論地圖制圖數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、 -3-科技論壇論地圖制圖數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)夏春芳(浙江省工程勘察院,浙江寧波315012在地圖制圖領(lǐng)域,數(shù)字制圖使地圖學(xué)產(chǎn)生了深刻的技術(shù)革命。多源數(shù)據(jù)的綜合利用構(gòu)成了數(shù)字地圖制圖的重要組成部分,在地圖生產(chǎn)中,合理有效地利用各種數(shù)據(jù),可以保證地圖產(chǎn)品質(zhì)量,避免重復(fù)的矢量化勞動(dòng),提高地圖生產(chǎn)效率。通過(guò)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的組織,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。1數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)組織本系統(tǒng)是基于Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)的地圖制圖系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)以下三類數(shù)據(jù):地理數(shù)據(jù),即國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù),它是制圖數(shù)據(jù)源;制圖數(shù)據(jù),是制圖成果數(shù)據(jù),主要包括空間數(shù)據(jù)、制圖圖形數(shù)據(jù)、符號(hào)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)及注記數(shù)據(jù)幾類;制圖規(guī)則信息,主要包括

2、符號(hào)庫(kù)、字體庫(kù)、符號(hào)配置規(guī)則、字體配置規(guī)則等信息。制圖數(shù)據(jù)是地理數(shù)據(jù)在制圖規(guī)則信息的約束下得到的。1.1地理數(shù)據(jù)組織在數(shù)據(jù)庫(kù)中,以圖幅為單位,圖幅內(nèi)按照要素類型和幾何類型單一的原則分為若干個(gè)圖層,圖層內(nèi)部屬性統(tǒng)一,將其作為一個(gè)表存儲(chǔ)。圖層中包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),按照面向?qū)ο蟮乃枷?以ID 為惟一地物標(biāo)識(shí),在一條記錄中存儲(chǔ)一個(gè)地物的屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)一系列制圖過(guò)程以后,系統(tǒng)得到該圖幅的制圖數(shù)據(jù),它包含進(jìn)行一定修改后的地理數(shù)據(jù)、符號(hào)圖形數(shù)據(jù)、地物符號(hào)對(duì)照表、注記結(jié)果數(shù)據(jù)、整飾結(jié)果數(shù)據(jù)等。為了存取的快捷,用一個(gè)表存儲(chǔ)圖幅內(nèi)所有的符號(hào)圖形,表中以圖層名為關(guān)鍵字,將一個(gè)圖層的符號(hào)圖形用二進(jìn)制方式

3、作為一條記錄存儲(chǔ),存儲(chǔ)順序?yàn)槠淅L制順序。符號(hào)庫(kù)數(shù)據(jù)組織。符號(hào)分為點(diǎn)、線、面三種,其中面符號(hào)層次稍高于點(diǎn)符號(hào)和線符號(hào)。點(diǎn)符號(hào)和線符號(hào)由點(diǎn)、線、面圖元組成。由此,設(shè)計(jì)八個(gè)表來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)符號(hào)庫(kù),各個(gè)表中,以符號(hào)代碼或圖元代碼為內(nèi)外部關(guān)鍵字進(jìn)行關(guān)聯(lián),其存儲(chǔ)關(guān)聯(lián)關(guān)系。符號(hào)配置規(guī)則用一個(gè)表進(jìn)行存儲(chǔ),表中字段名稱分別為優(yōu)先級(jí)值、符號(hào)代碼和地物國(guó)標(biāo)碼。當(dāng)對(duì)一個(gè)圖層配置符號(hào)時(shí),首先將圖層按國(guó)標(biāo)碼分為若干子圖層,再按優(yōu)先級(jí)順序從該表中選取含有該圖層的國(guó)標(biāo)碼的所有記錄,從記錄中獲取符號(hào)代碼,依據(jù)符號(hào)代碼再?gòu)姆?hào)庫(kù)中獲取符號(hào)參數(shù),按優(yōu)先級(jí)從高到低依次對(duì)各類地物配置符號(hào),從而在符號(hào)化的同時(shí)解決了各類地物的繪制順序問(wèn)題。為

