矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹

（優(yōu)選）矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹當(dāng)前第1頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)內(nèi)容三種數(shù)據(jù)模型的發(fā)展史Shapefile數(shù)據(jù)模型Coverage數(shù)據(jù)模型Geodatabase數(shù)據(jù)模型三種數(shù)據(jù)模型之間的轉(zhuǎn)化當(dāng)前第2頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)在過(guò)去20年中，矢量數(shù)據(jù)模型是GIS中變化最大的方面。例如，ESRI公司所開(kāi)發(fā)每種新軟件包都對(duì)應(yīng)一種新的矢量數(shù)據(jù)模型，ArcView對(duì)應(yīng)Shapefile；Arc/Info對(duì)應(yīng)Coverage；ArcGIS對(duì)應(yīng)Geodatabase。由于1990年代地理信息的迅速發(fā)展以及ArcViewGIS3.x軟件在世界范圍內(nèi)的推廣，shapefile格式的數(shù)據(jù)使用非常廣泛，數(shù)據(jù)來(lái)源也較多。Coverage數(shù)據(jù)模型源于1981年ESRI公司推出的第一個(gè)商業(yè)GIS軟件——ArcInfo。此模型比Shapefile數(shù)據(jù)模型有了較大的改進(jìn)。發(fā)展史當(dāng)前第3頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)隨著IT技術(shù)的發(fā)展，普通的事務(wù)型數(shù)據(jù)的管理模式，早已從傳統(tǒng)的基于文件的管理轉(zhuǎn)向利用基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，這種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方式的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的。那么帶有空間信息的地理數(shù)據(jù)是否也可以利用這種非常成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行管理呢？于是ESRI推出了Geodatabase數(shù)據(jù)模型，利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)高效安全地管理我們的地理數(shù)據(jù)。發(fā)展史當(dāng)前第4頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Shapefile數(shù)據(jù)模型-非拓?fù)洚?dāng)前第5頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Shapfile圖形文件是ESRI(EnvironmentalSystemsResearchInstitute)公司提供的一種矢量數(shù)據(jù)格式，Shapefile圖形文件存儲(chǔ)了空間地理要素的非拓?fù)鋷缀涡畔⒁约皩傩孕畔ⅲ渲袔缀涡畔⒂梢幌盗惺噶孔鴺?biāo)組成。Shapefile可以支持點(diǎn)，線，面等圖形要素的存儲(chǔ)。Shapefile數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)介當(dāng)前第6頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Shapefile數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)介由于Shapefile沒(méi)有拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此在繪制速度和可編輯功能上明顯的優(yōu)于其它數(shù)據(jù)格式，而且該數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)格式一般只需要較少的硬盤(pán)空間，且更容易讀寫(xiě)處理。一個(gè)shapefile是由若干個(gè)文件組成的，空間信息和屬性信息分離存儲(chǔ)，所以稱之為“基本文件”。其中必要的基本文件包括主文件(.shp)、索引文件(.shx)和屬性文件(.dbf)3個(gè)文件。當(dāng)前第7頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)shp存儲(chǔ)幾何要素的空間信息，即XY坐標(biāo)，是一個(gè)直接存取，變量記錄長(zhǎng)度文件，其中每個(gè)記錄描述一個(gè)由一系列坐標(biāo)點(diǎn)組成的圖形。