空間數(shù)據(jù)庫建立

1、測(cè)繪地理信息技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫空間數(shù)據(jù)庫建立根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果，就可以在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建起實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，裝入空間數(shù)據(jù)，并測(cè)試和運(yùn)行，這個(gè)過程就是空間數(shù)據(jù)庫的建立過程，它包括：建立實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫模型；裝入實(shí)際的空間數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)庫的加載，建立起實(shí)際運(yùn)行的空間數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)監(jiān)理過程，這一過程主要是檢測(cè)數(shù)據(jù)的正確性，從而保證建庫的準(zhǔn)確性。1.數(shù)據(jù)庫建模過程這一過程主要是根據(jù)行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)及對(duì)其的理解，制定出比較規(guī)范的數(shù)據(jù)規(guī)范，在邏輯上建設(shè)數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)建模過程中，所作的工作主要是根據(jù)對(duì)行業(yè)的理解，在邏輯和概念上對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，其影響的是數(shù)據(jù)庫建設(shè)完畢后的通用性和可擴(kuò)展性，和建庫

2、遇到的各種問題（主要為數(shù)據(jù)問題）沒有十分必然的聯(lián)系，故它不是影響建庫的最主要的矛盾。2.數(shù)據(jù)入庫過程在數(shù)據(jù)入庫過程中，其核心內(nèi)容是如何依據(jù)所制定的數(shù)據(jù)規(guī)范將各種格式的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確的、快速導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中。這個(gè)過程和數(shù)據(jù)有直接的接觸，因此值得分析。這一環(huán)節(jié)遇到的問題，歸根結(jié)底來說，就是如何解決不同開發(fā)平臺(tái)之間數(shù)據(jù)交流的問題，即多格式數(shù)據(jù)源集成的問題。目前，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)集成的方式大致有三種：即：數(shù)據(jù)互操作模式，直接數(shù)據(jù)訪問模式，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式，（1）數(shù)據(jù)互操作模式：數(shù)據(jù)互操作模式是OpenGIS consortium（OGC）制定的規(guī)范。這種模式和數(shù)據(jù)入庫的思路不同，故不作深入討論。（2）直接數(shù)據(jù)訪問

3、模式：直接數(shù)據(jù)訪問模式是指在一個(gè)GIS軟件中，實(shí)現(xiàn)對(duì)其他軟件數(shù)據(jù)格式的直接訪問，用戶可以使用單個(gè)GIS軟件存取多種數(shù)據(jù)格式。以ArcGIS為例，其可以打開多種GIS平臺(tái)的數(shù)據(jù)，如常見的dwg格式，Dxf格式，dgn格式等等。（3）數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式：格式轉(zhuǎn)換模式是傳統(tǒng)的GIS數(shù)據(jù)集成方法，也是入庫的基本思想。在這種模式下，其他數(shù)據(jù)格式經(jīng)專門的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后，就可以進(jìn)行入庫了。這是目前GIS系統(tǒng)集成的主要辦法?；旧厦總€(gè)GIS平臺(tái)都提供了一些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具，以ESRI公司的GIS平臺(tái)為例子，其提供了ArcToolBox工具箱，功能比較完善和強(qiáng)大，基本上支持所有市面上主流的各種GIS數(shù)據(jù)，

4、譬如Autodesk公司的DWG格式文件，DXF格式文件，MapInfo 公司的MIF格式，Intergraph的dgn格式，以及各種柵格圖形數(shù)據(jù)等等，基本上滿足了一般數(shù)據(jù)入庫的要求。此外，市面上還有很多專門用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式的專門工具，例如FME系列工具等，功能十分強(qiáng)大和十分方便靈活。由上可以看出，只要提供的源數(shù)據(jù)是正確的，符合規(guī)范的，那么利用以上工具就可以十分方便的將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，從而順利的完成建庫的工作。因此，源數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和規(guī)范性就成為建庫成功的十分關(guān)鍵的因素?？梢赃@么說，只要數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的，符合規(guī)范的，那么建庫就會(huì)比較順利的完成。由此看來，數(shù)據(jù)監(jiān)理過程就顯得十分重要，它是建庫能否順

5、利進(jìn)行的關(guān)鍵所在。3.數(shù)據(jù)監(jiān)理過程那么，數(shù)據(jù)監(jiān)理到底要做什么工作，為什么要那么做，需要經(jīng)過什么樣的過程，什么樣的準(zhǔn)備，才能在建庫的初期階段就能有預(yù)見性的預(yù)測(cè)出可能遇到的問題，并有條不紊的解決這些問題呢，那就要仔細(xì)的分析是什么導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)的不規(guī)范。要找到導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，從而影響建庫的順利進(jìn)行的原因，主要應(yīng)該從兩個(gè)方面去分析，一是數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程，二是我們需要什么樣的數(shù)據(jù)，即什么樣的數(shù)據(jù)是規(guī)范的。（1）數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程主要包括兩個(gè)比較大的部分，一是各種模板的準(zhǔn)備階段，二是數(shù)據(jù)輸入階段。下面以AutoCAD平臺(tái)下數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程為例。準(zhǔn)備階段在AutoCAD上按照設(shè)計(jì)的要求，配置好

