ArcGIS10地理信息系统教程从初学到精通3章

第3章地理数据库地理数据库（Geodatabase）是一种面向对象的空间数据模型，它对于地理空间特征的表达更接近我们对现实世界的认识。

地理数据库在一个公共模型框架下，对GIS处理和表达的空间特征，如矢量、栅格、不规则格网（triangulated irregular network, TIV、网络等进行统一描述和存储，是目前最先进的数据管理模式。

本章主要介绍地理数据库的概念，Ueodatabase的数据管理.智能化操作，版本与长事务管理等的原理与操作方法。

3.1 Geodatabase概述3.1.1 Geodatabase数据模型Geodatabase和空间数据库（spatial database）在本质上没有很大的区别，只是提法的不同。

GIS使用Geodatabase来描述地理数据库的概念与操作，方便起见，本章皆用Geodatabase 描述地理数据库。

Geodatabase是Esri公司经过多年研发，在先前数据模型的基础上进化而来的，是保存各种数据集的“容器”。

它建立在标准的关系数据库（RDBMS）基础之上，使用标准关系数据库技术表现地理信息数据模型，并加入了空间数据管理的模式。

Geodatabase中所有的数据都被存储在一个RDBMS中，既包括每个地理数据集的框架和规则，又包括空间数据和属性数据的简单表格。

Geodatabase为ArcGIS更好地管理和使用地理数据提供了数据接口和管理框架，它集成了所有在ArcGIS中可以使用的数据类型（如要素类、格数据集、表）及其显示、访问、存储、管理和处理的方法。

1.Geodatabase的数据组织Geodatabase依据层次型的数据对象来组织空间数据，这些数据对象包括对象类（object class、要素类（feature class）和要素数据集（feature dataset）等。

1）对象类在Geodatabase中，对象类是一种特殊的类，它没有空间特征，表现为可关联某种特定行为的表记录。

如某块地的主人，在“地块”和“主人”之间，可以定义某种关系。

2）要素类同类空间要素的集合即为要素类，如河流、道路、植被、用地、电缆等，也就是通常理解的矢量数据中的“图层”。

要素类之间可以独立存在，也可以具有某种关系。

当不同的要素类之间存在关系时，可将其组织到一个要素数据集中。

3）要素数据集要素数据集由一组具有相同空间参考的要素类组成。

一般而言，在以下三种情况下，可以考虑将不同的要素类组织到一个要素数据集（简称为要素集）中。

一专题归类表示。

当不同的要素类属于同一范畴时，如全国范围内不同比例尺的公路交通专题数据，其点、线、面类型的要素类可组织成一个要素数据集。

一创建几何网络。

构成几何网络的不同要素类必须组织到同一个要素数据集中。

如燃气网络中，有阀门、减压阀、管路等设备，它们分别对应点或线类型的要素类，在进行燃气网络对应的几何网络建模时，这些要素类就必须放在同一要素数据集下。

一考虑平面拓扑。

共享公共几何特征的要素类，如用地、水系、行政区界等。

当移动其中的一个要素时，其公共的部分也要求一起移动，并保持这种公共关系不变。

此种情况下，必须将这些要素类放到同一要素数据集下。

4）关系类关系类（relationship class）定义两个不同的要素类或对象类之间的关联关系。

例如，可以定义房主和房子之间的关系，房子和地块之间的关系等。

5）几何网络几何网络（geometric network）是由若干要素类构建的一种新的类，用于表示现实世界中公用网络基础设施的行为并对这种行为进行建模。

几何网络由一组相连的边和交汇点以及连通性规则组成。

如定义一个供水网络.指定同属一个要素数据集的“阀门”、“泵站”、“接头”对应的要素类加入其中，并扮演“连接点”的角色；同时指定同属一个要素数据集的“供水干管”、“供水支管”和“入户管”等对应的要素类加入供水网络来扮演“边”的角色。