shx存儲(chǔ)了有關(guān).shp存儲(chǔ)的索引信息，即shp中空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，主要包含坐標(biāo)文件的索引信息，文件中每個(gè)記錄包含對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)文件記錄距離坐標(biāo)文件的文件頭的偏移量。通過(guò)索引文件可以很方便地在坐標(biāo)文件中定位到指定目標(biāo)的坐標(biāo)信息。（XY坐標(biāo)的輸入點(diǎn)在哪里，有多少XY坐標(biāo)對(duì)等信息）dbf存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)的屬性信息的dBase表，表中每條記錄包含了一個(gè)單要素的信息。prj存儲(chǔ)了文件的空間參考信息，如坐標(biāo)系統(tǒng)等。shp.xml這是對(duì)shapefile進(jìn)行元數(shù)據(jù)瀏覽后生成的xml元數(shù)據(jù)文件。sbn和sbx存儲(chǔ)對(duì)shapefile的空間索引，加速空間數(shù)據(jù)的讀取。Shapefile數(shù)據(jù)當(dāng)前第8頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Shapefile主文件實(shí)體信息的內(nèi)容(1)點(diǎn)目標(biāo)(2)線目標(biāo)(3)面目標(biāo)當(dāng)前第9頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)幾種常見(jiàn)的shapefile文件當(dāng)使用ArcCatalog對(duì)shapefile進(jìn)行創(chuàng)建、移動(dòng)、刪除或重命名等操作，或使用ArcMap對(duì)shapefile進(jìn)行編輯時(shí)，ArcCatalog將自動(dòng)維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性，將所有文件同步改變。所以需要使用ArcCatalog管理shapefile。Shapefile文件管理當(dāng)前第10頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Coverage數(shù)據(jù)模型-拓?fù)洚?dāng)前第11頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Coverage數(shù)據(jù)模型是第二代地理數(shù)據(jù)模型，也被稱為地理相關(guān)模型（GeorelationalDataModel）。它采用的是一種混合數(shù)據(jù)模型定義和管理地理數(shù)據(jù)。Coverage也是ArcGIS中主要的矢量文件格式之一，用其來(lái)表示矢量數(shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用中非常廣泛。Coverage是ArcInfoworkstation的原生數(shù)據(jù)格式。之所以稱之為“基于文件夾的存儲(chǔ)”，是因?yàn)樵趙indows資源管理器下，它的空間信息和屬性信息是分別存放在兩個(gè)文件夾里，所有信息都以文件夾的形式來(lái)存儲(chǔ)?？臻g信息以二進(jìn)制文件的形式存儲(chǔ)在獨(dú)立的文件夾中，文件夾名稱即為該coverage名稱，屬性信息和拓?fù)鋽?shù)據(jù)則以INFO表的形式存儲(chǔ)。Coverage將空間信息與屬性信息結(jié)合起來(lái)，并存儲(chǔ)要素間的拓?fù)潢P(guān)系。Coverage數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)介當(dāng)前第12頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Coverage數(shù)據(jù)Coverage有三種主要的拓?fù)潢P(guān)系是連通性、面狀地物定義和鄰接性。它包含主要的結(jié)構(gòu)和次要的要素類型，Coverage要素的主要類型是點(diǎn)、弧、多邊形和節(jié)點(diǎn)，具有拓?fù)潢P(guān)聯(lián)。次要類型是控制點(diǎn)、連接和注釋。當(dāng)前第13頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Coverage數(shù)據(jù)模型的優(yōu)勢(shì)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)?？臻g數(shù)據(jù)放在建立了索引的二進(jìn)制文件中，屬性數(shù)據(jù)則放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的標(biāo)識(shí)編碼關(guān)聯(lián)。矢量數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系得以保存。