Geodatabase数据模型概述

1、Introduction to Geospatial Database Designing and Building ArcGIS Geodatabase 空间数据库导论空间数据库导论 ArcGIS Geodatabase的设计与建立的设计与建立侯英姿侯英姿School of Urban and Environmental Sciences, Liaoning Normal University 20093第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述2.1 Geodatabase的发展的发展2.2 Geodatabase的层次结构的层次结构2.3 Geodatabase的目录视图

2、的目录视图2.4 Geodatabase的类型的类型2.5 Geodatabase的访问的访问2.6 Geodatabase与与coverage/Shapefile的比较的比较主要内容：主要内容：4第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述2.1 Geodatabase的发展的发展空间数据模型是对现实世界的抽象表达，是使用一系列数据对象空间数据模型是对现实世界的抽象表达，是使用一系列数据对象来支持地图显示、查询、编辑和分析。来支持地图显示、查询、编辑和分析。1. CAD数据模型数据模型 (第第1代代)2. coverage/Shapefile数据模型数据模型 (第第2代代)3.

3、 Geodatabase数据模型数据模型 (第第3代代)5第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述1. 以二进制文件格式存储地理数据以二进制文件格式存储地理数据；2. 以点、线和面的形式表达以点、线和面的形式表达；3. 这些文件中只能保存极少的属性信息，地图图层这些文件中只能保存极少的属性信息，地图图层和注记是主要的属性表达方式；和注记是主要的属性表达方式；1. CAD数据模型数据模型 (第第1代代)6第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述19811981年，年，ESRI(ESRI(美国环境系统研究所美国环境系统研究所) )公司推出公司推出ArclnfoA

4、rclnfo，采用了，采用了coveragecoverage数据模型数据模型( (也称为也称为地理关系数据模型地理关系数据模型) )，有两个关键点。，有两个关键点。n 空间数据与属性数据相结合空间数据与属性数据相结合 空间数据存储为索引化二进制文件，它为显示和存取做了优化空间数据存储为索引化二进制文件，它为显示和存取做了优化。 属性数据存储在表里，有一定数量的行，行数等于二进制文件中的属性数据存储在表里，有一定数量的行，行数等于二进制文件中的要要素数量，属性数据和要素通过共同的素数量，属性数据和要素通过共同的标识符标识符(ID码码)相连接。相连接。n 能够存储矢量要素间的拓扑关系能够存储矢量要

5、素间的拓扑关系 一条线段的空间数据记录包含了以下信息：哪些一条线段的空间数据记录包含了以下信息：哪些节点节点界定了这条线，界定了这条线，通过推断可知该线与哪些线相连，哪些多边形在其左边和右边通过推断可知该线与哪些线相连，哪些多边形在其左边和右边2. coverage/Shapefile数据模型数据模型 (第第2代代)7第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述ArcView采用采用Shapefile数据模型数据模型，也是一种基于文件方式存储空间数据，也是一种基于文件方式存储空间数据的数据格式。的数据格式。Shapefile是一种开放格式，比是一种开放格式，比coverage简单

6、得多，没有存简单得多，没有存储矢量要素间的拓扑关系，需要时通过计算提取。储矢量要素间的拓扑关系，需要时通过计算提取。Shapefile至少由至少由.shp、 . Shx、.dbf三个文件组成：三个文件组成：n .shp储存地理要素的几何关系的文件储存地理要素的几何关系的文件 n .shx储存图形要素的几何索引的文件储存图形要素的几何索引的文件 n .dbf储存要素属性信息的储存要素属性信息的dBase文件文件(关系数据库文件关系数据库文件) 有时还会出现以下文件：有时还会出现以下文件：n .sbn当执行类似选择当执行类似选择“主题之主题主题之主题”，“空间连接空间连接”等操作，或者对一个等操作

