空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

1、提綱 2.1 確定系統(tǒng)目標(biāo) 2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的確定 2.3 定義實(shí)體和關(guān)系 2.4 實(shí)體特征分析與組織 2.5 信息編碼與元數(shù)據(jù)2.1 確定系統(tǒng)目標(biāo) 林業(yè)管理信息系統(tǒng)需求分析需求分析結(jié)果： 1）能否方便地利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和查詢林業(yè)資源信息 2）可否借助系統(tǒng)快速地更新林業(yè)資源數(shù)據(jù)。 3）傳統(tǒng)退耕還林和天然林保護(hù)區(qū)的范圍確定位置準(zhǔn)確程度不高，退耕還林隨意性較大，有無改進(jìn)的方案。 4）森林火災(zāi)頻繁發(fā)生，有無森林火災(zāi)自動預(yù)測的功能 5）傳統(tǒng)的林業(yè)制圖完全依靠手工，可否自動制圖。探討：擬建的系統(tǒng)應(yīng)該具有哪些功能？2.1 確定系統(tǒng)目標(biāo) 功能的確定：1、林業(yè)資源調(diào)查利用GIS，進(jìn)行林業(yè)資源的查詢、顯示

2、、專題圖制作的功能2、林業(yè)資源更新基于遙感和全球定位系統(tǒng)的森林資源及時(shí)更新功能3、規(guī)劃設(shè)計(jì)退耕還林和天然林保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)功能4、決策支持：森林火災(zāi)預(yù)測和監(jiān)測、救火方案的快速確定、森林了望臺的選址。n軟件的選擇：根據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、功能選擇軟件2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的確定系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的確定2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的確定 根據(jù)功能確定數(shù)據(jù)1、林業(yè)資源調(diào)查利用GIS，進(jìn)行林業(yè)資源的查詢、顯示、專題圖制作的功能2、林業(yè)資源更新基于遙感和全球定位系統(tǒng)的森林資源及時(shí)更新功能3、規(guī)劃設(shè)計(jì)退耕還林和天然林保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)功能4、決策支持：森林火災(zāi)預(yù)測和監(jiān)測、救火方案的快速確定、森林了望臺的選址。探討：根據(jù)功能，應(yīng)該采集哪些

3、數(shù)據(jù)？2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的確定森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（行政區(qū)劃、居民點(diǎn)數(shù)據(jù)河流、道路、土地利用等）現(xiàn)有林業(yè)資源數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù)、氣候氣象數(shù)據(jù)土地利用數(shù)據(jù)、已有的退耕還林和天然林保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)、林業(yè)資源數(shù)據(jù)森林火災(zāi)分布數(shù)據(jù)、了望站點(diǎn)分布數(shù)據(jù)氣候氣象數(shù)據(jù)、道路、地形數(shù)據(jù)林業(yè)資源分布數(shù)據(jù)林業(yè)資源調(diào)查林業(yè)資源更新林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)林業(yè)決策支持2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的確定 組織你的數(shù)據(jù)（功能數(shù)據(jù)關(guān)系矩陣） 功能 數(shù)據(jù)資源調(diào)查資源更新規(guī)劃設(shè)計(jì)決策支持森林調(diào)查數(shù)據(jù)CUUU行政區(qū)劃CUUU土地利用數(shù)據(jù)CUUU遙感數(shù)據(jù)UCUU地形數(shù)據(jù)UUCU氣象氣候UUCU退耕還林、天然林保護(hù)UUCU火災(zāi)分布UC了望站點(diǎn)UC2.

4、2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的確定 擬訂你的初步開發(fā)計(jì)劃：數(shù)據(jù)獲取可選方式、選擇的數(shù)據(jù)是否滿足用戶需求和功能。類型第一手資料第二手資料非電子數(shù)據(jù)實(shí)地測量調(diào)查筆記航空相片專項(xiàng)普查/調(diào)查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)地圖報(bào)告統(tǒng)計(jì)圖表研究論文電子數(shù)據(jù)GPS遙感定位觀測數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)文件數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)公式計(jì)算機(jī)程序2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的確定 林業(yè)空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源選擇數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源森林調(diào)查數(shù)據(jù)紙質(zhì)林相圖、小班卡片行政區(qū)劃由矢量林相圖衍生土地利用數(shù)據(jù)紙質(zhì)土地利用圖、TM遙感數(shù)據(jù)遙感數(shù)據(jù)購買覆蓋該區(qū)域的TM遙感影像地形數(shù)據(jù)紙質(zhì)地形圖氣象氣候向相關(guān)部門購買電子數(shù)據(jù)退耕還林、天然林保護(hù)最近5年紙質(zhì)退耕、天然林圖火災(zāi)分布林業(yè)局歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)了望站點(diǎn)GPS定位

