矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹課件

Shape、Geodatabase矢量數(shù)據(jù)模型矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹內(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)化矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹在過去20年中，矢量數(shù)據(jù)模型是GIS中變化最大的方面。例如，ESRI公司所開發(fā)每種新軟件包都對應(yīng)一種新的矢量數(shù)據(jù)模型，ArcView對應(yīng)Shapefile；Arc/Info對應(yīng)Coverage；ArcGIS對應(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)來源也較多。Coverage數(shù)據(jù)模型源于1981年ESRI公司推出的第一個商業(yè)GIS軟件——ArcInfo。此模型比Shapefile數(shù)據(jù)模型有了較大的改進。發(fā)展史矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹隨著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)庫進行管理，這種基于數(shù)據(jù)庫的管理方式的優(yōu)點是不言而喻的。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)庫技術(shù)進行管理呢？于是ESRI推出了Geodatabase數(shù)據(jù)模型，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)高效安全地管理我們的地理數(shù)據(jù)。發(fā)展史矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Shapefile數(shù)據(jù)模型-非拓撲矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Shapfile圖形文件是ESRI(EnvironmentalSystemsResearchInstitute)公司提供的一種矢量數(shù)據(jù)格式，Shapefile圖形文件存儲了空間地理要素的非拓撲幾何信息以及屬性信息，其中幾何信息由一系列矢量坐標(biāo)組成。Shapefile可以支持點，線，面等圖形要素的存儲。Shapefile數(shù)據(jù)模型簡介矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Shapefile數(shù)據(jù)模型簡介由于Shapefile沒有拓撲數(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空間，且更容易讀寫處理。一個shapefile是由若干個文件組成的，空間信息和屬性信息分離存儲，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個文件。矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹shp存儲幾何要素的空間信息，即XY坐標(biāo)，是一個直接存取，變量記錄長度文件，其中每個記錄描述一個由一系列坐標(biāo)點組成的圖形。shx存儲了有關(guān).shp存儲的索引信息，即shp中空間數(shù)據(jù)的存儲方式，主要包含坐標(biāo)文件的索引信息，文件中每個記錄包含對應(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)的輸入點在哪里，有多少XY坐標(biāo)對等信息）dbf存儲地理數(shù)據(jù)的屬性信息的dBase表，表中每條記錄包含了一個單要素的信息。prj存儲了文件的空間參考信息，如坐標(biāo)系統(tǒng)等。shp.xml這是對shapefile進行元數(shù)據(jù)瀏覽后生成的xml元數(shù)據(jù)文件。sbn和sbx存儲對shapefile的空間索引，加速空間數(shù)據(jù)的讀取。Shapefile數(shù)據(jù)矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Shapefile主文件實體信息的內(nèi)容(1)點目標(biāo)(2)線目標(biāo)(3)面目標(biāo)矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹幾種常見的shapefile文件當(dāng)使用ArcCatalog對shapefile進行創(chuàng)建、移動、刪除或重命名等操作，或使用ArcMap對shapefile進行編輯時，ArcCatalog將自動維護數(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文件管理矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Coverage數(shù)據(jù)模型-拓撲矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹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，用其來表示矢量數(shù)據(jù)在實際應(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”，是因為在windows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文件夾里，所有信息都以文件夾的形式來存儲?？臻g信息以二進制文件的形式存儲在獨立的文件夾中，文件夾名稱即為該coverage名稱，屬性信息和拓撲數(shù)據(jù)則以INFO表的形式存儲。Coverage將空間信息與屬性信息結(jié)合起來，并存儲要素間的拓撲關(guān)系。Coverage數(shù)據(jù)模型簡介矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Coverage數(shù)據(jù)Coverage有三種主要的拓撲關(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、弧、多邊形和節(jié)點，具有拓撲關(guān)聯(lián)。次要類型是控制點、連接和注釋。矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Coverage數(shù)據(jù)模型的優(yōu)勢空間數(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)識編碼關(guān)聯(lián)。矢量數(shù)據(jù)間的拓撲關(guān)系得以保存。由此拓撲關(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？矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Coverage數(shù)據(jù)模型的特點除結(jié)點外,每個空間對象都是由更基本的對象組成;只有結(jié)點的坐標(biāo)是被實際存儲的,其它復(fù)雜對象的坐標(biāo)實際上是邏輯構(gòu)成的,任一復(fù)雜對象能分解為一組結(jié)點及其拓撲關(guān)系的定義;點、弧段、多邊形坐標(biāo)信息存儲具有依賴關(guān)系。該模型的主要優(yōu)點是：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、拓撲關(guān)系明晰、系統(tǒng)中預(yù)先存儲的拓撲關(guān)系可以有效地提高系統(tǒng)在拓撲查詢和網(wǎng)絡(luò)分析方面的效率。缺點：對單個地理實體的操作效率不高;難以表達復(fù)雜的地理實體;難以實現(xiàn)快速查詢和復(fù)雜的空間分析;局部更新困難,系統(tǒng)難以維護與擴充。矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Coverage文件管理通過ArcCatalog，我們能將存儲空間信息的文件夾中的coverage二進制文件與存儲屬性信息的INFO文件夾中的INFO表聯(lián)合表達為coverage，當(dāng)使用ArcCatalog對coverage進行創(chuàng)建、移動、刪除或重命名等操作時，ArcCatalog將自動維護他們的完整性，將coverage和INFO文件夾中的內(nèi)容同步改變。所以對coverage進行操作，一定要在ArcCatalog中進行。矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Geodatabase數(shù)據(jù)模型-面向?qū)ο笫噶亢蜄鸥駭?shù)據(jù)模型介紹Geodatabase數(shù)據(jù)模型簡介ArcGIS推出新的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型Geodatabase是將空間對象的屬性和行為結(jié)合起來的智能化地理數(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(Geodatabase)是為了更好的管理和使用地理要素數(shù)據(jù)而按照一定的模型和規(guī)則組合起來的存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的容器。地理數(shù)據(jù)庫是按照層次性的數(shù)據(jù)對象來組織地理數(shù)據(jù)的，這些數(shù)據(jù)對象包括對象類(Objectclasses)，要素類(Featureclasses)和要素數(shù)據(jù)集(featuredataset)。在該模型中，實體表示為具有屬性、行為和關(guān)系的對象;支持內(nèi)建于系統(tǒng)中的各種不同的地理對象類型。這些對象類型包括簡單對象、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象間的關(guān)系，并通過規(guī)則來維護對象間的參照和拓撲完整性。矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Geodatabase的分類Geodatabase可以分為三種，一種是基于MicrosoftAccess的personalgeodatabase，另一種是,最后一種是基于Oracle、SQLServer、Informix或者DB2的enterprisegeodatabase，由于它需要中間件ArcSDE進行連接，所以enterprisegeodatabase又稱為ArcSDEgeodatabase。Personal

