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

吳 雷

(滁州市土地房產(chǎn)勘測(cè)中心，安徽 滁州 239000)

前言

作為地理信息系統(tǒng)的核心，空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)算機(jī)中并利用一定的模式進(jìn)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(kù)構(gòu)建需保證具有較高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)率，地理數(shù)據(jù)從物理角度或邏輯角度都可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫組織，并具有易于維護(hù)與擴(kuò)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(duì)構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)構(gòu)建中的數(shù)據(jù)分析

空間數(shù)據(jù)庫(kù)在實(shí)際構(gòu)建前需對(duì)設(shè)計(jì)的用途以及應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行確認(rèn)，確?？臻g數(shù)據(jù)分析能夠?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建奠定良好的基礎(chǔ)。具體數(shù)據(jù)分析過(guò)程中主要體現(xiàn)在三方面，即:首先，做好數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用對(duì)象的調(diào)查工作。通過(guò)對(duì)應(yīng)用對(duì)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(kù)的構(gòu)建目標(biāo)。其次，對(duì)數(shù)據(jù)研究范圍進(jìn)行確定，主要包括區(qū)域邊界與地理控制點(diǎn)兩方面。最后，保證源數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為使空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)具有參考價(jià)值，需注意綜合考慮調(diào)查資料與其數(shù)學(xué)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(zhǔn)確等。尤其要求在構(gòu)建前應(yīng)使各坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)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(kù)構(gòu)建中的邏輯設(shè)計(jì)研究

空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的地理數(shù)據(jù)若需在完成分析后進(jìn)行組織與分類(lèi)便需考慮到邏輯設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)過(guò)程中主要從兩個(gè)步驟進(jìn)行，即:圖塊結(jié)構(gòu)與圖層信息的設(shè)計(jì)與組織，具體設(shè)計(jì)如下。

(一)從圖塊結(jié)構(gòu)角度

圖塊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要考慮到數(shù)據(jù)庫(kù)中的地圖往往以文件形式為主，會(huì)受到一定的因素限制，如有限的磁盤(pán)容量無(wú)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(shí)無(wú)法快速的讀取較大文件等，同時(shí)在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)將受到損壞且難以維護(hù)。因此，在構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫(kù)過(guò)程中可構(gòu)建多個(gè)獨(dú)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(gè)模塊時(shí)應(yīng)遵循一定的原則，即:第一，對(duì)存取頻率較高的區(qū)域進(jìn)行圖塊的劃分，確保數(shù)據(jù)庫(kù)存取效率得到提高。第二，劃分后的存儲(chǔ)模塊在容量方面應(yīng)保證合理。通常過(guò)小的數(shù)據(jù)量會(huì)影響到數(shù)據(jù)的有效管理，而過(guò)大的數(shù)據(jù)量會(huì)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(jìn)行圖塊分區(qū)的定義，這樣可使數(shù)據(jù)庫(kù)更便于更新與維護(hù)。另外，圖塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中還需利用空間索引對(duì)空間的實(shí)體、各單元以及圖幅進(jìn)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(shí)體分布情況的索引表以及記錄各單元序號(hào)與圖幅號(hào)的單元索引表。

(二)從圖層信息角度

圖層信息設(shè)計(jì)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(duì)數(shù)據(jù)的靈活管理與更新。設(shè)計(jì)過(guò)程中主要需根據(jù)不同用戶需求以及不同級(jí)圖元要素使每類(lèi)信息或?qū)ｎ}存放在不同圖層中，這樣整個(gè)地圖中將囊括許多描述各區(qū)域信息特征的不同圖層。實(shí)際構(gòu)造圖層時(shí)可從三方面進(jìn)行:第一，以空間實(shí)體要素為依據(jù)進(jìn)行圖層的劃分。其中的空間實(shí)體要素通常由點(diǎn)、線、面構(gòu)成，可對(duì)各點(diǎn)狀實(shí)體、線狀實(shí)體以及面狀實(shí)體在各圖層中進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二，以專(zhuān)題為依據(jù)進(jìn)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(duì)應(yīng)相應(yīng)的專(zhuān)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圖層的劃分。由于用戶對(duì)信息使用的要求不同，所以圖層設(shè)計(jì)中可劃分專(zhuān)業(yè)信息要素，保證用戶能夠隨時(shí)提取信息。除此之外，圖層劃分時(shí)應(yīng)考慮影響數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的其他因素如計(jì)算機(jī)硬件軟件性能等［2］。

三、空間數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建中的物理設(shè)計(jì)研究與編碼分析

構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫(kù)過(guò)程中需進(jìn)行物理設(shè)計(jì)，主要保證存儲(chǔ)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(kù)的過(guò)程通常為圖塊工作區(qū)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)體框架構(gòu)建、層框架的構(gòu)建以及對(duì)數(shù)據(jù)的收集與存儲(chǔ)。設(shè)計(jì)時(shí)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(kù)的空間編碼主要指對(duì)各分層格網(wǎng)利用一定的函數(shù)形式進(jìn)行表達(dá)，常用的編碼方法如細(xì)分格網(wǎng)，其能夠?qū)⒒靖窬W(wǎng)中的點(diǎn)與線進(jìn)一步細(xì)分，使點(diǎn)狀或線狀目標(biāo)的具體路徑精確體現(xiàn)出來(lái)。

四、空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)字典分析

空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(jìn)行描述，并對(duì)空間數(shù)據(jù)的編碼以及分類(lèi)做好記錄工作，如空間數(shù)據(jù)的來(lái)源、空間數(shù)據(jù)的名稱(chēng)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(jì)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建中的作用極為明顯［3］。

結(jié)論

空間數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建是保證地理信息系統(tǒng)得以有效應(yīng)用的關(guān)鍵內(nèi)容。在實(shí)際構(gòu)建過(guò)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(jì)為角度實(shí)現(xiàn)邏輯設(shè)計(jì)的目標(biāo)，并做好物理設(shè)計(jì)、空間編碼與數(shù)據(jù)字典的設(shè)計(jì)，這樣才可保證空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(yīng)用的效果。

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

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

［3］江民彬.非關(guān)系型與關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比分析與協(xié)同應(yīng)用研究［D］.首都師范大學(xué)，2013.