基于Geodatabase模型的數(shù)字自然保護區(qū)空間數(shù)據(jù)庫建設

摘 要：數(shù)字自然保護區(qū)的建設有利于提高自然保護區(qū)的管理水平，對我國生態(tài)環(huán)境保護起推動作用。建設數(shù)字自然保護區(qū)，其基礎在于空間數(shù)據(jù)庫的建設。本文簡單介紹了Geodatabase模型，并對該模型應用于數(shù)字自然保護區(qū)空間數(shù)據(jù)庫建設，進行了數(shù)據(jù)庫設計、建庫流程兩方面的探討。最后，選擇Personal Geodatabase，并結(jié)合ArcCatalog和ArcMap軟件完成了數(shù)字自然保護區(qū)空間數(shù)據(jù)庫的建設工作。

關鍵詞：數(shù)字自然保護區(qū)；空間數(shù)據(jù)庫；Geodatabase

中圖分類號：P208

隨著“數(shù)字地球”的提出，數(shù)字化的理念逐漸被人們所接受，數(shù)字自然保護區(qū)應運而生[1]。數(shù)字自然保護區(qū)，可以實現(xiàn)對自然保護區(qū)的各種信息，包括地理環(huán)境、自然資源、生態(tài)環(huán)境、人文景觀、社會和經(jīng)濟狀況等，進行信息化和智能化的管理，其重要基礎便是構(gòu)建數(shù)字自然保護區(qū)的空間數(shù)據(jù)庫。

Geodatabase是隨著Esri公司的Arc/Info 8平臺軟件推出的。它是一種新的面向?qū)ο蟮摹⒔y(tǒng)一的、智能化的數(shù)據(jù)模型，不少學者對其進行了深入的研究[2-4]。Geodatabase的應用廣泛，如巖溶地質(zhì)數(shù)據(jù)管理、滑坡災害數(shù)據(jù)管理等[5-6]。本文擬將該模型應用于數(shù)字自然保護區(qū)空間數(shù)據(jù)庫的建設過程，為數(shù)字自然保護區(qū)提供數(shù)據(jù)支持。下面就基于Geodatabase模型的數(shù)字自然保護區(qū)空間數(shù)據(jù)庫設計與建設流程做相關闡述。

1 空間數(shù)據(jù)庫設計

1.1 數(shù)字自然保護區(qū)Geodatabase模型

根據(jù)Geodatabase模型原理，本文構(gòu)建的數(shù)字自然保護區(qū)Geodatabase模型如圖1所示。整個Geodatabase數(shù)據(jù)庫可分為要素數(shù)據(jù)集和柵格數(shù)據(jù)集。要素數(shù)據(jù)集包含3類，其中基礎地理信息要素集包括交通道路、河流水系、行政區(qū)劃、保護邊界等；專題信息要素集包括功能區(qū)劃、土地利用、土壤類型、植被類型、保護動物分布、保護植物分布；基礎設施建設要素集包括自然保護區(qū)各類基礎設施。遙感影像和DEM等柵格數(shù)據(jù)以柵格數(shù)據(jù)集的形式存儲。

圖1 數(shù)字自然保護區(qū)Geodatabase模型

1.2 屬性表設計

屬性數(shù)據(jù)是對空間實體內(nèi)在特征的進一步描述，采用二維表格表示。屬性表設計最重要的是明確空間實體的哪一些特征需要表達以及采用唯一的標識碼與空間實體聯(lián)系。例如對于保護區(qū)動物這一空間實體，它的特征主要包括動物ID、動物名稱、保護等級、其他描述等，其中動物ID作為標識碼，與空間實體聯(lián)系。

2 空間數(shù)據(jù)庫建設流程

2.1 數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸入分為幾何數(shù)據(jù)輸入和屬性數(shù)據(jù)的輸入。幾何數(shù)據(jù)輸入采用掃描矢量化方法。該方法借助ArcMap中ArcScan模塊，跟蹤矢量化掃描圖件。矢量化前，數(shù)據(jù)可能并不具備空間參考信息，因此需利用ArcMap中的Georeferencing模塊對底圖進行空間位置配準，然后定義空間投影。屬性數(shù)據(jù)可通過鍵盤直接在屬性表中輸入。

2.2 數(shù)據(jù)處理

在實際應用中，輸入的數(shù)據(jù)往往不符合要求，這就需要進行相應的數(shù)據(jù)處理。這一步驟主要針對幾何數(shù)據(jù)，其常見的數(shù)據(jù)處理是格式轉(zhuǎn)換。例如功能區(qū)劃要素類型是面狀，而輸入的過程只是輸入了功能區(qū)劃的邊界線要素，因此需要進行線轉(zhuǎn)面。轉(zhuǎn)換完成后，還需要進行拓撲查錯，以保證數(shù)據(jù)邏輯性正確。其他的數(shù)據(jù)處理還包括圖形編輯、幾何校正、投影轉(zhuǎn)換、制圖綜合等。

2.3 數(shù)據(jù)入庫

本文采用個人地理數(shù)據(jù)庫（Personal Geodatabase）。該數(shù)據(jù)庫以Access數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，其最大容量為2G，可通過ArcCatalog創(chuàng)建，操作簡單，滿足數(shù)字自然保護區(qū)的數(shù)據(jù)庫要求。

入庫過程分為以下步驟：（1）在ArcCatalog中創(chuàng)建Personal Geodatabase，重命名為“數(shù)字自然保護區(qū)”；（2）在數(shù)據(jù)庫中，新建3個Feature Dataset，分別是“基礎地理信息要素集”、“專題信息要素集”、“基礎設施建設要素集”，然后將各shapefile文件導入要素集中；（3）將柵格數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫中。最后創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫如圖2所示。

圖2 數(shù)字自然保護區(qū)Geodatabase層次結(jié)構(gòu)

2.4 質(zhì)量控制

數(shù)據(jù)入庫后，需要進行質(zhì)量控制檢核，只有符合質(zhì)量要求，才有實際應用價值。常見方法的有這幾類：（1）在ArcMap中，將空間實體與其屬性表一同顯示，從而檢驗矢量過程中是否存在圖形遺漏、重復以及屬性不匹配等問題；（2）將要素加載至ArcMap，與原圖進行疊加，從而可以判斷是否有圖元遺漏等問題；（3）建立拓撲關系檢查圖元存在的邏輯問題，如圖元重復、懸掛、節(jié)點不達等，然后通過拓撲編輯以更正；（4）對于屬性數(shù)據(jù)，可以將屬性表導出、打印以供檢驗，也可直接在屏幕上進行逐表、逐行檢驗。

3 結(jié)束語

基于Geodatabase模型的空間數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的管理，并以層次方式組織數(shù)據(jù)對象，結(jié)構(gòu)清晰，符合思維習慣。本文結(jié)合相關參考資料，將Geodatabase模型應用于數(shù)字自然保護區(qū)空間數(shù)據(jù)庫的建設，為自然保護區(qū)的相關工作人員提供實踐上的一定參考。

參考文獻：

[1]高吉，關文彬.“3S”技術(shù)與數(shù)字自然保護區(qū)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2010（12）：3188-3191.

[2]宋楊，萬幼川.一種新型空間數(shù)據(jù)模型Geodatabase[J].測繪通報，2004（11）：31-33.

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[6]朱傳華，胡光道.基于Geodatabase的滑坡災害空間數(shù)據(jù)庫設計[J].災害學，2010（02）：54-57.

作者單位：西南大學 地理科學學院，重慶 400715