空间数据库设计

1、提纲 2.1 确定系统目标 2.2 系统体系结构的确定 2.3 定义实体和关系 2.4 实体特征分析与组织 2.5 信息编码与元数据2.1 确定系统目标 林业管理信息系统需求分析需求分析结果： 1）能否方便地利用计算机进行显示和查询林业资源信息 2）可否借助系统快速地更新林业资源数据。 3）传统退耕还林和天然林保护区的范围确定位置准确程度不高，退耕还林随意性较大，有无改进的方案。 4）森林火灾频繁发生，有无森林火灾自动预测的功能 5）传统的林业制图完全依靠手工，可否自动制图。探讨：拟建的系统应该具有哪些功能？2.1 确定系统目标 功能的确定：1、林业资源调查利用GIS，进行林业资源的查询、显示

2、、专题图制作的功能2、林业资源更新基于遥感和全球定位系统的森林资源及时更新功能3、规划设计退耕还林和天然林保护的规划设计功能4、决策支持：森林火灾预测和监测、救火方案的快速确定、森林了望台的选址。n软件的选择：根据经济实力、功能选择软件2.2 系统体系结构的确定系统体系结构的确定2.2 系统体系结构的确定 根据功能确定数据1、林业资源调查利用GIS，进行林业资源的查询、显示、专题图制作的功能2、林业资源更新基于遥感和全球定位系统的森林资源及时更新功能3、规划设计退耕还林和天然林保护的规划设计功能4、决策支持：森林火灾预测和监测、救火方案的快速确定、森林了望台的选址。探讨：根据功能，应该采集哪些

3、数据？2.2 系统体系结构的确定森林资源调查数据基础数据（行政区划、居民点数据河流、道路、土地利用等）现有林业资源数据、遥感数据地形数据、气候气象数据土地利用数据、已有的退耕还林和天然林保护区数据、林业资源数据森林火灾分布数据、了望站点分布数据气候气象数据、道路、地形数据林业资源分布数据林业资源调查林业资源更新林业规划设计林业决策支持2.2 系统体系结构的确定 组织你的数据（功能数据关系矩阵） 功能 数据资源调查资源更新规划设计决策支持森林调查数据CUUU行政区划CUUU土地利用数据CUUU遥感数据UCUU地形数据UUCU气象气候UUCU退耕还林、天然林保护UUCU火灾分布UC了望站点UC2.

4、2 系统体系结构的确定 拟订你的初步开发计划：数据获取可选方式、选择的数据是否满足用户需求和功能。类型第一手资料第二手资料非电子数据实地测量调查笔记航空相片专项普查/调查实验数据地图报告统计图表研究论文电子数据GPS遥感定位观测数据库数据文件数学数据数学公式计算机程序2.2 系统体系结构的确定 林业空间数据库数据源选择数据数据源森林调查数据纸质林相图、小班卡片行政区划由矢量林相图衍生土地利用数据纸质土地利用图、TM遥感数据遥感数据购买覆盖该区域的TM遥感影像地形数据纸质地形图气象气候向相关部门购买电子数据退耕还林、天然林保护最近5年纸质退耕、天然林图火灾分布林业局历史火灾数据了望站点GPS定位

5、数据接下来要做的工作 数据库设计抽象现实世界GIS数据模型构建GIS数据模型定义实体和关系数据模型匹配空间数据分层属性表设计信息编码与元数据实体特征分析与组织2.3 定义实体和关系 E-R图相关概念 实体（Entity）：可以用数据记录的人、地点、事物、概念或事件。 关系（Relationship）：两个或两个以上实体间的联系 属性：表征实体和关系的数量、名称等概念理解：1、一个天然气设备连接一条或多条天然气管线。2、一个村包含一个至多个林业调查小班3、土地利用由图斑、线状地物和零星地物组成。2.3 定义实体和关系 设计实体-关系图 矩形：实体 菱形：关系 圆形：属性 数字：联系的数量关系林业