6）地址定位器地址定位器（locators）是地理数据库中的一个数据集，用于管理要素的地址信息，从而执行地理编码。

地理编码是根据地址定位器匹配单个地址或地址表的过程。

对于每个匹配的地址，都将返回一个经过地理编码的位置。

2. Geodatabase数据模型的优点Geodatabase使用面向对象的数据建模，可以定义自己的对象类型，通过定义对象之间的拓扑、空间关联和普通关联，以及定义它们之间的相互作用关系，更自如地表现地理信息。

Geodatabase数据模型的优势在于:（1）Geodatabase数据模型是地理数据统一存储的仓库，所有数据都能在同一数据库里存储和管理。

（2）数据输入和编辑更加准确。

通过智能的属性验证能减少很多编辑错误，这是G eodatabase数据模型被广泛采用的最主要原因。

（3）更为直观地处理数据模型，包含了与用户数据模型相对应的数据对象。

（4）要素具有丰富的关联环境。

使用拓扑关系、空间表达和一般关联，用户不仅可以定义要素的特征，还可以定义要素与其他要素的关联情况。

当与要素相关的要素被移动、改变或删除的时候，用户预先定义好的关联要素也会作出相应的变化。

（5）可制作蕴含丰富信息的地图。

通过直接在ArcMap中应用先进的绘图工具，可以更好地控制要素的绘制，还可以添加一些智能绘图行为。

（6）地图显示中，要素是动态的。

在ArcGIS中处理要素时，它们能根据相邻要素的变化作出响应。

（7）更形象地定义要素形状。

Geodatabase数据模型中，可以使用直线、圆弧、椭圆弧和贝塞尔曲线来定义要素形状。

（8）要素都是连续无缝的。

Geodatabase中可以实现无缝无分块的海量要素存储。

（9）多用户并发编辑地理数据。

Geodatabase数据模型允许多用户编辑同一区域的要素，并可以协调冲突。

Geodatabase数据模型的优势就是搭建了一个框架，从而轻易地创建智能化要素，模拟真实世界界中对象之间的作用和行为。

3.1.2 Geodatabase的类型Geodatabase有以下三种类型:文件地理数据库、个人地理数据库和ArcSDE数据库。

1.文件地理数据库和个人地理数据库文件地理数据库和个人地理数据库是地理数据库的完整信息模型，包含拓扑、栅格目录、网络数据集、Terrain数据集、地址定位器等，这两种地理数据库不支持地理数据库版本管理。

文件地理数据库是以文件夹形式存储的各种类型的GIS数据集的集合，可以存储、查询和管理空间数据和非空间数据。

在不使用DBMS的情况下能够扩展并存储大量数据。

文件地理数据库可同时由多个用户使用，但同一数据同一时间只能由一个用户编辑。

因此，一个文件地理数据库可以由多个编辑者访问，但必须编辑不同的数据。

个人地理数据库所有的数据集都存储于Microsoft Access数据文件内，在Microsoft Acess 数据文件中存储和管理空间数据和非空间数据。

个人数据库存储在Access数据库中，其最大容量为2 GB，并且一次只有一个用户可以编辑个人地理数据库中的数据。

2. ArcSDE地理数据库ArcSDE地理数据库是支持多用户同时并发编辑的大型地理数据库，它通过ArcSDE空间数据库引擎在关系数据库（如IBM DB2 , Oracle, PostgreSQL和SQL Server等）的基础上增加了处理空间数据的能力。

主要优点:通过关系数据库存储空间数据；可以有弹性地选择数据库的规模和大小；便于使用结构化查询语句（structured query language, SQL）来访问Geodatabase的表和记录。

ArcSDE地理数据库可充分利用DBMS的基础架构实现以下内容:超大型连续GIS数据库，多用户的同时并发编辑，长事务和版本化工作流等。

在大型企业级GIS中一般采用ArcSDE地理数据库进行空间数据的存储和服务。

3.2 Geodatabase的数据管理Geodatabase可以看做是一种数据格式，它将矢量、栅格、地址、网络和投影信息等数据一体化存储和管理。

Shapefile文件、Coverage文件在Geodatabase出现之前就已经广泛使用。

Shapefile文件是使用最广泛的空间数据类型，Coverage文件是地理关系型数据类型的代表，被认为是第二代GIS数据模型（Geodatabase是第三代数据模型）。

尽管两者不属于Geodatabase的范畴，但它们是Geodatabase数据的重要数据源，因此下面先对它们进行介绍。

3.2.1 Shapefile文件的创建Shapefile文件是Esri研发的工业标准的矢量数据文件，一个完整的Shapefile文件至少包括3个文件:一个主文件（*. shp）、一个索引文件（* . shx）和一个dBase表文件（*. Dbf）。

一*.shp。

存储地理要素的几何图形的文件。

一*.shx。

存储图形要素与属性信息索引的文件。

一* . dbf。

存储要素属性信息的dBase表文件。

一个Shapefile文件中的主文件、索引文件和dBase文件必须具有相同的前缀，且它们必须放在同一个文件夹下。

如主文件:countries. shp；索引文件:countries. shx；dBase表:countries. dbf。

Shapefile文件并不存储拓扑关系、投影信息和地理实体的符号化信息，仅仅存储空间数据的几何特征和属性信息，所以要想在不同的机器迁移数据时保持符号化信息不变，必须使用地图文档格式（* . mxd）或者图层文件格式（* . lyr）。

尽管Shapefile文件无法存储投影等信息，但是可以对它进行定义投影和构建空间索引等操作，在同一文件夹下生成具有不同扩展名的文件。

如，* . prj文件用于存储坐标系的信息；*. xml文件为元数据文件，用于存储Shapefile 的相关信息等。

创建一个新的Shapefile时，必须定义它包含的要素类型，如点、线、面等类型。

Shapefile 创建之后，这些类型不能被修改。

创建Shapefile文件的操作步骤如下:（1）在ArcCatalog目录树中，右击要存放Shapefile的文件夹，在弹出菜单中，单击【新建】→【已Shapefile】，打开【创建新Shapefile】对话框。

（2）在【创建新Shapefile】对话框中，设置文件【名称】和【要素类型】。

要素类型可以为点、折线、面、多点、多面体。

（3）单击【编辑】按钮，打开【空间参考属性】对话框，如图3. 1所示。

此处可定义Shapefile 的坐标系统，系统默认为“Unkown"。

（4）单击【确定】按钮，完成新建Shapefile文件的操作，新创建的Shapefile文件出现在文件夹中。

图3. 1【空间参考属性】对话框注意事项a）在【创建新Shapefile】对话框中，选中复选框【坐标将包含M值。