7、，或者对一个主题（属性表）的主题（属性表）的shape字段创建过一个索引，就会出现这个文件；字段创建过一个索引，就会出现这个文件； n .ain和和.aih储存地理要素主体属性表或其他表的活动字段的属性索引信息储存地理要素主体属性表或其他表的活动字段的属性索引信息的文件。当执行过的文件。当执行过“表格链接表格链接(link)”操作，这两个文件就会出现。操作，这两个文件就会出现。2. coverage/Shapefile数据模型数据模型 (第第2代代)8第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述3. Geodatabase数据模型数据模型 (第第3代代)nGeodatabase是

8、一种基于关系数据库、采用面向对象技术来组是一种基于关系数据库、采用面向对象技术来组织和管理空间数据的空间数据模型织和管理空间数据的空间数据模型(对象对象-关系数据模型关系数据模型)。nGeodatabase中的数据对象就是逻辑数据模型中定义的对象中的数据对象就是逻辑数据模型中定义的对象(如建筑物、宗地和道路等如建筑物、宗地和道路等)。nGeodatabase数据模型无需编写代码，通过数据模型无需编写代码，通过ArcInfo提供的域、提供的域、验证规则及其它功能可轻松实现大部分自定义行为验证规则及其它功能可轻松实现大部分自定义行为 (仅建模特仅建模特殊的要素行为时才需编写代码殊的要素行为时才需编

9、写代码)。9第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述Geodatabase数据模型的优点数据模型的优点:面向对象的数据建模方法能够更自然地描述要素，自行定义对象类型，定义面向对象的数据建模方法能够更自然地描述要素，自行定义对象类型，定义拓扑、空间和一般关系，以及掌握这些对象如何与其他对象发生交互作用。拓扑、空间和一般关系，以及掌握这些对象如何与其他对象发生交互作用。3. Geodatabase数据模型数据模型 (第第3代代)n 空间数据统一存储空间数据统一存储 所有的空间数据所有的空间数据(空间数据及属性数据空间数据及属性数据)由一个由一个(关系关系)数据库存储和集中管理；数

10、据库存储和集中管理；n 空间数据录入和编辑更加精确空间数据录入和编辑更加精确大多数错误可以通过验证规则或智能验证行为加以防止，因而错误几乎不会出现；大多数错误可以通过验证规则或智能验证行为加以防止，因而错误几乎不会出现；n 用户操作更直观的对象用户操作更直观的对象经过适当的设计，经过适当的设计，Geodalabase包含的数据对象可与用户数据的模型保持一致，用户操作的包含的数据对象可与用户数据的模型保持一致，用户操作的不再是通常的点、线和多边形，而是他们感兴趣的对象，比如变压器、道路和湖泊等；不再是通常的点、线和多边形，而是他们感兴趣的对象，比如变压器、道路和湖泊等；n 要素拥有更丰富的背景信

11、息要素拥有更丰富的背景信息有了拓扑关联、空间表达和一般关系，不仅定义了一个要素的特性而且还定义了它与其他有了拓扑关联、空间表达和一般关系，不仅定义了一个要素的特性而且还定义了它与其他要素背景的联系。当一个相关要素移动、改变或删除时，可以了解它对整个要素集的影响。要素背景的联系。当一个相关要素移动、改变或删除时，可以了解它对整个要素集的影响。这种背景信息也可以定位或查找与一个要素相关的两一个要素；这种背景信息也可以定位或查找与一个要素相关的两一个要素；10第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述n 可以制作更优质的地图可以制作更优质的地图 可以更深入地控制要素的绘制方式，也可以

12、增加智能化的绘图行为。在可以更深入地控制要素的绘制方式，也可以增加智能化的绘图行为。在ArcMap中可以直接采用复杂的绘图方法，而且通过编写软件代码还能执行高度自动化中可以直接采用复杂的绘图方法，而且通过编写软件代码还能执行高度自动化的绘图方法；的绘图方法；n 动态显示地图上的要素动态显示地图上的要素 当在当在Archfo中对要素进行处理时，这些要素能对邻接要素的变化做出中对要素进行处理时，这些要素能对邻接要素的变化做出相应的反应。也能使要素与定制的查询或分析工具发生关联相应的反应。也能使要素与定制的查询或分析工具发生关联;n 定义了更好的要素外形定义了更好的要素外形 Geodatabase数

