第六讲 GIS的数据库设计
第六讲 GIS的数据库设计
投影和坐标系统选择的一般原则:
1)在经常需要投影变换而且覆盖面积较大的 情况下,应该使用地理坐标系统。 2)笛卡儿坐标系统对于小面积和一个固定的 坐标系最为适合。 3)根据研究区的形状来选择变形最小的投影。 4)如果有地区标准的话,应该使用地区标准。 5)如果研究区的面积很重要时,可以考虑使 用一种等面积的投影进行面积计算,而数据在 存储时可以使用另外一种投影。
各种数据的评价
1)数据一般状况评价
①数据的目前状态:包括数据是否已有电子版,工是否有机构正 在生产数据电子版。 ②数据是否是一种标准形式:主要指该类数据是否在各政府机构 式或商业团体生产的数据的标准化之列。 ③数据是否可以直接GIS使用:常常某些数据需要经过一定的处 理以后才能与数据库中定义的数据相符合。 ④数据的原始性;有些数据是由其他更原始的数据推导、综合而 来。 ⑤数据的可替代性:常常对一种所需要的数据来说,会有多种来 源,有些容易获得,有些则较难在决定使用哪一种时,应该将各 种可能来源的数据均加以收集并仔细比较,再做定论。 ⑥数据与其他数据一致性:覆盖的地区是否一致比例尺是否相同, 数据的地理控制点是否符合数据库的要求,在整个地区是否一致, 投影是否与要求符合等
用户需求分析
GIS数据库开发应该主要了解下面的内容: 1)明白即将开发的GIS所支持的各种功 能; 2)了解系统要求的数据内容和行为; 3)了解数据之间的关系和优先次序;这 些信息有利于制定数据库的开发实施计 划。 4)了解数据库和GIS的整体要求和蓝图。
现状调查
1)在访谈以前将各种问题以表格、问卷或其他书面形式 写出来。 2)避免不必要的细节,着重了解预定的内容。 3)整个访谈应由GIS专业技术人员掌握,控制进度,保 持良好的访谈气氛。 4)尽可能在对方工作的地方进行,以便对方可以随时提 供必要的资料和过程。 5)让对方告知轻重次序,以便于在实施过程中决定执行 次序。 6)注意负面意见,但不要急于作答。 7)对于自己不熟悉的领域可以使用录音机、录相、照相 等。
如何进行地理信息系统的空间数据库设计
如何进行地理信息系统的空间数据库设计地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)作为一种集成多种数据和空间信息的信息系统,已经广泛应用于城市规划、自然资源管理、环境保护、交通规划等领域。
而空间数据库设计是GIS中非常重要的一部分,它涉及到数据的组织、存储和处理,直接关系到GIS的性能和效率。
本文将探讨如何进行地理信息系统的空间数据库设计。
一、需求分析在进行空间数据库设计之前,首先需要进行需求分析,明确系统所需要存储的数据种类和数据量。
根据用户的需求,确定需要存储的地理对象类型,例如建筑物、道路、河流等。
同时还需要考虑数据的更新频率以及对数据的访问需要。
二、数据模型选择在设计空间数据库时,需要选择适合的数据模型。
目前常用的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
根据具体的需求和现有技术水平,选择合适的数据模型。
一般来说,关系模型是较为常用的一种模型,它可以通过表格来存储地理空间数据和属性数据,方便数据的管理和查询。
三、空间索引设计在地理信息系统中,空间索引是提高查询效率的关键。
通过适当的空间索引设计,可以大幅提升数据查询的速度。
常用的空间索引方法包括R树、四叉树和网格索引等。
根据系统的特点和查询需求,选择合适的空间索引方法,并进行索引的构建。
四、数据存储与组织在进行空间数据库设计时,需要考虑数据的存储和组织方式。
一般来说,可以采用关系型数据库进行数据存储,并建立合适的表结构。
对于大规模的地理空间数据,可以考虑采用分布式存储方式,将数据分布在不同的物理节点上,提高系统的扩展性和性能。
五、数据完整性与一致性地理信息系统的空间数据库中通常涉及大量的数据,因此需要确保数据的完整性和一致性。
在进行数据插入、更新和删除时,需要进行相应的约束和验证,确保数据的有效性和正确性。
同时,还需要进行数据的备份和恢复,以防数据丢失或损坏。
六、安全性与权限控制在进行空间数据库设计时,需要考虑数据的安全性和权限控制。
测绘技术中的地理信息系统数据库设计
测绘技术中的地理信息系统数据库设计地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种利用计算机技术进行地理空间数据管理、分析和可视化的工具。
在测绘技术领域中,GIS扮演着重要的角色,能够帮助测绘工作者高效地存储、查询和分析地理空间数据。
而地理信息系统的核心就是数据库设计,本文将就测绘技术中的地理信息系统数据库设计进行探讨。
地理信息系统数据库设计的首要任务是确定数据结构。
在测绘技术中,地理空间数据主要包括点、线、面和栅格等要素,因此需要建立相应的数据表来存储这些要素的空间位置和属性信息。
通常来说,一个GIS数据库会包括多张表,每张表对应一个要素类型。
例如,可以有一个点要素表、一个线要素表和一个面要素表等。
在设计地理信息系统数据库时,应考虑数据的精度和准确度。
测绘工作者所采集的地理空间数据,如地点的经纬度、线要素的长度等,都需要保持一定的精度。
因此,在数据库中应使用适当的数据类型和字段长度来存储这些数据。
另外,为了提高数据的准确度,可以在数据库中设置约束条件,限制特定数据字段的取值范围或规定某些字段之间的关系。
此外,地理信息系统数据库设计还需要考虑数据的组织结构。
合理的数据组织结构可以提高数据查询和分析的效率。
在测绘技术中,常用的数据组织结构包括栅格模型和矢量模型。
栅格模型将地理空间数据分割成规则的像素网格,适合处理连续变化的数据,如高程模型等。
而矢量模型则将地理空间数据以点、线、面等要素的形式进行存储,适合处理几何形状和拓扑关系等问题。
在数据库设计过程中,需要根据应用需求选择合适的数据组织结构。
此外,地理信息系统数据库设计还需考虑数据的扩展性和灵活性。
随着技术的进步和数据规模的增大,数据库需能够满足日益增长的数据需求。
因此,数据库的设计应充分考虑到数据的扩展性,使得数据库能够支持更多的数据类型和更大的数据存储量。
同时,灵活的数据库设计可以满足不同用户和应用的需求。
06你必须要了解的GIS数据库_地理数据库
创建文件地理数据库 / 要素数据集
文件地理数据库 要素数据集 可以理解成文件地理数据库中的“文件 夹”,用于保存要素类
地理数据库相关知识
你必须要了解的GIS数据库地理数据库
导入数据