6、调查图斑小班号林班号作业区号林场号区划类型面积各级行政区等级名称面积1n包含2.3 定义实体和关系 数据词典 以词典的方式描述和定义E-R模型设计中出现和形成的实体、关系实体类别1实体1实体2类别2实体1实体2.实体名定义唯一识别码属性关系定义实体定义关系定义实体分析矩阵初始数据词典林业空间数据库的初始数据词典实体林业信息林业调查图斑天然林保护.基础信息行政区划土地利用.遥感遥感图像实体名林业调查图斑定义林业资源调查小班唯一识别代码小班编码属性小班号、林班号、作业区号、林场号、区划、面积关系林业调查图斑与行政区划定义一个村包纳一个至多个小班实体分析矩阵实体定义关系定义2.4 实体特征分析与组织

7、 从概念设计到逻辑设计(结合软件)数据模型匹配空间数据分层定义实体和关系属性表的设计2.4.1 数据模型匹配 假设林业信息系统采用ArcInfo软件作为支撑平台，现在的问题就是怎样将前述的各个实体与ArcInfo数据模型匹配实体类型特征类型（Coverage、Shapefile、Grid等）点特征点（Point）、结点（Node）、点事件线特征弧（Arc）、路径系统（路径和段）、线事件面特征多边形（Polygon）、区（Region）注记特征注记（Annotation）图像一般的图像文件、img文件、ArcInfo的Grid表格Info表、dbf表表面ArcInfo的Grid和TIN2.4.1

8、 数据模型匹配 ArcInfo的数据模型区Region：基于现有的Polygon特征来描述复杂的区域如多个独立的多边形组成的区域、相互重叠的区域。2.4.1 数据模型匹配 ArcInfo的数据模型路径系统路径系统Route System：提供一套用现有的弧段特征arc模拟线形特征的工具，可以支持沿着弧发生的任何线现象的定义。 路径由一套有序的段（Section）组成，每段则是一个Arc特征的全部或一部分，段由沿Arc起点偏移百分比From，To定义。2.4.1 数据模型匹配 ArcInfo的数据模型事件事件（Event）：发生在或伴随Coverage线特征Route的地学特征，事件包含地理位置

9、但未直接使用空间表达方式表达。Event表公交站点事件空间化2.4.1 数据模型匹配 ArcInfo的数据模型路径和事件创建示范创建路径创建事件2.4.1 数据模型匹配 ArcInfo的数据模型表面模型GridTIN2.4.1 数据模型匹配实体ArcInfo对应数据模型森林调查数据（空间、属性）Polygon、dbf表行政区划Polygon土地利用数据（含道路、居民点等）Polygon、Polyline、Point遥感数据tif地形数据Polyline、Grid气象气候Grid、dbf退耕还林、天然林保护Polygon火灾分布Polygon了望站点Point2.4.2 空间数据分层 数据模型匹

10、配后的实体分层组织1、分层基本原则（1）图形原则图形原则（2）对象原则对象原则案例：在林业信息管理信息系统中，土地利用数据包括道路、河流、居民点、耕地、草地等要素，怎样对这些数据进行分层组织？2.4.2 空间数据分层 数据模型匹配后的实体分层组织2、分层其他考虑因素1）不同部门的数据应该放入不同的层。2）不同安全级别的数据也应该单独存储。3）使用目的不同的数据也应单独存放。4）拓扑联系密切的若干层存放在同一个数据集中。Geodatabasen给每一层一个名称2.4.3 属性表设计 GIS属性数据表达与组织属性数据表达与组织 GIS中地理对象，boolean） 属性表的内容取决于应与位置、分布、

11、形状等空间信息无关的特性用属性数据表达。一般用关系性数据库存储属性数据。 属性类型（string，number，date用。 图形数据和属性数据的连接通过目标识别符或内部记 录号实现。ID名称道路长度道路宽度0新光大道500201商业街40025ID=02.4.3 属性表设计 范式化 第一范式：不能表中套表 第二范式：所有字段完全依赖于主码 第三范式：不能有传递相关性范式范式解释解释违背示范违背示范1NF原子性2NF唯一性; 一个表只说明一个事物学号, 姓名, 年龄, 课程名称, 成绩, 学分3NF每列都与主键有直接关系，不存在传递依赖;(学号) (所在学院) (学院地点, 学院电话) 属性表

