06你必须要了解的GIS数据库_地理数据库
GIS的数据源
GIS的数据源GIS（地理信息系统）是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术。
在GIS中，数据源是指提供地理空间数据的来源。
数据源的质量和可靠性对于GIS分析和决策具有重要的影响。
下面将详细介绍GIS的数据源，包括数据源的类型、特点以及如何选择和获取适合的数据源。
一、数据源的类型1.卫星遥感数据源：卫星遥感数据是通过卫星传感器获取的地球表面的影像数据。
这种数据源具有全球覆盖、高分辨率、多光谱等特点，可用于土地利用、环境监测、资源调查等领域的分析。
2.地理数据库：地理数据库是以空间数据为核心的数据库系统，包括地理特征、属性数据和拓扑关系等。
地理数据库可以提供精确的空间数据，适合于道路网络分析、地理编码、地理可视化等应用。
3.地理信息服务：地理信息服务是通过网络提供的地理空间数据和功能。
这种数据源具有实时性、可访问性和可共享性等特点，可用于在线地图、路线规划、位置搜索等应用。
4.传感器网络：传感器网络是由分布在地理空间中的传感器节点组成的网络。
传感器网络可以实时采集环境数据，如气象、水文、空气质量等，用于环境监测、灾害预警等应用。
5.公开数据集：公开数据集是指由政府、学术机构或者其他组织发布的免费获取的地理数据。
这种数据源包括地形数据、气候数据、人口统计数据等，可用于研究、规划、决策等领域。
二、数据源的特点1.精度和准确性：数据源的精度和准确性直接影响GIS分析和决策的结果。
高精度的数据源可以提供准确的空间信息，但通常需要付费获取。
低精度的数据源可能存在误差和偏差，需要根据具体应用进行评估。
2.时效性：数据源的时效性指数据的更新频率和最新数据的可用性。
对于需要实时数据的应用，如交通监测、灾害管理等，时效性是一个重要考虑因素。
而对于一些长期规划和研究项目，时效性要求相对较低。
3.空间分辨率：数据源的空间分辨率是指数据所表示的地理现象的最小可分辨单元的大小。
高空间分辨率的数据源可以提供更详细的空间信息，但数据量较大。
第1章MapGIS地理数据库
第 1 章MapGIS地理数据库1.1数据模型1.1.1模型的概念层次MapGIS 空间数据模型的概念分6个层次：地理数据库、数据集、类、几何元素、几何实体、坐标点，如图1.1-1所示。
非空间实体被抽象为对象，空间实体被抽象为要素；相同类型的要素构成要素类；相同类型的对象构成对象类；若干对象类或要素类组成要素数据集；若干要素数据集构成地理数据库。
要素在某个空间参照系中的几何特征被抽象为图形信息，图形信息由任意的点状、线状或面状几何实体组成，几何实体通过几何坐标点表达。
图1.1-1MapGIS 空间数据模型概念层次1.1.2模型的特点MapGIS 的空间数据模型将现实世界中的各种现象抽象为对象、关系和规则，各种行为（操作）基于对象、关系和规则，模型更接近人类面向实体的思维方式。
该模型还综合了面向图形的空间数据模型的特点，使得模型表达能力强，广泛适应GIS的各种应用。
该模型具有以下特点：真正的面向地理实体，全面支持对象、类、子类型、关系、有效性规则、数据集、地理数据库等概念。
对象类型覆盖GIS和CAD对模型的双重要求，包括：要素类、对象类、关系类、注记类、几何网络。
简单要素类可描述任意几何复杂度的实体，如水系、道路等。
完善的关系定义，可表达实体间的空间关系、拓扑关系和非空间关系。
拓扑关系支持结构表达方式和空间规则表达方式；完整地支持3类非空间关系，包括关联关系、继承关系(完全继承或部分继承)、组合关系（聚集关系或组成关系）。
支持关系多重性，包括1-1、1-M、N-M。
支持有效性规则的定义和维护，包括定义属性规则、关系规则、拓扑规则、边-边规则、边-结点连接规则。
支持多层次数据组织，包括地理数据库、数据集、数据包、类、图形元素，如图1.1-2所示。
图形元素支持向量表示法和解析表示法，包括折线、圆、椭圆、弧、矩形、样条、bezier 曲线等形态，能够支持规划设计等应用领域。
