空間數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)管理

1、空間數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)管理行業(yè)研究與應(yīng)用推廣部 王曉嶺 空間數(shù)據(jù)模型的概念 Geodatabase數(shù)據(jù)模型特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 空間數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)的思路和方法 模型應(yīng)用及總結(jié) 概要一、空間數(shù)據(jù)模型的概念什么是空間數(shù)據(jù)模型？對(duì)現(xiàn)實(shí)世界模擬什么是空間數(shù)據(jù)模型？對(duì)現(xiàn)實(shí)世界抽象 空間數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的概念，它為描述空間數(shù)據(jù)的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)模式提供著基本方法。空間數(shù)據(jù)模型的概念CAD：功能簡(jiǎn)單的繪圖軟件，屬性信息弱，無(wú)關(guān)系規(guī)則；Coverage：空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合，有簡(jiǎn)單關(guān)系規(guī)則，無(wú)專業(yè)模型；Shapefile：存儲(chǔ)簡(jiǎn)潔，屬性豐富，無(wú)關(guān)系規(guī)則；Geodatabase：專業(yè)空

2、間數(shù)據(jù)模型；空間數(shù)據(jù)模型的發(fā)展CoverageTINArcStormImage CatalogArcInfo LIBRARIANShapefileGeodatabaseSDEGridCAD 二、Geodatabase模型特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)Geodatabase中的元素Additional geodatabase elementsParcel fabricsTerrain datasetsRepresentations LocatorsFeature ClassesBehaviorAttribute defaultsConnectivity rules Attribute domainsRelation

3、ship rulesSplit/merge policyTopology rules Feature datasetSpatial referenceRelationship classesTopologyGeometric networks Polygon Route Line Dimension Point Annotation Raster DatasetsToolboxesToolModelScriptNetwork datasetsTablesGeodatabase要素類數(shù)據(jù)集屬性表影像拓?fù)潢P(guān)系類幾何網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集。Geodatabase空間數(shù)據(jù)模型-特點(diǎn)1、關(guān)系類的類型l簡(jiǎn)單關(guān)系類

4、 對(duì)象相互獨(dú)立存在（1:1，1:M）l復(fù)合關(guān)系類 目標(biāo)對(duì)象依附于源對(duì)象而存在（1:1，1:M，M:N）2、建立關(guān)系類的方式lFeature與FeaturelFeature與TablelTable與Table基于Geodatabase空間數(shù)據(jù)建模-關(guān)系類 拓?fù)湟?guī)則定義了點(diǎn)、線、面圖層自身以及相互之間的空間關(guān)系約束面向?qū)嶋H應(yīng)用，構(gòu)建方便，大大減少代碼編寫的工作量基于Geodatabase空間數(shù)據(jù)建模-拓?fù)鋖用于描述某個(gè)屬性字段合法值的范圍約束對(duì)象的屬性，確保屬性的完整性l屬性域的類型： 有效值在最大/最小值之間 有效值為一個(gè)枚舉列表，例如0(國(guó)道)，1(省道)，2(鄉(xiāng)道)基于Geodatabase

5、空間數(shù)據(jù)建模-屬性域l在對(duì)象類的屬性表中區(qū)分出不同的子類型：例如道路類細(xì)分為國(guó)道、省道、鄉(xiāng)道等子類型通過Long或Short類型字段進(jìn)行標(biāo)識(shí)子類繼承父類行為，擁有自己的獨(dú)立行為l建模要點(diǎn)：子類型可獨(dú)立參與關(guān)系類、幾何網(wǎng)絡(luò)和拓?fù)涞臉?gòu)建基于Geodatabase空間數(shù)據(jù)建模-子類型創(chuàng)建獨(dú)立對(duì)象類還是子類型？1、創(chuàng)建子類的依據(jù)：l屬性字段相同l只是默認(rèn)值和屬性域不同l只是連通規(guī)則或關(guān)系規(guī)則不同l減少跨要素類（即跨表）的查詢和編輯2、創(chuàng)建獨(dú)立要素類的依據(jù)：l屬性字段不同l行為獨(dú)立，沒有共性l訪問權(quán)限不同l是否需要版本化基于Geodatabase空間數(shù)據(jù)建模OR1、方向從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的“源點(diǎn)”流向“匯點(diǎn)”