可导入矢量 & 栅格数据 分单个要素导入 及 多个要素导入
POI数据的简单爬取
你必须要了解的GIS数据库地理数据库
要素数据集:两种情况
① 不同要素类属于同一范畴,例如,全国范围内某种 比例尺的水系数据,其点、线、面可组织成同一个要 素数据集 **** 强调一下:要素数据集是水系的点、线、面加在 一起的集合,要素类可以是水系数据中的线,而线可 以有多条,其中的一条就是这个要素类的一个要素! ② 共享公共几何特征的要素类,如用地、水系、行政 边界。当移动其中一个要素时,其他公共的部分也要 一起移动,并保持这种关系不变,这种情况下,也要 建立要素数据集 地 理 数 据 库
地理数据库相关知识
你必须要了解的GIS数据库地理数据库
ArcGIS中的数据组织方式
三种组织方式:Shapefile、Coverage和Geodatabase SHP:存储空间数据的shape文件+存储属性数据dBase表+存储空间数据与属性数据关系的.shx文件 组城 Coverage:空间数据存储在一系列二进制文件中,属性数据和拓扑数据存储在INFO中 Geodatabase(地理数据库):按照层次型的数据对象来组织地理数据:对象类、要素类、要素数据集
你必须要了解的GIS数据库地理数据库
数据应用能力技能培训 武汉市土地利用和城市空间规划研究中心
城市数据团 / MetroDataTeam
你必须要了解的GIS数据库地理数据库
GIS数据库的建立(教学课件)
相似变换(m=n)
y = b0 + b1x’ + b2y’
仿射变换(m=n) 多项式变换
x = a0 + a1x’ + a2y’+ a4x’2 + a5y ’2 + a6x’y’
+…… y = b0 +
b1x’
+
b2y’
+
b4x’2
+
b5y
’2
+
b6x’y’
+……
4.物理坐标与用户坐标的转换(续)
地球坐标 经度、纬度
地图投影变换
用户 坐标
地图投影变换
地图坐标 直角坐标
数字化仪、 扫描仪坐标
物
理 坐
屏幕显示坐标
标
二、数字化中的物理坐标、用户坐标 1. 物理坐标
①数字化仪坐标:以其分辨率为坐标单位
设某A0幅面数字化仪分辨率为0.025mm,则 Y
Ymax=900mm/0.025mm=36000
• MapInfo图像配准方法 ①从底图上采控制点 ②从数字地图上采控制点
关于配准
• 配准的目的:建立物理坐标与用户坐标的转换关系 • 配准的方法:采集一定数量的控制点 • 方法一与方法二只是输入用户坐标的方法不同 • 实习中出现的问题:
4.物理坐标与用户坐标的转换
设物理坐标系为x’o ’ y’,用户坐标系为XOY,则
y’’ y’’’
Y y’
●P
x’
θ O’ (a0,b0)
O
x’’ x’’’
X
X = x’’’ + a0 Y = y’’’ + b0
x’’’ = y’’* cos (θ) - x’’ * sin (θ)
GIS数据库设计
RSGIS
三、GIS数据库概念设计
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RSGIS
三、GIS数据库概念设计
②对数据表进行规范化
一般性检查和规范处理 形成数据表结构设计文档
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ห้องสมุดไป่ตู้SGIS
三、GIS数据库概念设计
③定义主关键项和外部关键项;
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三、GIS数据库概念设计
自底向上
逐步扩张
混合模式
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RSGIS
三、GIS数据库概念设计
5、GIS数据库的划分
基础数据库
空间数据库
专题数据库
影像数据库
属性数据库
基础属性库 编码属性库
专题属性库 多媒体属性库
模型库 历史数据库
知识库 数据仓库
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RSGIS
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RSGIS
三、GIS数据库概念设计
关系模型表设计过程
①设计相互关联的表格; ②对数据表进行规范化; ③定义主关键项和外部关键项; ④使用实体关系模型来定义关系; ⑤关系表的再规范化。
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RSGIS
三、GIS数据库概念设计
①设计相互关联的表格
●唯一性:在每个表中,每个记录的关键项均必须是唯一的; ●不变性:不含有其他方面的信息; ●纯粹性:不含有其他方面的信息; ●不重复性:不会被重复使用,即某一个值被删除后,不会再被使用; ●可获得性:需要时便可以拿来到此信息。
三、GIS数据库概念设计
➢关系模型
数据的逻辑结构为满足一定条件的二维表。二维表是同类实体的各种属 性的集合,每个实体对应于表中的一行,在关系中称为元组,相当于通 常的一个记录;表中的列表示属性,称为域,相当于通常记录中的一个 数据项。
GIS数据库的建立
GIS数据库的建立GIS(地理信息系统)数据库是一种集成地理数据和相关属性数据的数据库,用于存储、管理和分析地理信息。
建立一个高效的GIS数据库是实施GIS项目和进行地理空间分析的重要基础。
首先,GIS数据库的建立需要确定需求和目标。
在确定需求时,需要考虑要存储和管理的地理数据类型、数据量大小、数据格式和数据结构等因素。
同时,需要明确数据库的使用目标,例如用于地图制作、地理分析、资源管理等。
这些信息将有助于确定数据库的规模和结构。
其次,选择合适的GIS数据库管理系统 DBMS)是建立GIS数据库的关键步骤。
常见的GIS(DBMS包括ESRI的ArcGIS、Oracle(Spatial、PostGIS等。
选择DBMS 时,需要考虑支持的地理数据类型、数据库管理功能、性能和可扩展性等因素。
然后,进行地理数据的组织和数据模型设计。
根据地理数据的特点和使用需求,设计合适的数据模型是建立GIS数据库的核心工作。
常见的地理数据模型有对象-关系模型、栅格模型和面向对象模型等。
确定数据模型后,应该制定数据字典,定义和记录数据的属性、格式、范围和关系等信息。
在数据库建立过程中,数据的采集、处理和加载也是非常关键的步骤。
