基于Arcinfo的通信管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計研究

摘 要：本文基于筆者多年從事通信管網(wǎng)信息系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)工作經(jīng)驗，以通信官網(wǎng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計為研究對象，論文首先分析了GIS的數(shù)據(jù)類型，進(jìn)而分別探討了管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理、圖形查詢、數(shù)據(jù)庫軟件和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織，全文是筆者長期工作實踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：Arcinfo 通信管網(wǎng) 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)組織

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0032-02

數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)的核心組成部分。構(gòu)建出一個合理、高效的通信線路及管網(wǎng)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)包含通信線路及管網(wǎng)在內(nèi)的通信資源可視化管理的基礎(chǔ)，是進(jìn)行通信基本設(shè)施建設(shè)管理和決策的前提。該系統(tǒng)對于設(shè)計的特定應(yīng)用環(huán)境，確定了數(shù)據(jù)模型與處理模式的邏輯設(shè)計、數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)與存取方法的物理設(shè)計，并建立了能反映現(xiàn)實世界信息之間的相互聯(lián)系、滿足系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)庫。

1 GIS數(shù)據(jù)類型

地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是個籠統(tǒng)的概念，它包括空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫。GIS 數(shù)據(jù)庫中具有如下基本內(nèi)容。

（1）具有地理位置的空間實體。它是 GIS系統(tǒng)中屬性數(shù)據(jù)描述的對象。GIS把地理實體抽象地用點、線、面三個基本特征形態(tài)來表示。點可以是大學(xué)、醫(yī)院等建筑物，線可以是道路、河流等，面可以是地塊、行政區(qū)域等等。在本文所涉及的資源中我們最感興趣的是點和線，它們分別代表專項圖層中的局站和管道等。

（2）實體的屬性數(shù)據(jù)。如管道的名稱、型號、起點、終點等等。

（3）空間實體之間的拓?fù)潢P(guān)系。系統(tǒng)不僅能得出空間實體的空間坐標(biāo)、長度等描述地物空間尺度的數(shù)量特征，而且還能得到地物之間的空間聯(lián)系。圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用來描述空間實體的空間聯(lián)系，是地理空間數(shù)據(jù)處理的依據(jù)。

在用MapX創(chuàng)建空間數(shù)據(jù)庫（含空間信息）時，可以通過兩種方法來實現(xiàn)。一是通過MapX的圖層生成功能來自動創(chuàng)建。MapX生成的每一圖層都對應(yīng)一張表，可以通過Maplnfo軟件來察看，該表中除了存有地理對象的位置坐標(biāo)以外，還可以包含其他屬性字段；另一種方法是通過導(dǎo)入帶有地理位置信息的其他數(shù)據(jù)庫生成。MapX 可以通過數(shù)據(jù)綁定把這些數(shù)據(jù)庫中的地理信息映射到地圖圖層上。屬性數(shù)據(jù)庫（含非空間信息）則可以使用通用的數(shù)據(jù)庫通過編程來創(chuàng)建和維護(hù)。該系統(tǒng)中系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立主要是通信資源數(shù)據(jù)庫的建立，至于空間信息，仍是采用Arcinfo TAB數(shù)據(jù)表的形式存放。

Arcinfo管理數(shù)據(jù)是分圖層來管理的，不同類型的圖元都是分屬于不同圖層的。本文所設(shè)計的通信線路及管網(wǎng)管理系統(tǒng)中，專項圖層中的每一個圖層都有5個文件組成。每個圖層均有.TAB、.DAT、.ID、.MAP、.IND五個不同類型的文件組成。

（1）屬性數(shù)據(jù)的表結(jié)構(gòu)文件.TAB。

屬性數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)文件定義了地圖屬性數(shù)據(jù)的表結(jié)構(gòu)，包括字段數(shù)、字段名稱、字段類型和字段寬度、索引字段及4Wr/oWE8uMbHq3LVGLbRhA==相應(yīng)圖層的一些關(guān)鍵空間信息描述。.TAB文件實際上是一個文本文件，一般都比較小，可以在寫字板中打開并查看其內(nèi)容。

Arcinfo的屬性數(shù)據(jù)有以下幾種類型：字符型、整型（2Byte）、長整型（4Byte）、浮點型（8Byte）、小數(shù)（用字符串的形式表示）、日期型（4Byte：2Byte年，1Byte月，1Byte日）和邏輯型（1Byte）。

（2）屬性數(shù)據(jù)文件.DAT。

屬性數(shù)據(jù)文件中存放了完整的地圖屬性數(shù)據(jù)。在文件頭之后，為表結(jié)構(gòu)描述（含各字段的名稱、類型、長度），其后首尾相接地緊跟著各條具體的屬性數(shù)據(jù)記錄。這個文件一般比較大。

（3）交叉索引文件.ID。

交叉索引文件記錄了地圖中每一個空間對象在空間數(shù)據(jù)文件（.MAP）中的位置指針。每4個字節(jié)構(gòu)成一個指針。指針排列的順序與屬性數(shù)據(jù)文件（.DAT）中屬性數(shù)據(jù)記錄存放的順序一致。交叉索引文件實際上是一個空間對象的定位表。

