空间数据库设计(空间数据库设计的过程和步骤)

软件开发 67
本篇文章给大家谈谈空间数据库设计,以及空间数据库设计的过程和步骤对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。 空间数据库的设计有哪些步骤和内容 数据库应用系统的开发是一项软件工程。一般可分为以下几个阶段:1.规划2.需求分析3.概念模型设计4.逻辑设计5.物理设计6.程序编制及调试7.运行及维护。

本篇文章给大家谈谈空间数据库设计,以及空间数据库设计的过程和步骤对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。

空间数据库的设计有哪些步骤和内容

数据库应用系统的开发是一项软件工程。一般可分为以下几个阶段:

1.规划

2.需求分析

3.概念模型设计

4.

逻辑设计

5.物理设计

6.程序编制及调试

7.运行及维护。

无缝空间数据库设计与构建

(一)问题的提出

塔里木河流域生态环境动态监测系统的运转需要大量的空间数据支持。在空间数据库构建前期,采集了塔里木河流域的各尺度基础地形图、生态环境专题图以及遥感影像资料等图形、图像数据,这些数据都是以分幅的成果进行收集和提交的,需要进入综合数据库中,以实现数据的共享。

我国国土版图大,而且大部分位于中、低纬度地区,因此我国现行的大于1∶50万比例尺的各种地形图都采用高斯-克里格投影即横切椭圆柱正形投影。经过高斯-克里格投影后的平面直角坐标系是以相切的经线(中央经线)的投影为X轴,以赤道的投影为Y轴。高斯-克里格投影具有以下特点:

(1)中央经线投影为直线,而且是投影的对称轴(也是投影平面的X轴);

(2)高斯-克里格投影是等角投影,投影后具有角度不变、伸长固定的特点(即同一地点各个方向的长度比不变),满足等角的要求;

(3)中央经线上长度没有变形,离中央经线越远变形越大。为了限制投影变形,必须进行分带投影。所谓分带就是按照一定的经度差,将椭球体按经线划分成若干个狭窄的区域,各个区域分别按高斯投影的规律进行投影,每一个区域就称为一个投影带。在每一个投影带内,位于各带中央的子午线就是轴子午线,各带相邻的子午线叫边缘子午线。分带之后,各带均有自己的坐标轴和原点,形成各自独立但又相同的坐标系统。根据国际通用方法,我国投影分带主要有两种:在我国1∶2.5万到1∶50万地形图均采用6°分带投影,1∶1万及更大比例尺的地形图采用3°分带投影,以保证投影变形误差满足地图的精度要求(王密等,2001)。

本系统所采集到的数据产品的空间参考大都是以高斯投影后的平面坐标为基础的分幅数据。塔里木河流域地域广阔,地理坐标介于东经73°10'~94°05',北纬34°55'~43°08'之间,以1∶10万基础地形图数据为例,按照高斯投影后的坐标分成了13°、14°、15°、16°四个6°高斯投影带,每个带的坐标都是以本带的坐标原点为参考点,空间基准不统一,如果将这些数据直接进行入库,将在跨带处产生缝隙,不能形成逻辑意义上完整的河流表现,也无法完成基于整个流域的生态环境分析,因此,必须采用相应的数据处理与建库技术,实现塔河整个流域数据的无缝集成管理,使之形成统一的整体。从基础数据的获取开始,进行精心设计和组织,分离出数据物理层和数据逻辑层,在统一的空间框架之下,将物理层归化到逻辑层,以消除逻辑层的缝隙,从而实现用户级的逻辑无缝空间数据库。

(二)无缝数据库

随着GIS数据发布与共享技术的发展,无缝空间数据库逐渐分化出两个层次的含义:一是GIS系统内部的数据无缝,一是不同GIS实现互操作时的数据无缝。前者是通常意义的无缝,后者主要通过数据标准化与操作标准化来实现。无缝空间数据库的最终含义体现在逻辑无缝数据库。无论是多源还是单源、同构还是异构,跨越数据层呈现在用户面前的GIS空间数据库必须是逻辑无缝的。