5、數(shù)據(jù)接下來要做的工作 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)抽象現(xiàn)實(shí)世界GIS數(shù)據(jù)模型構(gòu)建GIS數(shù)據(jù)模型定義實(shí)體和關(guān)系數(shù)據(jù)模型匹配空間數(shù)據(jù)分層屬性表設(shè)計(jì)信息編碼與元數(shù)據(jù)實(shí)體特征分析與組織2.3 定義實(shí)體和關(guān)系 E-R圖相關(guān)概念 實(shí)體（Entity）：可以用數(shù)據(jù)記錄的人、地點(diǎn)、事物、概念或事件。 關(guān)系（Relationship）：兩個(gè)或兩個(gè)以上實(shí)體間的聯(lián)系 屬性：表征實(shí)體和關(guān)系的數(shù)量、名稱等概念理解：1、一個(gè)天然氣設(shè)備連接一條或多條天然氣管線。2、一個(gè)村包含一個(gè)至多個(gè)林業(yè)調(diào)查小班3、土地利用由圖斑、線狀地物和零星地物組成。2.3 定義實(shí)體和關(guān)系 設(shè)計(jì)實(shí)體-關(guān)系圖 矩形：實(shí)體 菱形：關(guān)系 圓形：屬性 數(shù)字：聯(lián)系的數(shù)量關(guān)系林業(yè)

6、調(diào)查圖斑小班號林班號作業(yè)區(qū)號林場號區(qū)劃類型面積各級行政區(qū)等級名稱面積1n包含2.3 定義實(shí)體和關(guān)系 數(shù)據(jù)詞典 以詞典的方式描述和定義E-R模型設(shè)計(jì)中出現(xiàn)和形成的實(shí)體、關(guān)系實(shí)體類別1實(shí)體1實(shí)體2類別2實(shí)體1實(shí)體2.實(shí)體名定義唯一識別碼屬性關(guān)系定義實(shí)體定義關(guān)系定義實(shí)體分析矩陣初始數(shù)據(jù)詞典林業(yè)空間數(shù)據(jù)庫的初始數(shù)據(jù)詞典實(shí)體林業(yè)信息林業(yè)調(diào)查圖斑天然林保護(hù).基礎(chǔ)信息行政區(qū)劃土地利用.遙感遙感圖像實(shí)體名林業(yè)調(diào)查圖斑定義林業(yè)資源調(diào)查小班唯一識別代碼小班編碼屬性小班號、林班號、作業(yè)區(qū)號、林場號、區(qū)劃、面積關(guān)系林業(yè)調(diào)查圖斑與行政區(qū)劃定義一個(gè)村包納一個(gè)至多個(gè)小班實(shí)體分析矩陣實(shí)體定義關(guān)系定義2.4 實(shí)體特征分析與組織

7、 從概念設(shè)計(jì)到邏輯設(shè)計(jì)(結(jié)合軟件)數(shù)據(jù)模型匹配空間數(shù)據(jù)分層定義實(shí)體和關(guān)系屬性表的設(shè)計(jì)2.4.1 數(shù)據(jù)模型匹配 假設(shè)林業(yè)信息系統(tǒng)采用ArcInfo軟件作為支撐平臺，現(xiàn)在的問題就是怎樣將前述的各個(gè)實(shí)體與ArcInfo數(shù)據(jù)模型匹配實(shí)體類型特征類型（Coverage、Shapefile、Grid等）點(diǎn)特征點(diǎn)（Point）、結(jié)點(diǎn)（Node）、點(diǎn)事件線特征弧（Arc）、路徑系統(tǒng)（路徑和段）、線事件面特征多邊形（Polygon）、區(qū)（Region）注記特征注記（Annotation）圖像一般的圖像文件、img文件、ArcInfo的Grid表格Info表、dbf表表面ArcInfo的Grid和TIN2.4.1

