B4GIS中的基础4数据管理.ppt

四地理信息系统中数据的组织和管理,GIS数据管理方式的发展GIS数据库GIS中数据的组织和分层实例,一、GIS中数据管理方式的发展,GIS应用软件,空间和属性数据文件,管理方式,文件管理,1970-,GIS应用软件,空间数据库,空间与属性独立管理,文件管理,管理空间数据的软件,DBMS管理属性数据,属性数据库,管理方式,1985-,GIS应用软件,空间与属性独立管理,文件管理,空间和属性数据库,使用商业数据库管理空间数据,管理方式,1995-,GIS应用软件,空间与属性独立管理,文件管理,空间和属性数据库,使用商业数据库管理空间数据,管理方式,对象数据库,对象数据,1998-,二、GIS数据库,数据库要求：1）最小冗余度原则；数据尽可能不重复。2）应用程序对数据资源的共享原则：以最优的方式服务于一个或多个应用程序。3）数据独立性原则：数据的存放尽可能地独立于使用它的应用程序。4）统一管理原则：能够用一个软件统一管理这些数据。,GIS数据库设计过程,第一步需求分析第二步原型概念化设计第三步GIS数据库的详细设计第四步自动化方案制定第五步试点项目实施第六步数据库总体实施,数据来源清单,数据功能参照表,概念化设计,1）数据库的宏观地理定义主要指对数据库比例尺、地图投影和坐标系统的定义。2）数据库的地理特征设计对于各种地理特征有关的属性数据中以什么几何形式表达进行设计。3）数据库表格及其关系的设计表达对与地理特征有关的属性数据在数据库中表达方式的设计。4）数据库总体设计的评定根据数据库的应用目的和数据内容及使用方式来评价前面三步的设计结果，进行统筹的考量。5）数据库概念模型将GIS数据库的概念设计起草成正式的文件，作为后面详细设计时参考。,数据库的宏观地理定义,宏观地理定义通常包括以下三个内容：比例尺、地图投影和坐标系统。1）比例尺比例尺是指地图和地表上长度的对应关系，它是地图或数据精度和详细程度的标志。2）地图投影和地理坐标系统设计数据库时可以有以下几种选择1）将所有数据放入一个带。2）将各带分别存放。3）选择不同的地图投影。4）选择使用地理坐标系统。,地图投影选择的基本原则,1）任何地图投影均有变形。2）等形投影保持小区域内不变，但任何一种投影不能保证大范围内的不变。3）等面积投影保持同比例的情况下面积不变。4）等距离投影保持某种距离上下不变，但任何一种投影均不可能保持一幅地图上任何两点的距离均是不变的。等方向投影保持地图上的方位角与真实方位角相同。,投影和坐标系统选择的一般原则,1）在经常需要投影变换而且覆盖面积较大的情况下，应该使用地理坐标系统。2）笛卡儿坐标系统对于小面积和一个固定的坐标系最为适合。3）根据研究区的形状来选择变形最小的投影。4）如果有地区标准的话，应该使用地区标准。5）如果研究区的面积很重要时，可以考虑使用一种等面积的投影进行面积计算，而数据在存储时可以使用另外一种投影。,1）数据库数据的组织,GIS中数据组织结构的分析主要包括：数据分层；数据在各层次上表达的形式及其格式；数据属性信息的内容。,数据分层的考虑因素,具有同样的特性，即数据有相同的属性信息。比例尺的一致性。该层数据会有同样的使用目的和方式。不同部门的数据通常应该放入不同的层，便于维护。数据库中需要不同级别安全处理的数据。数据库中的各类数据的更新可能使用各种不同的数据源，在分层中，使用不同数据源更新的数据也应分层进行存储，以便于更新。即使是同一类型的数据，有时其属性特征也不相同，所以也应该分层存储。,问题,什么是数据，在计算机中通过什么方式存储？,数据文件有哪些基本的格式？,数据库与数据文件有什么差异？,举例说明什么是栅格数据？,什么是矢量数据，与栅格数据的区别是什么？,2）空间数据库属性表与属性关系设计,步骤：设计相互关联的表格；对数据表进行规范化；定义主关键项和外部关键项；使用实体关系模型来定义关系；关系表的再规范化。,(1)设计相互关联的表格,唯一性在每个表中，每个记录的关键项必须是唯一的；不变性不含有其他方面的信息；不重复性不会被重复使用，即某一个值被删除后，不会再被使用；可获得性可通过查询获取到此信息。,(2)空间数据的均衡化,将数据库中各关系表进行分解，使其变成更简单、更稳定的一套关系表的过程叫数据库的均衡化。,规范化,(3)使用实体关系模型来规范化关系表,首先要识别实体。决定实体间的关系。决定各实体的关键项。进行连接，构成连通的图表。,(4)逻辑数据图,3）数据字典,1）数据字典的内容2）数据文件的命名方法3）数据字典的元数据内容。,数据字典,1）数据字典的内容数据库的总体组织结构；数据库总体设计的框架；数据层的详细内容定义及结构；数据命名的定义；元数据内容等。,数据字典中各数据层的详细内容定义及结构,标题类信息：名称、类型、数据质量；各层的有关文件、表、各表的项及各项的定义、有效值范围等；地理参考方面要求满足的情况；其它有便于说明和理解的文字或图表等；各层空间及属性的质量控制规范；各层编号系统与其它各标准编号系统的关系；各层数据的使用与各应用类型的关系等。,4、地理信息编码,地理信息编码的意义,定量信息可以被计算机直接识别，而定性信息必须首先“数字化”才能被计算机接受，它是通过采用一种编码方法将定性信息用“属性特征码”（简称特征码）表示，这样就可以将定性属性信息输入计算机中。,地理信息编码的意义(续),地理信息编码就是用数字或字符标记空间对象的属性。它既是标识空间对象的标志，组织和编排地理数据的媒介，又是存储和检索的标志，是不可缺少的空间数据的一个组成部分。,地理特征码,简称属性码，或特征码。用来表示空间要素的类别、级别等分类特征或其它质量特征的数码或字符。,地理信息编码方法,地理属性编码法图形属性编码方法,地理属性编码,将真实世界地理事物和现象的定性与定量信息结合起来，直接进行分类和分等定级，根据类别和等级赋予一定代码的方法称为地理属性编码。,图形属性编码,对空间事物和现象的类别与等级，按某种地图表现形式赋予一定代码，这种方法可称为图形属性编码。例如道路可用线型、宽度、颜色等参数值描述。,属性信息编码原则,一致性系统性通用性和标准化可扩展性,编码的一致性,一致性指对象的专业名词、术语的定义必须严格保证概念的一致，对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。,编码的系统性,各种地理现象是地理系统的组成部分，彼此之间相互联系、相互影响。编码的系统性就是指在设置代码时要明确地反映出现象之间的固有关系，具有严密的逻辑性、层次性和关联性。,编码的通用性和标准化,即要与国家已颁布的有关规范和标准一致，直接引用或参照标准。这样便于数据共享和交换，为数据的通用性创造条件。,编码的可扩展性,代码的码位设置一般要求紧凑经济，减少冗余代码，但必须留有扩展的余地，避免因新对象的出现而使原有编码系统失败。,三、GIS中数据组织和分层实例,Mapinfo中的图表关系,使用关系数据库管理空间数据的优缺点,优点数据集中管理提高了数据共享的能力数据独立于软件便于多用户操作缺点效率不高（到目前为止）空间操作复杂，