基于輔助索引的多比例尺空間數(shù)據(jù)庫模型【開題報告畢業(yè)】

1、開 題 報 告論文題目：基于輔助索引的多比例尺空間數(shù)據(jù)庫模型院 系： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 一 、目的和意義：地理信息系統(tǒng)(Geographical Information SystemGIS)，是借助計算機軟硬件設(shè)備，對與地理相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、管理、查詢、分析和輔助決策的信息系統(tǒng)。在城市管理、土地管理、各類網(wǎng)絡(luò)資源管理等關(guān)鍵部門的應(yīng)用系統(tǒng)中，有著越來越廣泛的應(yīng)用。隨著GIS的發(fā)展由項目驅(qū)動向數(shù)據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)在地理信息系統(tǒng)中占已處于核心地位。較之傳統(tǒng)的非空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)具有更豐富的語義，對現(xiàn)實世界的描述更準(zhǔn)確，應(yīng)用更為廣泛，但其最大困難在于海量空間數(shù)據(jù)的存儲與處理。GIS

2、不同于其它計算機系統(tǒng)的重要一點就是它必須存儲與處理海量的空間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)建設(shè)已成為GIS的一個重要課題。隨著地理信息系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展和需求層次的日益提高，人們越來越多地需要在不同比例尺對地理現(xiàn)象進(jìn)行觀察、理解和描述,即越來越多地需要對多尺度的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和表達(dá)，這就導(dǎo)致對多比例尺GIS需求的出現(xiàn)。多比例尺空間數(shù)據(jù)庫是對同一地域同時存在幾種不同尺度(或數(shù)據(jù)精度)的空間地理數(shù)據(jù)的進(jìn)行存儲，也就是指一個在GIS中同時存在幾種比例尺的空間數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)中包含幾種比例尺數(shù)據(jù)時，GIS便可以提供不同尺度、不同層次上的空間信息服務(wù)。如從小比例尺到大比例尺的圖形瀏覽，是一個從區(qū)域到對象的空間放大過

3、程。從地理數(shù)據(jù)的分析來看，它總是針對一定的空間尺度和一定的空間等級進(jìn)行的，空間數(shù)據(jù)的分析觀察必須在一定比例尺條件下進(jìn)行，對于在小比例尺地圖上進(jìn)行的空間分析，涉及的范圍就會非常廣泛，通過實時建立所需數(shù)據(jù)集，勢必影響空間分析的性能。另外,根據(jù)用戶解決問題的不同，對空間數(shù)據(jù)需求的詳細(xì)程度也是不一樣的，GIS如何提供用戶多尺度或多種詳細(xì)程度的空間數(shù)據(jù)？GIS以其豐富的地理信息內(nèi)容做為數(shù)字地圖生產(chǎn)的基礎(chǔ)之一，如何滿足輸出不同詳細(xì)程度和不同內(nèi)容的地圖產(chǎn)品？這些都是在建立GIS時值得考慮的問題。因此，如何構(gòu)建空間數(shù)據(jù)的多比例尺體系成為GIS人員不得不重視的問題。鑒于多比例尺空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)在GIS中占有著重要

4、地位，現(xiàn)在迫切需要投入大量的精力來尋求多比例尺空間數(shù)據(jù)庫建模的最優(yōu)解決方案，解除GIS多比例尺數(shù)據(jù)存儲方面的難題，以保證GIS持續(xù)深入發(fā)展，可以使GIS應(yīng)用到更多的領(lǐng)域。本課題用建立輔助索引結(jié)構(gòu)的方法在Oracle中建立多比例尺空間數(shù)據(jù)，再采用VB和AO開發(fā)多比例尺空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)多比例尺空間數(shù)據(jù)的顯示和查詢，當(dāng)涉及到不同比例尺時，系統(tǒng)會自動調(diào)入和釋放相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)。二、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r：目前多比例尺GIS空間數(shù)據(jù)庫組織形式主要有兩種，一種是動態(tài)方式，即在GIS中，建立一個較大比例尺的主導(dǎo)數(shù)據(jù)庫，而其它層次比例尺的空間數(shù)據(jù)庫是從該庫中動態(tài)派生、綜合而來;另一種是靜態(tài)方式，即在GIS中，建立

5、能夠集成多種比例尺的空間數(shù)據(jù)庫。 = 1 * GB2 靜態(tài)方式是一種預(yù)先構(gòu)建出多比例尺空間數(shù)據(jù)體系的方式。若現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)的尺度體系不完備，它強調(diào)應(yīng)首先采取綜合的方法綜合出所欠缺的尺度數(shù)據(jù)，然后集成成為一個完整的多比例尺數(shù)據(jù)體系。在這種方法中由于數(shù)據(jù)庫中存儲有大量不同比例尺的數(shù)據(jù)，空間索引對于提高查詢處理速度很重要，常用空間索引有格網(wǎng)型空間索引、四叉樹空間索引、R樹和R+樹、CP樹，該方式的優(yōu)點:能夠充分利用中間尺度的空間數(shù)據(jù)，和傳統(tǒng)的制圖綜合方法相結(jié)合，快速地瀏覽各種尺度下的空間信息。缺點:增大了空間數(shù)據(jù)的組織和管理難度，增加了存儲容量。 = 2 * GB2 動態(tài)方式以某大比例尺空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)

6、數(shù)據(jù)，隨著比例尺的縮小，系統(tǒng)動態(tài)生成其它尺度的空間數(shù)據(jù)。該方法體現(xiàn)的是一種無級比例尺的概念，它更多地依靠空間數(shù)據(jù)的分類、分級及數(shù)量選取、內(nèi)容選取和圖形概括等自動綜合算法。動態(tài)派生方式的優(yōu)點：空間數(shù)據(jù)庫只存儲大比例尺空間數(shù)據(jù)即可，簡化了空間數(shù)據(jù)的組織與管理。缺點：在綜合模型不完善的情況下，自動綜合有較大的局限性；由于需要進(jìn)行動態(tài)計算，信息瀏覽速度將受到嚴(yán)重影響。在多比例尺GIS空間數(shù)據(jù)模型方面國內(nèi)外學(xué)者也提出了許多解決方案，比較典型的有王晏民、李德仁、龔健雅提出的分層分區(qū)分級方案，該方案的基本思想是，先將目標(biāo)區(qū)分成若干比例尺層次，以最上層比例尺的空間數(shù)據(jù)作為主導(dǎo)版本(該版本可以是獨立采集的也可以

