地理信息数据库的设计

城市基础地理信息数据库设计与实现

学院：测绘科学与工程学院

专业：地理信息科学

姓名：乔婷婷

学号：201301181122

摘要：

目前，各种地理信息系统的建设方兴未艾，它们的建设都需要有统一的基础地理信息作为其基础。而基础地理信息数据库把基础地理数据获取、处理、管理、维护等各个环节连成一个有机的整体。本文以平原区某市数字城市建设项目为例进行基础地理信息数据库设计

与实现的研究。

该数字城市建设项目中的地形数据库建设涉及1:500、1:1000、1:10000、1:50000等多种比例尺；图形信息以点状、线状以及面状地物等形式存在；数据的属性信息以扩展属性和文字描述等方式存在，形成多尺度、多数据格式的数据源。

关键词：数字城市基础地理信息数据基础地理信息数据库

一、基础地理信息数据库的概念

基础地理信息数据库是基础地理信息数据及实现其输入、编辑、浏览、查询、统计、分析、表达、输出、更新等管理、维护与分发功能的软件和支撑环境的总称。

二、基础地理信息数据库的组成

基础地理信息数据库由基础地理信息数据、管理系统和支撑环境三部分组成，一般包括现势库和历史库。

其中，基础地理信息数据是基础地理信息数据库的核心，按类型分为大地测量数据、数字线划图数据、数字高程模型数据、数字栅格地图数据和数字正射影像数据五个分库，分库又根据比例尺和分辨率的变化细化为子库，子库也可根据要素分成若干层；

管理系统和支撑环境是数据存储、管理和运行维护的软硬件及网络条件。

三、基础地理信息数据库的设计与实现总体流程：

总体流程如下：基础地理数据收集、数据检查分析、数据库结构设计、数据库编辑整理、质量检测、数据入库。

（一）基础地理数据收集

基础地理信息数据是基础地理信息数据库的核心，按类型分为大地测量数据、数字线划图数据、数字高程模型数据、数字栅格地图数据和数字正射影像数据五个分库，分库又根据比例尺和分辨率的变化细化为子库，子库也可根据要素分成若干层；

研究数据为2012年野外实测，由南方CASS软件编辑成的数字线划图；图层依据《基础地理信息要素分类与编码》按八大类进行分层；要素编码采用国际码+图形代码组成，地形图数据中点状地物的编码在要素的Z比例属性中；线状地物的编码在要素的厚度属性中；要素的扩展属性为地物的实体名称。

地形图数据根据《基础地理信息要素数据字典第1部分：1:500 1:1000 1:2000 基础地理信息要素数据字典》标准，要对需要面状表示的要素进行构面处理，如池塘面、植被面，构面前需进行拓扑关系处理。

（二）数据检查分析

对选取的不同比例尺、不同格式的数据，从数据的分层、分类编码、数据的属性信息、图形的表现形式以及数据存在的问题特点等几个方面进行检查分析及编辑整理。

1、1:1000比例尺数据

DWG格式数据

DWG格式数据本身存在不合理的线线相交、线悬挂、要素之间不相接等问题，需要进行拓扑关系处理，未进行闭合处理的面状要素要进行构面。面状要素的闭合处理在源数据预处理阶段的工作量最大。

SHP格式数据

SHP数据大部分的图形表示方式正确，但部分需要复合表示的要素的图形表示方式不正确。要素的编码和属性信息分别存在于SHP文件的属性表中，属性字段存在一些要素的属性信息，但数据的属性信息不符合数据库设计结构的要求。

2、1:10000比例尺数据

DWG格式数据

DWG格式数据为航测编辑成图后的制图数据。数据图层依据航测图层的数字形式分层，数据中无属性信息，数据是以点线面注记等形式表示。数据中部分面状地物进行了闭合处理，增加了标示点；部分面状地物只进行了闭合处理，并未增加标示点。在编辑整理入库阶段，数据的属性信息需要根据注记表示的文字信息填写，数据中面状表示不完全的要素要进行完善。

