基于GIS的空间数据库构建与应用研究

１ 引言
地理信息系统 （ Ｇ ｅｏｇｒａｐｈｉ ｃ Ｉｎｆ ｏｒｍ ａｔ ｉ ｏｎ Ｓｙｓｔ ｅｍ ， 地理学、 测 绘学 、 城市科学等一系 Ｇ ＩＳ）融合了信息 学、 列科学技术，是一门典型的边缘学科。经过 ４０ 余年的 发展，Ｇ ＩＳ 经历了从最早期简单的机助制图，到现在与 卫星遥感技术相结合的过程，已经发展成为一项非 常 成熟的应用技术，活跃于生产和生活的各个部门。 但是，Ｇ ＩＳ 的广泛应 用和深入发 展， 也给 Ｇ ＩＳ 数 据 库带来 了 数 据 量 激 增 的 问 题 ；而 且 ，传 统 Ｇ ＩＳ 中 空 间数据与属性数据是分别存储的，即空间数据 （ 图形数 据 ）以文件格式 存放，非空间 数据 （属性数 据 ）则存放在 关系数据库中，形成文 件 ＋ 关 系数据库的二元存储 模 式。这样的存储方式在数据安全和数据共享方面都存 在着不少缺陷。 基于这种情况，Ｇ ＩＳ 自身的数据存储能 力显然已经不能完全满足实际需求，需要借助功能 更 加强大的外部数据库来存储和处理海量数据。空间数 据 库 正 是 在 这 一 背 景 下 应 运 而 生 ， 并 应 用 到 了 Ｇ ＩＳ 中。
MapInfo Oracle Spatial
Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ 采 取 对 象 —关 系 式 模 型 表 现 空 间 元 素 ， 这 种 模 式 使 用 包 含 一 个 类 型 为 Ｍ Ｄ ＳＹ Ｓ． ＳＤ Ｏ ＿Ｇ Ｅ Ｏ Ｍ Ｅ ＴＲ Ｙ 字段的数据库表。在表中用一行具 有 ＳＤ Ｏ ＿Ｇ Ｅ Ｏ Ｍ Ｅ ＴＲ Ｙ 字 段 的 对 象 类 型 记 录 来 存 储 一
上的各版本都包含了空间数据管理模块 Ｓｐａｔ 。与同 ｉ ａｌ 类产品相比较 ，Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ 提供了成熟 的空间数据 支 持 ，是 一 种 全 空 间 数 据 库 ，能 够 将 Ｇ ＩＳ 生 成 的 空 间 数据和属性数据全部存入到该数据库中。
允许在同一个图层中包含不同类型的 对象，这就为 用 户按实际需求组织地图提供了便利。在 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ 中可 以通过手工跟踪鼠标灵活方便地创建空间对象。创建 空间对象时，Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ 会根据用户的预设定，自动 生成 空间数据。
个空间数据实体。空间索引的创建和维护则由基本的 从而使过去需要多行多列才能存储的 ＳＱ Ｌ 语句完成。 空间实体信息， 在 Ｓｐａｔ ｉ ａｌ 中只需一行记录即可存储。 这就大大节省了存储空间，并方便了应用的 数据处理 和数据维护等操作。 这 种 对 象 —关 系 式 模 型 在 管 理 空 间 数 据 方 面 具 有诸多优点，主要是：（ １）安全性较高；（ ２）支持多种几何 类型，如点、 直线、 曲线、 多边形等；（ ３）创建和维护空间
面临的最紧迫的问题之一。如果没有外部数据库的支 持 ，仅 凭 Ｇ ＩＳ 自 身 的 存 储 能 力 ，很 难 从 根 本 上 解 决 这 一问题。而空间数据库的应用使海量的空间数据和属 性数据实现了一体化存储，并使更广泛 的空间数据 共 享成为可能。 此外，空间数据库也是空间 数据挖掘的 基础。空 间数据挖掘是指对空间数据库中非显式 存在的知识 、 空间关系或其它有意义的模式等的提 取，是数据挖 掘 技术在空间领域的一个分支。空间数据库存储的海量 数据是空间数据挖掘的必要前提。在空间数据库上进 行 数 据 挖 掘 ，能 够 找 出 大 量 隐 含 的 、 对管理和研究工 作有指导意义的知识，是对空间数据 库中数据的 深层 应用。在某些对数据要求比较高的情况下，还可 以按 照 一 定 主 题 ，对 空 间 数 据 库 中 的 数 据 进 行 抽 取 、 转换 和 清 洗 ，形 成 更 高 层 次 的 空 间 数 据 仓 库 ，更 好 地 支 持 空间数据挖掘和与空间数据有关的决策过程。
技 术 创 新
２ 空间数据库作用简介