7、是較大比例尺版本用制圖綜合方法派生的數(shù)據(jù))，用該版本向上派生更小比例尺的版本，直到屏幕能夠顯示全圖為止。用主導(dǎo)版本對下層比例尺版本的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，形成多個分區(qū)的大比例尺版本，將這些分區(qū)版本作為各分區(qū)的主導(dǎo)版本；再對分區(qū)主導(dǎo)版本向上派生，向下分區(qū)，直到滿足要求為止。各分區(qū)版本可以是單獨的數(shù)據(jù)庫，也可以是分布在網(wǎng)上不同計算機上的數(shù)據(jù)庫。也有人提出基于邊-節(jié)點和原子屬性的多比例尺GIS數(shù)據(jù)模型，在該模型中主要由幾何圖形、屬性和要素三部分組成，比例尺定位在地理要素上，根據(jù)構(gòu)成要素的幾何圖形類型，將要素分為簡單要素、聚合要素和復(fù)合要素。概念模型中的要素類、工作區(qū)和圖層是根據(jù)比例尺可選用的要素組織方式

8、，各要素類、工作區(qū)和圖層中都可包含不同類型的要素，而且要素類、工作區(qū)與圖層之間也沒有層次關(guān)系，這克服了傳統(tǒng)的要素類、工作區(qū)和圖層受要素類型限制的不足。三、研究目標(biāo)和內(nèi)容：研究目標(biāo)：研究基于輔助索引的多比例尺空間數(shù)據(jù)模型，并研究基于VB+AO開發(fā)基于此模型開發(fā)多比例尺空間數(shù)據(jù)庫管理軟件的技術(shù)路線，探索研究建立多比例尺GIS的技術(shù)。研究內(nèi)容： = 1 * Arabic 1、研究多比例尺空間數(shù)據(jù)庫模型，其中應(yīng)包含輔助索引結(jié)構(gòu)，輔助索引選擇格網(wǎng)索引，將不同比例尺的地圖劃分不同的區(qū)域，再根據(jù)不同區(qū)域的最大和最小坐標(biāo)建立不同比例尺的地圖格網(wǎng)間聯(lián)系。2、建立基于上述模型的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中需要集成的數(shù)據(jù)包括武

9、漢市1:2000和1:10000兩種基本比例尺的地形圖數(shù)據(jù)和分幅結(jié)合表，分為居民地、道路、水系、注記等層。3、基于上述模型開發(fā)多比例尺空間數(shù)據(jù)庫管理軟件，該軟件的基本功能包括多比例尺地圖顯示功能（漫游、放大、縮小、全圖、鷹眼），顯示地圖時會自動根據(jù)顯示的范圍調(diào)用數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)比例尺的數(shù)據(jù)，查詢功能有：SQL查詢指通過構(gòu)造SQL查詢式用表格顯示查詢的屬性信息同時用不同的顏色顯示查詢區(qū)域的位置；屬性查詢指在地圖上畫出要查詢的區(qū)域（點、圓型區(qū)域、矩形區(qū)域或多邊形區(qū)域）用表格顯示所選區(qū)域的屬性信息；緩沖區(qū)查詢指在地圖上畫點、線、矩形、圓、多邊形等并設(shè)置緩沖半徑查找緩沖區(qū)內(nèi)的地物并顯示其屬性和位置信息。四

10、、研究技術(shù)路線：（流程圖）設(shè)計數(shù)據(jù)庫模型寫數(shù)據(jù)庫設(shè)計任務(wù)書在Oracle中建立數(shù)據(jù)庫不滿意成型的多比例尺空間數(shù)據(jù)管理軟件滿意裝上數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)測試系統(tǒng)功能完善確定多比例尺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件的功能體系多比例尺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件界面和框架設(shè)計用VB+實現(xiàn)多比例尺數(shù)據(jù)管理軟件的功能五、研究的進(jìn)度安排：第1周，收集資料；第23周，理論學(xué)習(xí)；第46周，學(xué)習(xí)VB、AO、Oracle；第79，編程實現(xiàn)；第10周，試驗；第11周，撰寫論文；第12周，答辯。六、收集的資料及主要參考文獻(xiàn)：齊清文，張安定：關(guān)于多比例尺GIS中數(shù)據(jù)庫多重表達(dá)的幾個問題的研究，地理研究，1999年6月，第18卷，第2期李云嶺，靳奉祥，季民，

11、于煥菊：GIS多比例尺空間數(shù)據(jù)組織體系構(gòu)建研究，地理與地理信息科學(xué)，2003年11月，第19卷第6期王 濤，毋河海：多比例尺空間數(shù)據(jù)庫的層次對象模型，地球信息科學(xué)，2003年6月，第2期郭建忠，安敏：GIS中多比例尺地理數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用，解放軍測繪學(xué)院學(xué)報，1999年3月，第16卷第1期張作昌：基于要素的多比例尺線狀地物空間數(shù)據(jù)組織，武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005年5月目錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc104776505 摘 要 HYPERLINK l _Toc104776507 第一章 引言 PAGEREF _Toc104776507 h 1 HYPERL

12、INK l _Toc104776508 1.1建立基于輔助索引的空間數(shù)據(jù)庫的必要性 PAGEREF _Toc104776508 h 1 HYPERLINK l _Toc104776509 1.2 國內(nèi)外發(fā)展情況 PAGEREF _Toc104776509 h 2 HYPERLINK l _Toc104776510 1.3 論文結(jié)構(gòu)安排 PAGEREF _Toc104776510 h 2 HYPERLINK l _Toc104776511 第二章 空間數(shù)據(jù)庫 PAGEREF _Toc104776511 h 4 HYPERLINK l _Toc104776512 2.1 空間數(shù)據(jù)庫的特征 PAGE

13、REF _Toc104776512 h 4 HYPERLINK l _Toc104776513 2.2空間索引 PAGEREF _Toc104776513 h 4 HYPERLINK l _Toc104776514 2.3空間數(shù)據(jù)庫的管理模式 PAGEREF _Toc104776514 h 5 HYPERLINK l _Toc104776515 2.4 空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實例 PAGEREF _Toc104776515 h 6 HYPERLINK l _Toc104776516 第三章 ArcObjects二次開發(fā)技術(shù) PAGEREF _Toc104776516 h 8 HYPERLINK l

14、 _Toc104776517 3.1 ArcObjects簡介 PAGEREF _Toc104776517 h 8 HYPERLINK l _Toc104776518 3.2 VB6.0環(huán)境下的ArcObjects開發(fā)實現(xiàn) PAGEREF _Toc104776518 h 9 HYPERLINK l _Toc104776519 3.3 基于AO的地圖顯示與查詢 PAGEREF _Toc104776519 h 13 HYPERLINK l _Toc104776520 第四章 多比例尺空間數(shù)據(jù)庫 PAGEREF _Toc104776520 h 17 HYPERLINK l _Toc104776521

