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四地理信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的組織和管理,GIS數(shù)據(jù)管理方式的發(fā)展GIS數(shù)據(jù)庫GIS中數(shù)據(jù)的組織和分層實例,一、GIS中數(shù)據(jù)管理方式的發(fā)展,GIS應用軟件,空間和屬性數(shù)據(jù)文件,,管理方式,文件管理,1970-,GIS應用軟件,空間數(shù)據(jù)庫,空間與屬性獨立管理,文件管理,管理空間數(shù)據(jù)的軟件,DBMS管理屬性數(shù)據(jù),,,,屬性數(shù)據(jù)庫,,管理方式,1985-,GIS應用軟件,空間與屬性獨立管理,文件管理,空間和屬性數(shù)據(jù)庫,,,使用商業(yè)數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù),管理方式,1995-,GIS應用軟件,空間與屬性獨立管理,文件管理,空間和屬性數(shù)據(jù)庫,,,使用商業(yè)數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù),管理方式,對象數(shù)據(jù)庫,對象數(shù)據(jù),1998-,二、GIS數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫要求：1）最小冗余度原則；數(shù)據(jù)盡可能不重復。2）應用程序對數(shù)據(jù)資源的共享原則：以最優(yōu)的方式服務于一個或多個應用程序。3）數(shù)據(jù)獨立性原則：數(shù)據(jù)的存放盡可能地獨立于使用它的應用程序。4）統(tǒng)一管理原則：能夠用一個軟件統(tǒng)一管理這些數(shù)據(jù)。,GIS數(shù)據(jù)庫設計過程,第一步需求分析第二步原型概念化設計第三步GIS數(shù)據(jù)庫的詳細設計第四步自動化方案制定第五步試點項目實施第六步數(shù)據(jù)庫總體實施,數(shù)據(jù)來源清單,數(shù)據(jù)功能參照表,概念化設計,1）數(shù)據(jù)庫的宏觀地理定義主要指對數(shù)據(jù)庫比例尺、地圖投影和坐標系統(tǒng)的定義。2）數(shù)據(jù)庫的地理特征設計對于各種地理特征有關的屬性數(shù)據(jù)中以什么幾何形式表達進行設計。3）數(shù)據(jù)庫表格及其關系的設計表達對與地理特征有關的屬性數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中表達方式的設計。4）數(shù)據(jù)庫總體設計的評定根據(jù)數(shù)據(jù)庫的應用目的和數(shù)據(jù)內容及使用方式來評價前面三步的設計結果，進行統(tǒng)籌的考量。5）數(shù)據(jù)庫概念模型將GIS數(shù)據(jù)庫的概念設計起草成正式的文件，作為后面詳細設計時參考。,數(shù)據(jù)庫的宏觀地理定義,宏觀地理定義通常包括以下三個內容：比例尺、地圖投影和坐標系統(tǒng)。1）比例尺比例尺是指地圖和地表上長度的對應關系，它是地圖或數(shù)據(jù)精度和詳細程度的標志。2）地圖投影和地理坐標系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)庫時可以有以下幾種選擇1）將所有數(shù)據(jù)放入一個帶。2）將各帶分別存放。3）選擇不同的地圖投影。4）選擇使用地理坐標系統(tǒng)。,地圖投影選擇的基本原則,1）任何地圖投影均有變形。2）等形投影保持小區(qū)域內不變，但任何一種投影不能保證大范圍內的不變。3）等面積投影保持同比例的情況下面積不變。4）等距離投影保持某種距離上下不變，但任何一種投影均不可能保持一幅地圖上任何兩點的距離均是不變的。等方向投影保持地圖上的方位角與真實方位角相同。,投影和坐標系統(tǒng)選擇的一般原則,1）在經常需要投影變換而且覆蓋面積較大的情況下，應該使用地理坐標系統(tǒng)。2）笛卡兒坐標系統(tǒng)對于小面積和一個固定的坐標系最為適合。3）根據(jù)研究區(qū)的形狀來選擇變形最小的投影。4）如果有地區(qū)標準的話，應該使用地區(qū)標準。5）如果研究區(qū)的面積很重要時，可以考慮使用一種等面積的投影進行面積計算，而數(shù)據(jù)在存儲時可以使用另外一種投影。,,,,1）數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的組織,GIS中數(shù)據(jù)組織結構的分析主要包括：①數(shù)據(jù)分層；②數(shù)據(jù)在各層次上表達的形式及其格式；③數(shù)據(jù)屬性信息的內容。,數(shù)據(jù)分層的考慮因素,①具有同樣的特性，即數(shù)據(jù)有相同的屬性信息。②比例尺的一致性。③該層數(shù)據(jù)會有同樣的使用目的和方式。④不同部門的數(shù)據(jù)通常應該放入不同的層，便于維護。⑤數(shù)據(jù)庫中需要不同級別安全處理的數(shù)據(jù)。⑥數(shù)據(jù)庫中的各類數(shù)據(jù)的更新可能使用各種不同的數(shù)據(jù)源，在分層中，使用不同數(shù)據(jù)源更新的數(shù)據(jù)也應分層進行存儲，以便于更新。