13、据模型用直线、圆弧、椭圆弧和贝塞尔数据模型用直线、圆弧、椭圆弧和贝塞尔(Bezier)曲线来曲线来定义要素的外形；定义要素的外形；n 要素集是连续的要素集是连续的 Geodatabase数据模型能容纳非常巨大的要素集而不需要进行数据分数据模型能容纳非常巨大的要素集而不需要进行数据分片或其他空间分区；片或其他空间分区；n 多用户同时编辑地理数据多用户同时编辑地理数据 Geodatabase数据模型支持多用户分别在本地编辑要素的工作流，然数据模型支持多用户分别在本地编辑要素的工作流，然后对出现的冲突进行处理使之达成一致。后对出现的冲突进行处理使之达成一致。11第第2讲讲 Geodatabase数据

14、模型概述数据模型概述2.2 Geodatabase的层次结构的层次结构Geodatabase数据模型包含数据模型包含3种空间数据表达方式：种空间数据表达方式：n 用用矢量数据矢量数据表达离散的空间要素表达离散的空间要素 矢量数据用一组带有关联属性的有序坐标，精确简洁地表示要素的外形。矢量数据用一组带有关联属性的有序坐标，精确简洁地表示要素的外形。这种表示方式支持几何运算（如计算长度和面积、识别重叠和交叉、查找相这种表示方式支持几何运算（如计算长度和面积、识别重叠和交叉、查找相邻或相近的其他要素）。矢量数据可以用维数来进行分类。邻或相近的其他要素）。矢量数据可以用维数来进行分类。 点是零维形状，

15、它表示太小以致无法用线或面来描述的地理要素。点是用单个点是零维形状，它表示太小以致无法用线或面来描述的地理要素。点是用单个有属性的有属性的x,y坐标值来存储的坐标值来存储的 线是一维形状，它表示太狭窄以致无法用面来描述的地理要素。线是用线是一维形状，它表示太狭窄以致无法用面来描述的地理要素。线是用 一组带一组带属性的有序的属性的有序的x,y坐标值来存储的，线段可以是直线、圆弧、椭圆弧或曲线。坐标值来存储的，线段可以是直线、圆弧、椭圆弧或曲线。 多边形是二维形状，它表示宽阔的地理要素。多边形以一系列的线段来存储，多边形是二维形状，它表示宽阔的地理要素。多边形以一系列的线段来存储，这些线段构成一个

16、封闭的区域。这些线段构成一个封闭的区域。n 用用栅格数据栅格数据表达影像、格网化专题数据、曲面表达影像、格网化专题数据、曲面 像素是组成栅格的基本单元，它的值能描述多种数据。像素能够存储部分谱段像素是组成栅格的基本单元，它的值能描述多种数据。像素能够存储部分谱段的光反射率，也能存储相片的颜色值，以及植被类型、表面值、高程值等专题属性。的光反射率，也能存储相片的颜色值，以及植被类型、表面值、高程值等专题属性。n 用用不规则三角网（不规则三角网（TIN）表达曲面表达曲面Geodatabase在存储在存储TIN时，将其作为一个带有高程值的节点和带有边的三角形的整时，将其作为一个带有高程值的节点和带有