15、 4.1 多比例尺GIS的基本概念 PAGEREF _Toc104776521 h 17 HYPERLINK l _Toc104776522 4.2 GIS中地理要素的多尺度表現(xiàn)特征 PAGEREF _Toc104776522 h 17 HYPERLINK l _Toc104776523 4.3多比例尺空間數(shù)據(jù)庫 PAGEREF _Toc104776523 h 18 HYPERLINK l _Toc104776524 第五章 基于輔助索引多比例尺空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計與建立 PAGEREF _Toc104776524 h 21 HYPERLINK l _Toc104776525 5.1輔助索引的設(shè)計

16、PAGEREF _Toc104776525 h 21 HYPERLINK l _Toc104776526 5.2多比例尺空間數(shù)據(jù)庫的建立 PAGEREF _Toc104776526 h 23 HYPERLINK l _Toc104776527 第六章 基于輔助索引的多比例尺空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)介紹 PAGEREF _Toc104776527 h 27 HYPERLINK l _Toc104776528 6.1系統(tǒng)界面介紹 PAGEREF _Toc104776528 h 27 HYPERLINK l _Toc104776529 6.2系統(tǒng)功能介紹 PAGEREF _Toc104776529 h 3

17、0 HYPERLINK l _Toc104776530 6.3多比例尺地圖顯示的實驗效果 PAGEREF _Toc104776530 h 31 HYPERLINK l _Toc104776531 第七章 結(jié)論及進(jìn)一步的研究方向 PAGEREF _Toc104776531 h 34 HYPERLINK l _Toc104776532 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc104776532 h 35 HYPERLINK l _Toc104776533 致謝 PAGEREF _Toc104776533 h 37摘 要多比例尺空間數(shù)據(jù)表達(dá)及數(shù)據(jù)庫建立具有廣闊的應(yīng)用前景，但多比例尺空間數(shù)據(jù)庫的建立和管理還

18、存在諸多難點，本文詳細(xì)介紹多比例尺數(shù)據(jù)庫的相關(guān)概念和理論，著力探討基于輔助索引的多比例尺空間數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計和管理軟件的設(shè)計開發(fā)，并具體介紹以O(shè)racle +ArcSDE存儲多比例尺空間數(shù)據(jù)的方法，和VB+AO開發(fā)多比例尺數(shù)據(jù)庫管理軟件的方法步驟。關(guān)鍵詞： 多比例尺 空間數(shù)據(jù)庫 地理信息系統(tǒng) ArcSDE Oracle VB AOAbstract The field of application in Multi-Scale spatial database is larger and larger ,but there are many difficulties in building and

19、 regulating it. The author will narrate the concepts of Multi-Scale spatial database and related theory in detail. It will be researched chiefly in this paper that how to design and build a Multi-Scale spatial database based on assistant index .We also study the method of developing regulating softw

20、are on it. The author will introduce the method of storing spatial data by Oracle and ArcSDE and the steps to develop GIS software by VB and AO .Key words: Muliti-Scale , spatial database , GIS , ArcSDE ,Oracle ,VB ,AO第一章 引言1.1建立基于輔助索引的空間數(shù)據(jù)庫的必要性隨著GIS在社會各領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣用戶對GIS提出的要求也越來越高，如何從宏觀到微觀使用戶從不同角度、不同方位

21、分析和認(rèn)知特定地域空間地理信息，為決策部門提供科學(xué)的決策依據(jù)成為GIS的一個發(fā)展方向。而建立多比例尺數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)多比例尺GIS的核心工作，建立多比例尺空間數(shù)據(jù)庫的必要性體現(xiàn)在：一是在空間認(rèn)知中輔助從粗到細(xì)的信息導(dǎo)航：人們對空間現(xiàn)象的認(rèn)知表現(xiàn)為從總體到局部、從概略到細(xì)微、從重要到次要的層次順序，在傳統(tǒng)地圖技術(shù)表達(dá)中，通常通過概略圖、區(qū)位圖、索引圖等方式配于主地圖內(nèi)容實現(xiàn)地物目標(biāo)的搜索和空間信息的查詢。多比例尺空間數(shù)據(jù)庫表達(dá)了同一區(qū)域多分辨率下的空間信息內(nèi)容。通過比例尺的類似于光學(xué)系統(tǒng)的“變焦”調(diào)節(jié)，可以展示從大范圍主體信息內(nèi)容到局部區(qū)域細(xì)微信息內(nèi)容的動態(tài)表達(dá)，從而引導(dǎo)用戶對該區(qū)域的認(rèn)識，進(jìn)行信息

22、導(dǎo)航，輔助用戶截取其感興趣的局部區(qū)域，并沿著該路徑深入到細(xì)節(jié)內(nèi)容。對于空間信息導(dǎo)航，傳統(tǒng)地圖技術(shù)中由概略圖到主圖有大幅度的比例尺跨越，會產(chǎn)生兩者難以對應(yīng)的認(rèn)識難度，而多尺度空間數(shù)據(jù)庫的比例尺調(diào)節(jié)接近于連續(xù)式變化，沒有大的跳躍，較好地滿足了思維連續(xù)性的要求。二是在可視化方式中實現(xiàn)用戶自適應(yīng)的動態(tài)可視化 ：在GIS數(shù)據(jù)可視化中的放大、縮小是為了從不同層次深度獲得空間信息的視覺化在單一尺度的空間數(shù)據(jù)庫支持下，放大、縮小可得到圖形符號化的不同形式，但并沒有增加或減少信息內(nèi)容，比如，到一定比例尺后，進(jìn)一步放大只能得到符號、文字占滿整個屏幕的肥大的線劃筆劃、馬賽克效果等。在新技術(shù)條件下，人們不再滿足于靜態(tài)

23、、單一分辨率的空間可視化，提出了從多角度、多視點、多層次對空間可視化表達(dá)的要求。在多尺度空間數(shù)據(jù)庫支持下，可根據(jù)屏幕當(dāng)前可視化比例尺，動態(tài)地選擇對應(yīng)的尺度內(nèi)容進(jìn)行顯示，獲得適宜的可視化效果?？梢暬绞接袃煞N，一是對同一研究區(qū)域動態(tài)地展示多種尺度下的顯示版本，但同一版本不同位置顯示的比例尺是相同的，二是同一版本下不同位置顯示的比例尺不同。 三是在數(shù)據(jù)、系統(tǒng)集成中實現(xiàn)橫向一致性匹配及便捷的互操作：不同來源、不同時間、不同精度的空間數(shù)據(jù)集成與融合，是GIS工程應(yīng)用中的突出問題，其中語義特征的匹配和尺度特征的匹配是兩大關(guān)鍵技術(shù)。無疑，多比例尺空間數(shù)據(jù)庫的建立增強了不同數(shù)據(jù)集成匹配的能力，可以實時地將不

