淺析在地理信息系統(tǒng)中對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理方式

勾連晧

關(guān)鍵詞：地理信息數(shù)據(jù)管理

摘要：地理信息系統(tǒng)，它能把各種信息用地理和相關(guān)的視圖結(jié)合起來，利用計(jì)算機(jī)圖形與數(shù)據(jù)庫技術(shù)來采集，分析數(shù)據(jù)，從而為土地利用，城市規(guī)劃以及政府部門管理提供新知識(shí)為工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃，管理決策服務(wù)。作為基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)，需要不斷地完善，不斷地更新技術(shù)，為社會(huì)提供更好的數(shù)字產(chǎn)品。

地理信息系統(tǒng)技術(shù)在中國的出現(xiàn)和發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過了近20年的歷程，國內(nèi)外著名的地理信息系統(tǒng)軟件在中國的各個(gè)行業(yè)均得到了廣泛應(yīng)用，在所有利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)建設(shè)的應(yīng)用系統(tǒng)中，地理信息系統(tǒng)的一個(gè)最基本職能就是管理數(shù)字地形圖，讓用戶能夠輕松地利用它快速地檢索所需要地區(qū)的地形數(shù)據(jù)，并按照用戶需要的格式進(jìn)行輸出。我們目前接觸過的地理信息系統(tǒng)有多種，但對(duì)其數(shù)據(jù)管理方式有所了解的并不多。

1、地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方式

1 .1地理信息系統(tǒng)定義

地理信息系統(tǒng)是近十幾年來發(fā)展起來的一門綜合應(yīng)用系統(tǒng)，它能把各種信息同地理位置和有關(guān)的視圖結(jié)合起來，并把地理學(xué)、幾何學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及各種應(yīng)用對(duì)象、GIS技術(shù)、遙感、GPS技術(shù)、Internte、多媒體技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等融為一體，利用計(jì)算機(jī)圖形與數(shù)據(jù)庫技術(shù)來采集、存儲(chǔ)、管理、處理、檢索、分析和輸出地理圖形及其屬性數(shù)據(jù)，從而為土地利用、資源評(píng)價(jià)與管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、安全生產(chǎn)監(jiān)督管理、城市規(guī)劃以及政府部門行政管理提供新的知識(shí)，為工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃、管理決策服務(wù)。

1.2空間數(shù)據(jù)的描述方式和特征

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的主要成果是與地理位置相關(guān)的信息，這種信息稱為空間信息或空間信息的描述信息。如果這些空間信息是以一系列X. Y. Z點(diǎn)串表現(xiàn)的點(diǎn)、線或多邊形，這種形式為矢量形式;還有一種以像素陣列方式表現(xiàn)的點(diǎn)、線或多邊形，如圖片、圖像等，這種方式稱為柵格形式?，F(xiàn)在的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)多為矢量形式，矢量形式是空間數(shù)據(jù)的主要表達(dá)方式之一，矢量數(shù)據(jù)庫的管理方法與空間數(shù)據(jù)的特征密切相關(guān)?？臻g數(shù)據(jù)主要具有以下幾個(gè)基本特征:

1.2.1每個(gè)空間對(duì)象都具有空間坐標(biāo)，即空間對(duì)象隱含了空間分布特征;

1.2.2非結(jié)構(gòu)化特征使它不滿足關(guān)系數(shù)據(jù)模型的范式要求，因而空間圖形數(shù)據(jù)難以直接采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng);

1.2.3空間關(guān)系特征要求記錄拓?fù)湫畔⒁员磉_(dá)多種空間關(guān)系，因而增加了問題的復(fù)雜性;

1.2.4分類編碼特征，明確每一個(gè)、每組空間對(duì)象;

1.2.5海量數(shù)據(jù)特征等都對(duì)矢量數(shù)據(jù)的管理方法大大增加了難度。

1.3地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方式

基于空間數(shù)據(jù)具有自身的上述特殊特征，國內(nèi)外對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理進(jìn)行了大量研究和開發(fā)，長期以來，地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的管理方法主要有以下4種類型。

1.3.1文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理系統(tǒng)

由于空間數(shù)據(jù)具有其自身的上述特殊特征，這種關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)難以滿足要求，因而大部分CIS軟件采用混合管理的模式。即用文件系統(tǒng)管理幾何圖形數(shù)據(jù)，用商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理屬性數(shù)據(jù)，它們之間的聯(lián)系通過目標(biāo)標(biāo)識(shí)或者內(nèi)部連接碼進(jìn)行連接。

1.3.2全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是指圖形和屬性數(shù)據(jù)都用現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理。關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件不作任何擴(kuò)展，由CIS軟件在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，使之不僅能管理結(jié)構(gòu)化的屬性數(shù)據(jù)，也能管理非結(jié)構(gòu)化的圖形數(shù)據(jù)。

1.3.3對(duì)象——關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

由于直接采用通用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的效率不高，而非結(jié)構(gòu)化空間數(shù)據(jù)對(duì)GIS來說又十分重要，所以人們?cè)陉P(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中進(jìn)行擴(kuò)展，通過定義操縱各種空間對(duì)象的API函數(shù)，使之能直接存儲(chǔ)和管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)。

