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·2··北京测绘·1998年第4期

地理信息系统中空间数据库建立的关键技术

X谢榕

(武汉测绘科技大学城市建设学院,430070)

[摘要]地理数据库是地理信息系统(GIS)的重要基础。地理数据库中对空间数据的组织有其特定的模
式。本文总结并讨论了空间数据库建立中若干关键技术,如空间数据分析、图块结构设计、图层信息组
织、物理设计、空间编码以及数据字典设计等内容。
[关键词]地理信息系统空间数据库

一、引言高;(3)便于数据库完整性和一致性维护;(4)数
地理信息系统(GIS)是在计算机硬、软件据库易于扩充。基于这一目标,下面本文着重探
支持下对各种地图和空间地理分布信息进行数讨空间数据库建立中若干关键技术。
据采集、存储、管理、分析和输出的一个综合性二、空间数据分析
空间型信息系统。GIS中涉及的数据不同于常要设计一个空间数据库,首先必须确认数
规管理信息中的数据,它是具有丰富地理特征据库的用户和用途,这是空间数据分析的主要
的地理数据的集合,这些数据信息量大、来源复任务。空间数据分析是整个空间数据库设计中
杂、原始数据不规范,因此如何将这些地理数据最重要的步骤之一,是其它各步的基础。
规范化、数字化,建立完整的GIS地理数据库1、用户调查
是GIS建立过程中相当重要的基础工作。只有用户调查的目的是确定使用数据库的用户
在建立地理数据库的基础上才能开展空间查询有哪些,了解各类用户的信息需求和处理要求,
和空间分析。从而确定建立空间数据库的最终目标和基本功
地理数据库包括空间数据和属性数据。属能。
性数据具有与一般事务类数据相同的特征。当2、确定研究区域的范围
前关系数据库技术日益成熟,适合组织与管理主要内容有两个方面:一是确定数据的地
地理数据库中的属性数据,建立属性数据库。空理范围,即区域边界;二是确定这一范围内的地
间数据库不仅需要把各种地图图形、遥感影像理定位或控制点。
数据存入计算机,为了能对这些信息进行分析3、源数据的获取
和处理,往往要根据一些特定的模式来分解地为保证数据的实用性和正确性,需要对调
图要素,因而空间数据库的建立有其特定的模查资料进行认真鉴别和确认,严格检查其数学
式。一个好的空间数据库应该是:(1)逻辑上和精度,如图廓的精度、图面表示的标准性以及地
物理上的地理数据无缝组织;(2)数据存取效率物间的逻辑一致性。另一方面,在建立空间数据

X收稿日期:1998—7—27
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库之前,必须将坐标系统转化为统一的坐标系1所示,从用户观点描述空间数据库的逻辑结
统,以保证数据的统一。构。在逻辑设计过程中,分两步进行,一是图块
三、空间数据库的逻辑设计结构的设计,二是图层信息的组织。图块结构和
逻辑设计的主要任务是把空间数据分析阶层结构是空间数据库从纵、横两个方向的延伸,
段所得到的地理数据重新进行分类、组织,如图同时空间数据库是两者的逻辑再集成。

图1空间数据的组织

1、图块结构设计图块划分尺寸根据实际需要而定。一般地,
在空间数据库中,地图以文件形式进行存图块划分的原则如下:(1)按存取频率较高的空
放,然后集中存放地图却受到诸多因素的限制:间分布单元划分图块,以提高数据库的存取效
(1)磁盘的容量往往是有限的,不可能将数据全率。(2)图块的划分应使基本存储单元具有较为
部集中存放在一个数据文件中。(2)对地理数据合理的数据量。数据量过大,会造成查询分析效
的查询分析一般是在某个局部范围内展开。如率低下;数据量过小,不便于数据管理。(3)在定
果数据文件很大,将直接影响到数据的读取执义图块分区时,应充分考虑未来地图数据更新
行速度。(2)一旦系统出现故障或用户操作不的图形属性信息源及及空间分布,以利于更新
慎,将破坏整个地理范围内的数据,不便于对数和维护。
据库进行维护。在多数情况下,图块按照地图图幅大小来
考虑到以上因素,为了在计算机中对大容划分,如小比例尺地图按经纬线分幅,大比例尺
量的空间数据进行有效地组织,需要将所研究地图按矩形分幅。由于分幅后会出现某一空间
的地理区域分割成两块或多块独立的块,如图实体跨越不同图幅,空间实体被分割成若干空
2所示,然后对这些图块建立空间索引。间基本单元情况,因此需要在图幅、空间实体和
空间基本单元之间建立连接关系。这种连接关
系主要通过建立空间索引表来实现,即建立:
(1)图幅总索引表,记录各个图幅在整个区域的
位置;(2)空间实体索引表,记录每个空间实体
在各图幅上的分布;(3)基本单元索引表,记录
每一基本单元与邻近八个图幅所连接的图幅号
以及基本单元序号。通过建立空间索引表来保
图图块的划分
2证空间数据库的无缝连接和有效空间查询。
2、图层信息组织
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为了提高