嵌入式GIS空间数据结构的设计

关键词： 测量 采集 数据

嵌入式GIS空间数据结构的设计（共11篇）

篇1：嵌入式GIS空间数据结构的设计

GIS空间数据的质量探讨

空间数据直接影响着GIS应用分析结果的可靠程度和应用目标的真正实现,因此,有效地控制空间数据的质量是非常必要的`.该文结合山东省1∶1万基础地理信息数据采集与建库实践,分析了空间数据质量问题的来源及影响,根据空间数据质量标准,采用软件检查和人机交互检查2种方法,制定各工序相应的检查方案,以减少误差,防止粗差.

作 者：谭红霞 TAN Hong-xia 作者单位：山东省国土测绘院,山东,济南,250013刊 名：山东国土资源英文刊名：LAND AND RESOURCES IN SHANGDONG PROVINCE年，卷(期)：200925(6)分类号：P208关键词：GIS应用 空间数据 数据质量

篇2：嵌入式GIS空间数据结构的设计

矢量地图数据存储与管理技术是嵌入式GIS系统的重要研究内容,结合电子地图工作模式和地图数据访问特点,在常见的图幅分块和数据分级基础上,提出建立实体附加检索数据区和实体详细属性数据区;同时引入超块单元,并对超块内地图数据重新组织,从而使得人机交互时,数据定位时间缩短,数据读取冗余量减少,矢量地图操作性能表现更好.

作 者：胡泽明 岳春生 王志刚 HU Ze-ming YUE Chun-sheng WANG Zhi-gang 作者单位：信息工程大学信息工程学院,郑州,450002刊 名：测绘科学 ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE OF SURVEYING AND MAPPING年，卷(期)：200934(4)分类号：P282关键词：嵌入式地理信息系统 图幅分块 数据分级 超块单元

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篇3：嵌入式GIS空间数据结构的设计

陕西省地形复杂, 高原平原山地盆地都有分布, 森林以水土保持林为主。长期以来, 地方的林业与国土部门经过实地考察, 野外勘测, 积累了大量的土地利用及森林物种等方面的信息, 但这些数据比较分散, 且数据的格式及尺度都不尽相同, 这就为后期的管理与决策等应用带来了极大的困难。本文通过构建森林数据库, 以陕西省森林资源统计为目标, 以县级区划为单位, 采用嵌入式GIS技术, 构建了桌面版GIS森林数据库, 使空间与属性数据得到了统一, 为后期森林资源的管理与决策提供了有力的手段。

1 森林数据库系统设计

系统采用客户机/服务器 (C/S) 体系结构, 在服务器端组建局域网, 安装Oracle 10i数据库, 同时采用Arc SDE作为空间数据引擎, 它与Oracle数据库之间关联, 实现与客户端开发平台的互通。客户端部分采用嵌入式Arc GIS Engine, 对数字化后的数据进行检查、转换、更新、查询、浏览及维护等功能, 森林数据库的总体结构如图1所示。

森林数据库中的空间数据包括:行政区划、居民点以及通过遥感影像解译得到的土地利用分类;属性数据主要有森林实地调查得到的林木分类及语义描述。将空间与属性数据采用Arc GIS进行编辑整合, 生成shpfile格式文件, 由服务器端Oracle10i导入Arc SDE中, 生成研究区森林数据库分类表, 见表1。数据库中的数据为矢量数据, 它们的属性包括要素、要素特征及要素内容三个方面, 居民点为点状数据, 行政区划为线状数据, 土地利用分类为面状数据。

空间数据与属性数据共同组成了数据库服务器端的数据。我们基于Arc GIS Engine嵌入式组件开发时, 选择陕西省县级地名的汉语拼音作为关键字段建立两种数据的连接, 得到了带有空间与属性统一数据的森林数据库系统。

2 陕西森林资源数据库系统开发

基于上述的设计方案, 我们在WIN7操作系统中, 基于Arc GIS Engine10.2组件包, 在Visual Studio2010平台中, 采用C#语言, 开发出了具有两层结构的C/S陕西森林资源数据库系统。图2为该系统的欢迎界面, 界面中包括文件与选项两个菜单。图3显示了系统的主界面, 文件菜单具有数据导入、保存、格式转换等功能。工具栏中包括6个快捷功能:图层读取、放大、缩小、漫游、全图显示以及图层识别的功能。左边目录管理是对矢量数据的图层进行分类管理, 包括陕西区域、陕西居民点及陕西边界三个图层。右下部为图层属性信息查询, 数据库中整合了森林资源的属性信息, 该栏显示了与空间数据的语义描述。主界面左边有一个View Details选项 (细节浏览) 的选项, 细节描述中包括陕西各市县的名称, 选中其中某个名称字段, 主界面图4中的区域会以高亮显示, 同时右下部会显示不同土地利用信息的面积, 单位为平方米。由图4中可以看出, 这时地图上部出现带有选中区域的选项卡, 点击此名称选项卡, 会出现该区域土地利用栅格分类图 (见图5) 。

