空间数据库(上机实习)

• 优点
– 可以利用数据库强大的数据管理、数据安全、 并发以及事务处理等功能。
• 缺点
– 软件投资较大。
• 目前，主流的GIS软件都支持在标准的数 据库管理系统表中存储和管理地理信息， 当然，不同的软件具体方式有所不同。 • 在推出ArcGIS的同时，ESRI公司同时推 出了一种新的数据库方式的空间数据存 储模型——Geodatabase。
电线杆与变压器的关系
• 建立关系的意义：
– 在查询一个对象的属性时，可以同时显示与 之相关的对象及其属性，也可以以相关对象 的属性进行专题制图； – 如对象之间的关系为复合关系，在对一个对 象进行编辑时，可以通过关系使相关对象产 生同步变化。
• 在Geodatabase中，相互关联的对象可以 用关系类数据定义它们之间的关系。 空 间对象之间、非空间对象之间以及空间 对象和非空间对象之间都可以建立关系。
根据类型定义两 个子类 (ArcCatalog)
通过列表框选择对要素子类进行赋值
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定义域
• 域（domain）是要素字段的有效取值与 范围。域的定义保证输入数据的有效性。 • 有两种类型的域：范围域和编码值域。 范围域是定义数字字段的有效取值范围； 编码值域是定义有效字段值的集合。 • 如数据存在子类字段，则同一字段可按 照子类选择不同的域。
选中某个子类，可 以定义该子类各个 字段值的域（从已 有的域中选择）
• 在ArcMap环境下，对字段值进行编辑时， 如果字段值有编码值域，只能在已定义 的值中进行选择；如果字段值有范围域， 利用Editor工具栏下的Validation命令可以 对选中的要素进行有效性检验（要素在 编辑状态下），如用户输入的数据在数 据域之外，该对象将被认为是一个无效 （invalid）对象。
– 在shanghai要素集中新建pole要素类（点要 素类），新增三个字段：类型（短整型）、 高度（短整型）和管理部门（文本型）。 – 在pole要素类的属性表中，选择子类选项卡， 根据type字段创建pole类型子类，包括Wood、 Steel和Cement。 – 在ArcMap环境下通过列表框选择对要素子 类进行赋值。
• Demo
– 新建一个Personal Geodatabase。 – 在Personal Geodatabase下，新建一个 shanghai要素集，定义坐标系统为高斯投影， 单位为米，精度为1。 – 在shanghai要素集中，新建一个parcel要素类， Shape字段类型为polygon，新增字段 parcel_name（文本型）、 owner_name （文 本型） 。 – 在Personal Geodatabase下，新建一个owner 表，新增字段name （文本型） 、age （短 整型） 。
Geodatabase数据模型
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GIS中的数据 GIS中数据的存储方式 Geodatabase数据模型的类型及数据组织 创建Personal Geodatabase
• GIS中的数据是多种多样的，除地图数据 外，还包括图像数据、表格数据、行为 规则以及数据处理模型等。
• 地图数据通常是矢量数据，是以离散的 点坐标表示地理要素（feature）。在GIS 中，不同的地理要素通常是分层表示， 如道路、河流、居民地等。同种要素组 成的图层称为要素类（feature class）。 • 图像数据是栅格数据（raster），是以一 系列栅格值来表示。
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基本过程
• 在ArcCatalog环境下，选择一个文件夹 （或根目录），右击鼠标可以新建一个 Geodatabase。 • 在Geodatabase下，可以新建要素类和表 格，也可以新建一个要素集，把具有相 同空间参照的要素类放在同一要素集中。
• 在新建要素集时，可以定义要素集的坐 标系统以及X/Y、Z、M的域。
• 优点
– 简单易操作； – 软件投资较小。
• 缺点
– 不能定义数据规则； – 不支持版本管理； – 不支持多用户的并发访问； – 安全性较差。
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数据库方式
• 所有数据统一存贮在数据库中，可以是 小型单用户数据库（如Access），也可 以是企业级的多用户数据库（如Oracle、 DB2、Informix、SQL Server等）。
• 表格数据（table）是具有相同字段的记 录的集合，没有空间信息。 • 行为规则包括要素的子类、数据域、关 系、完整性规则（拓扑）及要素连通性 规则（几何网络）等。 • 数据处理模型包括工具、模型、脚本程 序等。
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GIS中的数据 GIS中数据的存储方式 Geodatabase数据模型的类型及数据组织 创建Personal Geodatabase
个人Geodatabase
• Microsoft Jet Engine （Access）