首先,应根据需求进行地理数据的采集,可以通过GPS定位、遥感卫星图像、地形测绘等方式获取。
然后,对采集到的数据进行处理和清洗,例如处理重复数据、解决数据不完整或不准确等问题。
最后,将处理好的数据加载到数据库中,并进行数据关联和索引等操作,以提高数据库的性能和查询效率。
建立完GIS数据库后,还需要进行数据更新和维护工作。
地理数据是动态的,需要不断进行更新和完善。
可以通过定期的数据收集和采集,以及数据更新和质量控制的措施,确保数据库的数据保持最新、准确和完整。
综上所述,GIS数据库的建立是一个综合性的工作,需要考虑需求、选择合适的DBMS、设计数据模型、采集和加载数据,并进行数据更新和维护等步骤。
高效的GIS数据库能够为地理信息的管理和分析提供支持,为决策者提供准确、可靠的地理信息服务。
GIS设计与实现第六章 空间数据库设计
第一节 空间数据库设计的目的与任务
数据的定义
是GIS的“血液”。 的 血液” 数据的存储模式、管理方式直接影响 数据的存储模式、管理方式直接影响GIS系统执行效率和系统安全 系统执行效率和系统安全 等方面。 等方面。 GIS的空间数据库设计是 的空间数据库设计是GIS软件设计的核心内容。 软件设计的核心内容。 的空间数据库设计是 软件设计的核心内容
平面直角坐标系
描述
平面直角坐标系定义一个原点( ) 轴方向, 平面直角坐标系定义一个原点(0,0)及x,y轴方向,然后通过(x,y)值确定某 , 轴方向 然后通过( ) 个地理实体的位置。 个地理实体的位置。
应用领域
适用于大比例尺小区域的GIS应用。在该坐标系中统计面积、距离量算等较为 应用。在该坐标系中统计面积、 适用于大比例尺小区域的 应用 方便,在测绘中应用较广,如房产测绘等。 方便,在测绘中应用较广,如房产测绘等。
一、空间据特征|投影 空间数据特征|
投影
投影是联系两种坐标系的纽带,即地球表面任一由地理坐标(φ,λ) 投影是联系两种坐标系的纽带,即地球表面任一由地理坐标( ) 确定的点,在平面上必然有一个由平面直角坐标(x,y)确定的点与 确定的点,在平面上必然有一个由平面直角坐标( ) 它相对应。在大比例尺地图上,两种坐标网都可表示。 它相对应。在大比例尺地图上,两种坐标网都可表示。
空间元数据分类
管理元数据,它是对 源数据及其内容、 管理元数据,它是对GIS源数据及其内容、主题、数据转换和各种 源数据及其内容 主题、 操作信息的描述。 操作信息的描述。 用户元数据,它帮助用户查询、理解信息, 用户元数据,它帮助用户查询、理解信息,并了解这些数据的组织 方式等。 方式等。
第二节
地理信息系统的数据库设计
地理信息系统的数据库设计地理信息系统(GIS)作为一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术,其核心在于高效、准确的数据库设计。
一个精心设计的数据库不仅能够提升数据处理和分析的效率,还能为各种地理信息应用提供坚实的基础。
在探讨地理信息系统的数据库设计之前,我们首先需要了解地理信息数据的特点。
地理信息数据通常具有空间性、多维性、时态性和海量性等特征。
空间性意味着数据与地理位置相关,例如地图上的点、线、面等要素;多维性体现在数据包含多种属性,如地形高度、土壤类型、人口密度等;时态性则反映了数据随时间的变化,比如城市的扩张、土地利用的改变;海量性是由于地理信息数据的覆盖范围广泛,数据量巨大。
为了有效地管理这些复杂的数据,地理信息系统的数据库设计需要遵循一系列的原则。
首要的原则是数据的完整性和准确性。
这意味着数据库中的数据必须完整无缺,并且能够准确地反映现实世界的地理情况。
其次是数据的一致性,即相同的数据在不同的地方应该具有相同的定义和取值。
此外,还需要考虑数据的可用性和可扩展性。
可用性要求数据易于访问和使用,而可扩展性则确保数据库能够适应未来数据量的增长和功能的扩展。
在设计数据库时,第一步是需求分析。
这包括明确系统的用户需求、数据需求和功能需求。
例如,一个城市规划系统可能需要存储土地利用、建筑物分布、交通网络等数据,并具备查询、分析和规划功能。
通过与用户的沟通和对业务流程的深入理解,我们能够确定数据库需要支持的操作和数据类型。
接下来是概念设计。
在这个阶段,我们构建一个概念模型,通常使用实体关系(ER)图来表示。
例如,对于一个森林资源管理系统,可能会有“森林”“树木”“物种”等实体,它们之间存在着“包含”“属于”等关系。
概念设计的目的是清晰地定义数据库中的实体、属性和关系,为后续的逻辑设计提供基础。
逻辑设计是将概念模型转换为具体的数据库模型,如关系型数据库中的表结构。
在这个过程中,需要确定表的字段、数据类型、主键和外键等。
第六章 GIS数据库设计
• 用户元数据:帮助用户查询、理解信息,并
了解这些数据的组织方式等。
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空间元数据理论体系的发展
目前,从整个国际社会来说,还没有成形的元数 据理论体系。我国在广泛吸收国际先进标准草案 的基础上提出了我们自己的元数据标准建议草案。
该草案由两层组成:
第一层目录层:提供的是元数据复合元素和
项目编号 (主关键字) 补充耕地责任 单位
补充耕地承担 单位 已补充耕地面 积 „„
征地编号 (主关键字) 被征用土地权属 单位
权属状况 征地补偿费用标 准 „„
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第三范式 第三范式(third normal form,简称3rd NF)是指表格中的 所有数据元素不但要能够唯一地被主关键词所标识,而且他 们之间还必须相互独立,不存在其它的函数关系。也就是说 对于一个满足2nd NF的关系表来说,表中有可能存在某些数 据元素的函数还依赖于其它非关键词数据元素的现象。
距离准确,方便对 等距方 一定半径范围进行 位投影 控制
6.3.2 空间数据的规范与标准
空间数据的规范与标准包括以下内容:
空间数据的分类 空间数据的编码标准
空间元数据标准
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1、分类
目的:为了便于计算机存储、编码和检索空间 数据。分类体系划分是否合理和规范,直接影 响到GIS数据的组织以及GIS之间数据的连接、 传输和共享,最终影响GIS产品的质量。
即地球表面任一由地理坐标(φ,λ)确定的点,在平 面上必然有一个由平面直角坐标(x,y)确定的点与 它相对应。
• 如何选择地图投影类型?