24、同尺度的數(shù)據(jù)調(diào)整為一致，或通過臨時輸出不同版本的數(shù)據(jù)使得其尺度達(dá)到一致或接近，為不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)互操作提供條件。以上回答了我們?yōu)槭裁匆⒍啾壤呖臻g數(shù)據(jù)庫，那么為什么我們要在多比例尺空間數(shù)據(jù)庫上建立輔助索引呢？目前解決多比例尺空間數(shù)據(jù)大致分為2種：動態(tài)方式和靜態(tài)方式（這兩種方案將在后文詳細(xì)介紹）。由于計算機地圖制圖綜合的技術(shù)不夠成熟，第一種方案雖然理想?yún)s不夠現(xiàn)實，第二種方案簡單易于實現(xiàn)，而且節(jié)省檢索查詢時間，但操作管理多比例尺空間數(shù)據(jù)會有很多麻煩，比如，根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的大小我們該得到何種比例尺的地圖數(shù)據(jù)，怎樣得到我們所需要的實體集，因此我們需要在不同比例尺的空間數(shù)據(jù)上建立輔助索引，而最直接明了

25、的方法就是建立基于位置的網(wǎng)格索引。1.2 國內(nèi)外發(fā)展情況目前多比例尺GIS空間數(shù)據(jù)庫組織形式主要有2種方案，這2種方案將在節(jié)進(jìn)行詳細(xì)介紹。在多比例尺GIS空間數(shù)據(jù)模型方面國內(nèi)外學(xué)者也提出了許多解決方案，比較典型的有王晏民、李德仁、龔健雅提出的分層分區(qū)分級方案，該方案的基本思想是，先將目標(biāo)區(qū)分成若干比例尺層次，以最上層比例尺的空間數(shù)據(jù)作為主導(dǎo)版本(該版本可以是獨立采集的也可以是較大比例尺版本用制圖綜合方法派生的數(shù)據(jù))，用該版本向上派生更小比例尺的版本，直到屏幕能夠顯示全圖為止。用主導(dǎo)版本對下層比例尺版本的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，形成多個分區(qū)的大比例尺版本，將這些分區(qū)版本作為各分區(qū)的主導(dǎo)版本；再對分區(qū)主

26、導(dǎo)版本向上派生，向下分區(qū)，直到滿足要求為止。各分區(qū)版本可以是單獨的數(shù)據(jù)庫，也可以是分布在網(wǎng)上不同計算機上的數(shù)據(jù)庫。也有人提出基于邊-節(jié)點和原子屬性的多比例尺GIS數(shù)據(jù)模型，在該模型中主要由幾何圖形、屬性和要素三部分組成，比例尺定位在地理要素上，根據(jù)構(gòu)成要素的幾何圖形類型，將要素分為簡單要素、聚合要素和復(fù)合要素。概念模型中的要素類、工作區(qū)和圖層是根據(jù)比例尺可選用的要素組織方式，各要素類、工作區(qū)和圖層中都可包含不同類型的要素，而且要素類、工作區(qū)與圖層之間也沒有層次關(guān)系，這克服了傳統(tǒng)的要素類、工作區(qū)和圖層受要素類型限制的不足。1.3 論文結(jié)構(gòu)安排第一章主要介紹空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)以及建立多比例尺空間

27、數(shù)據(jù)庫的重要意義，通過本章讀者可以讓大家認(rèn)識到此項工作的重要意義。第二章向讀者介紹空間數(shù)據(jù)庫的基本知識，包括數(shù)據(jù)模型、空間索引、數(shù)據(jù)庫管理模式，以及Oracle Spatial 和ArcSDE如何組織管理空間數(shù)據(jù)。第三章著重介紹ArcObjects組件的類、接口以及開發(fā)方法，主要介紹基于AO+VB如何實現(xiàn)地圖顯示和查詢（查詢包括屬性查詢和空間查詢）。第四章詳細(xì)介紹多比例尺GIS的基本概念，建立多比例尺空間數(shù)據(jù)庫要解決的關(guān)鍵問題以及多比例尺空間數(shù)據(jù)庫的組織方案。通過本章讀者將對多比例尺空間數(shù)據(jù)庫有更進(jìn)一步的認(rèn)識。第五章著重介紹本系統(tǒng)多比例尺空間數(shù)據(jù)庫的輔助索引的設(shè)計以及如何建立多比例尺空間數(shù)據(jù)庫

28、。第六章介紹多比例尺數(shù)據(jù)庫管理軟件，包括該軟件的界面設(shè)計、功能模塊以及試驗效果。第七章總結(jié)全文提出結(jié)論以及深入研究多比例尺空間數(shù)據(jù)庫的方向。第二章 空間數(shù)據(jù)庫2.1 空間數(shù)據(jù)庫的特征所謂空間數(shù)據(jù)庫是包含空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫?？臻g數(shù)據(jù)是指與空間位置有關(guān)的數(shù)據(jù)，與一般數(shù)據(jù)的差別在于其中包含著大量的幾何數(shù)據(jù)，從而使得空間數(shù)據(jù)具有以下幾個基本特征：1、空間特征：空間數(shù)據(jù)描述了空間物體的位置、形態(tài)，甚至需要描述物體的空間拓?fù)潢P(guān)系。每個空間對象都具有空間坐標(biāo)，這意味著在空間數(shù)據(jù)組織方面，要考慮它的空間分布特征，一般需要建立空間索引。2、抽象性特征：空間數(shù)據(jù)描述的是現(xiàn)實世界中的地物和地貌特征，非常的復(fù)雜，必須經(jīng)

29、過抽象處理，根據(jù)人們關(guān)心的內(nèi)容的不同，人為的取舍數(shù)據(jù)，建立不同主題的空間數(shù)據(jù)庫。3、非結(jié)構(gòu)化特征：若將一條記錄表達(dá)一個空間對象，它的數(shù)據(jù)項可能是變長的。例如，一條弧段的坐標(biāo)，其長度是不可限定的，它可能是兩對坐標(biāo)，也可能是幾萬對坐標(biāo)；其二，一個對象可能包含另外的一個或多個對象。4、空間關(guān)系特征：空間數(shù)據(jù)中記錄的拓?fù)湫畔⒈磉_(dá)了多種空間關(guān)系。這種拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一方面方便了空間數(shù)據(jù)的查詢和空間分析，另一方面也給空間數(shù)據(jù)的一致性和完整性維護增加了復(fù)雜性。5、海量數(shù)據(jù)特征：空間數(shù)據(jù)量是巨大的，通常稱海量數(shù)據(jù)，它的數(shù)據(jù)量比一般的通用數(shù)據(jù)庫要大得多。2.2空間索引GIS通常包含各種大量的空間信息,空間數(shù)據(jù)索引的

