基于RDBMS的地理信息集成数据库系统

巍霾
信息科 学
基 于ＲＤＢ Biblioteka Ｓ 的地理信 息集成数据库系统 潘 勇
（ 中南 林业科技大学 涉外学 院，湖南 长沙 ４ ０ ８ １０ ３）
摘 要 分 析数据模 型体系结 构 、数据组 织 以及 空间 图形要 素表达 ，进而根 据该结构模 型实现在 关系型数 据库 中对 空间 图形数 据进行 表
数 据 类 型 和 空 间 函 数 。于 是 可 以 通 过 基 于 Ｓ Ｌ 函数 对 空 间数 据 进 行 操 Ｑ的 作 ，并在数据库层次建立空间索引 。
组织和表达 ， 形成表 图层 。为了方便管理 ，将不同图层的空 间数据分别 放在不 同数据库 的表 中，同一层中不 同类型的空间数据存放在不同的表 中。我们设计 的空间数据库主要包括 ：层表 、空间数据表 、属性表和索 引表。层表存储 了每个图层的信息 ，每条记录包括图层Ｉ Ｄ、图层 名称， 由系统生成，用户不能修改层表。属性表和空间数据 表通过共同的Ｉ来 Ｄ 实现双向查询 。属性表 的数据很容易存储 ，因为它符合关系数据库模型 要求数据 的特点 。空间数据表中存储 了一个网层中所有的图形对象 。把 个图层 中所有 图形对象的空间数据存为一张表的好处是 ：因为～个 图 层 中大 多是 同一种数据对象 ， 如建筑物层多为封闭多边形 ，地下管线层 多为折线对象 ，所以同样的图形对象 的存储结构一致 ，为处理带来 了方 便 。数据对象类型从点、线 、面衍生出点状 、直线 、折线 、弧、椭 圆、 矩形、圆角矩形 、封闭多边形和标注等９ 图形对象 ，基本可 以对 自 种 来 水管 网、有线 电视 、配电管 网等地图进行描述 。
示 、存 储和分析 的操作 。 关 键词 Ｒ Ｂ ；空间数据 库 ；Ｇ Ｓ Ｄ Ｄ ＭＳ Ｉ ；Ｓ Ｅ
中 图分 类号 Ｔ Ｐ
文献 标识 码 Ａ
文章 编 号 １７—６ １（００１１０ ２— １ ６３ ９７一２ １） —０５ ０ ２
数据在传 统的Ｇ Ｓ Ｉ系统中采用的是混合管理模式 ，即 由文件系统来 管理空间数据 ，由关系型数据库管理系统来管理属性数据 ，通过在空间 数据文件和关 系型数据库中的属性数据之间建立关联 ，构建应用系统 。 这种两类数据分别存储的方式 ，适用于单机的地学领域应用 。随着应用 向分布式管理系统领域的转移 ，空 间数据的文件管理模式在实现数据共 享 、网络通信 、并发控制及数据 的安全恢复机制等方面出现了难 以解决 的问题 。随着大型关系型数据库技术的 日益完善 ，其应用也 日 渐普及 。 于是现在 的软件都在 向 集成结构 的空间数据库技术方向发展 ，将空间数 据和属性数据全部存储在关 系型数据库 中，使二者 紧密集成 ，充分利用 关系数据库管理系统处理 和分析海量数据的能力 ，真正实现将图形与属 性融 为一体 的客户服务器结构 ，并与企业 已有 的信息 系统集成 ， Ｇ Ｓ 使 Ｉ