• 首先是经纬线形状和变形性质能否满足GIS对数据 的要求; • 其次是投影的变形要小且分布均匀,使等变形线 大致与区域轮廓一致; • 再次就是经纬网形状不复杂,便于识别和投影计 20 算、转换等。
使用测绘软件进行地理信息系统数据库设计与管理
使用测绘软件进行地理信息系统数据库设计与管理地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种利用计算机和相关软硬件技术来收集、管理、处理、分析和展示地理信息的技术系统。
而GIS 数据库则是GIS系统中最重要的组成部分之一,负责存储和管理各类地理数据。
为了实现高效的数据库设计和管理,使用测绘软件是一种行之有效的方法。
一、GIS数据库设计GIS数据库设计是指根据实际应用需求,确定数据库的结构和内容,并进行相应的模型设计。
这一过程需要充分考虑数据的组织形式、关联关系、存储方式以及数据的可维护性和可查询性。
1. 数据组织形式GIS数据库中的数据通常以图层(Layer)的形式组织和管理。
图层是GIS中最基本的组成单元,类似于地图的不同图层,例如道路图层、建筑物图层、水系图层等。
通过合理的图层组织,可以方便地对不同类型的地理信息进行管理和查询。
2. 数据关联关系在GIS数据库设计中,合理的数据关联关系是至关重要的。
例如,道路图层与建筑物图层可以通过空间关系进行关联,通过建立空间索引,可以快速查找某个特定位置周围的建筑物信息。
此外,属性关联也是数据库设计中常用的手段,通过字段关联实现多图层数据之间的连接。
3. 数据存储方式GIS数据库的数据存储方式多种多样,常见的有关系型数据库、对象数据库和文件型数据库等。
不同的存储方式适用于不同的应用场景和数据规模。
选取合适的存储方式可以提高数据库的性能和可扩展性。
4. 数据可维护性和可查询性良好的GIS数据库设计应该考虑数据的可维护性和可查询性。
数据的可维护性包括数据的更新、修改和删除等操作,应该确保数据的一致性和完整性。
数据的可查询性是指用户可以通过指定条件对数据库中的数据进行查询和分析。
二、GIS数据库管理GIS数据库管理是指对GIS数据库进行日常维护和管理工作,确保数据的可靠性和安全性,同时提供高效的查询和分析功能。
1. 数据导入和导出GIS数据库通常需要从外部数据源导入数据,并将数据导出到其他系统进行使用。
GIS技术在地理信息系统中的数据库设计与实现方法
GIS技术在地理信息系统中的数据库设计与实现方法随着信息技术的不断发展,地理信息系统(GIS)在许多行业的应用中变得越来越重要。
作为一种将地理空间数据与各种属性数据进行整合和分析的工具,GIS技术对于土地规划、城市管理、环境保护等领域都具有重要的意义。
而地理信息系统中的数据库设计与实现则是GIS技术应用的关键环节。
本文将重点介绍GIS技术在地理信息系统中的数据库设计与实现方法。
首先,地理信息系统的数据库设计要考虑到地理空间数据的特点。
地理空间数据具有地理位置属性和属性数据,因此,在数据库设计过程中需要考虑如何有效地存储和管理这些数据。
常用的方法包括层次化的数据组织结构和空间索引的建立。
层次化的数据组织结构可以将地理空间数据进行分层组织,从而提高数据的检索效率。
而空间索引可以使用R树、四叉树等数据结构来建立,以加快地理数据的查找。
其次,地理信息系统的数据库设计还需要考虑到地理数据的完整性和一致性。
地理数据的完整性要求数据的准确性和完整性,这可以通过合理的数据采集和数据更新措施来保证。
而地理数据的一致性则要求数据的内部逻辑一致和与现实世界的一致性。
为了实现这一目标,可以使用拓扑关系模型和关系约束等方法来进行数据一致性的验证和维护。
此外,在地理信息系统的数据库设计过程中,还需要考虑数据的可访问性和效率。
地理信息系统经常需要对大量数据进行查询和分析,因此,数据库的查询和索引设计需要具有一定的效率。
一种常用的方法是将地理空间数据进行划分,将数据分散存储在不同的数据表或者文件中,以提高查询的速度。
此外,还可以使用数据压缩、并行计算等技术来提高地理信息系统的查询效率。
在地理信息系统中,数据的可视化也是非常重要的一部分。
通过地图等形式将地理数据以图形的方式呈现给用户,可以更直观地理解和分析地理数据。
在数据库设计过程中,可以采用一些图形图像处理的技术来实现数据的可视化。
例如,可以利用地图投影和坐标转换的方法将地理数据映射到平面上,然后利用图像处理的方法进行可视化处理,最后通过图形界面将结果展示给用户。
如何进行地理信息系统的数据库设计与管理
如何进行地理信息系统的数据库设计与管理地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种将地理空间数据与属性数据相结合、进行综合分析和处理的专业系统。
在如今大数据时代的背景下,GIS的重要性越来越凸显。
一个优秀的GIS需要建立一个高效的数据库来进行数据的管理和存储。
本文将探讨如何进行地理信息系统的数据库设计与管理。
一、GIS数据库的设计原则在进行GIS数据库设计时,需要遵循以下原则:1. 数据一致性原则:数据库中的各个数据表之间应该保持数据的一致性,避免冗余和矛盾的数据出现。
2. 数据可靠性原则:数据库中的数据应该经过验证和测试,确保其准确性和可靠性。
3. 数据安全性原则:数据库应该具备一定的安全措施,保护数据不被非法获取、篡改或删除。
4. 数据可扩展性原则:数据库应该具备良好的扩展性,能够适应未来数据量的增加和新功能的添加。
5. 数据操作效率原则:数据库的设计应该考虑到数据的查询和处理的速度,以提高系统的响应能力。
二、GIS数据库的数据模型选择在进行GIS数据库设计时,需要选择合适的数据模型。
常见的数据模型有关系数据库模型、对象数据库模型和面向对象关系数据库模型。
关系数据库模型是最常用的数据模型之一,它将数据组织成多个具有关系的二维表。
每张表代表一个实体类,每个字段代表实体类的属性。