30、建立有利于提高空間數(shù)據(jù)的存儲、檢索效率。因此,對空間數(shù)據(jù)索引模型的研究具有重要的現(xiàn)實意義。至今,研究人員提出了大量通用的空間索引技術(shù).常用的空間索引有網(wǎng)格(grid)索引、R-tree索引、四叉樹索引、k-d樹索引和八叉樹索引。下面將介紹幾種空間索引。1、網(wǎng)格索引 格網(wǎng)索引是將覆蓋整個研究區(qū)的范圍，按照一定規(guī)則劃分成大小相等的格網(wǎng)，然后記錄個格網(wǎng)內(nèi)所包含的空間實體，為了便于建立空間索引線性表，每個格網(wǎng)按Morton碼或Peano碼進(jìn)行編碼，建立Peano碼碼與空間實體的關(guān)系，該關(guān)系表就成為格網(wǎng)索引文件，每個要素在一個或者多個網(wǎng)格中,每個網(wǎng)格可包含多個要素，要素不是真正被分割，按格網(wǎng)法對空數(shù)據(jù)進(jìn)

31、行索引時,所劃分的格網(wǎng)數(shù)不能太多,否則,檢索表本身太大而不利于數(shù)據(jù)的索引和檢索。2、R-tree索引 R樹是一種索引大數(shù)據(jù)量空間數(shù)據(jù)的常用方法，是一種高平衡的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括中間節(jié)點和葉子節(jié)點。這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是來自于B樹，除了根結(jié)點和葉子結(jié)點之外，R樹的子節(jié)點有一個最大值M和最小值m，其中m的取值是在2mM/2，每個節(jié)點的實體形式是(I,ptr)。在葉子節(jié)點中，ptr是實體的標(biāo)示符，I是實際實體的最小外接矩形；在中間節(jié)點中，ptr是指向孩子節(jié)點的指針，I是包含下一層的所有孩子節(jié)點的最小外接矩形。3、線性四叉樹索引：四叉樹索引是基于空間劃分組織索引結(jié)構(gòu)的一類索引機制。它將坐標(biāo)空間看作是一個矩形，第一

32、層分解時,將其劃成四個相等的子矩形，稱為象限；在第二層分解時，每個象限又被分成四個子矩形，依次分解，直到遇到終止條件才停止。利用四叉樹索引，為每層創(chuàng)建一個表示地理數(shù)據(jù)的覆蓋圖案，利用這種覆蓋圖案來代替空間圖元，并將該圖案的二維表示存儲在空間索引中。2.3空間數(shù)據(jù)庫的管理模式由于空間數(shù)據(jù)的復(fù)雜性和特殊性，依靠空間數(shù)據(jù)管理方法，出現(xiàn)了幾種不同的空間數(shù)據(jù)庫管理模式。1）混合數(shù)據(jù)庫模式，混合管理模式用文件系統(tǒng)存儲空間數(shù)據(jù)及其拓?fù)潢P(guān)系，用通用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲屬性數(shù)據(jù)，通過唯一標(biāo)識符來建立它們之間的連接。在這種管理模式中，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)除它們的ID作為連接關(guān)鍵字段以外，兩者幾乎是獨立地組織、管理與檢索。

33、表現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)方面，缺乏完整的表達(dá)語義和存儲機制；難于保證數(shù)據(jù)存儲、操作的統(tǒng)一?；旌瞎芾砟Ｊ竭€不能說建立了真正意義上的空間數(shù)據(jù)庫，因為文件管理系統(tǒng)的功能較弱，特別是在數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制以及數(shù)據(jù)損壞后的恢復(fù)方面缺少基本的功能。2）統(tǒng)一數(shù)據(jù)模式，使用純關(guān)系數(shù)據(jù)模型，空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)都用關(guān)系來存儲，使用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系連接機制建立空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，使之能直接存貯和管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)。統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型主要解決了空間數(shù)據(jù)的變長記錄管理，具有關(guān)系數(shù)據(jù)庫查詢、檢索、數(shù)據(jù)完整性和安全機制等優(yōu)點，但是它仍然沒有解決對象的嵌套問題，空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也不能由用戶任意定義，使用上仍然受到一定限制。

34、3）對象關(guān)系數(shù)據(jù)模式，ORDBMS是對RDBMS進(jìn)行面向?qū)ο蟮臄U展，既具有良好的企業(yè)級數(shù)據(jù)庫管理及異構(gòu)數(shù)據(jù)的訪問能力，以及完整性、持久性、并發(fā)控制、可恢復(fù)性、一致性和查詢能力，又具有對海量數(shù)據(jù)、特別是空間數(shù)據(jù)類型的支持。ORDBMS是關(guān)系世界的SQL與對象世界的模型基元的結(jié)合，既保持了RDBMS的所有功能和優(yōu)勢，同時在數(shù)據(jù)服務(wù)器中添加了靈活的功能，支持復(fù)雜的“用戶自定義”應(yīng)用對象和邏輯，較好地實現(xiàn)了對復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的快速高效查詢。因此，基于對象關(guān)系的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)成為GIS空間數(shù)據(jù)管理的主流。4）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模式，面向?qū)ο竽Ｐ妥钸m應(yīng)于空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和管理，它不僅支持變長記錄，而且支持對象的嵌

35、套、信息的繼承與聚集。面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)允許用戶定義對象和對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及它的操作。但面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還不夠成熟，價格又昂貴，目前在GIS領(lǐng)域應(yīng)用還不廣泛。2.4 空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實例Oracle Spatial與ArcSDE可以說是管理空間數(shù)據(jù)庫的優(yōu)秀實例，下面分別予以簡單介紹。 Oracle Spatial Oracle 9i Spatial(簡稱Oracle Spatial)是Oracle 9i的一個重要組件，它能夠使用Grade 9i對空間數(shù)據(jù)的存儲、訪問及分析操作更快捷有效。下面介紹Spatial中的主要概念：Oracle Spatial的對象關(guān)系模型包含一組對象