8、 數(shù)據(jù)模型匹配 ArcInfo的數(shù)據(jù)模型區(qū)Region：基于現(xiàn)有的Polygon特征來描述復(fù)雜的區(qū)域如多個(gè)獨(dú)立的多邊形組成的區(qū)域、相互重疊的區(qū)域。2.4.1 數(shù)據(jù)模型匹配 ArcInfo的數(shù)據(jù)模型路徑系統(tǒng)路徑系統(tǒng)Route System：提供一套用現(xiàn)有的弧段特征arc模擬線形特征的工具，可以支持沿著弧發(fā)生的任何線現(xiàn)象的定義。 路徑由一套有序的段（Section）組成，每段則是一個(gè)Arc特征的全部或一部分，段由沿Arc起點(diǎn)偏移百分比From，To定義。2.4.1 數(shù)據(jù)模型匹配 ArcInfo的數(shù)據(jù)模型事件事件（Event）：發(fā)生在或伴隨Coverage線特征Route的地學(xué)特征，事件包含地理位置

9、但未直接使用空間表達(dá)方式表達(dá)。Event表公交站點(diǎn)事件空間化2.4.1 數(shù)據(jù)模型匹配 ArcInfo的數(shù)據(jù)模型路徑和事件創(chuàng)建示范創(chuàng)建路徑創(chuàng)建事件2.4.1 數(shù)據(jù)模型匹配 ArcInfo的數(shù)據(jù)模型表面模型GridTIN2.4.1 數(shù)據(jù)模型匹配實(shí)體ArcInfo對應(yīng)數(shù)據(jù)模型森林調(diào)查數(shù)據(jù)（空間、屬性）Polygon、dbf表行政區(qū)劃Polygon土地利用數(shù)據(jù)（含道路、居民點(diǎn)等）Polygon、Polyline、Point遙感數(shù)據(jù)tif地形數(shù)據(jù)Polyline、Grid氣象氣候Grid、dbf退耕還林、天然林保護(hù)Polygon火災(zāi)分布Polygon了望站點(diǎn)Point2.4.2 空間數(shù)據(jù)分層 數(shù)據(jù)模型匹

10、配后的實(shí)體分層組織1、分層基本原則（1）圖形原則圖形原則（2）對象原則對象原則案例：在林業(yè)信息管理信息系統(tǒng)中，土地利用數(shù)據(jù)包括道路、河流、居民點(diǎn)、耕地、草地等要素，怎樣對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分層組織？2.4.2 空間數(shù)據(jù)分層 數(shù)據(jù)模型匹配后的實(shí)體分層組織2、分層其他考慮因素1）不同部門的數(shù)據(jù)應(yīng)該放入不同的層。2）不同安全級別的數(shù)據(jù)也應(yīng)該單獨(dú)存儲。3）使用目的不同的數(shù)據(jù)也應(yīng)單獨(dú)存放。4）拓?fù)渎?lián)系密切的若干層存放在同一個(gè)數(shù)據(jù)集中。Geodatabasen給每一層一個(gè)名稱2.4.3 屬性表設(shè)計(jì) GIS屬性數(shù)據(jù)表達(dá)與組織屬性數(shù)據(jù)表達(dá)與組織 GIS中地理對象，boolean） 屬性表的內(nèi)容取決于應(yīng)與位置、分布、

11、形狀等空間信息無關(guān)的特性用屬性數(shù)據(jù)表達(dá)。一般用關(guān)系性數(shù)據(jù)庫存儲屬性數(shù)據(jù)。 屬性類型（string，number，date用。 圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接通過目標(biāo)識別符或內(nèi)部記 錄號實(shí)現(xiàn)。ID名稱道路長度道路寬度0新光大道500201商業(yè)街40025ID=02.4.3 屬性表設(shè)計(jì) 范式化 第一范式：不能表中套表 第二范式：所有字段完全依賴于主碼 第三范式：不能有傳遞相關(guān)性范式范式解釋解釋違背示范違背示范1NF原子性2NF唯一性; 一個(gè)表只說明一個(gè)事物學(xué)號, 姓名, 年齡, 課程名稱, 成績, 學(xué)分3NF每列都與主鍵有直接關(guān)系，不存在傳遞依賴;(學(xué)號) (所在學(xué)院) (學(xué)院地點(diǎn), 學(xué)院電話) 屬性表

12、的范式化ZyqdmZyqmcLinbhXiaobh面積單位蓄積總蓄積1幸福村1113.44.560.30223.94.3102.772118.23.970.98238.62.8108.082太平村1118.64.889.2827.63.627.362145.70.522.85226.34.7123.61屬性表的范式化幸福村1太平村2ZyqmcZyqdm222122111121Zyqdm4.726.320.545.7123.67.624.818.6112.838.623.918.2124.323.924.513.411單位蓄積面積XiaobhLinbh2.4.4 完善數(shù)據(jù)詞典特征名Forest定