（4）空間數(shù)據(jù)文件.MAP。

空間數(shù)據(jù)文件具體包含了各地圖對象的空間數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)包括空間對象的幾何類型、坐標(biāo)信息和顏色信息等。另外，還描述與該空間對象相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)記錄在屬性數(shù)據(jù)文件（.DAT）中的記錄號，這樣用戶從地圖上查詢某一對象時，就能夠方便地查到與之相關(guān)的屬性信息。

（5）索引文件.IND。

索引文件并不是必須的，只有當(dāng)用戶規(guī)定了數(shù)據(jù)庫的索引字段后Arcinfo才會自動產(chǎn)生索引文件。

索引文件中對應(yīng)于每個索引字段都有一個索引表。在每個索引表中，先給出總的數(shù)據(jù)庫記錄數(shù)目，然后按照索引順序給出每條屬性數(shù)據(jù)記錄在對應(yīng)的索引字段處的具體屬性數(shù)據(jù)和該記錄在屬性文件（.DAT）及交叉索引文件（.ID）中的記錄號，如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)管理

空間數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的重要組成部分，是系統(tǒng)分析加工的對象，是GIS表達(dá)的現(xiàn)實世界經(jīng)過模型抽象的實質(zhì)性內(nèi)容。目前，常用的數(shù)據(jù)獲取方法有：掃描數(shù)字化、手扶跟蹤、實地測量、GPS、遙感數(shù)據(jù)等。

地理信息系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)主要包括：幾何數(shù)據(jù)、空間屬性數(shù)據(jù)和時態(tài)數(shù)據(jù)。幾何數(shù)據(jù)由點、線、面組成，它們的數(shù)據(jù)表達(dá)主要采用柵格和矢量兩種形式；空間屬性數(shù)據(jù)表示地理實體的名稱、類型和數(shù)量等；時態(tài)數(shù)據(jù)表征實體隨時間而發(fā)生的變化。

由于目前GIS數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，它們之間有密切的聯(lián)系，因此，如何實現(xiàn)兩者之間的連接、查詢和管理，是GIS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須解決的問題。

當(dāng)前采用的方法主要有以下3種。

（1）混合式。

混合式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是利用兩個子系統(tǒng)分別存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，兩者之間通過標(biāo)識碼進(jìn)行連接。

（2）擴(kuò)展式。

擴(kuò)展式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是在標(biāo)準(zhǔn) RDBMS的頂層，通過將地理結(jié)構(gòu)查詢語言（GeoSQL）轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢，借助索引數(shù)據(jù)的輔助關(guān)系實施空間索引操作。

（3）開放式。

開放式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是利用專門開發(fā)的DBMS來統(tǒng)一管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。本文所實現(xiàn)的通信線路及管網(wǎng)管理系統(tǒng)采用的是混合式雙數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

3 圖形查詢

GIS的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)管理系統(tǒng)的純文本信息管理，使得系統(tǒng)能對圖形（空間）信息和文本（屬性）信息進(jìn)行集成管理。圖形查詢不同于傳統(tǒng)的文本查詢，是指根據(jù)設(shè)施的位置、圖元來查詢設(shè)施的屬性信息和影像信息，比如在地圖上選擇一條管道查看它的狀況信息和圖形信息。圖形查詢拓展了對信息管理的方法，使得對信息的組織和利用更加有效。

4 數(shù)據(jù)庫軟件

自從70年代以來，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在全世界得到了廣泛的應(yīng)用，時至今日，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫理論已經(jīng)日趨成熟和規(guī)范，現(xiàn)在世界上數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)中90%以上采用的都是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。目前世界上比較流行的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫軟件有很多，在使用性能上它們各有長處。

數(shù)據(jù)庫軟件除了在GIS專業(yè)軟件中用于支持復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的管理外，還包括服務(wù)于以非空間屬性數(shù)據(jù)為主的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這類軟件主要有：ORACLE、SQL Server、Sybase等。它們也是 GIS軟件的重要組成部分，而且由于這類數(shù)據(jù)庫軟件具有快速檢索、滿足多用戶并發(fā)操作和數(shù)據(jù)安全保障等特點，目前已實現(xiàn)了在現(xiàn)成的關(guān)系型商業(yè)數(shù)據(jù)庫中存儲相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)為了具有更大的適應(yīng)性，數(shù)據(jù)庫平臺采用的是Microsoft公司的 SQLServer2000數(shù)據(jù)庫。

5 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織

綜合來說，GIS系統(tǒng)中涉及的數(shù)據(jù)包括圖形矢量數(shù)據(jù)、空間屬性數(shù)據(jù)和工程管理數(shù)據(jù)。在MapX環(huán)境中，為了增強(qiáng)整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的靈活性，采用分開存儲的方法。圖形矢量數(shù)據(jù)以Arcinfo標(biāo)準(zhǔn)文件格式存儲在特定目錄下，圖形中每個地物均有其對應(yīng)的唯一的標(biāo)識（ID號），系統(tǒng)以此為索引建立該地物的圖形數(shù)據(jù)文件?？臻g屬性數(shù)據(jù)與設(shè)備資源數(shù)據(jù)均采用SQL Server2000來存儲，各地物屬性記錄的關(guān)鍵字為圖形文件中該地物的ID號，由此便實現(xiàn)了圖形文件與屬性文件的一一對應(yīng)關(guān)系，以圖2為例。

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