在整个客户端开发过程中, 主要利用了COM关键技术。COM (组件对象模型) 是一种以组件为发布单元的对象模型, 这种模型使各软件组件可以用一种统一的方式进行交互[3]。

3 小结

本文阐述了森林资源数据库系统的构建原理, 以陕西森林资源管理为例, 采用嵌入式GIS技术, 开发了桌面版C/S陕西森林资源数据库系统, 避免了从底层开发网络应用和空间数据库访问的技术难度, 为森林资源管理与数据共享研究提供参考依据。后期的工作中, 系统需要增加网络发布的功能, 最终实现跨平台、高效率地森林资源数据库系统。

摘要：本文分析了基于嵌入式GIS技术的森林数据系统的设计原理, 并以陕西省林业资源为数据源, 采用C#语言与Arc GIS Engine组建构建了桌面版森林数据库系统, 整合了森林资源的空间与属性信息, 满足了林业地理信息的统一存储, 为研究区林地资源的管理与决策提供了有效的参考依据。

关键词：森林数据库,嵌入式GIS技术,空间数据,属性数据

参考文献

[1]洪军, 蔡体久.基于GIS的森林分类经营区划[J].东北林业大学学报, 2002, 30 (4) :14-18.

[2]Chen W, Zheng J.Re-engineering of the forest stand database:case study of Bilahe Forestry Bureau, Inner Mongolia of China[J].Journal of Forestry Research, 2008, 19 (3) :231-234.

篇4：浅谈GIS空间数据质量控制

关键词：空间数据；误差分析；质量控制

1、前言

随着地理信息系统（GIS）应用日益广泛，用户对地理空间数据产品质量要求越来越高。空间数据是GIS的核心与操作对象，数据质量在极大程度上决定GIS应用和决策的成效。对于数据质量的优劣，直接影响GIS分析及应用结果的可靠性，如果不考虑GIS的数据质量，当用户发现GIS的结论与实际的地理状况相差较大时，GIS就会失去信誉。因此，空间数据质量控制是GIS生存和发展的保障。本文主要根据笔者在GIS空间数据检查过程中，浅谈获得经验与建议，与同行们一起交流、探索空间数据误差来源、质量控制方法等。

2、GIS空间数据误差来源分析

空间数据主要是通过数据采集、数据处理完成的，而数据采集是利用不同的仪器设备及不同手段将现有地图、外业观测成果、摄影像片、遥感图像文本资料经过编辑处理，转换成GIS数据格式，由于仪器及人为原因，在GIS空间数据生产过程中都会发生不同程度的数据误差，根据误差内容及误差类型，对误差产生的来源进行分析。

2.1空间数据误差内容

GIS空间数据需要采集与录入几何数据和属性数据，至于拓扑数据，一般在几何数据的基础上，按需要通过“挖掘”逻辑处理形成。因此误差类型主要为数据的源误差和处理误差，而现阶段数据来源基本为数字产品，主要误差内容、产生原因如下表：

2.2空间数据误差分析

根据以上误差内容及误差产生原因，说明数据误差可以是系统的，或者人为产生的。他包含位置（几何）误差、属性误差、逻辑误差、完整性误差及时间误差，在这几种误差中，涉及生产人员引起注意的是位置、属性、逻辑、时间四种误差，因此要重点对这四种误差产生进行分析。

（1）位置误差：指空间实体的坐标信息与实际地理位置的几何误差，为空间数据的源误差，主要包括平面误差和高程误差，是在外业测量过程中引起的，通常考虑的是系统误差、操作误差和偶然误差。

（2）属性误差：指空间实体的属性值与实际属性值的一致性，通常取决数据的类型，他与实际位置精度有关，包括要数分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性、属性字段和属性值的准确性等，是在外业调查不当和内业输入的粗心大意引起，包含源誤差与处理误差。

（3）逻辑误差：是指GIS对空间数据进行数据处理时产生误差，如多边形叠置误差、多元数据异构误差、结点匹配误差、拓扑关系的正确性，因此逻辑误差的产生，常常与几何误差、属性误差有关。主要是在基础地理数据转换到GIS空间数据时引起数据丢失，产生转换误差，以及在对转换后GIS数据编辑处理过程中，内业编辑人员对地图数据逻辑结构、地形综合处理表达等相关测量技术不熟悉引起。

