基于ArcSDE的空间数据组织和管理

１ＡｒｃＳＤＥ的体系结构和数据模型ＡｒｃＳＤＥ采用客户／服务器（即Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ）体系结构。

在以Ｏｒａｃｌｅ为底层数据库的环境中，ＡｒｃＳＤＥ为用户提供了三种灵活的选择，用户可以根据具体情况选择直接连接（也称为两级连接，Ｔｗｏ－ＴｉｅｒｅｄＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）、间接连接（也称为三级连接，Ｔｈｒｅｅ－ＴｉｅｒｅｄＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）或者建立ＯＬＥＤＢ连接。

一般推荐采用间接连接。

ＡｒｃＳＤＥ间接连接的体系结构如图１所示。

在服务器端ＡｒｃＳＤＥＳｅｒｖｉｃｅ的ｇｉｏｍｇｒ进程一直在后台运行，当客户程序连接请求通过ＴＣＰ／ＩＰ网络发送到ＡｒｃＳＤＥ时，ｇｉｏｍｇｒ进程为该连接分配一个专用的ｇｓｒｖｒ，以后客户程序与ＡｒｃＳＤＥ的应用服务器之间的通讯就通过该ｇｓｒｖｒ进程来进行。

ｇｓｒｖｒ进程主要起以下几个作用：（１）服务于该连接的所有请求；（２）解释客户查询请求为Ｏｒａｃｌｅ可以理解的ＳＱＬ语句，并根据查询对象（要素类或栅格数据集）的空间索引和查询条件产生过滤器，然后将带有过滤器的ＳＱＬ语句提交Ｏｒａｃｌｅ服务器；（３）进一步将Ｏｒａｃｌｅ提取的查询结果集进行第二步的空间过滤，以产生符合查询条件的最小结果集并返回客户程序；（４）维护和管理元数据。

ＡｒｃＳＤＥ作为空间数据库引擎，既可以将矢量数据存储到ＧｅｏＤａｔａｂａｓｅ中，也可以将栅格数据存储到ＧｅｏＤａｔａｂａｓｅ中。

ＡｒｃＳＤＥ以ＧｅｏＤａｔａｂａｓｅ数据模型来存储数据。

在ＧｅｏＤａｔａｂａｓｅ数据库中，ＧｅｏＤａｔａｂａｓｅ是最高层次的地理数据单元，所有的地理数据由一个或多个ＧｅｏＤａｔａｂａｓｅ组成。

一个ＧｅｏＤａｔａｂａｓｅ由多个抽象数据集（Ｄａｔａｓｅｔｓ）组成［２］。

数据集通过继承得到Ｔｉｎ（Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄｉｒｒｅｇｕｌａｒｎｅｔｗｏｒｋ）数据集、栅格数据集、要素数据集和表。

Ｔｉｎ数据集是指一套带有ｚ值的不规则三角网，用它来精确表示表面。

栅格数据集是存储有不同光谱或分类值的基于ＡｒｃＳＤＥ的空间数据组织和管理张佐帮１，尚颖娟２（１．西南大学地理科学学院，重庆４００７１５；２．西南大学资源环境学院，重庆４００７１６）摘要：重点讨论了ＡｒｃＳＤＥ的数据组织模型，以及如何组织和管理空间数据；利用ＡｒｃＳＤＥ结合Ｏｒａｃｌｅ９ｉ技术，实现了中国－－东盟自由贸易区电子政务系统中数据库的建立。

关键词：ＡｒｃＳＤＥ；数据组织；空间数据库中图分类号：Ｐ２０８；ＴＰ３１１文献标识码：Ｂ文章编码：１６７２－６２５１（２００７）０９－００５８－０３ＴｈｅｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｓｐａｔｉａｌｄａｔａＺＨＡＮＧＺｕｏ－ｂａｎｇ１，ＳＨＡＮＧＹｉｎｇ－ｊｕａｎ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇｔｈｅｄａｔａｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆＡｒｃＳＤＥａｎｄｈｏｗｔｏｏｒｇａｎｉｚｅａｎｄｍａｎａｇｅｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄａｔａ．ＢｙｕｓｉｎｇＡｒｃＳＤＥａｎｄＯｒａｃｌｅ９ｉｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｔｈｅｄａｔａｂａｓｅｏｆｔｈｅＥ－ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｏｆＣＡＦＴＡｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡｒｃＳＤＥ；Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｄａｔａ；Ｓｐａｔｉａｌｄａｔａｂａｓｅ收稿日期：２００７－０８－２２作者简介：张佐帮（１９７９－），男，助教，研究方向：地理信息系统应用。