4、了實(shí)現(xiàn)一些特殊的制圖要求,一個(gè)地物可對(duì)應(yīng)多個(gè)符號(hào)。字體數(shù)據(jù)組織。與符號(hào)數(shù)據(jù)類似,字體數(shù)據(jù)分為字體參數(shù)庫(kù)和字體配置規(guī)則。字體參數(shù)用一個(gè)表來(lái)存儲(chǔ),表中包含代碼、高度、寬度、名稱、顏色和字型六個(gè)字段。同一類型的地物,字體的大小隨著該地物的等級(jí)而變化,即一個(gè)字體約束于多個(gè)條件,而且這些條件有時(shí)要從某個(gè)屬性值的某一位或幾位的值來(lái)確定。一般常用四個(gè)參數(shù)描述一個(gè)條件,即屬性名稱、取值開(kāi)始位、取值結(jié)束位和對(duì)應(yīng)值,每條字體規(guī)則最多設(shè)置五個(gè)條件。由此,字體規(guī)則表中除存儲(chǔ)字體代碼、優(yōu)先級(jí)、圖層類型、使用條件個(gè)數(shù)外,還需存儲(chǔ)五個(gè)條件的具體描述信息。當(dāng)為一個(gè)圖層配置注記時(shí),從上表中選擇所有與該圖層類型一致的注記配置規(guī)則

5、,再將地物的屬性與每條規(guī)則中定義的所有條件進(jìn)行對(duì)比,如果全部符合,則為該地物的注記配置規(guī)則所對(duì)應(yīng)的字體。地理數(shù)據(jù)來(lái)源于對(duì)實(shí)地測(cè)繪數(shù)據(jù)的數(shù)字化跟蹤結(jié)果,它是按照比例尺和區(qū)域分幅存儲(chǔ),在單一分幅中,又按照地物類型和幾何屬性分層存儲(chǔ),每一層中存儲(chǔ)若干個(gè)地物對(duì)象的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。對(duì)同一比例尺而言,全國(guó)地理數(shù)據(jù)的分層的形式是統(tǒng)一的,現(xiàn)行全國(guó)1:25萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的分層方法。地理數(shù)據(jù)依據(jù)要素類型和幾何型的不同被劃分為21個(gè)圖層。在單一圖層中,地物的幾何類型和包含的屬性項(xiàng)相同。針對(duì)上述的地理數(shù)據(jù)內(nèi)容,以及Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)方式以及它所提供的Oracle Spatial 空間插件對(duì)空間數(shù)據(jù)支持

6、,給出了如下的層次型面向?qū)ο蟮牡乩頂?shù)據(jù)存結(jié)構(gòu)。Oracle 中,一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象中包含若干個(gè)方案,每個(gè)方案中有表集合、索引集合、視圖集合、同義詞集合序列集合、簇集合、類型集合等,在本系統(tǒng)中,主要用到表集合來(lái)存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù),表中又包含若干個(gè)記錄。這樣我們所用方案對(duì)應(yīng)于圖幅,表對(duì)應(yīng)于圖層,記錄對(duì)應(yīng)每個(gè)地物。按照面向?qū) 象的思想,每條記錄存儲(chǔ)一個(gè)地物,包括它的一般屬性和空間屬性,即空間坐標(biāo)。可以用兩種方法,存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù):第一種方法是借助Oracle 提供的支持空間數(shù)據(jù)類型的插件Oracle Spatial 中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型MDSYS ·SDO_GEOMETRY ,其主要用于說(shuō)明其中,該空間對(duì)

7、象的類型、記錄圖形的坐標(biāo)系統(tǒng)、存儲(chǔ)點(diǎn)對(duì)象坐標(biāo)、變長(zhǎng)數(shù)組。用這種方式存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)性和對(duì)象性強(qiáng),同時(shí)可以利用Oracle Spatial 提供的空間索引。缺點(diǎn)是存取速度慢,因?yàn)樵L問(wèn)它的所有內(nèi)容需要解析多個(gè)數(shù)組,而Oracle 提供的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的接口對(duì)數(shù)組的解析需要花費(fèi)很多的時(shí)間。第二種方法是利用Oracle 提供的二進(jìn)制的大對(duì)象類型BLOB ,它將地物的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)和空間對(duì)象類型以及其他一些說(shuō)明信息按系統(tǒng)設(shè)計(jì)者規(guī)定的規(guī)則順序地存入一個(gè)類型為BLOB 的字段中,當(dāng)要讀取時(shí),再按規(guī)則取出即可,這種方法的缺點(diǎn)恰恰是第一種方法的優(yōu)點(diǎn),而其優(yōu)點(diǎn)是讀取速度極快,這恰恰彌補(bǔ)了第一種方法的缺點(diǎn)。3地圖