3、GIS空间数据质量控制

对空间数据误差分析，目的是针对数据源生产和数据入库转换预处理过程中的空间数据质量控制，制定相应质量检查和控制方法，减少源数据误差，防止粗差，以达到质量控制的目的，满足空间数据质量要求。关于源数据外业生产质量控制已按照相关规范执行，并已经质检部门验收通过，这里不再赘述。主要针对不同数据源按照GIS入库标准要求进行质量控制，即数据质量的再检查。

3.1数据质量检查内容

主要包括数据转换前检查和数据转换后检查：

1、数据转换前检查：（a）空间数据的地理参考系是否统一；（b）不同软件生产的数据格式是否一致；（c）空间地理特征的数据内容是否遗漏、悬挂、连续或重叠等，（d）分类、分层、代码唯一性和矢量几何精度一致性；（e）拓扑关系、多边形闭合等检查；（f）同比例尺接边处理、相邻图幅要素属性及几何图形接边检查、各时期各种类型数据接边检查。

2、数据转换后：指包括数据转换前检查内容外，重点对点、线、面目标丢失及逻辑关系的检查。

3.1数据质量检查控制方法

根据数据质量检查内容，空间数据检查方法一般采用计算机专用软件自动检查结合人工目视计算机屏幕漫游检查。通过图形实体与其属性的联合显示，用计算机专用软件检测，会自动出现数据的遗漏、重复、不匹配等逻辑与拓扑错误，如房屋面与房屋线必须重叠、无空隙、无相交。对检查软件检测不能自动发现错误的，如数据转换后，图形要素表达的文字信息丢失等，要对照原图进行人工目视计算机屏幕数据漫游检查，逐个改正，以满足规范、技术要求。

4、结论与建议

GIS空间数据质量控制是个复杂的过程，它不仅对外业数据采集过程进行质量控制，还要对数据预处理过程及数据入库后进行质量控制，这就要求我们工作人员既要具有丰富的外业数据测量知识和经验，又要具备CAD作图、GIS空间数据处理能力，在数据采集、编辑、处理过程中做到一丝不苟，严格执行二级检查、一级验收制度，加强质量检查措施，通过循环检查，达到质量控制目的。

参考文献：

[1]胡鹏等，地理信息系统教程[M]，第1版，武汉：武汉大学出版社，2002.2

[2]国家测绘局职业技能鉴定指导中心，注册测绘师资格考试辅导教材测绘综合能力[M]，第2版，北京：测绘出版社，2012.4

篇5：嵌入式GIS空间数据结构的设计

拟合推估法可用于拟合系统误差,削弱随机误差的影响,提高空间数据质量.与正常拟合推估法不同,提出了一种抗差拟合推估法以控制GIS空间数据的系统误差和异常误差的影响.在此基础上,提出了对剩余残差再拟合的思想,从而对拟合推估剩余系统误差进行控制.利用该方法,一方面可以有效地抵制系统误差的影响,另一方面又可以较好地遏制异常误差的.污染.此外,对因协方差函数误差导致的信号估计偏差,也具有一定的补偿能力.最后通过实际计算与分析验证了该方法的有效性.

作 者：张菊清 杨元喜 张亮 邓润叶 ZHANG Ju-qing YANG Yuan-xi ZHANG Liang DENG Run-ye  作者单位：张菊清,张亮,ZHANG Ju-qing,ZHANG Liang(长安大学,地质工程与测绘学院,陕西,西安,710054)

杨元喜,YANG Yuan-xi(西安测绘研究所,陕西,西安,710054)

篇6：嵌入式GIS空间数据结构的设计

CAD与GIS空间数据转换方法研究

讨论了基于CAD环境的GIS数据采集方案,分别采用DXF格式文件和SuperMap数据泵技术实现了用户对CAD图形要素的`提取,探讨了在GIS环境下实现空间数据和属性数据链接的方法.

作 者：张恒 刘群 Zhang Heng Liu Qun 作者单位：四川建筑职业技术学院,交通与市政工程系,四川,德阳,618000刊 名：城市勘测英文刊名：URBAN GEOTECHNICAL INVESTIGATION & SURVEYING年，卷(期)：“”(4)分类号：P208关键词：地理信息系统 计算机辅助设计 空间数据 数据转换

篇7：嵌入式GIS空间数据结构的设计

嵌入式水位雨量数据采集系统设计与实现

水位雨量采集系统为防汛测报提供及时的水雨情信息,随着应用需求的增加,原有的以8位单片机为核心的控制系统(RTU)满足多任务、多信道方面已经显得有点力不从心,采用嵌入式系统可以实现除了现有的.卫星、电话、GSM/GPRS等通信方式外,还可以实现基于网络的数据传输方式,实现对水位、雨量进行实时在线监测,从而实现测报系统的网络化.介绍了嵌入式系统的基本原理,分析了ARM微处理器的体系结构、指令系统、操作系统、开发软件等嵌入式开发技术,给出了基于ARM的嵌入式系统的解决方案,并对水位雨量采集、存贮、传输和数据安全措施进行了分析设计.