6、工程圖紙模板，即準(zhǔn)備工作。此過程包括定義圖層名稱，配置圖層的各種屬性（顏色，線性，線寬，圖形符號(hào)等等）。這一過程是數(shù)據(jù)生產(chǎn)的準(zhǔn)備階段。一般來說，這一過程可以通過配置文件由程序自動(dòng)完成，人在其中參與的情況不是很多，而且邏輯上非常簡(jiǎn)單，因此這一過程產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性很小。數(shù)據(jù)生產(chǎn)階段這一過程又分為柵格數(shù)據(jù)矢量化輸入和人工輸入兩個(gè)比較大的方面。柵格數(shù)據(jù)矢量化輸入是通過掃描儀器輸入柵格數(shù)據(jù)，然后通過圖像識(shí)別算法，進(jìn)行矢量跟蹤，從而確定實(shí)體的空間位置。在這一過程中，由于圖像的不清楚，以及程序算法的問題，會(huì)產(chǎn)成各種各樣的問題。經(jīng)常見的錯(cuò)誤大概有以下幾種：a）房屋等面狀閉合物體留有缺口，即不封閉。b）掃描后的

7、線段存在很多重復(fù)點(diǎn)的現(xiàn)象。c）掃描后的線段存在自相交的情況。d）在圖像的邊緣，掃描后的線段出現(xiàn)畸變現(xiàn)象。e）在圖像的邊緣，存在數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。f）由于圖像定位不準(zhǔn)，導(dǎo)致掃描后的實(shí)體，整體基準(zhǔn)點(diǎn)偏移，從而導(dǎo)致相鄰的地區(qū)存在圖形重疊，交叉的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象，對(duì)數(shù)據(jù)建庫有很大的影響，其中基準(zhǔn)點(diǎn)偏差的影響尤為顯著。這些錯(cuò)誤分別要通過封閉檢查，重復(fù)點(diǎn)檢查，自相交檢查，基準(zhǔn)點(diǎn)檢查和校正等檢查工具去發(fā)現(xiàn)和排除這些錯(cuò)誤。在這些錯(cuò)誤中，由于錯(cuò)誤a、b、c、f在邏輯上比較簡(jiǎn)單，因此比較好解決。錯(cuò)誤d、e則比較難于檢查和解決。人工輸入是指數(shù)據(jù)錄入人員按照要求手工在圖紙上進(jìn)行繪圖和給圖形設(shè)置、添加各種屬性的過程。這一過

8、程是十分繁重的，重復(fù)的，枯燥的重復(fù)性勞動(dòng)，因此就會(huì)產(chǎn)成各種各樣的錯(cuò)誤，從而影響產(chǎn)生數(shù)據(jù)的質(zhì)量。從產(chǎn)生的錯(cuò)誤的原因來看，可以分為兩個(gè)大的方面。一是精度問題造成的錯(cuò)誤，這種原因往往造成圖形拓?fù)潢P(guān)系錯(cuò)誤。比如：應(yīng)該閉合的面狀物體沒有閉合。應(yīng)該端點(diǎn)相連的直線沒有連接。不應(yīng)該重疊的線段存在重疊的部分。不應(yīng)該交叉的圖形存在交叉。面與面之間存在縫隙。面與面之間發(fā)生重疊?；鶞?zhǔn)點(diǎn)和控制點(diǎn)定位不準(zhǔn)確。以上錯(cuò)誤也會(huì)對(duì)建庫產(chǎn)生不良的影響，也需要相應(yīng)的檢測(cè)和校正工具去發(fā)現(xiàn)和糾正這些錯(cuò)誤。二是人為疏忽造成的原因。比如：圖紙名稱（圖幅編號(hào)）和圖形實(shí)際所在的坐標(biāo)不匹配，導(dǎo)致計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)發(fā)生嚴(yán)重偏差。重復(fù)復(fù)制多個(gè)相同的圖形的錯(cuò)

9、誤，導(dǎo)致存在多個(gè)完全相同的圖形物體。有屬性的圖形物體忘記賦值，導(dǎo)致屬性丟失。有屬性的圖形物體錯(cuò)誤賦值，導(dǎo)致屬性錯(cuò)誤。圖幅邊框被刪除或者移動(dòng)位置，導(dǎo)致無法找到基準(zhǔn)點(diǎn)或者基準(zhǔn)點(diǎn)定位錯(cuò)誤。圖幅邊界上的圖形沒有很好的完成接邊處理，造成相鄰圖形不匹配。這些錯(cuò)誤都不可避免的會(huì)在數(shù)據(jù)生產(chǎn)的過程中發(fā)生，如果不加以檢測(cè)和進(jìn)行修正的話，也會(huì)十分影響建庫的準(zhǔn)確性和使用性，因此應(yīng)予以解決。（2）建庫數(shù)據(jù)的規(guī)范性建庫需要什么樣的數(shù)據(jù)，即什么樣的數(shù)據(jù)是規(guī)范的，是可以被系統(tǒng)所識(shí)別的，這又返回到入庫的第一個(gè)過程中，即數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)的制定和數(shù)據(jù)規(guī)范上去了。在這一步驟中最主要的矛盾在于，由于GIS 平臺(tái)的不一致，各個(gè)平臺(tái)對(duì)空間數(shù)據(jù)描