关系数据库模型具有良好的数据一致性和安全性,适合处理大量的结构化数据。
但是对于非结构化和复杂的地理数据,关系数据库模型的表达能力比较有限。
对象数据库模型是在关系数据库模型基础上发展起来的,它的数据表可以包含复杂的对象、数组和嵌套结构。
对象数据库模型提供了更好的数据表达能力,但是在性能和可扩展性方面可能存在一些问题。
面向对象关系数据库模型是对象数据库模型和关系数据库模型的结合,它的数据表既可以包含关系型数据,也可以包含对象型数据。
面向对象关系数据库模型具有较好的灵活性和表达能力,同时也兼具关系数据库模型的性能和可扩展性。
测绘技术中的地理信息系统数据库设计与应用
测绘技术中的地理信息系统数据库设计与应用地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种将地理空间数据与属性数据相结合,进行数据管理、分析和决策支持的技术。
在测绘技术中,地理信息系统的数据库设计和应用起着至关重要的作用。
本文将探讨地理信息系统数据库设计与应用的相关问题。
一、地理信息系统数据库的设计在地理信息系统中,数据库的设计是关键步骤之一。
地理信息系统的数据库需要能够存储和管理各种类型的地理空间数据和属性数据,并能够实现数据的高效查询和分析。
以下是地理信息系统数据库设计的一些要点:1. 数据模型选择:地理信息系统数据库设计可以采用关系型数据模型、面向对象数据模型或者混合型数据模型。
根据实际需求和数据特点,选择适合的数据模型进行设计。
2. 空间索引设计:地理信息系统的数据库需要实现对地理空间数据的高效搜索和查询。
为此,需要设计合适的空间索引结构,如R树、四叉树等,以提高数据查询的效率。
3. 数据库性能优化:地理信息系统中的数据库通常包含大量的数据,对数据库性能的要求较高。
在设计过程中,需要考虑数据的分区存储、索引优化、数据冗余和压缩等策略,以提高数据库的查询效率和响应速度。
4. 数据一致性与完整性:地理信息系统的数据库可能需要与其他系统进行数据交互,因此数据的一致性和完整性非常重要。
在设计数据库时,需要定义合适的数据约束和触发器,以确保数据的一致性和完整性。
二、地理信息系统数据库的应用地理信息系统数据库的设计和应用在各个领域都有重要的作用。
以下是一些典型的应用案例:1. 土地资源管理:地理信息系统数据库可以存储和管理土地利用、土地覆盖、土地所有权等相关数据,实现对土地资源的综合管理和决策支持。
2. 环境保护与规划:地理信息系统数据库可以存储和分析环境监测数据、自然保护区划分数据等,为环境保护和规划提供科学依据。
3. 城市规划与交通管理:地理信息系统数据库可以存储和分析城市规划、道路交通网络、公共交通数据等,为城市规划和交通管理提供支持。
地理信息技术专业学习教程地理信息系统的数据库设计与管理
地理信息技术专业学习教程地理信息系统的数据库设计与管理地理信息系统的数据库设计与管理地理信息技术(Geographic Information Technology)是一门综合性学科,涵盖地理学、计算机科学、测绘学等多个学科的知识。
随着信息技术的不断发展,地理信息系统(Geographic Information System)在各个领域得到了广泛应用。
地理信息系统的核心是数据库的设计与管理,本文将介绍地理信息系统数据库的基本概念、设计原则和管理方法。
一、地理信息系统数据库的基本概念地理信息系统数据库是存储和管理地理空间信息数据的一种数据库系统。
它不仅仅存储了地理空间数据,还可以存储与地理空间数据相关的属性数据。
地理信息系统数据库的基本概念包括以下几个方面:1. 空间数据模型:地理信息系统数据库中的数据模型与传统的关系数据库模型有所不同。
常见的空间数据模型有点模型、线模型和面模型等。
这些模型可以描述地理现象的几何特征,并将其与属性数据进行关联。
2. 数据结构:地理信息系统数据库的数据结构应具备存储地理空间数据的能力。
常见的数据结构有网格模型、拓扑模型和层次模型等。
3. 数据库查询:地理信息系统数据库的查询操作与传统的数据库查询有所差异。
地理空间查询可以基于地理位置、距离、邻近关系等进行。
二、地理信息系统数据库的设计原则地理信息系统数据库的设计应遵循一些基本原则,以保证数据库的稳定性和查询效率。
以下是地理信息系统数据库设计的几个原则:1. 合理划分数据表:根据地理空间数据的类型和属性,将数据划分为不同的数据表。
每个数据表应包含清晰明确的字段,避免冗余数据。
2. 设计索引:对于常用属性字段和空间字段,可以创建索引以提高查询效率。
常见的索引包括B-树索引、R-树索引等。
3. 空间数据存储优化:地理信息系统数据库中的空间数据量通常很大,需要采取存储优化策略。
例如,可以使用多分辨率存储、空间数据压缩等方法。
《GIS空间分析》PPT课件
N为空间实体数目;xi、xj分别表示第i和第j个
空间实体的属性值,是xi的平均值;Wij=l表示空间实体
i与j相邻,Wij=0表示空间实体i与j不相邻。
I的值介于-l与1之间,I=1表示空间自正相 关,空间实体呈聚合分布;I=-l表示空间自负相关,空 间实体呈离散分布;I=0则表示空间实体是随机分布的。 Wij表示实体i与j的空间关系,它通过拓扑关系获得。
A
B
C
A/(B·OR·C)
A
B
NOT(A·OR·B)
AB C
(A·AND·B)·OR·C
A
B
C (A·XOR·.B)·XOR·C
三、单变量分级分析
以单个属性作为依据,将属性数据划分成若 干个类别 如:土壤厚度按一定区间进行再分类
土壤厚度(m) <0.20
0.20~0.40 0.40~0.60 0.60~0.80
➢ 包含关系查询 ➢ 穿越查询 ➢ 落入查询 ➢ 缓冲区查询
(四)SQL查询
由属性查找相应的图形 Select 需显示的属性项 From 属性表 Where 条件
or
条件
and 条件
扩展的SQL查询: 将SQL的属性查询和空间关系的图形条件组合