空间数据的无缝连接是一个建立在用户与数据库接口基础上的概念,意味着GIS管理的数据不再是单一、被硬性割裂的图幅,而是范围更加广阔的区域,这个区域小可到一个城市,大可到一个国家甚至整个地球(王卉、王家耀,2004)。由于硬软件条件的限制,计算机系统尚不能同时处理海量的空间数据,因此从具体技术的实施上,可采用将空间数据分块存储于数据库中,数据库提供相应的图块拼接信息。物理上空间数据是有缝隙的,但空间数据库提供图块之间的接图信息及相应的拼接访问手段,保障了空间数据在使用上的空间连贯性,即数据在逻辑使用上是无缝的(王密等,2001)。

(三)缝隙产生原因

在现实世界中,地理空间是由地貌、地物组成的连续的表层空间,地理信息则是有关地理空间的一切有用的知识。在计算机世界中,地理信息通过抽象、建模形成数字化的表示形式,通过空间数据库来进行表达、存储和管理(朱欣焰等,2002)。空间地理数据缝隙是在数据的获取、表示与处理过程中产生的数据不连续现象。

1.数据源

由于历史和现实的原因,地图是绝大多数GIS系统直接的数据源。地图是地球三维椭球面的二维平面表达,本身对真实世界有扭曲;地图是对连续空间的割裂表达,实体被分割到不同的地图空间中去;高斯投影是基本比例尺地形图经常选用的投影,也是绝大多数GIS系统的数学基础,由于分带的原因,使得投影后带有高斯投影平面坐标的地图无法实现无缝拼接。

2.数据表达与组织方式

空间地理几何数据的表示主要有栅格和矢量两种不同的形式。栅格形式是将地理表层空间划分为一系列网格,空间目标由这些网格的位置及其量化值来表示,这些网格本身就是连续空间信息的离散表达。矢量形式则是将地理空间的一切事物、概念进行抽象,形成点、线、面,由点、线、面来组成各类空间目标。按点、线、面来分类和按分层的思想来组织空间数据,也割裂了实体之间内在的联系。

在空间数据库组织与管理上,目前主要有文件型、文件与关系数据库混合型、全关系型以及对象关系型。传统的文件型空间数据库、文件与关系混合型空间数据库,按图幅或一定的区域范围以文件的形式来组织与存储空间几何数据,不同的图幅或区域之间存在缝隙。在文件与关系数据库混合型的空间数据库中,空间几何数据贮存在文件中,属性数据贮存在关系数据库中,属性数据和几何数据之间通过内部标识来链接,空间几何数据和属性数据之间存在缝隙。

3.数据处理

数据处理的过程中也会引入缝隙,产生这种缝隙的原因有:①数据处理过程的顺序不一致;②选择的处理参数不一致;③数字化的精度不一致。

4.多源异构数据共享

数据属性(数学基础、比例尺、用途、时间、精度等)的不同,导致了数据的差异,这些差异是多层次和多方面的,它们集中体现了数据的异构。数据异构和多源往往是一体的,多源异构是系统内部和系统之间数据裂隙的主要原因(刘仁峰,2005)。

(四)数据缝隙类别和表现

数据缝隙基本可以分为物理缝隙和逻辑缝隙两类。物理缝隙是地理空间的分离存储,本来连续的实体空间被分离到不同的存储空间和存储单元中去,例如空间数据的分幅、分层存储。逻辑缝隙是指逻辑上本身连续的信息不能以逻辑连续的方式呈现,例如跨越多幅图的一条河流,在图幅内查询河流属性(如长度)时只能获取其在本图幅内的相关信息而不是实体整体的信息。显然,由于空间信息本身的海量特性,要完全意义上的实现物理无缝的空间数据库目前还是不可能的,也没有必要。GIS用户关心的不是空间数据是物理无缝,因为GIS呈现给用户的是数据逻辑层,只需要保证用户看到的数据是逻辑无缝的。