作 者：余德华 刘泽文 张国学 YU De-hua LIU Ze-wen ZHANG Guo-xue 作者单位：长江水利委员会,荆江水文水资源勘测局,湖北,荆州,434020刊 名：人民长江 PKU英文刊名：YANGTZE RIVER年，卷(期)：38(10)分类号：P332 TP274关键词：ARM 嵌入式 数据采集

篇8：嵌入式GIS空间数据结构的设计

GIS基础地理数据采集方式主要有以下几种 : (1) 全野外数据采集, 一般可以采用全站仪、动态GPS在现场直接获取特征点的三维坐标。(2) 航空摄影测量和航天遥感, 利用全数字摄影测量系统和遥感数字图像处理系统进行采集 (3)地图数字化技术, 主要是数字化跟踪和扫描矢量化, 对于现势性较好的纸质地形图多采用扫描矢量化, 将纸质地图数据进行数字化录入。

由于来源不同, 这些数据的语义、时空性、模型和结构等都存在差异, 需要经过数据处理才能融合使用, 由于网络时代的高速发展, 可以实现融合后的数据共享。

2 遥感数据和 GIS 数据的融合

遥感数据如今在世界范围内已经实现了无缝连接, 能实时地提供丰富的地面信息, 如果和GIS数据相融合, 可以将两者的优点充分发挥, 若融合的数据将实现高效的空间数据管理和分析, 可设定周期, 进行数据更新。一般两者相融合可采用以下方法:(1) 将遥感影像进行几何纠正, 去掉相应的噪声等误差信息, 然后数字地图信息融合, 成果可显示属性信息和行政界线, 可以生产出高度可视的影像地图。(2)DEM数据能精确反映出地形特征 , 可以对实时观测的遥感图像进行几何校正和配准, 将遥感影像图由于地面的起伏而产生位移去掉, 将遥感图像坐标精度提高。还可以改善遥感图像的分类精度。(3) 将地图扫描图像与遥感图像配准叠加融合, 可以快速发现遥感图像中已经发生变化的区域, 根据用户的需求进行更新, 可以提供给国家政府各部门进行决策和规划。

3 不同格式数据的融合

由于每种GIS软件的数据模型不同, 数据存储格式和结构也不同, 比如INFO是一种基于显示描述空间地理实体的全拓扑关系的GIS系统, 弧线和弧线的拓扑关系、弧线与面的相交关系都存放在对应的数据属性表上, 而不是隐 藏起来。GIS系统Mapinfo的基础结构是实体对象 , 拓扑关系信息并不是显式在它的各种要素属性表上。要实现两种数据之间的融合, 必须建立两种数据模型之间的转换关系。

目前各种GIS软件的数据格式主要有EOO格式、DXF、DWG格式、MIF格式等 , 如何解决这些不同格式数据之间的融合, 就成为了关键性技术问题。主要有以下几种方法。

3.1 基于转换器的数据融合

这种情况下, 数据转换一般需要通过交换格式进行, 例如如果要将Mapinfo中的Tab文件转换到ARC的Coverage文件, 就必须先将Mapinfo中的Tab文件输出为EOO文件, 然后运行ARC将EOO文件转换为ARC的Coverage文件, 目前GIS系统融合主要采取这种方法。但是这种方式有一定的缺点, 数据转化过程非常复杂, 数据量很大采用的技术不能公开等。

3.2 基于数据标准的数据融合

这种方法需要先确定一种空间数据的转换标准, 各种来源的数据都以这种标准进行数据融合, 如图1所示。例如比较发达的国家, 其国家空间数据协会就制定统一的空间数据格式规范, 包括几何坐标、投影方式、拓扑关系、数据属性、数据字典、 也包括栅格和矢量不同空间数据之间的转换标准。现在很都GIS软件研发机构都提供了标准的空间数据转换格式, 例如ARC的SDTSEXPORT等模块, 可以被其他系统进行使用。这种转换方式中, 数据的转换技术需要公开, 能处理很多个数据集, 转换次数、效率很高, 系统内部的数据格式不需要公开。