13、義林業(yè)調(diào)查圖斑Info表名Forest.pat屬性表AREA、PERIMETER、Forest#、Forest-ID、xiaobh、linbh、Zyqh、Lincdm、RealArea圖層Forest特征類Polygon投影Transverse精度Double.實(shí)體完整定義集實(shí)體ArcInfoRelate to層名數(shù)據(jù)源林業(yè)信息林業(yè)調(diào)查圖斑Polygon各級行政區(qū)Forest林相圖小班卡片.基礎(chǔ)信息行政區(qū)劃PolygonCountry紙質(zhì)圖件道路ArcRoad土地利用.遙感遙感圖像TIFF代理商完整實(shí)體設(shè)計(jì)矩陣2.5 信息編碼與元數(shù)據(jù) 2.5.1 信息編碼n1)、 信息編碼的必要性A、便于程序

14、處理B、數(shù)據(jù)通訊與信息共享C、數(shù)據(jù)輸入與存儲n2)、信息編碼原則通用性、系統(tǒng)性、標(biāo)準(zhǔn)化、擴(kuò)展性2.5.1 信息編碼 3)、 編碼方案a、已有的信息代碼標(biāo)準(zhǔn)b、信息編碼模型 “全國地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會”制定和頒布了信息分類編碼標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 1398992 國家基本比例尺地形圖分幅和編號GB/T 156601995 1：5000，1：10000，1：25000，1：50000，1：100000地形圖要素分類與代碼GB 1011488縣以下行政區(qū)劃代碼編制規(guī)則GB/T 1392392國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類代碼GB92089公路路面等級與面層類型代碼 X X XX X X大類碼 小類碼 一級碼

15、二級碼 實(shí)體碼2.5.1 信息編碼 4、編碼實(shí)例：小班卡片關(guān)聯(lián)與唯一碼 在小班卡片上，每條記錄對應(yīng)一個(gè)小班。小班卡片也有小班號、林班號、作業(yè)區(qū)代碼、林場代碼屬性，字段均為數(shù)值型。2.5.1 信息編碼 4、編碼實(shí)例：小班卡片關(guān)聯(lián)與唯一碼 將林場代碼、作業(yè)區(qū)代碼、林班號、小班號按從左向右組合成一個(gè)唯一碼（新字段XIAOBID）?？紤]到他們的最大值依次為18、4101、26、263，公式為： CStr（lcdm*109+zyqdm*10 5 +linbh*10 3+xiaobh ）作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，必須對顧客負(fù)責(zé)。剛才的編碼的確解決了數(shù)據(jù)輸入、關(guān)聯(lián)等問題，可是當(dāng)你將數(shù)據(jù)交給顧客時(shí)，你不給他解釋一下小班

16、各屬性字段的含義以及小班關(guān)聯(lián)的編碼嗎？元數(shù)據(jù)2.5.2 元數(shù)據(jù) 元數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) 空間元數(shù)據(jù)庫至少包括的內(nèi)容 空間數(shù)據(jù)集的標(biāo)識信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、空間參照系統(tǒng)、內(nèi)容信息、發(fā)布信息等。2.5.2 元數(shù)據(jù) 部分元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)草案的內(nèi)容比較CEN/TC287FGDCISO/TC211建議體系數(shù)據(jù)集標(biāo)識信息標(biāo)識信息標(biāo)識信息標(biāo)識信息數(shù)據(jù)集綜述信息質(zhì)量信息數(shù)據(jù)集質(zhì)量信息數(shù)據(jù)集質(zhì)量信息數(shù)據(jù)集質(zhì)量信息空間數(shù)據(jù)組織信息數(shù)據(jù)集繼承信息數(shù)據(jù)集繼承信息空間參照系信息空間參照系信息空間數(shù)據(jù)表示信息空間數(shù)據(jù)表示信息范圍信息實(shí)體和屬性信息空間參照系信息空間參照系信息數(shù)據(jù)定義發(fā)行信息應(yīng)用要素分類信息實(shí)體和屬性信息分類信息元數(shù)據(jù)參考信息發(fā)行信息發(fā)行信息元數(shù)據(jù)參考元數(shù)據(jù)參考信息元數(shù)據(jù)參考信息元數(shù)據(jù)語言ArcGIS-ArcCatalog元數(shù)據(jù)編輯編輯導(dǎo)出遙感圖像元數(shù)據(jù)示例.SPACECRAFT_ID = Landsat7SENSOR_ID = ETM+ACQUISITION_DATE = 2002-09-05.PRODUCT_SAMPLES_PAN = 13933PRODUCT_LINES_PAN = 11929PRODUCT_SAMPLES_REF = 6967PRODUCT_LINES_REF = 5965PRODUCT_SA