物理有缝的数据库向逻辑无缝数据库的转换是无缝空间数据库构建的重要一环。

(五)无缝镶嵌技术

数据的无缝连接包含以下几个问题:投影、坐标系统、比例尺、数据精度等。对不同投影和坐标系统的空间数据在投影和坐标系统上统一采用相同的标准,当空间数据具有多尺度时,无缝连接寻找数据集之间连续的表达方式,它表现为不同尺度数据之间的集成。建立无缝空间数据的关键在于在合适的空间信息框架上实现多源异构空间数据的融合,框架是基础,融合是手段。

1.合适的空间框架选择

(1)适合多尺度信息表达。地球是一个开放的非常复杂的巨大系统,随着观察视角的变化,我们希望空间地理信息比例尺也自动增减。由于地图的自动综合受诸多因素的影响,目前比较可行的是采用多尺度空间数据支持来达到目的。所谓多尺度就是指系统内包含几种不同比例尺(或分辨率)的空间数据,其目的是为了适度地反映系统所关心区域的空间地理信息,以避免地物信息的过粗、失真或地物信息的负载量过大而无法使用。无缝空间数据库也应该符合多尺度空间数据库要求。

(2)适合大区域表达。各种自然和人文现象的空间分布,有其内在的原因和规律,这些原因和规律的获得,往往需要研究大区域多因素的综合作用;另一方面,对于全球范围的环境变异和气候变迁的研究需要基于数字地球的空间框架。大区域的表达,还涉及空间尺度问题,不应继续采用欧氏空间尺度,而应该采用大地线尺度空间。

2.多源异构空间数据的融合

(1)GIS的迅速发展和广泛应用导致了多源空间数据的产生。如何实现不同的GIS软件共享并操作不同来源的地理数据,即GIS多源空间数据的集成,成为GIS发展的关键。目前GIS多源空间数据的集成主要朝着三个方向发展,一是通过建立统一的数据交换标准来约束并规范已有的各类地理信息系统,采用数据交换标准来进行空间数据交换;二是建立开放式地理数据互操作规范,进行地理信息系统互操作;三是GIS数据中间件技术。

(2)统一数据交换标准存在很多实现上的困难。互操作是一个重要发展趋势,是在异构分布式数据库中实现信息共享的途径,它需要将GIS技术、分布处理技术、面向对象方法、数据库设计及实时信息获取方法更有效地结合起来。所谓GIS数据中间件技术是指能够嵌入各类GIS系统的软件,GIS开发者通过中间件开发商提供的接口,访问和操作特定的数据源。

(3)在多源异构数据集成技术尚未成熟的时候,人们再次把目光投向数据本身,如果可以提供关于数据的详细描述,是否可以提高融合数据的能力呢?于是,对于“关于数据的数据”的研究,即对于元数据的研究便普遍展开。从DublinCore到CSDGM与OGC,都提出了相应的元数据标准体系,有了完整而完善的元数据描述,必将提高数据的效能,从而最终促进多源异构数据库向无缝空间数据库的归化。

为实现塔河整个流域数据的无缝集成管理,使之形成统一的整体,设计从缝隙产生的地方开始,分离出数据物理层和数据逻辑层,在统一的空间框架之下,将物理层归化到逻辑层,以消除逻辑层的缝隙,从而实现用户级的逻辑无缝空间数据库;同时制定统一的数据提交规范,如所有矢量数据在入库前统一采用经纬度坐标,栅格数据统一提供两套数据,即高斯坐标和经纬度坐标,以满足不同用户的管理需求和精度要求。

空间数据库的设计

空间数据库主要存储与各类图形数据,包括行政区划底图、遥感影像图、地质遗迹分布图等。数据库设计时,通过图元、图例、空间索引和图类分层设计,建立空间数据库(图6-4)。

遥感作业空间数据库的建立流程有那些

建模,入库,生产。

数据库建模过程。这一过程主要是根据行业应用特点及对其的理解,制定出比较规范的数据规范,在逻辑上建设数据库。数据监理过程。这一过程主要是检测数据的正确性,从而保证建库的准确性。利用各种工具将各种数据入库的过程。此过程主要是将可以得到的各种数据纸制数据,矢量数据,栅格数据,遥感数据等快速、准确的入到库中。