3.3 基于公共接口的数据融合

这种融合可以描述成几种数据之间互相进行操作。这个公共的接口就像一个标准的入口, 一般是由研发机构各方都必须遵守而且达成一致的标准。这种接口考虑的问题比较复杂, 各种数据的格式, 相关的数据处理过程, 一般一个数据处理过程必须要制定由各方都认可的应该采用数据处理相应协议。各个系统内部数据结构和数据处理过程可 以不相同 ,系统数据处理通过这个公共接口互相联系如图2所示, 以实现数据的融合, 具体如图2所示。目前OGC制定了统一数据操作的规范, 这样一个系统就可以同时支持不同来源的空间数据格式。根据OGC规范, 可以将提供数据源的软件作为数据服务器, 将使用数据软件的使用者称为数据客户, 客户使用数据的过程就是向服务器发出数据请求, 由数据服务器提供给相应的服务, 客户可以使用服务器提供的任意空间数据资源。这种规范得到了ISO的认可 , 成为了一 种国际标 准。它是建立在具体的平台下, 数据格式不需要公开, 转换技术代表数据共享的发展趋势。

3.4 基于直接访问的数据融合

同一个GIS系统中, 如果可以对其他软件的数据格式进行直接的访问并且方便使用, 通常把这种数据访问方式称为数据直接访问, 使用者存取多种数据格式而只需在单个的GIS软件中完成。直接访问数据可以避免非常复杂的数据转换过程, 而且在同一个GIS系统中访问其他软件的数据格式, 不需要使用者拥有该数据格式主软件, 也不需要该软件的运行,这样多源数据的融合将更加的方便。目前, Intergraph GIS软件生产公司推出的Geo软件就支持这种数据访问模式。

4 结语

篇9：《城市的空间结构》教学设计

在探究城市空间结构的概念中，如何摆脱平铺直叙、枯燥和乏味的概念讲解，使学生通俗易懂城市空间结构的有关知识。在教学中我设计如下探究问题：

1、莘县的中心市场和北市场在经营方式上的区别

中心市场位于城市的几何中心，交通便捷，人口集中，以零售为主。北市场位于北环路沿线，以批发为主。（聊城的五星百货和香江大市场更典型）：引导学生探究商业中心有两种，一种是市场最优，位于城市的几何中心。一种是交通最优，位于交通干线两旁。

2、永安小区和水韵花园的房价为什么昂贵

永安小区紧邻实验高中和机关幼儿园，近文化区或学校。水韵花园接近河流，环境优美。引导学生探究高级住宅区和低级住宅区的区别。

3、工业园为什么建在新北环

远离市中心，对城市的污染小，交通便利，地价低。引导学生探究影响工业区的区位选择因素。

4、影院路全部是服装鞋帽，莘亭路是五交化、小家电，通运路是饭店，引导学生探究同类经济活动在空间上聚集所导致的规模效益

5、政府街有县委、县政府、人大、公安局、法院、行政收费大厅。这样有利于人们提高办事效率。

篇10：GIS空间数据库浅析

关键词：GIS,空间数据库,数据模型,数据组织

地理信息系统(GIS)以空间数据为研究对象,在实现对空间数据的存储和操作的基础上进行空间分析和应用。以往受关系数据库不支持空间数据管理的限制,传统GIS软件采用分离的方式管理数据:空间数据采用文件形式和目录结构,属性数据由内置的关系型数据库进行管理。分离体系结构造成空间数据管理效果低下,无法获得数据库系统的有效支持;数据共享性差;在网络方面无法得到有效拓展等。目前,随着数据库技术不断发展,大型关系型、对象关系型、纯对象型数据库在完整性、安全性、标准化、开放性、可扩充性等方面日益完善,一般都提供对变长字段的支持,有些还支持空间数据。这样可以将空间数据和属性数据有机地集成起来,实现有效的存储和管理,在此基础上,实现便利的空间索引、查询和各种分析操作。

目前,国际上在此领域进行深入研究并形成软件产品的有目前,国际上在该领域进行过深入研究并形成软件产品的有:ESRI

Arc SDE[1],Map Info Spatial Ware[2]以及Oracle Spatial[3],DB2 Spatial Extender[4]和Informix Spatial Data Blade等。

1 空间数据库及其模型

1.1 空间数据库

所谓空间数据库是包含空间数据的数据库。空间数据是指与空间位置和空间关系相关的数据[5],与一般数据的差别在于其中包含着大量的几何数据,从而使得空间数据具有以下几个基本特征[6]:

1)空间特征:空间数据描述了空间物体的位置、形态,甚至需要描述物体的空间拓扑关系。每个空间对象都具有空间坐标,这意味着在空间数据组织方面,要考虑它的空间分布特征,一般需要建立空间索引。