图１ＡｒｃＳＤＥ间接连接的体系结构［１］多光谱带的一个简单数据集或一个复合数据集。

要素数据集是具有相同空间参考系（ＳｐａｔｉａｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅ）的要素类集合，它由几何网络和对象组成。

几何网络同时也称拓扑，被绑定在一个包含有完整拓扑的要素类的图层中。

要素类还可派生为点、线和面三种要素。

数据集中的另一类地理数据（属性数据）－－表，通过继承可以得到属性关系类和对象类。

属性关系类是一张存储要素与要素之间或对象与对象之间的关联的表，对象类则是用于关联行为的表。

对象类向下可泛化为要素类，并为要素类制定了相应的约束机制－－规则；对象类同时又与几何网络组合成要素数据集，而且对象类又继承自表，这就把地理空间数据和属性数据联系在一起。

２ＡｒｃＳＤＥ存储和组织空间数据空间数据的组织和存储包括栅格数据和矢量数据两个方面。

栅格数据的组织形式有两种：无缝镶嵌（Ｍｏｓａｉｃ）和栅格编目（Ｒａｓｔｅｒｃａｔａｌｏｇｓ）［３］。

无缝镶嵌是将两景或多景影像融合为一个无缝的栅格数据集，影像重叠部分会根据各景影像加载时的顺序由后加载的影像修改、覆盖先加载的影像，对于那些不需要进行修改的背景影像数据以及影像重叠部分无关紧要的数据来说，采用镶嵌方式有很大的好处，因为镶嵌图的显示速度很快。

参与制作栅格数据镶嵌图的各景影像必须具有相同的波段数、色彩深度和空间参考系统，且不能含有色彩映射表。

栅格编目组织形式是将多景影像显示为一个无缝的图层而不必将其镶嵌。

对于需要经常更新的影像数据以及两景影像重叠部分不希望被覆盖而失去信息的影像数据而言，可以采用这种组织方式。

在ＡｒｃＳＤＥ中，栅格数据存储为Ｏｒａｃｌｅ的诸关系表，这些表主要包括ＳＤＥ系统用户方案下的ＳＤＥｒａｓｔｅｒｃｏｌｕｍｎｓ表、用户方案下的业务表（Ｂｕｓｉｎｅｓｓｔａｂｌｅ）和４个支撑表（ｒａｓｔｅｒｔａｂｌｅ、ｒａｓｔｅｒａｕｘｉｌｉａｒｙｔａｂｌｅ、ｒａｓｔｅｒｂａｎｄｔａｂｌｅ和ｒａｓｔｅｒｂｌｏｃｋｔａｂｌｅ），以及它们的索引。

这６个表中，ｒａｓｔｅｒｂｌｏｃｋ表是真正存储影像像元值的，因此该表记录数最多，至于ｒａｓｔｅｒｂｌｏｃｋ表记录数的多少，则与ＡｒｃＳＤＥ的存储参数有关。

ＡｒｃＳＤＥ中的矢量数据是作为Ｓｈａｐｅ存贮的，一个Ｓｈａｐｅ可以是一个点、一条线，或是一个平面，一个Ｓｈａｐｅ就是地图上的一个对象，每个Ｓｈａｐｅ有独立的属性，例如城市人口、河流名称等。

３ＡｒｃＳＤＥ的应用实例中国———东盟自由贸易区电子政务系统是一个基于网络的辅助决策支持系统。

它的数据库采用ＡｒｃＳＤＥ和Ｏｒａｃｌｅ９ｉ对数据进行组织和管理，实现了空间数据和非空间数据的一体化管理。

在本数据库中，主要的数据有：（１）空间数据：中国－－东盟１０国矢量数据（１：２５００万、１：４００万和１：１００万）；影像数据，主要是空间分辨率为２５０ｍ全范围（中国云南及东盟１０国）的ＭＯＤＩＳ影像数据和空间分辨率为５０ｍ的ＴＭ影像数据（中国云南）；ＤＥＭ数据，主要为中国－－东盟１０国部分地区的ＤＥＭ数据（１０００ｍ像元）和云南省ＤＥＭ数据（５００ｍ像元）。