• 单用户编辑 • 2GB大小限制 • 不支持版本管理
多用户Geodatabase
• Oracle • IBM DB2 • IBM Informix • Microsoft SQL Server
• 需要ArcSDE • 多用户编辑 • 基于版本管理的工作 流 • 数据库大小和用户数 限制依赖于数据库
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Geodatabase数据组织
• 可以把矢量地图（Feature Class）、表格 （Table）、栅格图像（Raster Dataset）、地理 数据的行为规则以及元数据文档、空间处理工 具等存储在一个Geodatabase中。 • 在Geodatabase中，可以建立要素集（Feature Dataset），把具有相同空间参考的地图数据存 放到同一要素集中。在要素集中，可以定义集 合中空间相关要素行为的完整性规则（拓扑） 及要素连通性规则（几何网络）。
编码值域
范围域
• 右击Geodatabase，点击properties，然后 点击Domain选项卡，定义不同的域。 • 对每个域，需要定义域所对应的字段类 型，在一个Geodatabase中，不同要素类 或表可以共享相同字段类型的域。如可 以定义5分制、100分制、150制成绩（均 为短整型）的范围域，语文成绩、数学 成绩、体育成绩（短整型字段）等均可 选用相应的域。
– 坐标系统的定义有三种方式：选择、输入和 新建。 – X/Y的域包括X/Y坐标值的精度（Precision） 及范围。如Precision 为1，则坐标值取整数， 如Precision为100，则坐标值精确到小数点后 面两位。由于Geodatabase是以4个字节存储 坐标值，小数位越多，能表示的X/Y范围就 越小。 – Z和M分别是高程值和测量值，同样可以定 义它们的域。
• 建立关系类后，在查询一个要素的信息 时，可以显示与之相关的其它要素信息， 它们之间的关系可以通过标注显示，其 中源与目标的关系标注称为正向标注， 目标与源的关系标注称为反向标注，如 Owner为源，Parcel为目标，则正向标注 通常是“own‖，反向标注通常是“is owned by‖
• 对多对多关系，需要建立一个属性表描述它们 的关系。 Name 张三 张三 李四 Parcel A B A
只要定义最小X/Y 值和精度，就能自 动计算出最大X/Y 值。
• 对新建的要素类或表格，我们可以定义 相应的字段（包括字段名及数据类型 等）。
ArcGIS data types table
• 对每个字段，我们可以定义字段值显示 的宽度（Precision）及小数位（Scale）。 当字段在数据库中产生时，字段类型可 能会根据定义的字段宽度与小数位发生 变化。 • 对要素类，需要定义Shape字段的类型 （point、line、polygon、multipoint以及 multipatch）。
定义三个域，前两 个为范围域，第三 个为编码域
• 在新建要素类时，对新建的字段（或子 类）可以选择Geodatabase中已有的域作 为字段域。对已建的要素类，通过打开 要素类属性表，来定义子类以及子类域。 • 对一个字段（或子类）只能选择类型一 致的域，如字段为长整型，只能选择同 样是长整型的域。
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创建关系
• 关系（relationship）是指对象之间存在的 关联。 • 对象之间的关系包括简单关系（simple） 和复合关系（composite）。
– 简单关系（simple）是指对象的存在是独立 的。如一个铁路的道口有一个或多个信号灯， 但它们的存在是独立的。 – 复合关系（composite）是指一个对象的生命 周期控制相关对象的生命周期，如电线杆与 变压器之间的关系。
• 个人Geodatabase使用微软的Access数 据库来管理数据，它支持单用户编辑， 不支持版本管理。 • 多用户Geodatabase通过ArcSDE连接企 业级数据库平台，它能支持海量数据库、 多用户的并发访问以及长事务和版本管 理的工作流。
个人和多用户Geodatabase比较
Geodatabase DBMS 注释
2要素的某一字段 对要素进行细分，如电线杆按照材质可 以分成木质、铁质、水泥质等。子类的 定义有利于对对象进行管理，也有利于 数据输入。 • 如要创建子类，子类字段必须是整型。 在要素类或表的属性表中，选择子类选 项卡，然后输入每一个子类的代码和描 述。
• Demo：
• 在一个关系类中，需要定义其中的一个对象为源 （origin），另一对象为目标（destination）。源 和目标是相对的，不是绝对的。 • 对象之间有4种对应关系：一对一、一对多、多 对一和多对多。其中，一对多和多对一是与源和 目标的定义有关，如电线杆与变压器的关系，一 个电线杆可以支持多个变压器，但是一个变压器 只能在一个电线杆上，如定义电线杆为源，变压 器为目标，则是一对多关系；反之，变压器为源， 电线杆为目标，则变成多对一。在ArcGIS中，只 提供3种对应关系（一对一、一对多和多对多）， 如是多对一关系，可以改变源和目标的定义变成 一对多关系。