Oracle Spatial中上载GIS空间数据方法研究

Oracle Spatial中上载GIS空间数据方法研究摘要：采用Oracle Spatial 存储、管理空间数据，易于解决数据共享、分布式处理、网络通信、开放式开发、并发控制、网络化集成、跨平台运行及数据安全恢复机制等方面的难题，因而成为了目前的一种应用趋势。

而如何将现有GIS软件中产生的空间数据导入该数据库中成为该技术应用的首要关键环节。

本文以此为出发点，在探讨了向Oracle Spatial 上载GIS 的空间数据的基本原理的基础上，较全面地介绍了在Oracle Spatial中上载矢量数据与栅格数据的各种方法，重点介绍了使用Microsoft的ADO接口、Oracle Spatial的Java API及OCCI 接口等手工方式上载程序的实现过程。

最后，给出了全文的结论及相关的建议。

1引言空间数据是GIS的血液，对空间数据的管理的好坏将直接影响到GIS系统质量的高低。

GIS 空间数据的管理经过了纯文件方式管理图形数据与属性数据、图形数据文件方式管理与属性数据关系型数据库管理、空间数据与属性数据一体化的管理方式三个阶段。

目前，大多数GIS 软件都逐渐倾向于采用第三种管理方式，也就是图形数据与属性数据都采用数据库管理的方式。

例如，采用Oracle Spatial、DB2 Spatial Extender、Informix Spatial DataBlade（目前Informix已经被IBM收购）以及ArcSDE数据库引擎、MapGIS MapORA引擎等等。

Oracle Spatial提供了对象-关系模式和关系模式两种方式来存储空间数据。

前者的特征是空间表中有一个类型为MDSYS.SDO_GEOMETRY的字段，后者也就是Spatial的早期版本空间数据暗盒（Spatial Cartridge），其特征是每一个空间几何图层对应四个表，分别为_SDOLAYER、_SDODIM、_SDOGEOM与_SDOINDEX。

这些表并不包括属性数据，属性数据需建立连接。

目前许多GIS软件公司都提供了对Oracle Spatial的支持，比如Intergraph的GeoMedia 4.0、MapInfo的MapInfo 6.0、AutoDesk的MapGuide 6.0、ESRI的ArcSDE、ArcGIS以及国内中地公司的MapGIS 6.5等。

本文主要研究上载GIS的矢量数据和栅格数据到Oracle Spatial的原理与具体的各种实现方法，并在编程实践的基础上比较几种上载方法的优点与不足。

2 向Oracle Spatial上载GIS空间数据的原理向Oracle Spatial上载GIS空间数据，其实质也就是把空间数据的图形数据（包括矢量数据与栅格数据）与相应的属性数据写入数据库的表格中。

因此，在上载前必须清楚GIS空间数据的数据格式与Oracle Spatial中空间数据是如何存储的。

每个GIS软件拥有自己的内部数据格式和数据存储方式，大部分GIS软件并不向用户直接提供读写内部数据的函数。

为了与其它软件进行数据转换，通常定义一种外部数据交换格式，如MapInfo的*.mif/*.mid、MapGIS的明码格式与ESRI的Shape格式（非ASCII码格式）等等。

这些外部交换格式大部分为ASCII码文件，关于这些交换格式的数据结构的详细请参阅其公司发布的说明文档。

Oracle Spatial是一个对象-关系数据库，提供存储空间数据的类型是SDO_GEOMETRY。

随着Oracle 10g的推出，又给Spatial扩充了拓扑数据模型、网络数据模型与栅格数据模型，每种数据模型都有其各自的数据类型，比如类型SDO_TOPOGEOMETRY用来存储拓扑数据等。

在上载前一定要清楚这些数据类型的属性与方法，详细信息请参考文献1、2、3。

3 向Oracle Spatial上载GIS空间数据的方法上载空间数据的方法，总的来说可以分为使用GIS软件公司提供的工具与手工的方式上载两种方法。

本节主要介绍矢量数据与栅格数据的各种上载方法及其具体的实现过程。

3.1 矢量数据的上载方法3.1.1 使用手工的方式实现上载用户可以使用交互式的SQL语句上载GIS空间数据，使用这种方法也就是使用各种应用程序编程接口（如ADO、ODBC等等）来上载，用户可以以自己的应用需要为导向使用开发语言调用这些接口开发出各种各样的上载工具，即实现手工方式的加载。