10、述的模型不同，側(cè)重點(diǎn)不同，導(dǎo)致了一個(gè)平臺(tái)存在的圖形模型在另一個(gè)平臺(tái)不能找到相對(duì)應(yīng)的圖形，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換前后圖形丟失甚至無法轉(zhuǎn)換的結(jié)果。下面以AutoCAD為例。AutoCAD存在擬合曲線Spline對(duì)象，圖形塊Block對(duì)象，區(qū)域Region對(duì)象，代理對(duì)象等許多特殊的圖形對(duì)象，在GIS系統(tǒng)平臺(tái)中沒有響應(yīng)的圖形對(duì)象和它相對(duì)應(yīng)。因此要想將這些數(shù)據(jù)入庫，必須首先將以上對(duì)象進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使之變成GIS可以識(shí)別的圖形對(duì)象。AutoCAD的擴(kuò)展數(shù)據(jù)由于為AutoCAD所特有，因此也必須尋找解決辦法，使之能被GIS所正確讀取。此外還包括數(shù)據(jù)規(guī)范中規(guī)定的各個(gè)圖層之間的相互的空間拓?fù)潢P(guān)系，這些都要求有相應(yīng)的檢測(cè)和修正

11、工具予以保證。由以上兩點(diǎn)可以看出，數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程是數(shù)據(jù)的起點(diǎn)，建庫的各種規(guī)范，即我們最終需要的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)的終點(diǎn)，從數(shù)據(jù)生產(chǎn)中找原因是正向思維，從建庫的規(guī)范找原因是逆向思維，它們包含了整個(gè)的建庫過程，因此解決了這一過程遇到的問題，可以說就基本上為建庫掃除了障礙，建庫就能比較順利的進(jìn)行。4.相關(guān)的其他設(shè)計(jì)其他設(shè)計(jì)的工作包括加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)庫的安全性，完整性控制，以及保證一致性、可恢復(fù)性等，總之是以犧牲數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行效率為代價(jià)的。設(shè)計(jì)人員的任務(wù)就是要在實(shí)現(xiàn)代價(jià)和盡可能多的功能之間進(jìn)行合理的平衡。這一設(shè)計(jì)過程包括：（1）空間數(shù)據(jù)庫的再組織設(shè)計(jì)。對(duì)空間數(shù)據(jù)庫的概念、邏輯和物理結(jié)構(gòu)的改變稱為再組織，其中改變概念或

12、邏輯結(jié)構(gòu)又稱再構(gòu)造，改變物理結(jié)構(gòu)稱為再格式化。再組織通常是由于環(huán)境需求的變化或性能原因而引起的。一般數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，特別是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都提供數(shù)據(jù)庫再組織的實(shí)用程序。（2）故障恢復(fù)方案設(shè)計(jì)。在空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中考慮的故障恢復(fù)方案，一般是基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的故障恢復(fù)手段，如果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)提供了完善的軟硬件故障恢復(fù)和存儲(chǔ)介質(zhì)的故障恢復(fù)手段，那么設(shè)計(jì)階段的任務(wù)就簡(jiǎn)化為確定系統(tǒng)登錄的物理參數(shù)，如緩沖區(qū)個(gè)數(shù)、大小，邏輯塊的長(zhǎng)度，物理設(shè)備等。否則就要定制人工備份方案。（3）安全性考慮。許多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都有描述各種對(duì)象（記錄，數(shù)據(jù)項(xiàng)）的存取權(quán)限的成分。在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)用戶需求分析，規(guī)定相應(yīng)的存取權(quán)限。子模式是實(shí)現(xiàn)安全性要求的一個(gè)重要手段。也可在應(yīng)用程序中設(shè)置密碼，對(duì)不同的使用者給予一定的密碼，以密碼控制使用級(jí)別。（4）事務(wù)控制。大多數(shù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)都支持事務(wù)概念，以保證多用戶環(huán)境下的數(shù)據(jù)完整性和一致性。事務(wù)控制有人工和系統(tǒng)兩種控制辦法，系統(tǒng)控制以數(shù)據(jù)操作語句為單位，人工控制則以事務(wù)的開始和結(jié)束語句顯示實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也提供封鎖粒度的選擇，封鎖粒度一般有庫級(jí)、記錄級(jí)和數(shù)據(jù)項(xiàng)級(jí)。粒度越大控制越簡(jiǎn)單。但并