地理信息系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)庫建立的關(guān)鍵技術(shù)分析

吳雷

摘要：隨著地理信息系統(tǒng)在各領(lǐng)域中的不斷應用，對其地理數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建也提出了更高的要求。尤其相比一般管理信息數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)本身集合關(guān)于地理特征的大量信息數(shù)據(jù)，且具有來源較為復雜且不規(guī)范等特點，這就要求利用數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建以使數(shù)據(jù)更具數(shù)字化與規(guī)范化。本文主要從空間數(shù)據(jù)的分析、數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計、物理設(shè)計、數(shù)據(jù)庫空間編碼以及數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)字典設(shè)計等角度對構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的技術(shù)進行探析。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；空間數(shù)據(jù)庫；關(guān)鍵技術(shù)

前言：作為地理信息系統(tǒng)的核心，空間數(shù)據(jù)庫隨信息技術(shù)的發(fā)展更趨于完善，其將遙感影像以及相關(guān)的地理圖形等融入計算機中并利用一定的模式進行信息要素的分析與處理。目前地理信息系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建需保證具有較高的數(shù)據(jù)存儲率，地理數(shù)據(jù)從物理角度或邏輯角度都可實現(xiàn)無縫組織，并具有易于維護與擴充等特性，這樣才可充分發(fā)揮其在地理信息系統(tǒng)中的作用。因此，對構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫中關(guān)鍵技術(shù)的研究具有十分重要的意義。

一、空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建中的數(shù)據(jù)分析

空間數(shù)據(jù)庫在實際構(gòu)建前需對設(shè)計的用途以及應用對象進行確認，確?？臻g數(shù)據(jù)分析能夠為數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建奠定良好的基礎(chǔ)。具體數(shù)據(jù)分析過程中主要體現(xiàn)在三方面，即：首先，做好數(shù)據(jù)庫應用對象的調(diào)查工作。通過對應用對象的調(diào)查了解信息的需求以及信息處理內(nèi)容，以此為依據(jù)確定空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建目標。其次，對數(shù)據(jù)研究范圍進行確定，主要包括區(qū)域邊界與地理控制點兩方面。最后，保證源數(shù)據(jù)的準確性。為使空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有參考價值，需注意綜合考慮調(diào)查資料與其數(shù)學精度，如地物間是否在邏輯上保持一致或圖面的相關(guān)表示是否準確等。尤其要求在構(gòu)建前應使各坐標系統(tǒng)進行統(tǒng)一，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的情況[1]。

二、空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建中的邏輯設(shè)計研究

空間數(shù)據(jù)庫中的地理數(shù)據(jù)若需在完成分析后進行組織與分類便需考慮到邏輯設(shè)計。該設(shè)計過程中主要從兩個步驟進行，即：圖塊結(jié)構(gòu)與圖層信息的設(shè)計與組織，具體設(shè)計如下。

（一）從圖塊結(jié)構(gòu)角度

圖塊結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要考慮到數(shù)據(jù)庫中的地圖往往以文件形式為主，會受到一定的因素限制，如有限的磁盤容量無法使同一數(shù)據(jù)文件中融入所有數(shù)據(jù)，或在查詢分析地理數(shù)據(jù)時無法快速的讀取較大文件等，同時在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)將受到損壞且難以維護。因此，在構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫過程中可構(gòu)建多個獨立的模塊并使其具有空間索引功能。但需注意在構(gòu)建各個模塊時應遵循一定的原則，即：第一，對存取頻率較高的區(qū)域進行圖塊的劃分，確保數(shù)據(jù)庫存取效率得到提高。第二，劃分后的存儲模塊在容量方面應保證合理。通常過小的數(shù)據(jù)量會影響到數(shù)據(jù)的有效管理，而過大的數(shù)據(jù)量會影響數(shù)據(jù)的查詢分析效率。第三，根據(jù)地圖數(shù)據(jù)的相關(guān)屬性與具體分布特征進行圖塊分區(qū)的定義，這樣可使數(shù)據(jù)庫更便于更新與維護。另外，圖塊結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中還需利用空間索引對空間的實體、各單元以及圖幅進行連接。其中的空間索引主要包括：囊括區(qū)域中各圖幅位置的索引表；描述圖幅中空間實體分布情況的索引表以及記錄各單元序號與圖幅號的單元索引表。