17、边的三角形的整体来对待。体来对待。TIN所在的地理范围内的任意点的高程（或所在的地理范围内的任意点的高程（或Z值）可以通过内插方法得到。值）可以通过内插方法得到。12第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述Geodatabase按照一定的模型和规则组合空间要素数据集按照一定的模型和规则组合空间要素数据集(Feature Dataset)，它按层次型的数据对象，它按层次型的数据对象(Object)来组织空间数据，这些数据对来组织空间数据，这些数据对象包括：对象类、要素类、要素数据集和关系类。象包括：对象类、要素类、要素数据集和关系类。对象类对象类(Object Classes)

18、：存储非空间数据的表：存储非空间数据的表(Table)；要素类要素类(Feature Classes)：具有相同几何类型和属性的要素的集合，包括：具有相同几何类型和属性的要素的集合，包括：简单要素类简单要素类(Sample Feature Classes，点、线、多边形、，点、线、多边形、注记注记Annotation) 、拓扑要素类拓扑要素类(Topological Feature Classes，节点节点Junction、边边Edge) 等；等；要素数据集要素数据集(Feature Datasets)：共享空间参考系统的要素类的集合；：共享空间参考系统的要素类的集合；关系类关系类(Relat

19、ionship Classes)：存储两个对象类或要素类中的实体间的关：存储两个对象类或要素类中的实体间的关联关系的表。联关系的表。13第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述对象对象(Object)代表某个实体，如一栋房子、一条河流，或一名客代表某个实体，如一栋房子、一条河流，或一名客户。每个对象存储为一户。每个对象存储为一行行(Row)。对象有一系列的。对象有一系列的属性属性，这些属性，这些属性表示对象的性质，如对象的名称、度量值、分类、标识符表示对象的性质，如对象的名称、度量值、分类、标识符(关键字关键字)。属性存储为数据库的属性存储为数据库的列列(字段字段)。类类(C

20、lass)是一组相似的对象，同一个类中的每个对象拥有相同的是一组相似的对象，同一个类中的每个对象拥有相同的一组属性。一个类在以数据库中存储为一张一组属性。一个类在以数据库中存储为一张关系表关系表。表中的行、列。表中的行、列构成一个二维矩阵。构成一个二维矩阵。Geodatabase elements14第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述Geodatabase对象类对象类Object Classes要素类要素类Feature Classes要素数据集要素数据集Feature Datasetes关系类关系类Relationship Classes要素类要素类Feature C

21、lasses几何网络几何网络Geometric Network关系类关系类Relationship Classes要素要素 Feature网络要素网络要素 Network Feature关系关系 Relationship 表格表格 Table要素要素 Feature关系关系 RelationshipGeodatabase的层次结构的层次结构15第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述Geodatabase的层次结构的层次结构ArcGIS 9.216第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述、子类型、子类型 属性属性Geodatabase的层次结构的层次结构Ar

22、cGIS 9.217第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述Geodatabase的层次结构的层次结构ArcGIS 8.318第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述Geodatabase的层次结构的层次结构ArcGIS 8.319第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述1. Geodatabasengeodatabase是框架数据最高一层的单位是框架数据最高一层的单位(所有类的集群所有类的集群)空间数据总的集合体可以跨一个或多个空间数据总的集合体可以跨一个或多个geodatabase存储存储ngeodatabase通常被组织成主要的数据类

23、别，如土地利用、交通常被组织成主要的数据类别，如土地利用、交通、环境、市政基础设施。通、环境、市政基础设施。geodatabase管理无缝的空间数据管理无缝的空间数据n它不是把地理区域划分为瓦片状单元，而是使用有效的空间它不是把地理区域划分为瓦片状单元，而是使用有效的空间索引进行某个范围的连续表达。索引进行某个范围的连续表达。2. Feature datasetsnGeodatabase中通过中通过3种空间数据集实现种空间数据集实现3种空间数据模型种空间数据模型要素数据集要素数据集(Feature dataset)n是具有公共坐标系的要素类的群集。是具有公共坐标系的要素类的群集。栅格数据集栅格