6、是進(jìn)行幾何網(wǎng)絡(luò)追蹤分析的決定性因素2、障礙和禁用用于處理阻礙網(wǎng)絡(luò)連通的特殊情況可以任意設(shè)置障礙點(diǎn)或者對(duì)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)要素禁用3、權(quán)重用于表示通過邊或交匯點(diǎn)所要花費(fèi)的成本，例如長(zhǎng)度、阻力、費(fèi)用等等。主要用來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)路徑分析、網(wǎng)絡(luò)上溯路徑分析和網(wǎng)絡(luò)上溯累積追蹤等?；贕eodatabase空間數(shù)據(jù)建模-幾何網(wǎng)絡(luò)DEMO路面等級(jí)交通事故限速45354555020406080100河流鮭魚棲息地流速急緩慢銀鱒王鮭0100200300400500600基于Geodatabase空間數(shù)據(jù)建模-線性參考l利用沿線要素的相對(duì)方位來(lái)存儲(chǔ)地理位置通過線性度量值(M值)來(lái)確定位置，而不是通過X,Y坐標(biāo)值例如交通事故發(fā)生在

7、主干道距起點(diǎn)50米處l依靠路徑唯一標(biāo)識(shí)碼來(lái)連接線要素和屬性表l實(shí)現(xiàn)線性參考依靠?jī)煞N數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：路徑要素類（Route FeatureClass）事件表（Event Table）基于Geodatabase空間數(shù)據(jù)建模-線性參考1、事件與度量點(diǎn)事件點(diǎn)事件，例如道路交通事故點(diǎn)距離起點(diǎn)累計(jì)度量值（offset）線事件線事件，例如道路路況、限速路段起始點(diǎn)字段（from-）和終止點(diǎn)字段（to-）疊加事件疊加事件2、動(dòng)態(tài)分段基于同一線要素的多重屬性顯示與分析動(dòng)態(tài)地完成顯示與分析基于Geodatabase空間數(shù)據(jù)建模-線性參考DEMO版本版本是地理數(shù)據(jù)庫(kù)是地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GDB）的的快照快照1、多用戶編輯數(shù)據(jù)2、同

8、步復(fù)制和更新l適用于分布式數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境l在線編輯與更新（增量更新）l離線編輯與更新（增量更新）3、歷史數(shù)據(jù)追溯l保存和記錄了隨著時(shí)間發(fā)生變化的所有要素l查詢要素的歷史變化狀態(tài)基于Geodatabase空間數(shù)據(jù)建模-版本管理l地址定位器l宗地結(jié)構(gòu)l網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集l邏輯示意圖l柵格數(shù)據(jù)管理lTerrian數(shù)據(jù)集l。Geodatabase更多特點(diǎn)基于Geodatabase建模的優(yōu)勢(shì)豐富 提供數(shù)據(jù)類型眾多，滿足需求 試用場(chǎng)景多，集中或分布穩(wěn)定 基于ArcGIS平臺(tái)，運(yùn)行穩(wěn)定，易于維護(hù) 減少維護(hù)對(duì)象、關(guān)系及規(guī)則的代價(jià)交互 交互方便，在線/離線更新 增量更新，提高效率開放 可根據(jù)需求擴(kuò)充和修改模型 支持大多數(shù)主

9、流關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)類型構(gòu)建Geodatabase的方式：l導(dǎo)入已有Geodatabase結(jié)構(gòu)XMLlArcCatalog構(gòu)建lUML構(gòu)建Geodatabase結(jié)構(gòu)VisioEnterprise ArchitectlGeodatabase可視化建模工具ArcGIS Diagrammer基于Geodatabase的建模工具Viso基于Geodatabase的建模工具Diagrammer10.2http:/ Architect 為ArcGIS GDB創(chuàng)建可視化的UML模型 將ArcGIS模型schema輸出為ArcGIS 10 可讀的XML工作空間文檔 將現(xiàn)有的ArcGIS數(shù)據(jù)庫(kù)schema輸入到EA模