在一起进行查询 如:查询三峡地区长江流域人口大于50万的县或市
(六)层次分析技术
基于地理区域,模拟人的思维方式,结合定量和定性 方式进行空间数据分析的一种分析方法
层次模型建立 对要解决的问题,逐步进行分解,找出影响决策的 各种变量因子 专家打分,建立各因素对目标影响的权重
关键 判断矩阵建立
判断矩阵
设目标问题Y,有m各影响因子xi,其中每两个因素xi和 xj对Y影响的权之比为aij, 可组成判断矩阵
GIS软件工程-第6章 GIS软件工程的详细设计
GIS软件工程-第6章 GIS软件工程的详细设计第6章 GIS软件工程的详细设计本章节将详细阐述GIS软件工程的设计过程。
详细设计是在概要设计基础上,对GIS软件系统的功能模块进行细化设计,包括数据结构设计、算法设计、界面设计等。
本章将按照设计过程的逻辑顺序,逐步介绍详细设计的内容。
6.1 数据结构设计在GIS软件工程的详细设计阶段,需要对系统的数据结构进行设计。
这包括对地理数据、空间索引数据和相关属性数据的组织方式进行设计。
同时,还需要考虑数据的读取和写入效率、数据一致性以及数据的安全性等方面的设计。
6.1.1 地理数据结构设计GIS软件中地理数据通常以点、线、面等几何对象进行表示,因此需要设计相应的数据结构来存储这些对象。
常用的地理数据结构包括拓扑结构、栅格结构和矢量结构等。
在设计地理数据结构时,需要考虑地理对象的表示精度、空间关系的表示和查询效率等因素。
6.1.2 空间索引数据结构设计为了提高GIS软件系统的查询效率,需要设计合适的空间索引数据结构。
常用的空间索引数据结构包括四叉树、R树、KD树等。
在设计空间索引数据结构时,需要考虑查询效率、索引维护成本和数据一致性的要求。
6.1.3 相关属性数据结构设计GIS软件中的属性数据包括地理对象的属性信息和与之相关联的其他属性信息。
在设计属性数据结构时,需要考虑数据的组织方式、数据的类型和数据的一致性等方面的设计。
6.2 算法设计在GIS软件工程的详细设计阶段,需要对系统的各个功能模块的算法进行设计。
算法设计包括地理数据处理算法、空间查询算法和空间分析算法等。
6.2.1 地理数据处理算法设计地理数据处理算法是GIS软件中最基本的功能模块,包括数据输入输出、数据格式转换、数据编辑等。
在设计地理数据处理算法时,需要考虑处理效率、数据一致性和错误处理等方面的设计。
6.2.2 空间查询算法设计空间查询是GIS软件中最重要的功能之一,包括点查询、线查询、面查询等。
地理信息系统中的地理空间数据库设计方法
地理信息系统中的地理空间数据库设计方法地理信息系统(GIS)是一个用于记录、存储、处理和分析地理空间数据的系统。
作为GIS的核心部分,地理空间数据库起着非常重要的作用。
地理空间数据库设计是GIS系统设计的关键环节,直接影响着GIS系统的性能和功能。
一、需求分析在进行地理空间数据库设计之前,首先需要进行需求分析。
需求分析是确定数据库功能和性能要求的过程。
该过程包括以下三个步骤:1. 收集和分析用户需求:与GIS系统的最终用户进行沟通,并确定用户对地理空间数据库的需求和期望。
2. 确定数据类型和结构:根据用户需求,确定地理空间数据库中需要存储的数据类型和数据结构。
3. 确定性能要求:根据用户需求和系统规模,确定地理空间数据库的性能要求,如数据查询速度、数据更新速度等。
二、数据模型设计数据模型是地理空间数据库设计的核心内容。
常见的地理空间数据库的数据模型包括层次模型、关系模型和对象模型。
1. 层次模型:层次模型是以树结构来组织地理空间数据的模型。
在层次模型中,地理空间数据被组织成一种层次结构,通过层次结构之间的关系来表示地理空间数据之间的关联。
2. 关系模型:关系模型是使用关系代数来描述地理空间数据的模型。
在关系模型中,地理空间数据以表的形式存储,通过表之间的关系来表示地理空间数据之间的关联。
3. 对象模型:对象模型是以对象的形式来表示地理空间数据的模型。
在对象模型中,地理空间数据以对象的形式存储,并通过对象之间的关联来表示地理空间数据之间的关联。
三、数据库结构设计数据库结构设计是指设计数据库的表结构、字段和索引等。
在地理空间数据库的结构设计中,需要考虑以下几个方面:1. 数据库表的划分:根据数据类型的不同,将地理空间数据划分到不同的数据库表中,以提高数据库查询性能。
2. 字段的定义:根据数据的特点和需求,定义合适的字段类型和长度。
同时,需要设置约束条件,保证数据的完整性和准确性。
3. 索引的建立:根据数据查询的需求,建立适当的索引,以提高查询速度。
GIS数据库设计
化 设
·混合策略。即将自顶向下和自底向上相结合,用自顶向下策略设计 一个全局概念结构的框架,以它为骨架集成由自底向上策略中设计的 各局部概念结构。其中最经常采用的策略是自底向上方法。即自顶向 下地进行需求分析,然后再自底向上地设计概念结构。但无论采用哪 种设计方法,一般都以E-R模型为工具来描述概念结构。
在地理实体之间存在着各种各样的关系,而GIS中只能直接建立一些最基 本的关系,其它关系可以在基本关系的基础上导出。一般地,地理实体 具有下述三种类型的基本关系:
a.定性(分层或分类)关系:每个地理实体必须至少属于分类系统中的某 一类,即系统要将全部实体在数据输入过程中自动地进行分类组织,形
成分类数据集合确保用户按类别直接提取所需要的信息子集。
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4.地理实体属性范围
一、 概念 化设 计
实际上实体与属性是相对而言的,很难有截然划分的界限。同 一事物,在一种应用环境中作为“属往”,在另一种应用环境中就 必须作为“实体”。 ①属性不能再具有需要描述的性质。即属性必 须是不可分的数据项,不能再由另一些属性组成。②属性不能与其 他实体具有联系。联系只发生在实体之间。实体的属性范畴也称为 实体的属性域。确定实体的属性域的目的在于规定每个实体应包含 哪几类属性信息。