⑦即使是同一類型的數(shù)據(jù)，有時其屬性特征也不相同，所以也應該分層存儲。,,問題,什么是數(shù)據(jù)，在計算機中通過什么方式存儲？,數(shù)據(jù)文件有哪些基本的格式？,數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)文件有什么差異？,舉例說明什么是柵格數(shù)據(jù)？,什么是矢量數(shù)據(jù)，與柵格數(shù)據(jù)的區(qū)別是什么？,2）空間數(shù)據(jù)庫屬性表與屬性關系設計,步驟：①設計相互關聯(lián)的表格；②對數(shù)據(jù)表進行規(guī)范化；③定義主關鍵項和外部關鍵項；④使用實體關系模型來定義關系；⑤關系表的再規(guī)范化。,(1)設計相互關聯(lián)的表格,●唯一性在每個表中，每個記錄的關鍵項必須是唯一的；●不變性不含有其他方面的信息；●不重復性不會被重復使用，即某一個值被刪除后，不會再被使用；●可獲得性可通過查詢獲取到此信息。,(2)空間數(shù)據(jù)的均衡化,將數(shù)據(jù)庫中各關系表進行分解，使其變成更簡單、更穩(wěn)定的一套關系表的過程叫數(shù)據(jù)庫的均衡化。,規(guī)范化,(3)使用實體—關系模型來規(guī)范化關系表,①首先要識別實體。②決定實體間的關系。③決定各實體的關鍵項。④進行連接，構成連通的圖表。,,(4)邏輯數(shù)據(jù)圖,,,3）數(shù)據(jù)字典,1）數(shù)據(jù)字典的內容2）數(shù)據(jù)文件的命名方法3）數(shù)據(jù)字典的元數(shù)據(jù)內容。,數(shù)據(jù)字典,1）數(shù)據(jù)字典的內容①數(shù)據(jù)庫的總體組織結構；②數(shù)據(jù)庫總體設計的框架；③數(shù)據(jù)層的詳細內容定義及結構；④數(shù)據(jù)命名的定義；⑤元數(shù)據(jù)內容等。,數(shù)據(jù)字典中各數(shù)據(jù)層的詳細內容定義及結構,●標題類信息：名稱、類型、數(shù)據(jù)質量；●各層的有關文件、表、各表的項及各項的定義、有效值范圍等；●地理參考方面要求滿足的情況；●其它有便于說明和理解的文字或圖表等；●各層空間及屬性的質量控制規(guī)范；●各層編號系統(tǒng)與其它各標準編號系統(tǒng)的關系；●各層數(shù)據(jù)的使用與各應用類型的關系等。,4、地理信息編碼,地理信息編碼的意義,定量信息可以被計算機直接識別，而定性信息必須首先“數(shù)字化”才能被計算機接受，它是通過采用一種編碼方法將定性信息用“屬性特征碼”（簡稱特征碼）表示，這樣就可以將定性屬性信息輸入計算機中。,地理信息編碼的意義(續(xù)),地理信息編碼就是用數(shù)字或字符標記空間對象的屬性。它既是標識空間對象的標志，組織和編排地理數(shù)據(jù)的媒介，又是存儲和檢索的標志，是不可缺少的空間數(shù)據(jù)的一個組成部分。,地理特征碼,簡稱屬性碼，或特征碼。用來表示空間要素的類別、級別等分類特征或其它質量特征的數(shù)碼或字符。,地理信息編碼方法,地理屬性編碼法圖形屬性編碼方法,地理屬性編碼,將真實世界地理事物和現(xiàn)象的定性與定量信息結合起來，直接進行分類和分等定級，根據(jù)類別和等級賦予一定代碼的方法稱為地理屬性編碼。,圖形屬性編碼,對空間事物和現(xiàn)象的類別與等級，按某種地圖表現(xiàn)形式賦予一定代碼，這種方法可稱為圖形屬性編碼。例如道路可用線型、寬度、顏色等參數(shù)值描述。,屬性信息編碼原則,一致性系統(tǒng)性通用性和標準化可擴展性,編碼的一致性,一致性指對象的專業(yè)名詞、術語的定義必須嚴格保證概念的一致，對代碼所定義的同一專業(yè)名詞、術語必須是唯一的。,編碼的系統(tǒng)性,各種地理現(xiàn)象是地理系統(tǒng)的組成部分，彼此之間相互聯(lián)系、相互影響。編碼的系統(tǒng)性就是指在設置代碼時要明確地反映出現(xiàn)象之間的固有關系，具有嚴密的邏輯性、層次性和關聯(lián)性。,編碼的通用性和標準化,即要與國家已頒布的有關規(guī)范和標準一致，直接引用或參照標準。這樣便于數(shù)據(jù)共享和交換，為數(shù)據(jù)的通用性創(chuàng)造條件。,編碼的可擴展性,代碼的碼位設置一般要求緊湊經濟，減少冗余代碼，但必須留有擴展的余地，避免因新對象的出現(xiàn)而使原有編碼系統(tǒng)失敗。,三、GIS中數(shù)據(jù)組織和分層實例,,Mapinfo中的圖表關系,使用關系數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點,優(yōu)點數(shù)據(jù)集中管理提高了數(shù)據(jù)共享的能力數(shù)據(jù)獨立于軟件便于多用戶操作缺點效率不高（到目前為止）空間操作復雜，數(shù)據(jù)庫難以進行數(shù)據(jù)維護較困難,圖層定義和建立,,理解地圖,地圖是多個圖層信息的復合,圖層包括矢量數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)文字每個圖層表現(xiàn)不同的專題要素,下圖包括了哪些專題要素？,,理解圖層,圖層是具有關系的空間對象的集合劃分依據(jù)空間對象的關系空間對象類型圖層間的可見性管理的效率,莫愁湖,,,,,,,,,,,,,調整上下關系,適當合并圖層,,,,,,,,,莫愁湖,,,,,,,,