本小节介绍了重点介绍使用Microsoft的ADO接口以及Oracle Spatial的Java API和OCCI接口实现空间数据的上载的实现过程。

3.1.1.1 使用Java API上载Oracle Spatial的Java API（Application Programing Interface）提供了3个类，即JGeometry、JGeometry.Point与DataException。

JGeometry类对应于Oracle Spatial的对象类型MDSYS.SDO_GEOMETRY，JGeometry.Point类对应于对象类型MDSYS.SDO_POINT_TYPE, DataException类表示异常。

下面的示例演示了如何使用Java API实现将GIS的空间数据写入Oracle Spatial中：/// 从数据库中读取空间数据ResultSet rs = statement.executeQuery("SELECT geoloc FROM countries where name='China'");STRUCT st = (oracle.sql.STRUCT) rs.getObject(1);//把结构体转换为geometry 对象JGeometry j_geom = JGeometry.load(st);// ... 在空间对象上执行空间操作或者创建新的空间对象.../// 向数据库中存储空间对象PreparedStatement ps = connection.prepareStatement("UPDATE countries set geometry=? where name=' China '");//把JGeometry对象转换为数据库的结构体。

STRUCT obj = JGeometry.store(j_geom, connection);ps.setObject(1, obj);ps.execute();3.1.1.2 OCCI上载示例该上载示例是使用OCCI（Oracle C++ Call Interface）上载空间数据的完整示例程序。

首先使用Oracle数据库数据类型翻译工具OTT（Oracle Type Translator）翻译类型MDSYS.SDO_POINT_TYPE与类型MDSYS.SDO_GEOMETRY，在命令行下输入，ott attraccess=private code=cpp cppfile=spatial_classeso.cpp hfile=spatial_classesh.h intype=spatial_types.typ mapfile=spatial_classesm.cpp mapfunc=RegisterClasses userid=scott/tiger@gis命令成功执行以后，就会生成4个文件，分别为spatial_classesh.h、spatial_classeso.cpp、spatial_classesm.h、与spatial_classesm.cpp；然后，在scott用户模式下创建空间表格（即存储空间数据的表格）spatial，实现的SQL语句如下：CREATE TABLE spatial(geoloc MDSYS.SDO_GEOMETRY);最后，利用VC++建立一个工程，把前面翻译的文件spatial_classesh.h、spatial_classeso.cpp、spatial_classesm.h、与spatial_classesm.cpp添加到工程中。

主文件的内容为，#include#include#include#include#include "spatial_classesh.h"#include "spatial_classesm.h"using namespace std;using namespace oracle::occi;const int SDO_GTYPE_2DPOINT = 2001;const int SDO_GTYPE_2DPOLYGON = 2003;const int SDO_ETYPE_POLYGON = 1003;const int SDO_INTERPRETATION_RECTANGLE = 3;void main(){try{//以OBJECT模式初始化环境变量Environment *env = Environment::createEnvironment(Environment::OBJECT); RegisterClasses(env);//注册类型函数Connection *conn = env->createConnection("scott","tiger","gis");try{ Statement *stmt = conn->createStatement("Insert Into spatial(geoloc) VALUES (:1)"); //存储空间对象Number srid_null;SDOPointType *point_null = new SDOPointType();point_null->setNull();SDOGeometry *spatial_obj = new SDOGeometry();//建立对象spatial_obj->setSdo_gtype(SDO_GTYPE_2DPOLYGON);spatial_obj->setSdo_srid(srid_null);//不设置坐标系spatial_obj->setSdo_point(point_null);//设置点对象为nullvector elem_info, ordinates;elem_info.clear();//清空elem_infoordinates.clear();//清空ordinates//存储elem_info对象elem_info.push_back(1);elem_info.push_back(SDO_ETYPE_POLYGON);elem_info.push_back(SDO_INTERPRETATION_RECTANGLE);spatial_obj->setSdo_elem_info(elem_info);//存储矩形,利用ordinates可以存储大于4000个字符的参数，ADO则小于4000 ordinates.push_back(1);ordinates.push_back(1);// (1,1)ordinates.push_back(5);ordinates.push_back(7);// (5,7)spatial_obj->setSdo_ordinates(ordinates);stmt->setObject(1, spatial_obj);stmt->executeUpdate();delete spatial_obj;//释放对象conn->terminateStatement(stmt);}catch (SQLException &ex){env->terminateConnection(conn);Environment::terminateEnvironment(env);throw; }env->terminateConnection(conn);Environment::terminateEnvironment(env); }catch (SQLException &ex){cout << "Error running Demo : " << ex.getMessage() << endl; }}编译成功之后，该工程就向Oracle Spatial的spatial表格中存储了一个矩形。