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３ 系统 实 现 整个 系统 在Ｖ ＋ ６Ｏ 台上开发 ，相当于一个小 型的Ｍａ ｌｆ系统 ， Ｃ ＋ ．平 ｐｎｏ 具备基本的矢量 图形系统 ，但 它改进 了Ｍａｌｆ￣空 间数据与属性数据的 ｐｎｏ 分开存储问题。我们设计开发的空间数据库系统完全采用 面向对象的技 术 ，采用 了面向对象数据模型和 自己设计 的面 向对象数据库模型 。它借 鉴 了Ｓ Ｅ Ｄ 的存储结构 ，建立了 自己的小 型空 间数据库系统 。此系统采用 ｃｉｎ ｅｖ瞄 构 ，二维地图显示及处理作为前端Ｃｉｎ，通过应用接 口与 ｌ ｔ ｒｅ ｅＳ ｌ ｔ ｅ 空间数据库 （ｅｖｒ Ｓｒｅ）进行数据交换。应用接 口作为中间层将前端应用于 空间数据库相 隔离 ，增加了系统的灵活性和可扩展性 。应用接 口的功能 在于使上层应用可 以处理空间数据库 系统 的数据 ，包括 ：访 问空间数 据 库中的元数据 ；访问空间数据库中的空 间数据 ； 设定查询条件进行数据 查询 ；对 空间数据库进行空间数据和属性数据的刷新 。采用集成式地理 信息系统的 内嵌式数据库 ，其数据库引擎被Ｇ Ｓ Ｉ系统平 台完全封装 ，并 且可以在 同～进程 中对数据库进行操作 ，虽效率较高 ，但 内嵌数据库缺 乏商业数据库所拥有的开放性 、一致性 、安全性和标准化等一系列重要
杼 陛，所 以我 们 也 考 虑 到 与工 业 标 准 的 大 型关 系数 据 库 进 行 集 成 ，采 用 ＯＤ Ｃ Ｂ 使这个 地理信 息系统 能够访 问Ｓ Ｓｒｅ中的数据 ，便于利用 已有 ＱＬ ｅｖｒ 的空间数据 。此系统与Ｉｔ ｔ ｌ ｎｅ ｋ 结合 ，接收浏览器发 出的查 询请求 ，进 ｍｅ ￣ 行 相 应 的 空 间 数 据 库查 询 ，并 将 结果 以 图形 的方 式 返 回给浏 览 器 。这 样 在任何一个ｌｔｍｅ ｎｅ ｔ 上的浏览器 中可 以访 问空间数据库的内容。 ４ 结束 语
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参 考 文献
【］ ＲＩ ｈｔＰ ｐ ｒＳ ａｉｌ ｔｂ ｓ Ｅ ｇｎ ．９ ８ １ＥＳ Ｗ ｉ ａ ｅ．ｐｔａＤａａ ａｅ ｎ ｉｅ１ ９ ． ｅ
［］ 晟， 宁， 茂 印等 一 ｏ ｏ １ 据库 系统 的设 计和实 现． ２陈 景 孙 Ｘ ２ｏ ￣ 数 国防 科技大 学学
报 ，９ ８２ ：． １ ９ ，０３
融＆ａ 主 流 。 Ｔ
１ 空 问数 据库 的基 本概 念
在 目前采 用集 成结 构 的商用 数 据库 软件 中 ，应用 最广 泛 的当 属 ＳＥ Ｄ ，它能将空 间数据和属性数据集成存 放在关 系数据库 或对象关 系型 数据库管理系统中 ， 其数据模型和查询语 言能支持空间数据类型和空间 索引 ，并且提供空间查询和其它空间分析 的方法 。Ｓ Ｅ Ｄ 是美 国著名 的地 理信息研究机构Ｅ Ｒ 推出的空间数据库解 决方案 ，它在现有的关 系或对 ｓＩ 象关系型数据库管理系统的基础上进行空 间扩展 ，可以将空间数据和非 空间数据集成在 目前绝大多数的商用ＤＢ 中。Ｓ Ｅ的开放式数据访 问 ＭＳ Ｄ 模型 ，支持最新 的标 准 （ ｐ ｎ Ｉ，Ｓ ３ Ｑ Ｍｕｆ ｅ ｉ），提供快速 Ｏ ｅＧＳ ｇＬ ，Ｓ Ｌ ｌｍ ｄａ ｉ 的、多用户 的数据存取 ，提供 开放 的应用开发环境 ， 目 是 前非常成功 的 空间数据库系统。