通过设计和建database空间数据库,掌握空间数据库设计和建设流程,学会所学GIS知识独立分析决问题的能力,对所学建库知识进行一个完整的串接。需求分析,旅游业是一个综合性很强的信息依赖型产业,旅游信息的获取、加工、传播和利用对旅游业的发展起着举足轻重的作用。从旅游者和旅游规划管理部门的需求出发建立旅游信息数据库,不仅可以使旅游者和旅游规划管理部门能够快速、准确地查找和检索自己所需要的旅游信息,而且能够促进旅游信息规范化和标准化,促进旅游信息的共享,打破对旅游信息的封锁;旅游信息数据库的建立有利于从整体上对旅游业进行宏观的调控和管理,有利于旅游业协调、健康有序的发展。

地质-生态环境空间数据库建库标准

一、范围

本标准定义了山东半岛城市群地质-生态环境空间数据库的数据结构框架、数据实体及实体之间的相互关系,定义了成果图件空间数据的要素集、要素类、要素分类代码及属性数据项,可用于山东半岛城市群项目数据的采集、存储、管理、共享及数据库建设。

二、规范性引用文件

下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB / T 1. 1—2000 标准化工作导则 第 1 部分: 标准的结构和编写规则

GB / T 13923—92 国土基础信息数据分类代码

GB / T 2260—1999 中华人民共和国行政区划代码

GB / T 2659 世界各国和地区名称代码

GB / T 9649—88 地质矿产术语分类代码

DZ / T 0160—95 1∶ 200000 地质图地理底图编绘规范及图式

DZ / T 0197—1997 数字化地质图图层及属性文件格式

GB 958—99 区域地质图图例 ( 1∶ 50000)

DZ / T 0179—1997 地质图用色标准及用色原则

DDB 9702 GIS 图层描述数据内容标准

GB 17108—1997 海洋功能区划技术导则

中国地质调查局 地质图空间数据库建设工作指南 ( 2. 0 版)

中国地质调查局 1∶ 20 万区域水文地质图空间数据库图层及属性文件格式工作指南

三、术语和定义

本标准涉及的主要术语如下:

1. 地理信息数据库 ( geodatabase)

采用标准关系数据库技术来管理、表现地理信息的空间数据库。

2. 数据包 ( data package)

逻辑相关数据实体的集合,本标准中将山东半岛城市群项目数据整体视作一个数据包。

3. 数据实体 ( data entity)

描述专业领域同一类型数据的数据元素的集合,如地质构造数据实体,概念上等同于UML 的类。数据实体可通过一个或多个相关的数据元素及相关的数据实体定义。

4. 数据集 ( dataset)

逻辑相关数据组成的数据集合,如一幅地图可视作一个数据集,数据集是一个逻辑上的整体。

5. 数据子集 ( subdataset)

按一定规则划分的数据集中逻辑相关数据的集合,本标准中的一个数据子集对应一个地图要素类,数据子集类别对应地图上的图层划分。

6. 空间数据 ( spatial data)

用来表示空间实体的位置、形状、大小和分布特征诸方面信息的数据。空间数据不仅具有实体本身的空间位置及形态信息,而且还有实体属性和空间关系 ( 如拓扑关系)信息。

7. 空间参照系 ( spatial reference)

对地理信息数据的空间范围和投影的描述。

8. 地图 ( map)

地理信息的图形描述,包括地理信息数据和地图元素,如标题、图例和比例尺等。本标准中将一幅地图视作一个数据集进行管理,并通过一组要素集 ( 要素类、关系类、属性表的集合) 、空间参照系、地图样式定义地图的数据内容及显示方式。

9. 图层 ( layer)

地图上特定区域范围内按一定规则划分的相似要素类的集合,如水系、城镇。图层为要素类的专题组合及表现,一个图层定义了它包含地理信息数据的地理位置和显示方法。

10. 要素 ( feature)

现实世界中的对象在地图图层中的表示,如地图中表示道路的一条线。

……

四、缩略语和符号

1. 缩略语

ARD 图外整饰要素 ( Elements Around Map)

BMAP 地理底图 ( Basemap)

BOU 境界、边界 ( Bourn)

