浅议地理信息系统与空间数据库建设

浅议地理信息系统与空间数据库建设

摘要：该文阐述了在地理信息系统建设过程中,地图数据库、空间数据库的作用

与差别。针对我国现阶段地理信息系统建设的现状,分析了现阶段同时建立与维护

空间数据库与地图数据库的必要性。指出了随着空间数据库技术的发展,空间数据

库最终将取代地图数据库,同时提供多比例尺地图服务及各种时空尺度的地理信息

服务。

一、地理信息系统与空间数据库的相关简介

地理信息系统又称“地学信息系统”，是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分

布数据进行加工处理的技术系统。而所谓的空间数据库，正是以空间数据为基础，力辅这以计算机硬件力量的支撑和扶持，实现对相关数据的处理活动，以实现提

供空间动态层面的多元化，从根本上提升城市服务的质量的一种技术操作手段。

空间数据库是地理信息系统中的基础与核心元素，对于城市范畴中的所有空间数据，赶着全方位的管理作用，通过对地图的数据化处理，进而实现对各种信息的

系统化储存。

二、空间数据库的特点

GIS空间数据库与普通的数据库在模型及功能上有很大的差别,总的来说,空间

数据有以下特征。空间特征:每一个空间对象具有空间坐标。除了通用数据库管理

系统或文件系统关键字索引和辅关键字索引以外,一般都需要建立空间索引。非结

构化特征:空间数据不满足结构化的要求。将一条记录表达一个空间对象时,它的

数据项有可能是变长的。例如,一条弧段的坐标,其长度将是不可预料的;此外,一个

对象也可能包含另外的一个或多个对象。空间关系的特征:空间数据中记录的拓扑

信息表达了多种的空间关系。该种拓扑数据结构一方面既方便了空间数据的查询

和空间分析,另一方面也给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。海量数

据特征:空间数据库是海量数据。由于空间数据量大,需要在二维空间上划分出块

或者图幅,垂直方向上分层来组织。由于空间数据的如上几个特征,当前通用的关

系数据库系统难以满足要求。而大部分GIS软件将采用混合管理的模式――即用

文件系统来管理几何图形数据,用商用的关系数据库管理属性数据。但是存在的问

题是,文件管理系统的功能较弱,特别在数据的安全性、以及一致性、完整性、并

发控制、数据损坏后的恢复方面都缺乏基本的功能。所以GIS开发商一直在寻找

商用数据库管理系统来同时管理图形和属性数据。

三、空间数据库构建中的数据分析

空间数据库在实际构建前需对设计的用途以及应用对象进行确认，确保

空间数据分析能够为数据库的构建奠定良好的基础。具体数据分析过程中主要体

现在三方面，即：首先，做好数据库应用对象的调查工作。通过对应用对象的调

查了解信息的需求以及信息处理内容，以此为依据确定空间数据库的构建目标。

其次，对数据研究范围进行确定，主要包括区域边界与地理控制点两方面。最后，保证源数据的准确性。为使空间数据库中的数据具有参考价值，需注意综合考虑

调查资料与其数学精度，如地物间是否在逻辑上保持一致或图面的相关表示是否

准确等。尤其要求在构建前应使各坐标系统进行统一，避免出现数据不统一的情况。

四、空间数据库分类

空间数据可分为矢量数据和栅格数据两大类。矢量数据用点、线、面等来描

述现实世界,表达地表信息,通过坐标值来定义,是数学的表达方式。栅格数据用一

定的空间分解力来解析地表的信息,通过灰度、色调来定义。以前矢量数据以其数

据结构严密,拓扑关系完善、数学分析方便、图形输出精美、数据记录量小等诸多

的优点而为广大GIS用户青睐,但随着计算机硬件的发展,制约栅格数据的硬件问题得到解决。国民经济的快速发展,对制图周期和更新周期提出了更高的要求,矢量

数据复杂的内容、漫长的采集期,不便快速更新的缺点反而越来越突出。现在栅格

数据和矢量数据相互相成,互相转化,使矢量图的内容相对数字地形而言,内容大为

减少,缩短了矢量数据生产和更新的周期。

五、我国的空间数据库建设问题与改进策略

5.1我国现行基础空间数据库的建设过程

我国在建设地理信息系统的初期，很多人由于对数据库这一概念理解不透彻，导致把地理数据库和空间数据库弄混淆，所以在两个数据库中分别含义对方的数

据信息。还有一些空间数据库在设计初期不合理，无法满足地图数据库的要求。

为此，在以后的建设过程中采用直接对已有地形图进行数字化，或者在进行地形

图生产的同时，利用同一数据源，采用与地形图相同的地理要素建立空间数据库。

5.2现有空间数据库建设存在的问题

由于人们对两个数据库理解的不够透彻，所以在空间数据库后期制作方面也

出现了诸多问题。常常出现在同一个区域利用逻辑关系把相关的地理信息分隔开来；在数据库中记录信息不全面，设计结构不合理；在数据库中存在大量人工处

理过的地理信息。这样不仅给数据空间带来很大的负担，而且还降低了提供地理

信息系统的应用能力。

5.3未来空间数据库建设思路

在充分了解地图数据库和空间数据库之后，知道它们是两种完全不同的数据库。为此，在以后的建设中要集中到这两个方面：其一，对空间数据库的更新和

改造。从不同角度出发，提高提取地理信息的速度，数据的精度和准确度；加强

管理，对每一条信息进行有效操作；加强对信息的安全把控，防止数据泄露，并

进行有效分类，统一标准。其二，对地图数据库的建立和更新。明确地图的符号化，统一标准，提高对数据的挖掘能力，加强地图制图综合能力。当这些问题都

得到解决时，就证明了地理信息系统在技术方面有了很大的提高，在信息储存方

面也可以及时的更新，不用在大量积攒无用的信息。

六、我国发展地理信息系统与空间数据库建设的基本途径

虽然我国在地理信息系统与空间数据库建设的发展历程中，已经存在了20

多年的研究历程，但如令人欲改变停滞不前的初级阶段，仍然需要基本途径的转

换和更新。第一，要在新兴的空间数据库的工作上，夯实其更新创造的基础。更

新空间数据库，主要包括实现对地理信息速度和精确度的增长，自动化程度的增强，同时也要促进数据系统的人为管理。第二，对于传统通用的地图数据库，也

要进行适度的改造，对于地图数据库中的系统功能的优化，主要包括三个方面：

图形的符号化动作，以便解决地理信息的合理表示问题；地图制图综合，提升对

于特殊地理空间的准确定位；以及数据挖掘能力，从宏观上实现对城市面貌局的

把握与熟稔。只有解决了这三个问题，方可验证地理信息系统技术自身性能的提升，并宣告彻底告别图库保存的传统时代，而且备了与大数据时代直接轨的实力

和条件。