由此拓?fù)潢P(guān)系信息，我們可以得知多邊形是哪些弧段（線）組成、弧段（線）由哪些點(diǎn)組成、兩條弧段（線）是否相連以及一條弧段（線）的左或右多邊形是誰(shuí)？當(dāng)前第14頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Coverage數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn)除結(jié)點(diǎn)外,每個(gè)空間對(duì)象都是由更基本的對(duì)象組成;只有結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)是被實(shí)際存儲(chǔ)的,其它復(fù)雜對(duì)象的坐標(biāo)實(shí)際上是邏輯構(gòu)成的,任一復(fù)雜對(duì)象能分解為一組結(jié)點(diǎn)及其拓?fù)潢P(guān)系的定義;點(diǎn)、弧段、多邊形坐標(biāo)信息存儲(chǔ)具有依賴關(guān)系。該模型的主要優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、拓?fù)潢P(guān)系明晰、系統(tǒng)中預(yù)先存儲(chǔ)的拓?fù)潢P(guān)系可以有效地提高系統(tǒng)在拓?fù)洳樵兒途W(wǎng)絡(luò)分析方面的效率。缺點(diǎn)：對(duì)單個(gè)地理實(shí)體的操作效率不高;難以表達(dá)復(fù)雜的地理實(shí)體;難以實(shí)現(xiàn)快速查詢和復(fù)雜的空間分析;局部更新困難,系統(tǒng)難以維護(hù)與擴(kuò)充。當(dāng)前第15頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Coverage文件管理通過(guò)ArcCatalog，我們能將存儲(chǔ)空間信息的文件夾中的coverage二進(jìn)制文件與存儲(chǔ)屬性信息的INFO文件夾中的INFO表聯(lián)合表達(dá)為coverage，當(dāng)使用ArcCatalog對(duì)coverage進(jìn)行創(chuàng)建、移動(dòng)、刪除或重命名等操作時(shí)，ArcCatalog將自動(dòng)維護(hù)他們的完整性，將coverage和INFO文件夾中的內(nèi)容同步改變。所以對(duì)coverage進(jìn)行操作，一定要在ArcCatalog中進(jìn)行。當(dāng)前第16頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Geodatabase數(shù)據(jù)模型-面向?qū)ο螽?dāng)前第17頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Geodatabase數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)介ArcGIS推出新的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型Geodatabase是將空間對(duì)象的屬性和行為結(jié)合起來(lái)的智能化地理數(shù)據(jù)模型。GIS數(shù)據(jù)集中的屬性可以被賦予自然行為，屬性間的任何類型的關(guān)系都可以在Geodatabase中定義。地理數(shù)據(jù)庫(kù)(Geodatabase)是為了更好的管理和使用地理要素?cái)?shù)據(jù)而按照一定的模型和規(guī)則組合起來(lái)的存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的容器。地理數(shù)據(jù)庫(kù)是按照層次性的數(shù)據(jù)對(duì)象來(lái)組織地理數(shù)據(jù)的，這些數(shù)據(jù)對(duì)象包括對(duì)象類(Objectclasses)，要素類(Featureclasses)和要素?cái)?shù)據(jù)集(featuredataset)。在該模型中，實(shí)體表示為具有屬性、行為和關(guān)系的對(duì)象;支持內(nèi)建于系統(tǒng)中的各種不同的地理對(duì)象類型。這些對(duì)象類型包括簡(jiǎn)單對(duì)象、地理要素、網(wǎng)絡(luò)要素、注記要素以及其他更專業(yè)的要素類型。該模型還允許用戶定義對(duì)象間的關(guān)系，并通過(guò)規(guī)則來(lái)維護(hù)對(duì)象間的參照和拓?fù)渫暾浴．?dāng)前第18頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Geodatabase的分類Geodatabase可以分為三種，一種是基于MicrosoftAccess的personalgeodatabase，另一種是filegeodatabase,最后一種是基于Oracle、SQLServer、Informix或者DB2的enterprisegeodatabase，由于它需要中間件ArcSDE進(jìn)行連接，所以enterprisegeodatabase又稱為ArcSDEgeodatabase。Personal