36、數(shù)據(jù)類型，一種索引類型，以及作用于這些數(shù)據(jù)類型的算子。在對象關(guān)系模型中，幾何體被存儲為對象，并且在單獨一行的單獨一列中，該列的名稱是，SDO_GEOMETRY，空間索引的創(chuàng)建和維護是由基本的DDL語句(CREATE, ALTER, DROP)和DML (INSERT, UPDATE, DELETE)語句完成的。在對象關(guān)系模型中，對空間數(shù)據(jù)的操作流程大致是：創(chuàng)建一個空間表，插入數(shù)據(jù)，創(chuàng)建空間索引，進(jìn)行空間查詢。而這些操作都是基于對象類型SDO_GEOMETRY。 Oracle Spatial內(nèi)建幾何圖形類MDSYS,定義了一系列幾何圖形類型，包括點、點群、線串、多邊形、圓弧串、圓弧多邊形、混合多

37、邊形、混合線串、圓、矩形等。為了高效管理復(fù)合的、具有不同屬性字段的空間數(shù)據(jù)，Oracle Spatial采用層次結(jié)構(gòu)模型。層次結(jié)構(gòu)模型由元素、幾何圖形及圖層組成。元素(Element)是幾何圖形(Geometry)的基本組成部分，Oracle Spatial支持的元素類型有點、線串和多邊形。幾何圖形或地物要素由元素組成。一類地物要素由同一元素組成，同一層地物具有相同的屬性字段。空間索引是Oracle Spatial的一個主要特性，利用空間索引可以快速地檢索所需要的數(shù)據(jù)紀(jì)錄。Oracle Spatial中的空間索引類型包括R-tree索引Quad-tree索引，它們各有優(yōu)缺點，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇

38、其中之一，或兩者都選。為了提高空間查詢和連接的速度，Oracle Spatial采用了兩級查詢模型，分別是初級過濾器(Primary Filter)和次級過濾器(Secondary Filter)。初級過濾器是一個低耗過濾器，返回精確結(jié)果的超集；次級過濾器對來自初級過濾器的結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)格運算，從而獲得精確結(jié)果。 ArcSDEArcSDE是世界著名的GIS軟件生產(chǎn)商ESRI公司開發(fā)的一種空間數(shù)據(jù)引擎。它是該公司開發(fā)的一整套GIS軟件包“ArcGIS”的一個組成部分。ArcSDE的主要功能是在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)之間充當(dāng)一個應(yīng)用網(wǎng)關(guān)，以充分地把GIS和RDBMS集

39、成起來。SDE是結(jié)合先進(jìn)的客戶/服務(wù)器計算模式和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)創(chuàng)建的一種新技術(shù)。SDE管理空間數(shù)據(jù)并為訪問這些數(shù)據(jù)的軟件提供接口，為用戶在任意應(yīng)用中嵌入查詢和分析這些數(shù)據(jù)的功能。SDE將地理特征數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一地集成在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)中，如ORCALE，DB2，INFOMIX，SQL-SEVRE等等，利用從關(guān)系數(shù)據(jù)庫環(huán)境中繼承的強大的數(shù)據(jù)庫管理功能對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一而有效的管理。它尤其適用于多用戶、大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)庫的管理。從空間數(shù)據(jù)管理的角度來看，SDE可以被看成是一個連續(xù)的空間數(shù)據(jù)模型，借助這一模型，我們可以將空間數(shù)據(jù)加入到關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。 ArcSDE以層的方式

40、來管理地理數(shù)據(jù)，具有共同屬性項的一類要素可以放到一層中，每個數(shù)據(jù)庫記錄對應(yīng)一個實際要素。ArcSDE為數(shù)據(jù)庫中各層(Layer)建立了空間索引?？臻g索引是將層從邏輯上分成一個個小塊，稱為“cell，層中的要素則分解到各cell中加以描述，并將此描述信息寫到索引表中。落到多個cell上的要素，將在每個cell對應(yīng)的索引記錄中加以描述。沒有數(shù)據(jù)的cell不包括在索引表中。 ArcSDE存儲和組織數(shù)據(jù)庫中的空間要素的方法，是將空間數(shù)據(jù)類型加到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。ArcSDE并不改變和影響現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用。它只是在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)表中加入圖形數(shù)據(jù)項(Shape column)，供軟件管理和訪問與其關(guān)聯(lián)的空間數(shù)據(jù)

41、。ArcSDE將地理數(shù)據(jù)和空間索引放在不同的數(shù)據(jù)表中，通過關(guān)鍵項將其相聯(lián)。將圖形數(shù)據(jù)項加到一個商業(yè)數(shù)據(jù)庫表后，我們稱該表為空間可用的(spatially enabled )。 ArcSDE通過將信息存入層表( LAYERS table)來管理空間可用表。層表幫助管理商業(yè)表和空間數(shù)據(jù)之間的連接。第三章 ArcObjects二次開發(fā)技術(shù)3.1 ArcObjects簡介ArcObjects是ESRI公司ArcGIS家族中應(yīng)用程序ArcMap、ArcCatalog和ArcScene的開發(fā)平臺，它是ESRI公司提供的一套基于COM技術(shù)的組件庫。ArcObjects包括了3DAnalyst Extensi

42、on、Application Framework、ArcMap、Geodatabase、ArcCatalog、Display、Output等18個功能子系統(tǒng)，提供了1800多個獨立的COM組件、幾百個具有良好文檔說明的接口和數(shù)千個方法，ArcObjects組件展現(xiàn)了幾乎在ArcInfo中可以利用的全部功能。通過AO可以完成這些甚至更多的功能：空間數(shù)據(jù)的顯示、查詢檢索、編輯和分析；創(chuàng)建各種專題圖和統(tǒng)計報表；高級的制圖和輸出功能；空間數(shù)據(jù)管理和維護。AO已經(jīng)提供了許多底層的基本功能，而我們用它進(jìn)行二次開發(fā)的任務(wù)是按照應(yīng)用需求將這些底層功能組裝集合成一個更強大的COM對象。我們現(xiàn)在知道AO是基于微軟

43、的COM技術(shù)來構(gòu)建的，因此它的開放性和擴展性很強大。這兒的開放性是指在開發(fā)環(huán)境的選擇上可以有VBA、VB、VC+、DEPHI等多種支持COM標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，而擴展性是指AO組件沒有提供的功能，如需要定義一種新的數(shù)據(jù)格式，你就可以利用COM技術(shù)來寫自己的COM組件，對AO組件庫進(jìn)行擴展補充。在某種程度上可以說AO開發(fā)功能是沒有限制的。首先我們討論一下如何進(jìn)入AO軟件的領(lǐng)域開發(fā)？AO程序員必須掌握一下四個方面的知識：1）面向?qū)ο蠹夹g(shù)； 2）COM技術(shù)； 3）AO各組件對象的層次組織和相互關(guān)系； 4）支持COM的各種開發(fā)工具及其環(huán)境（如VB、VC、DEPHI等）。關(guān)于這4方面的知識讀者可以找到相關(guān)書