2)抽象性特征:空间数据描述的是现实世界中的地物和地貌特征,非常的复杂,必须经过抽象处理。根据人们关心的内容的不同,人为的取舍数据,建立不同主题的空间数据库。

3)非结构化特征:若将一条记录表达一个空间对象,它的数据项可能是变长的。例如,一条弧段的坐标,其长度是不可限定的,它可能是两对坐标,也可能是几万对坐标;其二,一个对象可能包含另外的一个或多个对象。

4)空间关系特征:空间数据中记录的拓扑信息表达了多种空间关系。这种拓扑数据结构一方面方便了空间数据的查询和空间分析,另一方面也给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。

5)海量数据特征

空间数据量是巨大的,通常称海量数据。它的数据量比一般的通用数据库要大得多。

1.2 空间数据模型

空间数据库是以空间数据为研究对象,在实现对空间数据的存储和操作的基础上进行空间分析和应用。空间数据包括多维的点、线、矩形、多边形、立方体和其它的几何对象。一个空间数据对象占据着空间的一个特定区域,称为空间范围,它是用其位置和边界来刻画的。涉及空间数据的应用有:天文、地理信息系统(GIS),城市规划、管道和网络系统、交通图、大规模集成电路版面设计、多媒体数据库、分子结构图、医学图像等。

空间数据模型是空间数据库研究的基础,它是一种隐藏了存储细节的数据抽象。刘宇、朱仲英和施项椒[7]将空间数据模型总结为4种,包括栅格模型、矢量模型、面向对象的数据模型、约束数据模型。本文将空间数据模型总结为2种,分别是基于空间对象的数据模型和基于域的数据模型[8]。基于空间对象的模型是将空间信息描述为离散的、可标识的、带有空间参照系统的空间实体,每个空间对象都有自己的属性和方法。基于域的模型将空间信息描述为一定空间分布的集合体,每个空间分布描述为一个从空间网格到空间属性的数据函数。

1.3 空间数据模型组织

最常用的两种空间数据模型是:基于对象(要素)(Feature)的模型和基于域(场)(Field)的模型。基于对象模型关键是把空间信息抽象成明确的、可识别的和相关的事物或实体,称为对象。每个对象都有一套刻画它的属性集和方法,适合于描述自然界的实体;域模型将空间信息描述为一定空间分布的集合体,每个空间分布描述为一个从空间格网到空间属性的数据函数,表示在二维或三维空间中被看作是连续变化的数据[3]。采用对象模型还是域模型,主要是顾及数据的测量方式和研究目的,在某种程度上它们可以共存、互相转换。

2 空间数据库构建的意义

长期以来,地理研究主要用野外考察和调查的方法,研究资源环境的过去、现在和未来,其研究成果为定性的报告和图件,而不能数量化,普通图件或者属性数据库,无法在制定重大的宏观决策时提供准确的基础地理数据,这无论对提高研究工作效率还是成果应用效益都不利。因而,迫切需要有新的技术方法和手段改变这种状况,要做到这一点,建立基础性的空间数据库是先决条件。

与此同时,大量资源、环境、自然灾害、可持续发展问题的分析和监测应用,以及遥感、GPS等空间信息技术的飞速发展也在为GIS提供更多更高质量的数据源并且提出更高的要求,因此,处理分析多分辨率、多时空维、类型复杂的海量地理数据的技术愈发成为地理信息发展的瓶颈。“数字地球”的提出高度概括了空间数据集成和一体化的概念。

资源环境监测的数据通常分散在多个子系统中,每个子系统有不同的平台和数据更新周期,而且子系统中的某个数据元素可能在相关的另一个子系统中有着不同的含义,在此情况下数据质量无法得到保障。

资源环境数据仓库是面向资源环境的、综合的、不同时间的、稳定的数据集合,它有助于对资源环境决策的数据收集、分类和整理,并用于支持资源环境管理的决策制定过程。国家决策部门可以方便地访问以各种形式存储于资源环境数据仓库中的信息。

数据仓库化是资源环境数据处理的过程,它将资源环境各个部门内分散的原始监测数据和社会经济部门外来的数据汇集和整理在一起,为国家提供完整、及时、准确和明了的决策信息,使国家有关决策部门能够真正地利用决策支持分析工具直接从资源环境信息池中随机地提取、分析数据,有效地服务于国家资源环境的全方位决策。作为一个决策环境,资源环境数据仓库收集存储了各种不同数据源中的数据;通过对数据的集成给国家有关决策者提供了分布在全国各个系统,跨平台的数据,它帮助用户从传统的公共数据访问模式过渡到信息的访问,实现了将数据转化为信息、转化为知识的过程。