CD 代码 ( Code)

COL 综合柱状图 ( Colomnar Chart)

DT 日期 ( Date)

ELE 地形高程 ( Elevation)

……

2. UML 类图符号

山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究

3. ER 图符号

山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究

五、基于 UML 的 Geodatabase 的空间数据模型

构建地质数据的空间数据模型是建立地质信息数据库的一项关键工作,是数据库建设的基础。Geodatabase 数据模型作为 ArcGIS 软件平台的一种通用数据形式,目前已被国内外众多地质空间数据库的建设所采用。数据建模也已经成为地质数据库建立的一项主要内容。

目前针对地质、水文、矿产、海洋等多个领域的专业 Geodatabase 数据模型都已存在,国内目前应用于区域地质 - 生态环境调查的综合地质 - 生态环境空间数据模型还比较少见。因此,本项目在分析国内外目前比较通用的各专业数据模型的基础上,提出了专门面向山东半岛城市群地质 - 生态环境空间数据库建设的 Geodatabase 数据模型。

在 Geodatabase 数据模型中,允许定义要素之间类型的关联,Geodatabase 对空间数据管理以关系数据库为基础,利用商用关系数据库成熟的数据处理能力对空间数据和非空间数据进行统一管理。Geodatabase 使用面向对象的方法,使得要素可以具有自己的行为和属性,并且要素类具有继承性、多态性和封装性。这样,以更加适合自然的行为和人的思维方式去组织数据,更精确地模拟真实世界。

1. Geodatabase 数据模型的结构体系

Geodatabase 数据模型作为一种新型的面向对象的数据模型,融入了面向对象的核心技术,如类 ( Class) 、对象 ( Object) 、封装 ( Encapsulation) 、继承 ( Inheritance) 和多态( Polymorphism) 等思想和技术。Geodatabase 数据模型的目的就是为了让用户能更容易、更自然地表示 GIS 数据特征和更容易地建立特征之间的各种关系。Geodatabase 空间数据库数据模型如表 12 -1 所示。

表 12 -1 Geodatabase 内部结构

续表

2. Geodatabase 数据库模型的特点

Geodatabase 有两种,即个人与多用户 Geodatabase。

1) 个人 Geodatabase 支持内置于 ArcGIS 系统并提供对本地数据的访问,适用于面向项目的 GIS,在 Microsoft Access 数据库平台上实现,提供生成和更新 Access 数据库的服务,可处理小型或适中的 Access 数据库。但个人 Geodatabase 的存储容量有不能超过 2GB的限制。

2) 多用户的 Geodatabase 是通过 ArcSDE ( ARC 空间数据库引擎) 实现的。ArcSDE可以生成和访问从小型到大型的 Geodatabase 并提供关系型数据的开放界面。

与标准的关系数据库相比,Geodatabase 简化了地理数据建模的工作,因为它包含有用于建模地理信息的通用模型。

此外,Geodatabase 还同时支持两个视图,即对象视图和关系视图。这样就综合了对象视图和关系视图两者的优点。对象视图在 Geodatabase 中占据主导地位,其目的是提供一个接近于逻辑数据模型的数据模型,因而更接近于现实。关系视图则用于一些 Geodata-base 数据的常规处理,它表示的是一些简单地理对象的特征。

3. 基于 UML 的 Geodatabase 数据模型的设计

( 1) Geodatabase 数据库设计的方法

在 ArcGIS 中,建立地理数据库可以有多种方法。借助 ArcCatalog,可以通过 3 种方式建立新的地理数据库。

第一种方法是建立一个新的地理数据库。

第二种方法是移植已经存在的数据到地理数据库中去。

第三种方式是用 CASE 工具来建立地理数据库。

( 2) 面向对象和 UML ( 统一建模语言)

面向对象是软件程序设计中的一种新思想,它能使程序设计更加贴近现实,并且花费更小的精力。面向对象方法学包含了对象 ( object) 、类 ( classification) 、继承 ( inherit-ance) 、聚集和消息 ( messages) 的概念。