44、籍，在此就不詳細(xì)介紹了，下面介紹一下AO的高級通用組件：1） MapControl控件：MapControl控件提供了類似ArcMap中的數(shù)據(jù)視圖(Data View)的窗口，通過它你可完成以下甚至更多功能： 顯示圖層地圖，放大，縮小，漫游； 生成圖形元素，如點，線，圓，多邊形； 說明注記；識別地圖上被選中的元素，進(jìn)行空間或?qū)傩圆樵儯?標(biāo)注地圖元素。總之在ArcMap中能夠完成的大部分任務(wù)，通過MapControl控件也可以完成。通過設(shè)置MapControl General, Layers, Map 屬性，你甚至不需要寫一行代碼可以獲得一些GIS功能。關(guān)于MapControl控件有許多完整的應(yīng)

45、用示例，存放在ArcObjects Developer KitSamplesControls目錄下。 2） PageLayout控件：PageLayout控件提供了類似ArcMap中的版面視圖的窗口，它有以下的屬性、方法和事件： 管理控件的外觀設(shè)置； 管理控件的顯示屬性； 管理頁面屬性； 在控件中增加和查找元素； 加載地圖文檔到控件； 可以直接從資源管理器和ArcCatalog中拖放數(shù)據(jù)到控件中； 打印頁面設(shè)計。 至于它的功能，ArcMap的Layout視圖能完成的工作，使用PageLayoutControl同樣可以完成，像增加和設(shè)置圖例、打印輸出等許多功能。關(guān)于PageLayout控件有許多

46、完整的應(yīng)用示例，也存放在ArcObjects Developer KitSamplesControls目錄下。3.2 VB6.0環(huán)境下的ArcObjects開發(fā)實現(xiàn)AO 可選的的開發(fā)方式可以分為兩種，一種是在ArcMap應(yīng)用框架基礎(chǔ)上進(jìn)行定制開發(fā)，另一種是脫離ArcMap應(yīng)用框架去開發(fā)獨立的應(yīng)用程序。通常情況下，我們都是在ArcMap框架下進(jìn)行定制開發(fā)，開發(fā)環(huán)境可以選擇ArcMap本身自帶的VBA，也可以選擇VB、VC、DEPHI（AO 8.2以上的版本開始支持C#）。由于本課題選用的是AO+VB的開發(fā)模式，在此將詳細(xì)介紹如何在VB環(huán)境中利用ArcObjects開發(fā)EXE。1）啟動VB開發(fā)環(huán)境

47、，在圖3.1所示的“New Project”對話框中選“StandardEXE項，并點擊按鈕，進(jìn)入VBE環(huán)境。 圖3.1 New Project對話框2）引用ArcObjects對象庫：首先點擊菜單中的項，如圖3.2，進(jìn)入對象庫引用對話框，如圖3.3。圖3.2啟動對象庫引用對話框圖3.3對象庫引用對話框3）對象庫引用對話框（圖3.3）中選中“ESRI Carto Object Library ”、“ESRI Display Object Library”、“ESRI Geometry Object Library”、“ESRI GeoDatabase Object Library”、“ESRI

48、 System Object Library”等幾項，并點擊按鈕，返回VBE環(huán)境。4）點擊菜單項中的項,打開“Components”對話框，如圖3.4。圖3.4打開Components對話框5）在“Components”對話框中，切換到Controls頁，并選中“ESRI MapControl”項，點擊或按鈕，如圖3.5。圖3.5 Components對話框6）如圖3.6所示，加載MapControl控件之后，在VBE的控件面板中出現(xiàn)了MapControl控件圖標(biāo)，用戶便可以像在Form中添加Button一樣在Form中添加MapControl控件，并利用它開發(fā)EXE。圖3.6 添加MapCo

49、ntrol控件3.3 基于AO的地圖顯示與查詢地圖顯示在MapControl顯示地圖有兩種方法：一種不需要任何代碼就可以實現(xiàn)地圖的顯示，在MapControl的屬性頁中直接添加圖層。具體做法為：在MapControl控件上單擊右鍵，選擇Properties,在Property Page 上選擇Map標(biāo)簽，如圖3.7。圖3.7 MapControl的屬性頁再點擊Layers下的按鈕就可以選擇圖層加載了，可以選擇一個或者多個圖層，如圖3.8。圖3.8選擇加載的圖層通過以上的步驟就可以輕松實現(xiàn)地圖在MapControl中的顯示，如圖3.9。圖3.9 MapControl簡單顯示圖層另一種實現(xiàn)地圖顯示

50、的方法是通過按鈕或者菜單來加載Shape文件或者其它的圖層文件。該方法可以通過AddLayer，AddlayerFromFile，AddShapeFile函數(shù)來實現(xiàn)，其代碼為：Sub AddData()Dim pFactory As IWorkspaceFactoryDim pWorkspace As IFeatureWorkspaceDim pFeatLayer As IFeatureLayer 新建一個 ShapefileWorkspaceFactory 對象Set pFactory = New ShapefileWorkspaceFactorySet pWorkspace = pFact

51、ory.OpenFromFile(C:DataUSA, 0)新建一個 FeatureLayer 對象Set pFeatLayer = New FeatureLayerSet pFeatLayer.FeatureClass =pWorkspace.OpenFeatureClass(States) 在地圖上加載一個新圖層With MapControl1.AddLayer pFeatLayer.AddShapeFile C:DataUSA, counties .AddShapeFile C:DataUSA, USHighEnd WithEnd Sub 查詢實現(xiàn)在GIS中查詢分為空間查詢（根據(jù)圖形查屬

52、性）和屬性查詢（根據(jù)屬性查圖形），AO中查詢涉及到的對象有SectionSet，Curor和QueryFilter及其子類和它們所支持的接口。SectionSet主要提供對單張表或FeatureClass中選定的一組記錄的引用，主要通過表或Feature Class的Select方法來創(chuàng)建。QueryFilter對象通過屬性值的條件設(shè)置來達(dá)到選擇記錄的目的，通過IQueryFilter提供的WhereClause屬性來設(shè)置查詢條件（與SQL語句寫法相同）。屬性查詢的示例代碼為：Dim pFeatLayer As IFeatureLayerSet pFeatLayer = MapControl.