空间数据库是一类特殊且 重要的数据 库，在其内 部 存 储 了 大 量 与 空 间 有 关 的 数 据 ，如 地 图 、 遥感数据 等。更重要的一点是，空间数据库具备将 空间数据与 属性数据无缝链接和一体化存储管理的能力。由于空 间数据带有空间拓扑结构和位置关系，并且相互之 间 存在数据依赖问题，所以较之关系型数据库和 事务型 数 据 库 ，空 间 数 据 库 在 数 据 存 储 机 制 、 数据组织结构 崔阳：硕士研究生 北京市委组织部基金资助项目（Ｋ Ｍ ２００４１００２８０１３）
和数据访问方式等方面有诸多不同之 处，且要复杂 得 多。对空间数据库的访问通常需要采取空间推 理、 空 间知识表示等技术来实现。
Ｇ ＩＳ 是空间数据库发展的主体。采用空间数据库 技术存储数据，是当前 Ｇ ＩＳ 应用和发展的要求。怎样 有效地存储、 管 理 和 挖 掘 海 量 数 据 ，已 经 成 为 Ｇ ＩＳ 所
（首都师范大学 ）崔
阳 王 华 乔淑娟
Ｃ ｕｉ，Ｙ ａｎｇ Ｗ ａｎｇ，Ｈ ｕａ Ｑ ｉ ａｏ，Ｓｈｕｊ ｕａｎ
摘要：Ｇ ＩＳ 在 空 间 数 据 和 属 性 数 据 一 体 化 存 储 和 管 理 方 面 的 能 力 有 限 ， 而 空 间 数 据 库 技 术 可 以 较 好 地 弥 补 Ｇ ＩＳ 这 一 不 足 。 本 文 详 细 给 出 了 利 用 Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ 与 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ 相 结 合 构 建 空 间 数 据 库 的 方 法 和 过 程 ，并 介 绍 了 空 间 数 据 库 的 一 些 应 用 。 关键字：Ｇ ＩＳ ；空间数据库；空间数据；Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔｉ ａｌ 中图分类号：Ｔ Ｐ ３１１． 文献标识码：Ａ １３
Байду номын сангаас
ｌ ｉ ｔ ｙ ｏｆ Ｇ ＩＳ ｉ ｓｌ ｉ ｍｉ ｔ ｅｄ ｉ ｎ ｉ ｎｔ ｅｇｒａｔ ｅｄ ｓｔ ｏｒａｇｅ ｏｆ ｓｐａｔ ｉ ａｌ ｄａｔ ａ ａｎｄ ａｔ ｔ ｒｉ ｂｕｔ ｅ ｄａｔ ａ， ａｎｄ ｓｐａｔ ｉ ａｌ ｄａｔ ａｂａｓｅ ｃａｎ ｓｏｌ ｖｅ ｔ ｈｅ Ａ ｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ａｂｉ ｐｒｏｂｌ ｅｍ ｆ ｏｒ Ｇ ＩＳ ｍ ｕｃｈ ｂｅｔ ｔ ｅｒ． Ｉｎ ｔ ｈｉ ｓ ｐａｐｅｒ， ｔ ｈｅ ｍ ｅｔ ｈｏｄ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔ ｒｕｃｔ ｉ ｎｇ ｓｐａｔ ｉ ａｌ ｄａｔ ａｂａｓｅ ｂｙ Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ ｗ ｉ ｔ ｈ Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ ａｒｅ ｉ ｎｔ ｒｏｄｕｃｅｄ ｉ ｎ ｄｅｔ ａｉ ｌ， ａｎｄ ｔ ｈｅｎ ｔ ｈｅ ａｐｐｌ ｉ ｃａｔ ｉ ｏｎ ｏｆ ｓｐａｔ ｉ ａｌ ｄａｔ ａｂａｓｅ ｉ ｓ ｇｉ ｖｅｎ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ： Ｇ ＩＳ； ｓｐａｔｉ ａｌｄａｔａｂａｓｅ； ｓｐａｔｉ ａｌｄａｔａ； Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔｉ ａｌ
《 嵌入式系统应用精选 ２００ 例》
３ 开发工具的选取
目前，比较完善的空间数据 库开发工具 还不是很 多 。本文选取 Ｏ ｒａｃｌ ｅ 公 司的 Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ 来 构 建 空 间数据库， 并采用 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ 公司的地理信息系统产品
Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ Ｐｒｏｆ ｅｓｓｉ ｏｎａｌ 作为 Ｇ ＩＳ 的开发环境和空间数据
您的论文得到两院院士关注 文章编号 ：１００８－０５７０（２００６）０２－ ３－０１９９－０３
Ｇ ＰＳ Ｇ Ｉ Ｓ
基于 Ｇ Ｉ Ｓ 的空间数据库构建与应用研究