作为研究人口、资源、环境、经济及其相互作用的资源环境决策支持系统,着重于研究各对象之间的信息流、用来预测、规划和管理物质流和能量流,以便进行合理的人为干预。为了开拓资源环境研究的深度和广度,必须将科学理论、经验知识和专家判断有机地结合起来,实现决策与知识的综合集成,而建立资源环境数据仓库正成为资源环境科学研究的基石。

社会的需求不仅仅对于一般信息资源,也包括空间信息资源。GIS的全数字图形化方式正在影响着人们对信息的需求。同时,地理信息系统在商业化的进程中逐渐采用的组件式GIS、与关系型数据库的集成,使其逐步融入主流的信息产业,使不同平台的数据交换成为可能。一个全面的区域空间数据库的建立和发展对于这一区域各部门的需求都是必要的。

3 GIS空间数据库的新发展[9]

3.1 基于体素的三维空间数据模型的研究

地理信急系统经过这些年的发展,一维空间数据技术己相当成熟,而且由于实际应用中大多数情况下用而维甚至一维坐标来进行描述就可以满足需求,因此目前流行的GIS软件绝大多数是而维或者而维半的,但人们是生活在三维空间的,如果把时间也算上,则是生活在四维空间中,随着应用的不断深入,涉及到三维或四维的自然和人为现象的处理越来越多,因而现在GIS在很多领域的应用仍受到很大的限制,为此,国内外众多学者已对三维的GIS进行了大量的研究。

目前的研究现状来看,三维数据结构总体上分为基于体描述的和基面表示的数据模型及三维矢量、栅格、混合与而向对象的数据结构。目前来说,二维的数据结构和三维的数据结构对于不同的应用目的,具有不同的优点,基于不同的应用目的往往需要这两种方式交替运作,这样就需要有一种三维数据结构能够与一维的数据结构相兼容,基于体素的不规则三棱柱数据模型结合地学结构的特点,在建立地学GIS上有其独特的优点,同时,还可以很容易在基于矢量结构的二维数据结构上进行扩展得到二维数据结构,并实现与一维数据结构兼容。

3.2 时空四维数据模型

地理信息系统中,时间、空间和属性是信急的三种基本成分,随着GIS应用领域的不断扩大,对数据的处理提出了更高的要求,要能够保存并有效地管理历史变化数据,以方便将来重建历史状态、跟踪变化、预测未来,这样的地理信急系统应支持信急的时态性,对时空数据进行统一的模拟和管理由于当前的地理信息系统软件难以处理时态现象,时空数据模型己成为空间数据库技术领域一个新的研究方向。

时空四维数据模型是一促有效组织和管理时态地理数据、属性、空间和时间语义更完整的地理数据模型,面向对象技术是支撑空间复杂对象建模的最有效手段,时空数据模型主要是表达空间目标的几何信息、属性信息和时态信息,同时表达空间目标的拓扑关系和事件的时态关系,在时间、空间和属性语义方面更加完整的模拟客观地理世界,这样在空间数据组织时,存储公共时空边和时空结点时可减少数据冗余,并可直接获得空间实体间的拓扑关系信息,提高空间分析效率,时空数据模型的设计应根据应用领域的特点和客观现实变化规律,选择时间标记对象,同时应提供静态和动态的数据建模手段,在数据结构里应显式表达地理实体进货事件和地理实体存亡事件。

4 结束语

空间数据库技术是GIS基础和核心。由于空间数据非常复杂,使GIS理论研究与软件开发的难度很大,至今还没有一种数据库技术有能力把GIS空间数据的管理、分析、显示和传输都表示得很好。因此对空间数据库技术的认识和研究在设计发展新一代GIS系统的过程中起着关键作用,建立一种有效的空间数据模型是GIS领域的主要研究方向之一。

参考文献

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[8]李军,景宁.集成型空间数据库技术分析[J].国防科技大学学报,2000(3).

篇11：嵌入式GIS空间数据结构的设计

要想建立在AutoCAD数据基础之上实现对GIS空间数据库的构建, 其中所设计到的主要工作内容就是:针对AutoCAD系统中相关数据所对应的基本属性信息以及空间数据加以读取操作, 并围绕上述数据构建对应性的拓扑网络关系, 在修改与编辑拓扑数据错误的基础之上, 将其转化成为以GIS为基础的空间数据信息。然而, 受到Auto CAD与GIS在数据结构方面的差异性因素影响, 导致构建空间数据库的过程中存在一定的问题, 需要加以合理处理。

1.1 分类信息损失问题

在AutoCAD系统中, 数据组织方式以图层为主, 按照类型差异, 实现对地物与图层的有效对应。然而在GIS系统中, 数据组织方式以专题为主, 按照几何差异, 实现对地物与专题的有效对应。从而, 在数据转化过程中可能出现分类信息的受损问题。针对这一问题:需要通过对ArcInfo组间的应用, 逐层导入关键数据, 确保信息数据的完整性。