53、Layer(0)Dim pFeatSel As IFeatureSelectionSet pFeatSel = pFeatLayer pFeatSel.SelectFeatures pQueryFil, esriSElectionResultNew, FalseDim pSelSet As ISelectionSetSet pSelSet = pFeatSel.SelectonSetDim pFeatCursor As IFeatureCursorpSelSet.Search Nothing, True, pFeatCursorDim pFeature As IFeatureSet pFeat

54、ure = pFeatCursor.NextFeatureDo While Not pFeature Is Nothing 添加對Feature的操作 Set pFeature = pFeatCursor.NextFeatureLoopSpatialFilter對象是一個QueryFilter對象，它包括空間約束和屬性約束，通過Ispatial_Filter接口提供的Geometry、Geometry Field和SpatialRel屬性可設(shè)置查詢條件?？臻g查詢的示例代碼為：Dim pSpatialFilter As ISpatialFilterSet pSpatialFiler = New

55、SpatialFilterWith pSpatialFilterSet .Geometry = pGeometry(一個Geometry對象) .GeometryField = “Shape” (數(shù)據(jù)庫表中的用來存儲幾何圖形的字段) .SpatialRel = esriSpatialRelIntersects(相交關(guān)系)End With Dim pFeatureSel As IFeatureSelectionSet pFeatureSel = pFeatureLayerpFeatureSel.SelectFeatures pSpatialFilter,esriSelectionResultNe

56、w,- False第四章 多比例尺空間數(shù)據(jù)庫4.1 多比例尺GIS的基本概念人類信息獲取實際上是以一種有序的方式對思維對象進(jìn)行各種層次的抽象，以便使自己既看清了細(xì)節(jié)，又不被枝節(jié)問題擾亂了主干，因為“超過一定的詳細(xì)程度，一個人能看到的越多，他對所看到的東西能描述的就越少”。因此，GIS既要滿足用戶對地理環(huán)境宏觀上的認(rèn)識，又考慮到他們有觀察局部細(xì)節(jié)微觀上的要求，這就要求GIS應(yīng)該提供多比例尺的空間信息。在 GIS中同時存在幾種不同比例尺(或精確程度)的空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)象被稱為GIS的多比例尺性，而相應(yīng)的GIS被稱為/多比例尺GIS(Multi-Scale GIS)或/多分辨率GIS(Multi-res

57、olution GIS)。對同一區(qū)域不同尺度、不同分辨率表達(dá)的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配與集成，是空間數(shù)據(jù)庫融合技術(shù)中的一個重要內(nèi)容?！俺叨取备拍畋徽J(rèn)為是空間數(shù)據(jù)表達(dá)的一個重要特征，從認(rèn)知科學(xué)的觀點，它體現(xiàn)了人們對空間事物、空間現(xiàn)象認(rèn)知的深度和廣度。一般意義上的地學(xué)領(lǐng)域的“尺度”是指研究對象的空間域上延展范圍或時間域上的覆蓋區(qū)間，而地理信息系統(tǒng)的“尺度”為“比例尺”所取代，定義為表達(dá)空間（GIS空間數(shù)據(jù)庫）中的長度與實際地理空間長度的比率。在“表達(dá)長度”、 “實際長度”、“比例尺”三個概念中，認(rèn)知表達(dá)空間的“表達(dá)長度”是固定的，“空間尺度”與“比例尺”的關(guān)系變?yōu)榉帜概c商的關(guān)系，即大尺度對應(yīng)小比例尺、小尺

58、度對應(yīng)大比例尺。數(shù)字技術(shù)環(huán)境下，中文文獻(xiàn)對scale的翻譯目前越來越多地用“尺度”概念代替“比例尺”，實質(zhì)上是一致的，只不過數(shù)量意義上的變化趨勢正好相反?？臻g表達(dá)是為認(rèn)知服務(wù)的，認(rèn)知的水準(zhǔn)與能力是需要考慮的因素。大尺度下的空間包容較多的地理目標(biāo)、較復(fù)雜的地理現(xiàn)象，受空間表達(dá)和認(rèn)知能力的限制，只有重要突出的地理目標(biāo)才得以表達(dá)。而對于小尺度空間一般性的目標(biāo)都可以表達(dá)。因此，空間尺度的廣度與認(rèn)知的分辨率是緊密相關(guān)的。這樣，“尺度”、“比例尺”、“分辨率”3個概念密切相關(guān)，在某種意義上講，在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，“多尺度”、“多比例尺”、“多分辨率”是等同的。4.2 GIS中地理要素的多尺度表現(xiàn)特征尺度在地球

59、空間數(shù)據(jù)中表現(xiàn)為空間范圍上的可變性、時間上的可擴展性和屬性內(nèi)容的可歸并及可抽象的綜合性。在相同的空間參考系中，大尺度數(shù)據(jù)在空間上占有較大的空間范圍,表現(xiàn)在屬性上則是反映實體/過程或現(xiàn)象的整體、抽象、輪廓趨勢；小尺度則是屬性上反映研究對象的詳細(xì)、具體的內(nèi)容；中等尺度則為一種過度尺度。在不同的尺度下，地理要素表達(dá)的尺度特征表現(xiàn)在以下幾個層面：1、在幾何層面上，同一地理要素在不同的尺度下表現(xiàn)出不同抽象程度的幾何形狀，反映在數(shù)據(jù)庫中則可能被抽象為不同的幾何類型。如：道路網(wǎng)中同樣幾條路段，在小比例尺下各路段用其道路中心線表示，立交橋、路口等結(jié)點也用簡單的點狀目標(biāo)來表示；但在較大比例尺下，同樣的路段則表達(dá)

60、為雙線目標(biāo)，而道路節(jié)點也用面狀幾何要素表示。 2、在要素層面上，幾個要素可在不同的抽象層次下，基于不同的幾何、時態(tài)、或語義準(zhǔn)則聚合成新的復(fù)合要素。這樣一個復(fù)合要素可能在不同尺度下存在幾種不同的表達(dá)，且各種表達(dá)相互獨立，在不同比例尺轉(zhuǎn)換時會發(fā)生出現(xiàn)/消失或聚集/分解的情況，如某些要素在一種比例尺地圖上可見，而在較小比例尺地圖上不再可見。這種情況下，復(fù)合要素和底層的對應(yīng)要素間具有層次性關(guān)系，高層要素由低層要素組合而成。如：一個省級行政區(qū)劃要素由幾個地區(qū)級行政區(qū)劃要素組成，后者又由幾個縣級行政區(qū)劃要素組成，彼此之間存在行政上的隸屬關(guān)系和空間上的聚集/分解關(guān)系。3、在屬性層面上，同一地理要素在不同抽象