UML ( Unified Modeling Language,统一建模语言) 是一种基于面向对象方法的建模语言,具有创建系统的静态结构和动态行为等多种结构模型的能力,是一种通用的建模语言。在 Geodatabase 的设计中,主要用到描述系统静态结构的类图。类图的节点表示系统中的类及其属性和操作。类图的边表示类之间的联系,包括继承、关联、依赖、聚合等。

类的表示由 3 个部分方框组成,上面部分给出了类的名称; 中间部分给出了该类的单个对象的属性; 下面部分给出了一些可以应用到这些对象的操作。类的表示如图 12 -5。

图 12 -5 类的表示

关联是对类的实例之间联系的命名,与关联有关的内容有关联元数 ( Degree) 、关联角色 ( Role) 和重复度 ( Multiplicity) 。

UML 中有 3 种类型的类: 抽象类 ( abstract class) 、可创建化类 ( creatable class) 和可实例化类 ( instantiable class) 。

UML 类图的符号见本节第四部分内容。

( 3) 面向对象的地理数据模型的设计方法

利用 CASE 工具进行 Geodatabase 数据模型设计的步骤具体为:

1) 在 CASE 工具中进行 UML 建模。

2) 将设计好的 UML 模型载入资料库 ( repositry) 。

3) 利用 GIS 软件提供的 CASE 接口,根据资料库中的 UML 模型生成空间数据库结构。至此,Geodatabase 空间数据库结构初具雏形。在 GIS 软件环境中,现在可以将新生成的数据或已有的数据进行格式转换后载入到设计好的 Geodatabase 空间数据库中,由空间数据库统一管理。利用 CASE 工具来建立 Geodatabase 地理数据库的工作流程见图12 - 6。

图 12 -6 利用 CASE 工具来建立 Geodatabase 地理数据库的工作流程

六、地质 - 生态环境 Geodatabase 数据模型的建立

( 一) 数据模型设计的依据

根据山东半岛城市群地质 - 生态环境调查评价研究工作的需要和山东半岛城市群地质 - 生态环境 GIS 数据库系统的整体设计要求,结合各地质 - 生态环境要素的成果图件和文本报告资料,利用 UML 设计工具 Microsoft Visio 完成了山东半岛城市群地质 - 生态环境Geodatabase 数据模型的设计 ( 图 12 - 7) 。

图 12 -7 山东半岛城市群地质 - 生态环境 Geodatabase 数据模型的设计依据

( 二) 山东半岛城市群地质 - 生态环境数据库的 UML 类图

1. 数据集管理

山东半岛城市群项目数据包中的数据以数据集为单元统一组织管理,数据集管理方式就是将一份文字报告或一幅成果图件视作逻辑上的整体,用 “数据集编号”唯一标识,通过数据集实体统一管理。同一数据集的不同实体,例如成果图中的图层,通过实体中的“数据集编号”元素关联。

2. 空间数据管理

山东半岛城市群项目数据包由文字报告及成果图件两大类数据组成,并以成果图件为主,成果图件是一空间数据实体,统一存储在面向对象的地理信息数据库中,以图幅为单元进行管理。

3. 数据包总体结构

本标准中山东半岛城市群项目数据包总体结构用 UML 模型来体现,山东半岛城市群项目数据包由 “成果报告”、“元数据”及 “存档文件”3 个数据实体 ( UML 类) 组成,通过 “数据集”实体统一组织管理。“成果报告”由它的继承类 “文字报告”及 “成果图件”定义,为研究成果数据包的主体数据。“元数据”及 “存档文件”为数据集的辅助数据,“元数据”存放文字报告或成果图件的元数据; “存档文件”存放文字报告或成果图件的相关存档文件,供数据集数据的整体下载与利用。

一个 “数据集”实体对应一个项目的 “文字报告”或一幅 “成果图件”; 每一个数据集必须有一个而且只能有一个 “元数据”文件; “存档文件”是 “数据集”的可选聚合实体。