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ArcGISServer

File

Personal-

AccessNumberofusers

Enterprise

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Enterprise

Personal矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Geodatabase的分類PersonalGDBArcSDEGDB(3級)存儲格式MSAccess二進制文件的文件夾關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲容量2GB沒有限制(1TB/表)依賴于服務(wù)器支持操作系統(tǒng)平臺Windows跨平臺(Windows,Linux,andSolaris)Windows,Linux,andSolarisPlus用戶數(shù)單個編輯用戶

多個讀用戶單個編輯用戶

多個讀用戶多個讀、寫用戶版本支持無（僅支持檢入/檢出方式的復(fù)制）無（僅支持檢入/檢出方式的復(fù)制）版本、復(fù)制、歸檔矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Geodatabase數(shù)據(jù)以personalgeodatabase為例矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Objects和ObjectClassesObjects屬性和行為的結(jié)合體。一個object是objectclass的一個實例。objectclass里的所有object對象擁有相同的屬性和行為。一個object可以通過relationships和另一個object對象關(guān)聯(lián)。矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹建立在關(guān)系模型上一個feature是一個空間對象一個feature是一個featureclass的實例使用下列字段類型擴展關(guān)系模型幾何屬性類型Features和FeatureClasses矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹字段類型geodatabase支持八種字段類型矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹2-25關(guān)系類對源類和目標(biāo)類之間進行連接通過關(guān)鍵字段建立關(guān)聯(lián)提供了:讀/寫

通路內(nèi)容參考關(guān)系規(guī)則支持版本源目標(biāo)矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Geodatabase數(shù)據(jù)對象矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Geodatabase拓撲關(guān)系處理的優(yōu)勢一直以來,基于Coverage數(shù)據(jù)模型的拓撲關(guān)系處理是Arc/Info“標(biāo)簽式”的著名功能,ArcGIS8.3版在Geodatabase中引入了全新的拓撲關(guān)系管理機制,新的機制除了能夠完全覆蓋原有的功能以外,在如下幾個方面具有明顯的優(yōu)勢:1)用戶可自行定義哪些要素類將受拓撲關(guān)系規(guī)則約束。2)多個點、線、面要素類(層)可以同時受同一組拓撲關(guān)系規(guī)則約束。3)提供了大量的拓撲關(guān)系規(guī)則(ArcGIS9.0版提供27個,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撲關(guān)系規(guī)則。5)拓撲關(guān)系及規(guī)則在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的DBMS中進行管理,可支持多用戶并發(fā)處理。6)用戶可以局部建立或檢查拓撲關(guān)系以提高效率。矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹Geodatabase數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(1)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫功能強大，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)庫技術(shù)的擴展，能夠存儲、管理和更新空間信息。(2)統(tǒng)一的地理數(shù)據(jù)存儲。所有地理數(shù)據(jù)均可集中存儲和管理，并獨立于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的底層。(3)Geodatabase允許多用戶通過使用版本管理和長事務(wù)處理訪問數(shù)據(jù)庫。多個用戶可以讀寫同一個、共享的數(shù)據(jù)庫。(4)數(shù)據(jù)對象更加直觀。包含與用戶數(shù)據(jù)模型相應(yīng)的數(shù)據(jù)對象，而不是普通的點、線、面。(5)支持智能化的要素、規(guī)則和關(guān)系?？臻g數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型支持對象(數(shù)據(jù)庫表中的行)和要素(有幾何形狀的對象)集合?？臻g數(shù)據(jù)庫還支持高級功能，例如幾何和邏輯網(wǎng)絡(luò)，真實曲線，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)。用戶能定義拓撲、關(guān)系和規(guī)則。所有這些都可以用菜單驅(qū)動的GUI做到，無需編程。矢量和柵格數(shù)據(jù)模型介紹三種數(shù)據(jù)模型之間的轉(zhuǎn)化Shapefile轉(zhuǎn)換為Coverage有2種常用方法，一是采用Arctoolbox中ShapeCoverage工具實現(xiàn);二是直在