空间数据库的应用 系统通常可分为３ 层结构。Ｓ Ｅ Ｄ 就是 处于中间层 的空间服务器 ，是一种 中间件 。它在用户和所有 的数据之间 提供接 口， 使得用户 能通过Ｓ Ｅ Ｄ 获得空 间数据和属性数据 ，以及其它传 统的数据库管理系统 的数据 。Ｓ Ｅ Ｄ 本身并无专用数据库 ，而是通过与其 它通用 的Ｄ Ｍ 的集成来管理空 间数据 。根据Ｄ Ｍ 的类型 ，ＳＥ Ｂ Ｓ ＢＳ ＢＳ Ｄ 与Ｄ Ｍ 的集成方式可分为两种 ： １ ）与传 统 的关 系数 据 库管 理系 统 （ Ｄ ＭＳ）的集成 。传 统 的 Ｒ Ｂ ＲＢＳ Ｄ Ｍ 不支持数据类型的扩展 ， 无法管理二维的空间数据 ，只能通过空 间服务器对空 间数 据和空间操作 进行解释和管理 。２ 与对象关 系数据 ） 库 （ Ｒ ＭＳ Ｏ ＤＢ ）的集成 。在提供第一种集成方式的同时 ，由于对象关 系 数据库支持新的数据类型和函数的扩展 ，Ｓ Ｅ可以直 接在数据库 中定义 Ｄ
２ 空问数 据库 模 型 尽管一些商用的空间数据库系统具有强大的功能和适应性 ，但其应
用范围仍有很大 的局限。对 于较为复杂的应用系统 ，商用空 间数据库系 统无法完全满足要求 ，需要开发 自己的空间数据库系统。空 间数据模型 般可分为几 何元素 、空 间要素 、空 间实体 、图层层 结构 ，每一 种结 构都对应于空 间数 据 的一种 表达 。层是 由空间实体组 成 ，而空 间实体 则由空间要 素组成 ，空间要素最终可 以分解为点 。１ ）几何 元素。点 、 线 、面是空间要 素的基本构成单元 ，它可以构成点 串、线 串、多个多边 形组成 的复合 多边形 。２）空间要素 。表示空 间几何特征 ，它是一个 或 多个几何元素 的有序组成 。３ ）空间实体。其 由空间要素构成 。例 如一 个带洞的多边形 的外部环和 内部环被认 为是个不 同的空间要素构成的复 合 多 边 形 。４）图层 是 一 定 空 间 范 围 内 具 有 相 同 属 性 要 素 的 同类 地 理 空 间实体而组成 的一个有机集合。在这种数据模型下 ，不定长的空间几何 体 坐 标 数 据 以二 进 制 数 据 块 的 形 式 被关 系数 据 库 管 理 。即 坐 标数 据 被集 成到Ｒ Ｂ Ｓ Ｄ Ｍ 中，形成空间数据库 ， Ｓ Ｌ 在 Ｑ 数据库中图层以表的形式进行
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我们设计和实现的空间数据库系统采用基于对象的空间数据模型 ， 具有一体化 的空 间数据组织 方法 ，目前该数 据库 已在一个小型的ＧＩ平 Ｓ 台上得到实际应用 ，效果 良好。利用关 系型数据库来存储 的空间数 据是 门先进 的技术 ，它实现 了属性数据 和空间数据的一体化存储 ，从 理论 上保证了数据 的完整性和数据共享。笔者借助现有成熟 的空间数据库技 术成果 ，针对数据库的特点 ，提出基 ＝ Ｓ 的空间数据模型 ，对空间数 Ｉ ＱＬ Ｚ 据结构及其存储方式进行了初步的研究 ，还有待今后进一 步深入。