概
念
地理信息的分类是对地理实体的一种抽象和概括,它 决定了数据的质量层次的划分。在确定地理信息的分
化
类时。其分类体系的设计应能包含所有所需的数据和 资料信息。建立统一的地理要素分类体系,确保地理
设
信息多用户、多领域共享。在应用型地理信息系统设 计与建立中,常将地理信息区分为地理基础信息和专
计 题信息。
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1.概念结构设计的方法与步骤
一、设计概念结构通常有四类方法: ·自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架,然后逐步细化。
GIS空间数据库PPT教案
数据库系统
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空间数据库管理系统的实现 (1)常规DBMS进行扩展,使有空间数
据存储、管理功能;(Oracle)
(2)常规DBMS基础上加一层空间数据 库引擎。(ESRI的SDE(Spatial Database Engine))
表为二维表,满足一定的条件。 2)特点:数据结构单一,是一种二维表格结构。
地图M I II
2
b3 e
aⅠ
c
Ⅱ
1
d4
g
MAP
5 f 6
地图MAP及多边形实体I和II
I abcd 多边形
II c e f g
线Ⅰ a 1 2 Ⅰb 2 3 Ⅰc 3 4 Ⅰd 4 1 Ⅱe 3 5 Ⅱf 5 6 Ⅱc 3 4 Ⅱg 6 4
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2. 空间数据模型:就是对空间实体及其联系进行描述 和表达的数学手段,使之能反映实体的某些结构特 性和行为功能。 空间数据模型是衡量GIS功能强弱与优劣的主要因 素之一。
3. 数据模型类型: 基本上可以分为两类:
传统数据模型:如层次、网状和关系数据模型 新型数据模型:如语义数据模型,面向对象数据模
数据库领域采用的数据模型有层次模型、网 状模型和关系模型,其中应用最广泛的是关 系模型。
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层次数据库模型
它的特点是将数据 组织成一对多关 系的结构。
2
b
3e
M
5
层次结构采用关键 字来访问其中每 一层次的每一部 分。
a
Ⅰc
Ⅱ
f
1
d
4
g
6
层次数据库结构特
M
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分析结果报告
分析结果报告通常要包括以下几个部分: 1)机构运作的逻辑数据流程图; 2)对于整个数据流程的每步过程,数据 的输入是如何转换成数据的输出; 3)各主要处理均应当以任务的形式出现; 4)各主要处理的步骤应简单明地注明。
(2)建立GIS系统获得的各种产品
各类GIS产品通常可以包括地图、报表、 文件、应用软件包、屏幕查询或是更新 的数据库等。
(2)空间数据的均衡化
将数据库中各关系表进行分解,使其变 成更简单、更稳定的一套关系表的过程 叫数据库的均衡化。
(3)使用实体—关系模型来帮助关 系表的规范化
①首先要识别实体。 ②决定实体间的关系。 ③决定各实体的关键项。 ④将其汇成连通的图表。
(4)逻辑数据图
(5)概念化设计的书面报告
地图投影选择的几个2)等形投影保持小区域内不变,但任何一种 投影不能保证大范围内的不变。 3)等面积投影保持同比例的情况下面积不变。 4)等距离投影保持某种距离上下不变,但任 何一种投影均不可能保持一幅地图上任何两点 的距离均是不变的。 等方向投影保持地图上的方位角与真实方位角 相同。
2)空间数据库属性表与属性关系设计
步骤:①设计相互关联的表格;②对数 据表进行规范化;③定义主关键项和外 部关键项;④使用实体关系模型来定义 关系;⑤关系表的再规范化。
(1)设计相互关联的表格
●唯一性:在每个表中,每个记录的关 键项均必须是唯一的; ●不变性:不含有其他方面的信息; ●纯粹性:不含有其他方面的信息; ●不重复性:不会被重复使用,即某一 个值被删除后,不会再被使用; ●可获得性:需要时便可以拿来到此信 息。
数据字典中各数据层的详细内容 定义及结构:
●标题类信息:名称、类型、数据质量; ●各层的有关文件、表、各表的项及各项的定 义、有效值范围等; ●地理参考方面要求满足的情况; ●其它有便于说明和理解的文字或图表等; ●各层空间及属性的质量控制规范; ●各层编号系统与其它各标准编号系统的关系; ●各层数据的使用与各应用类型的关系等。
(3)硬件资源表
包括:硬件名称、操作系统、主要功能、 所属部门、运行状况等。
(4)软件资源表
包括:软件名称、所属单位、操作平台、 主要功能、参与的应用、运行状况等。
(5)专业人员清单
主要包括:人员名称、所属部门职务、 主要职责范围、技术优势、经验层次、 目前工资等。
(6)数据功能参照表
已存在的电子版数据的评价原则
1)数据格式:数据格式是一个很重要的因素,如果不与数据库设 计的要求相吻合,势必要进行数据转换。 2)拓扑关系:GIS数据要求数据的特征之间保持应有的拓扑关系。 3)数据分辩率:对于栅格数据,数据的分辩率是指象元的大小。 4)数据覆盖面及一致性:该数据是否能够覆盖整个的工作地区。 5)数据的可获得性:包括数据存储的媒介,适用的计算机平台和 是否可以购买及免费提供。 6)样本数据:在数据评判过程,如果能够有机会获得该数据的样 本将会对数据的感性认识大大地提高。 7)自动化过程实施的考虑:通常现有的数字化数据并不完全符合 某一数据库设计的要求,可能需要做不同程度的加工才能入库。 8)数据的元数据信息是否完全:元数据是不关数的重要信息,它 的顾在与否及质量直接影响到该数据的价值。
需要了解的内容