1.2 图形变形问题

从空间参考框架形式方面来说, AutoCAD支持下主要表现为以直角坐标系为中心的参照, 而在GIS支持下, 主要表现为以地理坐标系为中心的参照, 由此导致数据转化过程中产生误差。从而, 在构建空间数据库之前, 可应用Arc模块所提供的坐标系统工具, 进行坐标转化, 保障数据完整。

2 AutoCAD数据到GIS空间数据的转换方法分析

在实现AutoCAD数据到GIS空间数据转化的过程, 就等同于建立在AutoCAD程序所生成*.dxf格式文件基础之上, 构建ArcInfo空间数据库的过程。为此, 数据转化方式以*.dxf格式文件为源数据 (该数据来源于ASCⅡ编码) , 在需要利用AutoCAD系统相关空间进行建库操作的过程当中, 主要通过对Arc模块的使用予以实现。该模块采取的是命令行窗口工作模式, 要求操作人员通过对标记命令的输入方式, 实现人机交互。在此过程当中, 首先需要完成的是针对相关图层数据的转化工作, 进而需要针对转换后的关键数据相互之间进行拓扑关系的构建, 并在充分的编辑处理基础之上, 构建完成GIS空间数据。具体而言, 以文件名为*的.dxf格式文件为例, 需要重点关注如下几个方面的问题。

1) 对图层进行数据转化:操作人员需要进入ARC模块当中, 以黑体标记的方式实现对操作命令的输入。具体的操作步骤为:

第一步:进入工作空间→操作指令:Are workspace F:GISCAD;

第二步:进入*.dxf格式文件储存空间 (定义该文件储存位置为GIS下属GEO位置) →操作指令:Are dxfarc*.dxf F:GISGEODATA;

第三步:完成对*.dxf格式文件TIC要素层的输入处理→操作指令:Enterthe 1stlayerandoptions TIC;

第四步:执行第三步相关操作, 直至完成对所有图层数据的输入处理→操作指令:Enterthe (x) stlayerandoptions (x) ; (x参照输入数据确定) ;

2) 对拓扑关系的构建:拓扑关系主要相对于已完成转化的数据而言, 通过对拓扑关系的构建, 能够及时发现存在错误的空间数据, 同时提高空间数据分析的有效性。操作人员同样需要在ARC平台支持下, 完成对相应的操作指令的输入处理。具体的操作步骤为:

第一步:进入工作空间→操作指令:Are workspace F:GISGEO;

第二步:详细列出所有转换图层数据信息→操作指令:Arc listcoverages;

第三步:构建以TIC要素层为中心的拓扑关系对应→操作指令:ArcbuildTIC0.10.1POINT;

3) 编辑处理:尽管相关数据在AutoCAD系统运行过程当中已展开过较为完善的预处理, 将大量可能出现的拓扑关系对应失误予以了有效控制与消除。然而, 这并无法从根本上保障拓扑关系在构建之后的百分之百的准确性。针对这部分遗留的拓扑关系对应错误而言, 需要通过对Arc Map编辑功能的合理应用, 针对这部分数据加以修正与调整, 直至所有拓扑关系对应有效且合理。

4) GIS空间数据库的构建处理:在上述处理步骤均顺利完成的基础之上, 能够得到的是具备特定属性以及拓扑结构对应关系的COV格式数据。操作人员可以在ArcMap系统程序作用之下针对这部分格式数据进行加载处理, 在此基础之上将其倒出为base格式, 从而成功构建建立在AutoCAD数据基础之上的GIS空间数据库。从本质上来说, 上述操作流程从本质上来说也正是自Auto CAD数据向GIS空间数据进行转化的全过程。

3 结语

本文提出了一种建立在AutoCAD程序所生成*.dxf格式文件基础之上, 构建Arc Info空间数据库, 并实现Auto CAD数据到GIS空间数据的转化方法, 详细分析了数据库构建过程中的难点与处理技巧, 对于实现Auto CAD系统与GIS系统的有效融合及集成化发展而言有着重要意义, 值得引起特别关注与重视。

摘要：本文首先针对在构建空间数据库过程中的相关问题及处理技巧展开了简要分析, 在此基础之上, 提出了一种建立在AutoCAD程序所生成*.dxf格式文件基础之上, 构建ArcInfo空间数据库的数据转化方法。同时针对此种数据转化方法的操作流程加以了详细研究, 希望能够引起同行人员的特别关注与重视。

关键词：AutoCAD,GIS,空间数据,转化,技巧,方法,分析

参考文献

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