“成果图件”是一空间数据实体,由特定的面向对象地理信息数据库 ( Geodatabase)统一存储、管理。一幅 “成果图件”数据内容由一组空间要素集 ( 基础地理要素集、地质要素集、地球物理要素集、地球化学要素集、辅助要素集) 组成,空间要素集数据类型包括矢量 ( Feature Dataset,简称要素集) 、栅格 ( Raster Dataset) 和 TIN ( TIN Dataset)3 种。

4. 数据集编号的编码规则

数据集编号由数据库管理方统一编码,必须保证编号在数据库中唯一,编号中的英文字母全部大写。

山东半岛城市群项目数据集按 “项目或图幅—提交单位—提交年份—成果序号”编码。数据集编号的字符串长度不得超过 22 位,以保证 “数据集编号 + 要素类名”的字符串总长度不超过 30 位。

5. 成果图件要素类命名规则

要素类名字符串总长度不得超过 8 位。

矢量要素类按 “要素集类型 + 要素类名 + 要素类型”命名,全部用大写英文字母表示。“要素集类型”用一位代码表示,如 “L”表示基础地理要素集。栅格数据集数据以“要素集类型 + 要素类型”命名,要素类型用代码 RAS 表示,如 “DRSRAS”表示遥感栅格数据。TIN 数据集数据以 “要素集类型 + 要素类型”命名,要素类型用代码 TIN 表示,如 “LELETIN”表示地面高程 TIN。

6. 成果图件要素分类编码规则

要素分类编码用以标识不同的要素类要素,保证地图要素存储、交换、显示的一致性。

( 1) 分类编码原则

1) 科学性、系统性;

2) 相对稳定性;

3) 不受地图比例尺的限制;

4) 完整性和可扩展性;

5) 适用性。

( 2) 分类编码方法

成果图件要素类中不同要素的分类编码采用中华人民共和国国家标准 《国土基础信息数据分类与代码》的编码结构,结构如下:

山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究

大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定义,以便于扩充。在本项目中编码分两类: ①基础地理要素编码; ②地质专业要素编码( 地质、地球物理、地球化学等) 。

( 三) 山东半岛城市群项目数据实体及实体关系

山东半岛城市群项目数据实体类及其代码见表 12 -2,实体类名代码按实体类的英文名缩略语编码,本标准中山东半岛城市群项目数据实体及实体间关系用 UML 及实体关系图 ( ERD) 来体现。

表 12 -2 山东半岛城市群项目数据实体类及其代码

1. 数据集实体 ( MGRD_Dataset)

山东半岛城市群项目数据包中的 “数据集”实体用来统一组织管理 “文字报告”、“成果图件”、“元数据”及 “存档文件”数据实体,“数据集”实体中的数据项包含数据集的归属项目、提交日期、提交单位、主题类别及地理范围等可用于数据集检索的信息。一个 “数据集”实体对应一个项目的 “文字报告”或一幅 “成果图件”,“数据集”实体与 “元数据”实体间为一一对应关系,与 “存档文件”实体间为一对多的对应关系。“数据集”实体的数据内容及其存储表通过 “数据子集”实体分类定义,主键 [数据集编号]可用于同一数据集中不同 “数据子集”的关联,也可用于数据集对应的 “元数据”及“存档文件”的关联。

2. 成果报告数据实体 ( MGRD SumTmaryReport)

研究成果报告数据实体包括项目的最终综合文字报告及相应的成果图件。

( 1) 文字报告数据实体 ( SR_WordReport)

文字报告数据实体包括 “文字报告”及图像格式的 “报告附图”数据实体,文字报告及附图均以二进制大对象存储。数据实体之间通过 [数据集编号] 关联。

( 2) 成果图件数据实体 ( SR_hemeMapSet)

“成果图件”数据实体是一空间数据实体,主要以矢量图形格式存储在地理信息数据库中,其中也包括栅格数据及 TIN 数据用于数据的空间分析。

1) 要素集: “成果图件” 数据实体以图幅为数据集单元进行管理; 图幅内容以分属不同空间要素集 ( 基础地理要素集、地质要素集、地球物理要素集、地球化学要素集、辅助要素集) 的要素类组合,同一个要素集内的要素类享有同一空间参照系,相互具有拓扑关系。