10、型中基于Geodatabase的建模工具Enterprise Architect基于Geodatabase的建模工具三、空間數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)的思路和方法u 要素空間要素實(shí)體，如點(diǎn)要素、線要素、面要素、注記要素等。u 屬性對(duì)象具有的性質(zhì)，即要素屬性具體值、屬性域、子類等。u 要素類相同或相似性質(zhì)的空間要素實(shí)體的抽象，如要素類（圖層）。u 關(guān)聯(lián)/鏈關(guān)聯(lián)是建立類之間關(guān)系的行為，如拓?fù)洹㈥P(guān)系類等；鏈?zhǔn)菍?duì)象間的關(guān)系體現(xiàn)。面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)的思路1、實(shí)體劃分粒度一致、無(wú)冗余2、實(shí)體、屬性、關(guān)系設(shè)計(jì)松耦合3、獨(dú)立維度4、空間與業(yè)務(wù)分離且無(wú)縫銜接5、數(shù)據(jù)與應(yīng)用相互獨(dú)立空間數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)的原則業(yè)務(wù)

11、需求分析要素類劃分對(duì)象定義對(duì)象關(guān)系定義字段屬性定義創(chuàng)建Schema創(chuàng)建GDB空間數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)的思路與方法實(shí)體定義及行為要素分類體系對(duì)象名稱及含義空間和業(yè)務(wù)關(guān)系對(duì)象表結(jié)構(gòu)UML圖和schemaGDB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)物理模型邏輯模型概念模型模型應(yīng)用模型驗(yàn)證模型完善空間數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用與完善 直接檢查 樣例數(shù)據(jù)驗(yàn)證 應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證四、模型應(yīng)用及總結(jié)防汛抗旱二期業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù) 熱帶氣旋 天氣雷達(dá) 實(shí)時(shí)雨水情 防洪工程 實(shí)時(shí)工情 旱情 歷史大洪水 歷史洪災(zāi) 社會(huì)經(jīng)濟(jì) 洪澇災(zāi)情統(tǒng)計(jì)空間要素類設(shè)計(jì)對(duì)象關(guān)系包括空間關(guān)系和業(yè)務(wù)關(guān)系代號(hào)關(guān)系簡(jiǎn)稱詳細(xì)描述1流向關(guān)系指河流的匯流關(guān)系，特制河流對(duì)象。2包含關(guān)系a、同類對(duì)象包含：同類對(duì)象

12、之間，在空間上，一個(gè)對(duì)象屬于另一個(gè)對(duì)象的一部分，如：大流域與其子流域之間；b、不同類對(duì)象包含：不同類對(duì)象之間，在空間上，一個(gè)對(duì)象屬于另一個(gè)對(duì)象的一部分，如：水井包含于地下水源地。3銜接關(guān)系同層對(duì)象之間，在空間上，一個(gè)對(duì)象的一端與另一個(gè)對(duì)象一端相互銜接，對(duì)象之間存在銜接關(guān)系。如：堤段與堤段之間、堤段與閘之間、河流父子之間。4跨越關(guān)系水流之間，一個(gè)對(duì)象從另一個(gè)對(duì)象的上方或地下跨過去，形成立交，對(duì)象之間存在跨越關(guān)系。如：渠道與河流之間。5相交關(guān)系一個(gè)對(duì)象與另一個(gè)對(duì)象相交并存在交點(diǎn)；如：水系軸線與跨河工程之間的相交關(guān)系，水系軸線與水閘的相交關(guān)系。6壓蓋關(guān)系點(diǎn)落線上、點(diǎn)落面的岸線上、線和面的邊界重合；如河湖取水口、河湖排污口落在河的岸線上。7依附關(guān)系一個(gè)對(duì)象依附于另一個(gè)對(duì)象而存在。對(duì)象關(guān)系設(shè)計(jì)空間對(duì)象及關(guān)系表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)示意圖交通公路數(shù)據(jù)模型最大化空間信息的價(jià)值保證完整性，規(guī)范數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和要素間的關(guān)系保障數(shù)據(jù)質(zhì)量脫離應(yīng)用程序的制約降低整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)的難度和周期空間數(shù)據(jù)模型是實(shí)現(xiàn)GIS應(yīng)用的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)模型構(gòu)建的意義 不存在絕對(duì)“正確”的模型，只能說(shuō)某個(gè)模型適合還是不適合。要確認(rèn)數(shù)據(jù)模型是否完全符合需求是非常困難的！ 可以回答以下三