通常可以分成机构的模式、日常操作、 数据、专业人员、软件和硬件这六大类。
调查内容的组织的分析
(1)现有机构的组织结构图;
1)现有机构的功能示意图; 2)现有机构的人员组织及功能示意图; 3)现有数据内容及来源清单; 4)现有数据及其功能参照表; 5)现有软硬设备关系图。 除了以上6种内容以外,还应当包括下面三种; 6)人员培训计划; 7)GIS的输出产品; 8)实施的进度计划。
数据词典
1、 数据流条目
数据流名称 [别名列表] 数据流组成 [来源][去向] [处理特点(使用频率,数据量等)] [其他注释(格式、位置等)] 〈数据流名称〉=数据项[〈逻辑操作符〉数据项] 例1:学生成绩单=课程编码+课程名+[任课教师 1指导教师]+{学 号+姓名+成绩(+备注)} 在描述数据流组成时,常用符号有:=,+,[1],{},() = 表示“定义为(等价于)” + 表示“与” [1] 括号内用“1”分割的各项目选择出现一项 () 括号内部分可以不出现 {} 括号内部部分重复出现
I: Input
O: Output
(7)数据来源清单
数据功能参照表
(8)部门功能清单
概念化设计
1)数据库的宏观地理定义:主要指对数据库比例尺、 地图投影和坐标系统的定义。 2)数据库的地理特征设计;对于各种地理特征有关的 属性数据中以什么几何形式表达进行设计。 3)数据库表格及其关系的设计表达:对与地理特征有 关的属性数据在数据库中表达方式的设计。 4)数据库总体设计的评定;根据数据库的应用目的和 数据内容及使用方式来评价前面三步的设计结果,进 行统筹的考量。 5)数据库概念模型的起草;将GIS数据库的概念设计 起草成正式的文件,作为后面详细设计时参考。
数据库的宏观地理定义
宏观地理定义通常包括以下三个内容:比例尺、地图 投影和坐标系统。 1)比例尺 比例尺是指地图和地表上长度的对应关系,它是地图 或数据精度和详细程度的标志。 2)地图投影和地理坐标系统 设计数据库时可以有以下几种选择 1)将所有数据放入一个带。 2)将各带分别存放。 3)选择不同的地图投影。 4)选择使用地理坐标系统。
第六讲 地理信息系统数据库设计 与管理
程承旗
北京大学遥感与地理信息系统研究所
GIS数据库
一般来说数据库的集合存放有下面几个要求: 1)最小冗余度原则;数据尽可能不重复。 2)应用程序对数据资源的共享原则:以最优 的方式服务于一个或多个应用程序。 3)数据独立性原则:数据的存放尽可能地独 立于使用它的应用程序。 统一管理原则:能够用一个软件统一管理这些 数据。
文件内容应该将所有的数据内容加以详细的概 述。 对数据库的数据模型和内容加以描述,即分层 和表格关系。 在能够使用图表的情况下尽量使用图表。 很多详细的内容可以放入附录之中,以保持文 本主体的清晰。 假若时间允许,可以提供一个原型以更清楚地 表示整个设计的概念。
GIS数据库的详细设计
空间数据层的设计
1)属性数据类型的设计 2)编码标准的设计
数据字典
1)数据字典的内容 2)数据文件的命名方法 3)数据字典的元数据内容。
数据字典
1)数据字典的内容 ① 数据库的总体组织结构; ② 数据库总体设计的框架; ③ 数据层的详细内容定义及结构; ④ 数据命名的定义; ⑤ 元数据内容等。
用户需求分析
GIS数据库开发应该主要了解下面的内容: 1)明白即将开发的GIS所支持的各种功 能; 2)了解系统要求的数据内容和行为; 3)了解数据之间的关系和优先次序;这 些信息有利于制定数据库的开发实施计 划。 4)了解数据库和GIS的整体要求和蓝图。
现状调查
1)在访谈以前将各种问题以表格、问卷或其他书面形式 写出来。 2)避免不必要的细节,着重了解预定的内容。 3)整个访谈应由GIS专业技术人员掌握,控制进度,保 持良好的访谈气氛。 4)尽可能在对方工作的地方进行,以便对方可以随时提 供必要的资料和过程。 5)让对方告知轻重次序,以便于在实施过程中决定执行 次序。 6)注意负面意见,但不要急于作答。 7)对于自己不熟悉的领域可以使用录音机、录相、照相 等。
数据流图
1、 数据源点和数据终点 2、 加工(数据处理/变换) 3、 数据流 4、 文件(数据存储)
具体步骤如下:
1) 确定系统边界,画出顶层数据流图。 2) 自项向下,对每个加工进行内部分解,画出分层数 据流图。 3) 对数据流图进行复查求精。 在分层数据流图求精过程中应该注意以下问题: ① 检查流入、流出加工的数据流的连续性。 ② 控制单张数据流图的复杂性 ③ 父图与子图的数据平衡 ④ 终止加工分解的条件 ⑤ 局部文件 ⑥ 分解层次的均匀性问题
主要包括五个方面的内容: ●数据源的选择; ●各种数据集的评价; ●各数据集的设计; ●数据字典的产生; ●数据库具体存储和管理结构的设计。
数据源的选择
来源:①地图;②航空象片;③GPS接收的数 据;④卫星象片;⑥现有的各种电子数据文件; ⑥照片;⑦各种记录性文件等。 1)国家各机构生产和维护的数据 2)省级政府生产和维护的数据 3)各级地方政府生产和维护的数据 4)商业团体的数据 5)非赢利性机构生产的数据
投影和坐标系统选择的一般原则:
1)在经常需要投影变换而且覆盖面积较大的 情况下,应该使用地理坐标系统。 2)笛卡儿坐标系统对于小面积和一个固定的 坐标系最为适合。 3)根据研究区的形状来选择变形最小的投影。 4)如果有地区标准的话,应该使用地区标准。 5)如果研究区的面积很重要时,可以考虑使 用一种等面积的投影进行面积计算,而数据在 存储时可以使用另外一种投影。
分享式数据库
分享式数据库的优点可以从以下几个方 面来概括: 1)灵活性增强。 2)用户应用程序的共同开发。 3)维护的分享。 4)减少数据的冗余度。
GIS数据库设计的概念
GIS数据库设计过程
第一步 第二步 第三步 第四步 第五步 第六步
需求分析 原型概念化设计 GIS数据库的详细设计 自动化方案制定 试点项目实施 数据库总体实施