2) 要素类: 一个要素类的存储单元为关系数据库中的一个数据表,要素类图元类型有点、线、面、注记 4 种,一个要素类只能包含一种图元类型。本标准中基础地理要素集、地质要素集、地球物理要素集、地球化学要素类、辅助要素集的要素类用 UML 类图体现。

3) 图层: 图层为要素类的专题组合及表现,不同图层的组合即构成了可视化 “成果图件”。本项目通过对数据来源的分析,提出并建立了适合山东半岛城市群地区地质 - 生态环境调查与评价特点的空间数据库数据图层。考虑到空间数据的应用和相互转换,每一图层均应建立相应的内部属性表,属性表必须包含一些基本字段内容,根据具体任务的不同,需灵活扩充内部属性表字段内容。 “成果图件”数据实体的图层划分及其代码见表 12 -3。

4) 要素类属性: 要素类的要素特征由属性表定义,属性表每一行对应一个要素,每一列包含要素的一个特征信息。

表 12 -3 成果图件数据实体的图层划分及其代码

5) 要素类要素分类: 同一要素类中不同类型的要素用不同的代码标识,通过属性表中的 “编码” ( GEO_CODE) 数据项体现,以便地图中同一要素类要素的分类显示,并保证地图要素存储、交换、显示的一致性。在本项目中成果图件的基础地理要素分类代码采用中华人民共和国国家标准 《国土基础信息数据分类与代码》,并根据需要进行了扩充,地质专业要素分类代码全部由本标准定义,见表 12 -4 和表 12 -5。

表 12 -4 基础地理要素分类代码

表 12 -5 地质专业要素分类代码

图12 -8 山东半岛城市群项目数据包UML类图

图层编码中,第一位为图类代码,L 代表基础地理类图层; D 代表基础地质类图层;G 代表国土资源图层; W 代表地壳稳定性图层; S 代表水资源图层; H 代表海岸带图层;T 代表生态环境图层; R 代表人类工程活动图层; F 代表分析评价图层; Y 代表预测与防治图层; Z 代表辅助图层。第二位为比例尺代码,图件均采用 1∶ 50 万比例尺,代码为 B。第三位到第五位为图名的汉语拼音首字母缩写。第六位为图层数字编号。

( 四) 山东半岛城市群项目 UML 类图

1. 山东半岛城市群项目数据包 UML 类图

UML 类图见图 12 - 8。

2. 成果图件要素集 UML 类图

1) 基础地理要素集实体 UML 类图 ( FD_Geography) 。本项目将基础地理要素分为地理网格、居民地、境界、交通网、地貌地形、水系、海洋海岸带、行政区划、栅格数据等 9个抽象要素类,建立了 “各市基本情况”对象类,与表明各地区域的 “城市群”类相连接,将山东半岛城市群8 个地级市的地理位置数据与地区的基本资料数据有机地联系起来。

2) 地质要素集实体 UML 类图 ( FD_Geology) 。

3) 国土资源要素集实体 UML 类图 ( FD_LandResource) 。

4) 水资源要素集实体 UML 类图 ( FD_WaterResource) 。

5) 生态环境要素集实体 UML 类图 ( FD_Environment) 。

6) 辅助要素集实体 UML 类图 ( FD_Ancillary) 。

3. 山东半岛城市群项目数据实体关系图

1) 数据集实体 ER 图 ( MGRD_DataSet) 。

2) 研究成果报告数据实体 ER 图 ( MGRD_SummaryReport) ( 图 12 - 9) 。

图 12 -9 研究成果报告数据实体 ER 图 ( MGRD_SummaryReport)

七、山东半岛城市群项目数据包数据字典

( 一) 数据集实体 ( MGRD_DataSet)

山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究

( 二) 研究成果报告数据实体 ( MGRD_SummaryReport)

1. 文字报告数据实体 ( SR_WordReport)

山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究

2. 成果图件数据实体 ( SR_ThemeMapSet)

( 1) 基础地理要素集实体 ( FD_Geography)

山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究

( 2) 地质要素集实体 ( FD_Geology)

山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究

( 3) 水资源要素集实体 ( FD_HydroResource)

山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究

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