12、的范式化ZyqdmZyqmcLinbhXiaobh面积单位蓄积总蓄积1幸福村1113.44.560.30223.94.3102.772118.23.970.98238.62.8108.082太平村1118.64.889.2827.63.627.362145.70.522.85226.34.7123.61属性表的范式化幸福村1太平村2ZyqmcZyqdm222122111121Zyqdm4.726.320.545.7123.67.624.818.6112.838.623.918.2124.323.924.513.411单位蓄积面积XiaobhLinbh2.4.4 完善数据词典特征名Forest定

13、义林业调查图斑Info表名Forest.pat属性表AREA、PERIMETER、Forest#、Forest-ID、xiaobh、linbh、Zyqh、Lincdm、RealArea图层Forest特征类Polygon投影Transverse精度Double.实体完整定义集实体ArcInfoRelate to层名数据源林业信息林业调查图斑Polygon各级行政区Forest林相图小班卡片.基础信息行政区划PolygonCountry纸质图件道路ArcRoad土地利用.遥感遥感图像TIFF代理商完整实体设计矩阵2.5 信息编码与元数据 2.5.1 信息编码n1)、 信息编码的必要性A、便于程序

14、处理B、数据通讯与信息共享C、数据输入与存储n2)、信息编码原则通用性、系统性、标准化、扩展性2.5.1 信息编码 3)、 编码方案a、已有的信息代码标准b、信息编码模型 “全国地理信息系统标准化委员会”制定和颁布了信息分类编码标准，如GB/T 1398992 国家基本比例尺地形图分幅和编号GB/T 156601995 1：5000，1：10000，1：25000，1：50000，1：100000地形图要素分类与代码GB 1011488县以下行政区划代码编制规则GB/T 1392392国土基础信息数据分类代码GB92089公路路面等级与面层类型代码 X X XX X X大类码 小类码 一级码

15、二级码 实体码2.5.1 信息编码 4、编码实例：小班卡片关联与唯一码 在小班卡片上，每条记录对应一个小班。小班卡片也有小班号、林班号、作业区代码、林场代码属性，字段均为数值型。2.5.1 信息编码 4、编码实例：小班卡片关联与唯一码 将林场代码、作业区代码、林班号、小班号按从左向右组合成一个唯一码（新字段XIAOBID）。考虑到他们的最大值依次为18、4101、26、263，公式为： CStr（lcdm*109+zyqdm*10 5 +linbh*10 3+xiaobh ）作为项目负责人，必须对顾客负责。刚才的编码的确解决了数据输入、关联等问题，可是当你将数据交给顾客时，你不给他解释一下小班

16、各属性字段的含义以及小班关联的编码吗？元数据2.5.2 元数据 元数据：数据的数据 空间元数据库至少包括的内容 空间数据集的标识信息、数据质量信息、空间参照系统、内容信息、发布信息等。2.5.2 元数据 部分元数据标准草案的内容比较CEN/TC287FGDCISO/TC211建议体系数据集标识信息标识信息标识信息标识信息数据集综述信息质量信息数据集质量信息数据集质量信息数据集质量信息空间数据组织信息数据集继承信息数据集继承信息空间参照系信息空间参照系信息空间数据表示信息空间数据表示信息范围信息实体和属性信息空间参照系信息空间参照系信息数据定义发行信息应用要素分类信息实体和属性信息分类信息元数据参考信息发行信息发行信息元数据参考元数据参考信息元数据参考信息元数据语言ArcGIS-ArcCatalog元数据编辑编辑导出遥感图像元数据示例.SPACECRAFT_ID = Landsat7SENSOR_ID = ETM+ACQUISITION_DATE = 2002-09-05.PRODUCT_SAMPLES_PAN = 13933PRODUCT_LINES_PAN = 11929PRODUCT_SAMPLES_REF = 6967PRODUCT_LINES_REF = 5965PRODUCT_SA