GDB格式数据

数据分别以点线面注记等形式表示，要素的属性信息在数据的属性表中。此数据的组织结构最符合规范要求，但数据中存在部分要素表示错误，部分属性信息缺失的问题，使得在编辑整理入库时，要对数据的表示形式和属性信息逐要素进行检查和编辑处理。

（三）数据库结构设计

数据组织是数据管理的基础，数据库组织结构设计是指按照一定的方式和规则对数据进行归层、编辑处理、存储的过程。本文主要介绍数字城市建设项目的数据库的逻辑结构和物理结构设计。

1、逻辑结构设计：

本文基于的数字城市建设项目采用的逻辑模型为关系模型，采用Oracle和ArcSDE 进行数据库设计。基础地理信息数据库采用GeoDatabase的数据模型进行数据组织。根据基础地理信息数据的逻辑结构和GeoDatabase的数据模型特点，控件数据库的逻辑层次结构化为四级：总库-分库-逻辑层-物理层。

总库是基础地理信息库的总称

子库（Dataset数据集）是总库下按照数据类型及地理要素的分类进行逻辑分层并建立对应比例尺的数据库。

逻辑层是对子库进行逻辑分层，每个逻辑层按照FeatureClass进行物理分层。

物理层是逻辑层中设定的各个FeatureClass数据。

2、物理结构设计：

采用自顶而下的方式，即先整体设计数据库的总体框架再逐步细化设计。数据库中的每一个物理层对应一个FeatureClass，数据库的FeatureClass设计包含

八大类要素（定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、境界、地貌、植被与土质），按照数据的空间数据类型进行合理的分类布局。

（四）数据库编辑整理

1、收集需要入库的原始数据，并根据数据比例尺和格式的不同分别进行数据分析。

2、对收集的不同比例尺、不同格式的数据分别进行原始数据的数学基础、数据完整性、逻辑一致性、位置精度、属性精度、数据的组织、要素代码及图层、要素图形及符号以及数据的接边情况等检查，并根据数据特点，对DWG格式的图形数据进行数据预处理。

3、在入库软件中导入原始数据，并依据设计的数据库结构进行整理，对整理后的数据分层进行点线面的编辑和属性录入等。

4、数据编辑整理完成后，用数据质检软件对数据的拓扑关系、逻辑关系进行检查。人工检查与原始数据进行对比，检查地物的一致性、遗漏及合理等。

5对经过质检的数据进行接边处理，包括数据的图形、属性接边。

根据数据库建设的基本标准定义数据的空间参考，导出mdb成果。

（五）质量检测

1 数学基础检查

检查数据的平面坐标基准、高程基准、投影、分带和分幅情况是否符合要求。

2 数据完整性检查

检查数据覆盖范围、图幅总数量是否完整；要素、数据层与内部文件是否完整。

3 逻辑一致性检查

检查数字线划图数据拓扑关系、概念、格式是否一致；数字高程模型和数字正射影像图像灰度值及色调、数据格式是否一致；数字栅格地图数据格式是否一致。

4 位置精度检查

检查数据的平面位置精度和高程精度是否符合要求；数字正射影像和数字栅格地图的分辨率、数字高程模型格网大小是否符合要求。

5 属性精度检查

检查属性项名称、类型、长度、顺序以及属性值、分类等内容是否正确。6数据组织

数字矢量地形图数据应按一定规则分层或按区、块组织，对矢量数据组织进行检查主要遵循以下原则：

A.同一类数据放在同一层；

B.有明确关系的数据层应建立关联；

C.用于制图的辅助点线面数据应放在同一层。

（六）数据入库

把按照数据库设计要求编辑整理后的数据，给定相应的空间参考，导出MDB 成果数据，形成正式的数据库成果，即完成了基础地理信息数据入库。

四、展望

数字城市建设是城市信息化的重要支撑，是城市管理的客观要求，是服务民