1.3.4面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

目前，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是最適應(yīng)于空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和管理，因?yàn)樗粌H支持變長記錄，而且支持對(duì)象嵌套、信息的繼承與聚集。面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)允許用戶定義對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及它的操作。因而可以將空間對(duì)象根據(jù)GIS的需求，定義出合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和一組操作。

2、空間數(shù)據(jù)的無縫管理

現(xiàn)在的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均是將測(cè)區(qū)按某種比例尺劃分成若干圖幅進(jìn)行，在測(cè)區(qū)表現(xiàn)和瀏覽方面不直觀。地理信息系統(tǒng)可以管理多種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)的無縫管理，也就是將測(cè)量的成果成片的管理起來，形成一個(gè)完整的提供作體系，在基礎(chǔ)測(cè)繪的工作中，使我們可以直觀的了解整個(gè)測(cè)區(qū)，以達(dá)到最為理想的工作效果。

實(shí)現(xiàn)無縫空間數(shù)據(jù)庫有兩個(gè)不同的階段:

一是在邏輯概念上的“無縫”組織階段。所謂邏輯要領(lǐng)上的“無縫”組織，只是從用戶的視角來看待空間數(shù)據(jù)庫，它基于Morton碼的瓦片式大型地理空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)思想，并建立了一個(gè)“無縫”GIS數(shù)據(jù)庫。然而，它們?nèi)匀恢皇且环N邏輯概念上的“無縫”組織，能夠完成地理數(shù)據(jù)的幾何接邊和邏輯接邊，但物理上仍然按照?qǐng)D幅的概念進(jìn)行存儲(chǔ)管理，對(duì)同一地物實(shí)體在多個(gè)幾何標(biāo)識(shí)和同一地物標(biāo)識(shí)間進(jìn)行后臺(tái)關(guān)聯(lián)處理，對(duì)用戶來說是不可見的，因而說是邏輯上的“無縫”組織。

優(yōu)點(diǎn):在用戶視點(diǎn)上，系統(tǒng)便于操作，在一定程度上解決了傳統(tǒng)地理空間數(shù)據(jù)庫的組織弱點(diǎn)。

缺點(diǎn):因?yàn)槠湮锢淼讓右廊皇欠址绞焦芾淼貓D，其分割地理實(shí)體的機(jī)制依舊，通過多個(gè)幾何標(biāo)識(shí)進(jìn)行后臺(tái)關(guān)聯(lián)處理使系統(tǒng)的靈活性降低;查詢檢索依然不便(通過關(guān)聯(lián)涉及多圖幅或多專題):地理實(shí)體的完整性與一致性維護(hù);數(shù)據(jù)分步管理等對(duì)“關(guān)聯(lián)機(jī)制”的“壓力”;插入或修改數(shù)據(jù)庫會(huì)使“關(guān)聯(lián)機(jī)制”不得不作相應(yīng)的變動(dòng)。所以邏輯上的“無縫”在本質(zhì)上依然沒有解決問題。

二是在邏輯上和物理概念上真正的地理空間數(shù)據(jù)庫無縫組織階段。物理概念上真正的地理數(shù)據(jù)無縫組織是從底層、從設(shè)計(jì)者的視角解決了傳統(tǒng)GIS的分幅管理的問題使客觀對(duì)象在地理數(shù)據(jù)庫中以唯一的幾何和物理標(biāo)識(shí)被記錄，這樣從本質(zhì)上(物理結(jié)構(gòu))使客觀世界中的完整地物對(duì)象得以在計(jì)算機(jī)中被存貯。這樣，不但從用戶視角看，其在邏輯上是無縫的，同時(shí)從設(shè)計(jì)者視角看，其物理地層結(jié)構(gòu)也是無縫的。

優(yōu)點(diǎn):從內(nèi)到外統(tǒng)一了邏輯與物理的“無縫”概念，從本質(zhì)上解決了GIS數(shù)據(jù)組織上的弱點(diǎn)問題。

缺點(diǎn):數(shù)據(jù)的入庫要求過于嚴(yán)格，在現(xiàn)實(shí)情況下有一定的難度;對(duì)己有GIS數(shù)據(jù)庫的改造工作量較大。

3、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理方式改變后的思考

地理信息系統(tǒng)的多種空間數(shù)據(jù)管理方式，雖然形式有多種，但主要是為了實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的管理。如果真正利用地理信息系統(tǒng)來管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，測(cè)繪工作者的任務(wù)還很艱巨，這就需要我們認(rèn)真學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中不斷的探索并大膽實(shí)踐。地理信息系統(tǒng)也是在詳細(xì)分析了空間數(shù)據(jù)整體特征的基礎(chǔ)上，確定了具有規(guī)定性的空間數(shù)據(jù)描述特征，也就是說測(cè)量數(shù)據(jù)要符合規(guī)定性的整體空間數(shù)據(jù)描述特征后，才可以被管理、再利用，這就要求測(cè)繪人員要努力提高自身素質(zhì)，把握新事物的內(nèi)在規(guī)律，掌握新的管理方式的基本要求。其次，測(cè)量工作的目的已不再是單純的測(cè)圖，隨著測(cè)繪技術(shù)的不斷更新，作為基礎(chǔ)測(cè)繪的測(cè)量成果需要共享、需要分發(fā)，被其他行業(yè)利用，需要測(cè)繪人員利用不斷更新的技術(shù)為社會(huì)提供更好的數(shù)字產(chǎn)品。