AccessFile

ArcGISDesktopCapacity

ArcGISServer

File

Personal-

AccessNumberofusers

Enterprise

Workgroup

Enterprise

Personal當(dāng)前第19頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Geodatabase的分類PersonalGDBFileGDBArcSDEGDB(3級(jí))存儲(chǔ)格式MSAccess二進(jìn)制文件的文件夾關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)容量2GB沒(méi)有限制(1TB/表)依賴于服務(wù)器支持操作系統(tǒng)平臺(tái)Windows跨平臺(tái)(Windows,Linux,andSolaris)Windows,Linux,andSolarisPlus用戶數(shù)單個(gè)編輯用戶

多個(gè)讀用戶單個(gè)編輯用戶

多個(gè)讀用戶多個(gè)讀、寫(xiě)用戶版本支持無(wú)（僅支持檢入/檢出方式的復(fù)制）無(wú)（僅支持檢入/檢出方式的復(fù)制）版本、復(fù)制、歸檔當(dāng)前第20頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Geodatabase數(shù)據(jù)以personalgeodatabase為例當(dāng)前第21頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Objects和ObjectClassesObjects屬性和行為的結(jié)合體。一個(gè)object是objectclass的一個(gè)實(shí)例。objectclass里的所有object對(duì)象擁有相同的屬性和行為。一個(gè)object可以通過(guò)relationships和另一個(gè)object對(duì)象關(guān)聯(lián)。當(dāng)前第22頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)建立在關(guān)系模型上一個(gè)feature是一個(gè)空間對(duì)象一個(gè)feature是一個(gè)featureclass的實(shí)例使用下列字段類型擴(kuò)展關(guān)系模型幾何屬性類型Features和FeatureClasses當(dāng)前第23頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)字段類型geodatabase支持

八種字段類型當(dāng)前第24頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)2-25關(guān)系類對(duì)源類和目標(biāo)類之間進(jìn)行連接通過(guò)關(guān)鍵字段建立關(guān)聯(lián)提供了:讀/寫(xiě)通路內(nèi)容參考關(guān)系規(guī)則支持版本源目標(biāo)當(dāng)前第25頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Geodatabase數(shù)據(jù)對(duì)象當(dāng)前第26頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Geodatabase拓?fù)潢P(guān)系處理的優(yōu)勢(shì)一直以來(lái),基于Coverage數(shù)據(jù)模型的拓?fù)潢P(guān)系處理是Arc/Info“標(biāo)簽式”的著名功能,ArcGIS8.3版在Geodatabase中引入了全新的拓?fù)潢P(guān)系管理機(jī)制,新的機(jī)制除了能夠完全覆蓋原有的功能以外,在如下幾個(gè)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì):1)用戶可自行定義哪些要素類將受拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則約束。

2)多個(gè)點(diǎn)、線、面要素類(層)可以同時(shí)受同一組拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則約束。

3)提供了大量的拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則(ArcGIS9.0版提供27個(gè),以后將提供更多)。

4)用戶為自己的數(shù)據(jù)可以自行指定必要的拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則。

5)拓?fù)潢P(guān)系及規(guī)則在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的DBMS中進(jìn)行管理,可支持多用戶并發(fā)處理。

6)用戶可以局部建立或檢查拓?fù)潢P(guān)系以提高效率。當(dāng)前第27頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Geodatabase數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)(1)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定，具有完備的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以將GIS看成是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的擴(kuò)展，能夠存儲(chǔ)、管理和更新空間信息。(2)統(tǒng)一的地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。所有地理數(shù)據(jù)均可集中存儲(chǔ)和管理，并獨(dú)立于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的底層。(3)Geodatabase允許多用戶通過(guò)使用版本管理和長(zhǎng)事務(wù)處理訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。多個(gè)用戶可以讀寫(xiě)同一個(gè)、共享的數(shù)據(jù)庫(kù)。(4)數(shù)據(jù)對(duì)象更加直觀。包含與用戶數(shù)據(jù)模型相應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象，而不是普通的點(diǎn)、線、面。(5)支持智能化的要素、規(guī)則和關(guān)系。空間數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型支持對(duì)象(數(shù)據(jù)庫(kù)表中的行)和要素(有幾何形狀的對(duì)象)集合。空間數(shù)據(jù)庫(kù)還支持高級(jí)功能，例如幾何和邏輯網(wǎng)絡(luò)，真實(shí)曲線，復(fù)雜多邊形和用戶定義要素。矢量數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以有2維，3維或4維(x，y，z，m)。用戶能定義拓?fù)洹㈥P(guān)系和規(guī)則。所有這些都可以用菜單驅(qū)動(dòng)的GUI做到，無(wú)需編程。當(dāng)前第28頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)三種數(shù)據(jù)模型之間的轉(zhuǎn)化Shapefile轉(zhuǎn)換為C