Ｃ ｏ ｎ ｓｔｒｕ ｃｔｉ ｏ ｎ ａｎ ｄ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃａｔｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔｈ ｅ Ｓ ｐ ａｔｉ ａｌ Ｄ ａｔａｂ ａｓｅ Ｂ ａｓｅｄ ｏ ｎ Ｇ Ｉ Ｓ
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在有些情况下，构建空间数 据库的初始 数据可能 是纸质地图或航空照片，这时需要对初 始数据实行 预 处理。方法是将纸质地图或照片转化为 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ 可以 识别的栅格地图，然后将栅格地图矢量化，创建图层， 并根据需要为地图上出现的各类空间对象确定属性 字段。 在创建新的图层后， 需要为该图层输入属性数 据，将图层中的地图对象与属性数据联系起来。 Ｍ ａｐ－ 按钮， “信息” Ｉｎｆ ｏ 提供了可视化输入方式，只需要选择 再选中某一个空间对象既可以出现属性数据的数据 界面。这些属性数据可以和空间数据一起， 通过
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索引方便；（ ４） 索引由 Ｏ ｒａｃｌ ｅ 数据库服务器自动维护； （ ５） 存储单个空间实体的空间信息占用的数据库容量 具备强大的空间分析功能。 小；（ ６）
３． ２ 地理信息系统开发平台 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ 美国 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ 公司的地 理信息系统 产品 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ 灵活直观、 支持关系数据 Ｐｒｏｆ ｅｓｓｉ ｏｎａｌ 具 有 功 能 完 备 、 库等诸多优点。利用 Ｍ ａｐＩｎｆ ，不但可以方 ｏ Ｐｒｏｆ ｅｓｓｉ ｏｎａｌ 便快速 地 开 发 功 能 强 大 、 实 用 性 强 的 Ｇ ＩＳ 系 统 ，将 数
库表数据的导入界面。
３． １ 空间数据库 Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ
邮局订阅号：８２－９４６ ３６０ 元 ／ 年
－ － １９９
Ｇ ＰＳ Ｇ Ｉ Ｓ
中 文 核 心 期 刊《 微 计 算 机 信 息 》 （管 控 一 体 化 ）２００６ 年 第 ２２ 卷 第 ２－３ 期
Ｏ ｒａｃｌ ｅ 公司的大型数据库产品 Ｏ ｒａｃｌ ｅ ８ｉ 及 ８ｉ 以
Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ ７． ０ 做出了一系列的改进，其中最重要的是加 强了对 Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ ９ｉ 最新版本的支持，同时也继续 支持 Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ ８． １． ６ 和 Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ ８． １． ７。 Ｅ ａｓｙＬｏａｄｅｒ 是 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ 提供的一种基于 Ｗ ｉ ｎｄｏｗ ｓ 平台的工具，其作用是使 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ ７． ０ 能够直接联接空 间数据库， 可以一次性快速地将 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ 的空间数据 表文件导入到 Ｏ ｒａｃｌ ｅ 空间数据库表中。Ｅ ａｓｙＬｏａｄｅｒ 支 持 Ｍ ａｐＩｎｆ ｏ的 ｔ ａｂ 文 件 通 过 Ｏ Ｄ Ｂ Ｃ 向 一 般 关 系 数 据 库的上载，同时对 Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ 给予了直接支持。这 样 ，在 Ｅ ａｓｙＬｏａｄｅｒ 界 面 下 ，用 户 就 可 以 方 便 地 向 选 定 的 Ｏ ｒａｃｌ ｅ Ｓｐａｔ ｉ ａｌ 空间数据库导入数据。