（２）非空间数据：中国云南与东盟１０国历史和现状的部分社会经济统计数据。

以上各种尺度、各种数据格式的数据中，空间数据的入库方法是通过ＡｒｃＳＤＥ命令方式导入或者通过ＡｒｃＣａｔａｌｏｇ、ＡｒｃＴｏｏｌｂｏｘ等数据转换工具导入。

ＡｒｃＳＤＥ的命令方式可以实现批处理。

非空间数据通过ＯＤＢＣ建立数据源导入Ｏｒａｃｌｅ９ｉ数据库中。

ＡｒｃＳＤＥ存储和组织数据库中的空间要素的方法是将空间数据类型加到关系数据库中，ＡｒｃＳＤＥ并不改变和影响现有的数据库，只是在现有的数据表中加入图形数据项（Ｓｈａｐｅｃｏｌｕｍｎ）供软件管理和访问与其关联的空间数据。

ＡｒｃＳＤＥ将地理数据和空间索引放在不同的数据表中通过关键项将其相联。

将图形数据项加到一个商业数据库表后，我们称该表为空间可用的（ｓｐａｔｉａｌｌｙｅｎａｂｌｅｄ）。

ＡｒｃＳＤＥ通过将信息存入层表ＬＡＹＥＲＳｔａｂｌｅ来管理空间可用表，层表帮助管理商业表和空间数据之间的连接。

对空间可用表我们可像通常那样对表中数据进行查询合并，也可以进行图到属性或属性到图的查询。

下面举例说明ＬＡＲＹＥＲＳ表中数据的存储结构和关系，如图２。

在ＬＡＹＥＲＳ表中的ＴＡＢＬＥＮＡＭＥ字段存储的是那些包含空间数据列的表的名称，在ＴＡＢＬＥＮＡＭＥ字段下有一个名为ＣＩＴＩＥＳ的ＢｕｓｉｎｅｓｓＴａｂｌｅ。

ＳＰＡＴＩＡＬＣＯＬＵＭＮ字段中的数据指明了商业表中空间数据列的字段名，在此例中该字段名为ＳＨＡＰＥ。

现以ＣＩＴＩＥＳ这张商业表为例详细说明这几个表之间的关系。

因为在ＬＡＹＥＲＳ表中与ＣＩＴＩＥＳ相对的ＬＡＹＥＲＩＤ是１１，所以ＣＩＴＩＥＳ表所对应的空间数据及其索引一定存放在Ｆ１１和Ｓ１１两个表中。

其中Ｆ１１是空间数据表，Ｓ１１是索引表。

在ＣＩＴＩＥＳ这张商业表中，ＳＨＡＰＥ是一个标准的ＮＵＭＢＥＲ类型的字段，它只是起到一个索引的功能，即通过ＳＨＡＰＥ中的数值就能由Ｆ表和Ｓ表（其后的数字由这个空间对象的ＯｂｊｅｃｔＩＤ决定）的ＦＩＤ字段找到与其对应的行。

另外，Ｆ表中的ＰＯＩＮＴＳ字段是一个ＬＯＮＧＲＯＷ类型的字段，其中存放着空间对象所有坐标值序列的二进制编码。

４功能设计４．１首页设计用市和县级联菜单提供通过系统管理员验证的用户注册的县名和市名。

它们是通过读ｃｏｕｎ１和ｃｉｔｙ１表产生的，通过提交我们可以进入各县的主页面，然后进行浏览。

４．２各县页面它是一种框架页面，由大标题栏、登录注册栏、导航栏、主页面四部分组成。

为了美观起见，其中，大标题栏为一ｆｌａｓｈ动画，导航栏为一ｆｌａｓｈ摇摆菜单，主页面为一自动换行表格。

另外，在状态栏中，采用了文字滚动效果来标识各市、县的物候发布内容。

其中主页面的设计：主页面有近日物候、近日气候、近日农事、近日环境、近日灾情、近日新闻、近日需求七部分组成。

４．３用户注册信息处理模块及后台管理设计４．３．１注册信息处理这个功能分两部分：首先在ｃｏｕｎ１表中查找市和县是否存在，如果市名不存在，则用户的权限为市级管理员权限，如果市名存在而县名不存在，则用户的权限为县级管理员权限。

如果两者都存在，则用户的身份为新闻录入员。

另外，新注册待验证用户ｐａｓｓ字段默认值为ｎ。

４．３．２登录及各县信息管理首先检测用户是否存在。

如果用户名存在，则检验是否被系统管理员通过，如果通过，则验证是否是第一次登录，如果是，则转向新建数据库页面，进行该县的物候库创建及建表。

如果不是第一次登录，则进入该县的管理页面，进行该县的后台管理工作。

如果没有被系统管理员通过，则需等待系统管理员进行身份验证。

如果用户不存在，则退回登录页面，再次登录或注册。

５结束语由于时间的仓促，对于数据分析我们今后将作进一步解决，数据库的安全性和一致性有待进一步验证。