扑关系。G e o d a t a b a s e 支持要素类之问的逻辑完整性，体现为对复杂网络(c o m p l e xn e t w o r k s)、拓扑规则和关联类等的

48、支持。栅格数据集(R a s t e rd a t a s e t s)以栅格表的形式管理的单或多波段栅格数据。2 6华车螂范大学2 4 岛硕士学位论文数字城南地理信息系统集成研究特征集(F e a t u r ed a t a s e t s)#、：I 地理参考(S p a t i a lr e f e r e n c e)。一。|对象类(O b j e c tc l a s s e s)，子类型(s u b t y p e s)可以在图3-2G e o d a t a b a s e 元素的组织表和要素类都存储相同类型的对象，具有相同的行为和属性。当要素类或表中的一个对象在所有的属性上具有

49、有效值时，这个对象被称为有效对象(V a L i dO b j e c t)；如果其中的个属性包括无效值，则称为无效对象(I n v a l i dO b j e c t)。在进行地理数据库设汁时，通过建立一个或多个有效规则(V a l i d a t i o nR u l e s)，可以确定如何判断要素类或裘中一+特2 x,J-象的有效性。以下是G e o d a l a b a s e 的几个有效规则。(1)属性域(D o m a i n s)2 7华亳师范大学2 0 0 4 晷硕士学位论文数字城市地理信息系统集战研究属性域(D o m a j n s)是描述一个字段类型的合法值的规则，用

50、于限制在表、要素类、或子类型的任何具体的属性字段内允许的值。每个要素类或表有一个属性闽的集合，这些属性域用于不同的属性和子类犁，并且可以在地理数据库的耍素类和表之问共享。有两种不同的属性域：范啁域(R a n g eD o m a i n s)1 代码值域(C o d e dV a l u eD o m a i n s)。每个域有一个名字、个描述、一个可以席用的属性类型。范围域是数值属性指定值的有效范网，代码值域可以应用丁任何属性类型，包括文本、数字、日期等。代码值域给一个属性指定有效的取值集合，包括两个值，一个是存储在数据库中实际值，一个是说明数值意义的用广1 描述。A r c G i s