（二）從圖層信息角度

圖層信息設(shè)計的目的在于使檢索地圖各要素的速度提高，并保證能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的靈活管理與更新。設(shè)計過程中主要需根據(jù)不同用戶需求以及不同級圖元要素使每類信息或?qū)ｎ}存放在不同圖層中，這樣整個地圖中將囊括許多描述各區(qū)域信息特征的不同圖層。實際構(gòu)造圖層時可從三方面進行：第一，以空間實體要素為依據(jù)進行圖層的劃分。其中的空間實體要素通常由點、線、面構(gòu)成，可對各點狀實體、線狀實體以及面狀實體在各圖層中進行設(shè)計。第二，以專題為依據(jù)進行圖層的劃分。這種劃分方式所考慮的主要為信息數(shù)據(jù)的關(guān)鍵屬性，使各圖層都可對應相應的專題并包含可方便用戶使用的信息服務(wù)。第三，以用戶需求為標準進行圖層的劃分。由于用戶對信息使用的要求不同，所以圖層設(shè)計中可劃分專業(yè)信息要素，保證用戶能夠隨時提取信息。除此之外，圖層劃分時應考慮影響數(shù)據(jù)庫設(shè)計的其他因素如計算機硬件軟件性能等[2]。

三、空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建中的物理設(shè)計研究與編碼分析

構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫過程中需進行物理設(shè)計，主要保證存儲設(shè)備能夠滿足邏輯結(jié)構(gòu)要求，具體指為構(gòu)建數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)。建庫的過程通常為圖塊工作區(qū)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫庫體框架構(gòu)建、層框架的構(gòu)建以及對數(shù)據(jù)的收集與存儲。設(shè)計時可選擇層次模型組織的形式，以圖塊劃分原則為基礎(chǔ)，構(gòu)建便于查找記錄的路徑與層次順序。而數(shù)據(jù)庫的空間編碼主要指對各分層格網(wǎng)利用一定的函數(shù)形式進行表達，常用的編碼方法如細分格網(wǎng)，其能夠?qū)⒒靖窬W(wǎng)中的點與線進一步細分，使點狀或線狀目標的具體路徑精確體現(xiàn)出來。

四、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的數(shù)據(jù)字典分析

空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建中的數(shù)據(jù)字典也是需考慮的重要內(nèi)容，能夠?qū)?shù)據(jù)的組成信息以及據(jù)圖屬性進行描述，并對空間數(shù)據(jù)的編碼以及分類做好記錄工作，如空間數(shù)據(jù)的來源、空間數(shù)據(jù)的名稱與用途等內(nèi)容。一般數(shù)據(jù)字典在構(gòu)成形式上主要以文件為主，層次結(jié)構(gòu)特征較為突出，從各層數(shù)據(jù)內(nèi)容中都可查詢到數(shù)據(jù)的相關(guān)目錄以及編碼等。因此，數(shù)據(jù)字典的設(shè)計在空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建中的作用極為明顯[3]。

結(jié)論：空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建是保證地理信息系統(tǒng)得以有效應用的關(guān)鍵內(nèi)容。在實際構(gòu)建過程中需注意做好空間數(shù)據(jù)分析工作，以圖塊結(jié)構(gòu)與圖層信息設(shè)計為角度實現(xiàn)邏輯設(shè)計的目標，并做好物理設(shè)計、空間編碼與數(shù)據(jù)字典的設(shè)計，這樣才可保證空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建能夠滿足現(xiàn)代信息技術(shù)的基本要求，發(fā)揮其應用的效果。

參考文獻：

[1]謝榕. 地理信息系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)庫建立的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 北京測繪，2010，04：2-5.

[2]周鋒. 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)分析研究[D].東北林業(yè)大學，2010.

[3]江民彬. 非關(guān)系型與關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫對比分析與協(xié)同應用研究[D].首都師范大學，2013.