24、数据集(Raster dataset)n可以是简单数据集，也可以是具有不同光谱值或分类值的多可以是简单数据集，也可以是具有不同光谱值或分类值的多波段复合数据集波段复合数据集TIN数据集数据集 (TIN dataset)n包含一组三角形，这些三角形通过精确地覆盖某个区域来表包含一组三角形，这些三角形通过精确地覆盖某个区域来表示某种表面，三角形的每个顶点具有示某种表面，三角形的每个顶点具有z z值。值。20第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述3. Feature classesn要素类要素类(Feature class)是具有相同的几何图形类型是具有相同的几何图形类型(点点/

25、线线/多边多边形形)的空间要素的群集。分的空间要素的群集。分2种：种：n简单要素类简单要素类(Sample Feature Classes) 包含点、线、多边形和注记，且它们之间没有任何拓扑关系。包含点、线、多边形和注记，且它们之间没有任何拓扑关系。 例如：一个要素类中的点与另一要素类中线的终点可能同时存在，例如：一个要素类中的点与另一要素类中线的终点可能同时存在，但它们是不同的点，这两个点要素可以独立编辑。但它们是不同的点，这两个点要素可以独立编辑。n拓扑要素类拓扑要素类(Topological Feature Classes) 拓扑要素类被限定在一幅图拓扑要素类被限定在一幅图(graph)

26、中。图是一个对象，它把组成有中。图是一个对象，它把组成有机拓扑单元机拓扑单元(节点节点Junction、边边Edge)的一组要素类捆绑起来。的一组要素类捆绑起来。4. Object classn对象类对象类(Object class)是是Gedatabase中的一个中的一个表表(Table)，它保，它保存了与空间要素相关的对象的描述性信息，它不等同于地图上存了与空间要素相关的对象的描述性信息，它不等同于地图上的要素。的要素。21第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述5. Relationship classn关系类是关系类是Gedatabase中的一个中的一个表表，它存储了

27、两个要素类中的，它存储了两个要素类中的要素间或对象间的关系要素间或对象间的关系。关系为对象之间的相关性进行建模。关系为对象之间的相关性进行建模。n有了关系，当一个对象被移动或改变，就可以控制与之相关联有了关系，当一个对象被移动或改变，就可以控制与之相关联的对象如何变化。的对象如何变化。22第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述Geodatabase如何扩展数据库如何扩展数据库nGeodatabase 能够以三种表现形式来表达地理数据，即离散对象建模为矢量要素，能够以三种表现形式来表达地理数据，即离散对象建模为矢量要素，连续的现象建模为栅格，表面建模为连续的现象建模为栅格，表

28、面建模为TINTIN。根据数据定义地图图层，并设定绘图方法。根据数据定义地图图层，并设定绘图方法的框架，通过它可以基于属性绘出相关的地图。的框架，通过它可以基于属性绘出相关的地图。nGeodatabase 存储要素的几何形状，存储要素的几何形状，ArcInfo提供诸如搜索邻近、邻接、或交叉对象提供诸如搜索邻近、邻接、或交叉对象等空间操作功能，支持诸如网络追踪等空间查询的许多工具，对于一组数据，等空间操作功能，支持诸如网络追踪等空间查询的许多工具，对于一组数据， Geodatabase 有一个定义和管理地理坐标系统的构架。有一个定义和管理地理坐标系统的构架。n Geodatabase 可用于构建

29、一套集成拓扑关系的要素集，如交通网络或土地所有权的可用于构建一套集成拓扑关系的要素集，如交通网络或土地所有权的细分。细分。nGeodatabase 能够定义对象和要素之间一般和任意的关系。能够定义对象和要素之间一般和任意的关系。n通过域和验证规则，通过域和验证规则， Geodatabase 能够增强属性的完整性。能够增强属性的完整性。nGeodatabase 能够将要素的自然行为绑定到存储要素的表中。能够将要素的自然行为绑定到存储要素的表中。nGeodatabase 能够展现多个版本，以便多个用户编辑同一份数据能够展现多个版本，以便多个用户编辑同一份数据Geodatabase实质上就是关系数据