8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地圖數(shù)據(jù)包括四個(gè)部分,第一部分為地理數(shù)據(jù),第二部分地物與符號(hào)的對(duì)應(yīng)信息,第三部分為符號(hào)圖形數(shù)據(jù),第四部分為注記數(shù)據(jù)。其中,地理數(shù)據(jù)作為地圖數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)被帶進(jìn)地圖數(shù)據(jù)中,它的存儲(chǔ)方式與上面介紹的相同。某個(gè)圖層被符號(hào)化時(shí),是分成了若干個(gè)子圖層,每個(gè)子圖層再配上若干個(gè)符號(hào)完成的。所以地物與符號(hào)之間通過(guò)子圖層來(lái)聯(lián)系的,因此為每個(gè)圖層設(shè)計(jì)兩個(gè)表,假設(shè)圖層名為L(zhǎng)ayer-Name ,則第一個(gè)表名為L(zhǎng)ayerName_S ,該表記錄該圖層中的子圖層信息,第二個(gè)表名為L(zhǎng)ayerName_SP ,記錄地物與子圖層的聯(lián)系信息,即哪個(gè)地物屬于哪個(gè)子圖層。第三個(gè)表名為L(zhǎng)ayerName_D ,記錄該圖層

9、中所用到的符號(hào)信息。符號(hào)化的結(jié)果數(shù)據(jù)稱為符號(hào)圖形,它是地理數(shù)據(jù)和符號(hào)結(jié)合的產(chǎn)物,是該制圖系統(tǒng)的圖形基礎(chǔ),它的存在能加快系統(tǒng)的繪圖速度,而且施加于其上的編輯操作能改變符號(hào)化后的圖形細(xì)節(jié),達(dá)到一些特殊的制圖效果。針對(duì)地圖圖形的特點(diǎn),將符號(hào)圖形劃分為種基本類型,即圓、線和多邊形。所有復(fù)雜的圖形都可以分解為這三種圖形。例如:用境界符號(hào)符號(hào)化線狀地物以后,得到一串圓和線順序排列的符號(hào)圖形序列,用燈塔符號(hào)化點(diǎn)狀地物后,得到由六條線和一個(gè)多邊形組成在一個(gè)圖層中,符號(hào)圖形的坐標(biāo)數(shù)據(jù)量非常大,如果像存儲(chǔ)繪制屬性一樣在表中每個(gè)單獨(dú)存成一行,那么當(dāng)讀取符號(hào)圖形時(shí),系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)的I/O 交換量將十分巨大,速度將十分緩慢。注記是對(duì)圖形的文字標(biāo)示,按所標(biāo)示的圖形幾何類型分為點(diǎn)狀注記,線狀注記和面狀注記。但無(wú)論是何種注記,目的都是將文字字符串?dāng)[放在合適的位置,結(jié)果無(wú)非是兩種:一是字符串挨在一起,此時(shí),字符串只有一個(gè)定位點(diǎn),即第一個(gè)字符的左上角,二是字符串分隔開(kāi)來(lái),此時(shí),字符串有N 個(gè)定位點(diǎn),分別位于每個(gè)字符的左上角。所以,注記分為兩個(gè)層次,一是注記整體,表示對(duì)一個(gè)地物所標(biāo)示文字的整體信息,二是注記細(xì)胞,對(duì)應(yīng)注記整體中的有一個(gè)定位點(diǎn)定位的字符串對(duì)象。參考文獻(xiàn)1李志濤.地圖制圖系統(tǒng)中組件技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)D.武漢:武漢大學(xué),2005.2祝國(guó)瑞.地圖學(xué)M.武漢:武漢大