30、库或者对象实质上就是关系数据库或者对象-关系数据库等常规数据库的特例，关系数据库等常规数据库的特例，只是它包含了一个用于表达地理数据的结构。它在常规数据库基础上通过只是它包含了一个用于表达地理数据的结构。它在常规数据库基础上通过增加地理数据存储、地理参考的完整性约束、地图显示、要素编辑和分析增加地理数据存储、地理参考的完整性约束、地图显示、要素编辑和分析功能来增强数据库性能功能来增强数据库性能23第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述2.3 Geodatabase的目录视图的目录视图ArcCatalogcoverage的目录视图的目录视图Shapefile/CAD的目录视图

31、的目录视图24第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述n空间数据连接的集合称为空间数据连接的集合称为目录目录它提供了对空间数据的无缝视图，即文件型的数据和个人型它提供了对空间数据的无缝视图，即文件型的数据和个人型Geodatabase位于一个可认知的树型层次体系中。目录还可以深入位于一个可认知的树型层次体系中。目录还可以深入关系数据库，揭示它们的某些内部结构信息，尤其是那些存储空间关系数据库，揭示它们的某些内部结构信息，尤其是那些存储空间数据的表。数据的表。n目录中的条目用于表示空间数据对象目录中的条目用于表示空间数据对象(如要素类如要素类)、地图对象、地图对象(如地如地图和

32、图层图和图层)和附属对象和附属对象(如符号式样和坐标系统如符号式样和坐标系统)。n目录通过专门的图标显示空间数据的结构，这些图标表示了目录通过专门的图标显示空间数据的结构，这些图标表示了Geodatabase中各种要素的不同功能。中各种要素的不同功能。 通过目录，可以完成以通过目录，可以完成以下功能：下功能：新建数据并定义数据格式；新建数据并定义数据格式；搜索数据；搜索数据；评估数据的空间范围和适宜性；评估数据的空间范围和适宜性；记录数据的来源和质量；记录数据的来源和质量；进行进行GIS操作；操作；发布数据以便于广泛存取；发布数据以便于广泛存取；25第第2讲讲 Geodatabase数据模型概

33、述数据模型概述ArcCatalogGeodatabase的目录视图的目录视图26第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述文件夹连接和数据库连接文件夹连接和数据库连接n文件夹连接和数据库连接使得对所有数据有了文件夹连接和数据库连接使得对所有数据有了统一连贯的视图统一连贯的视图。n通过文件夹连接，可以获取本地硬盘或网络计通过文件夹连接，可以获取本地硬盘或网络计算机共享硬盘上的数据。算机共享硬盘上的数据。n数据库连接包含数据库访问的详细说明：数据库连接包含数据库访问的详细说明：服务器或服务器或IP地址地址请求信息或请求信息或TCP端口信息端口信息帐号用户名和密码。帐号用户名和密码。

34、27第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述uArcSDE Personal Geodatabase (9.2)：数据存储在：数据存储在SQL Server ExpressuArcSDE Workgroup Geodatabase (9.2)：数据存储在：数据存储在SQL Server ExpressuArcSDE Enterprise Geodatabase：RDBMSArcSDE Personal在在ArcEditor和和ArcInfo级别的级别的License文件中是免费的，文件中是免费的，ArcSDE Workgroup是位于是位于ArcGIS Server的的Workgroup级别的授权文件中的。级别的授权文件中的。它们与它们与ArcSDE Enterprise不同的地方在于数据库的大小、连接数、管理和定制能力的大小。不同的地方在于数据库的大小、连接数、管理和定制能力的大小。2.4 Geodatabase的类型的类型28第第2讲讲 Geodatabase数据模型概述数据模型概述3种种Geodatabase的数据模型相同，数据可以相互复制。的数据模型相同，数据可以相互