图1.1-2MapGIS 面向实体的空间数据模1.2系统特点1、分布式跨平台可拆卸的多层多级体系结构：最新的第四代多层结构体系具备完全支持“全球空间网格”能力.net 和j2ee 架构分布式全组件化的跨平台系统面向互连网的系统设计面向“服务”的最新思想基于GML的开放式接口适应异构数据库的多级服务器协同工作环境2、面向地理实体的空间数据模型：面向地理实体的抽象模型可描述任意复杂度的空间特征和非空间特征的地理实体特征完全表达空间、非空间、非空间的多重性、实体的空间共生性的关系面向实体语义关系的操作统一了GIS与CAD对模型要求的面向实体的信息可视化3、海量空间数据存储与管理：TB级的空间数据存储与处理能力矢量、栅格、三维、影像四位一体的海量数据存储异构数据库的多级服务器数据更新与同步完全一致的存储无关的概念模型（文件系统或RDBMS）基于版本和数据锁的长事务解决机制高效的空间索引（矩形索引、R树索引、聚集索引、格网拼合索引、四叉树索引）4、时空处理：采用“元组级基态+增量修正法”实施方案版本与增量相结合的时空数据模型元组级的时空数据控制粒度可实现单个实体时态演变“事件”作为时态追踪的参考点通过时态数据索引管理任意时刻的历史回朔多用户并发的历史事件的控制5、真三维建模与可视化：三维海量数据的有效存储和管理三维模型数据一体化管理（TIN、三维景观、三维地质）三维数据的LOD_RTree索引组织技术面向实体和拓扑的数据组织三维数据专业模型的快速建立高程数据TIN/GRD模型的建立、处理等基本功能三维地质构造建模、断层处理技术地质体内属性三维分布建模技术三维数码景观动态建模技术三维数据的综合可视化和融合分析基于拓扑的三维剖切分析基于拓扑的等值面提取三维体数据的面绘制技术三维体数据直接体绘制技术6、空间信息应用服务：提供基于SOAP和XML的空间信息Web Services遵循OpenGIS规范，支持WMS、WFS、WCS等标准，以及XML和GML3标准支持互联网和无线互联网，支持各种智能移动终端提供各类高速缓存、无状态的负载平衡策略，满足高速度访问的需要提供用户权限的控制和安全策略提供空间分析、以及应用逻辑分析等服务，满足对空间数据库的专业查询和分析7、版本与长事务处理：长事务期间，可以自由地编辑要素、执行地理分析、编辑地图长事务完时，如被实施，则更新到地理数据库中，否则丢弃使用乐观的并发访问控制技术，实现长事务机制，没有对要素加锁允许产生编辑冲突，当提交事务时，检测冲突，并协调解决冲突版本控制使多个用户可直接编辑数据而不用锁定要素或复制数据版本管理具有版本创建、删除、归并、冲突解决等功能和机制8、工作流管理：基于网络拓扑数据模型的工作流控制引擎实现了业务的灵活调整和定制，解决了GIS和OA的无缝集成符合国际工作流联盟制定的规范不同业务流程之间的交叉、融合历史案件的办理过程不受模板变化的影响通过拓扑关系能够自动实现条件判断、循环、会签等功能工作流“可扩充”性与动态表单可“自定义”性支持多级子表和数据字典9、空间元数据：元数据采集、编辑和录入元数据读取、查询和共享发布；面向Web的客户端操作界面；支持SRW协议（新一代Z3950协议），分布式检索能力强1.3地理数据库MapGIS 地理数据库（GeoDatabase，简称GDB）新概念，它集成了地理数据库创建、管理、浏览等多种功能。
ArcGIS新特性之地理数据库
ArcGIS新特性之地理数据库————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ArcGIS 10 新特性之地理数据库一、地理数据库管理所做的以下改进可帮助您管理地理数据库及其连接：1、使用“升级地理数据库”地理处理工具或 Python 脚本升级所有类型的地理数据库使用升级地理数据库地理处理工具或 Python 脚本升级个人和文件地理数据库以及 ArcSDE 地理数据库(需要具有 ArcGIS Desktop、ArcGIS Engine、ArcGIS Server Workgroup 或 ArcGIS Server Enterprise 许可)。
(在 Windows 上请不要使用 ArcSDE 的“安装后配置”向导或 sdesetup 命令升级现有地理数据库;它们已不再用于执行地理数据库升级。
)“升级地理数据库”工具包括一个用于在升级前检查是否已满足特定要求的选项。
升级过程会更新现有系统表、函数、过程和类型，并在需要时创建新的上述内容。
在 ArcGIS 10 中，地理数据库系统表已发生了更改。
因此，升级到 ArcGIS 10 版本会创建新的地理数据库系统表并将现有信息移动到其中。
地理数据库会智能升级;而不需要重新加载数据。
通过“数据库属性”对话框可访问“升级地理数据库”工具，也可通过“数据管理”工具箱直接打开。
2、地理数据库系统表已合并ArcGIS 10 版本中的地理数据库方案已经重建，将先前存储在地理数据库系统表中的信息合并为六张表。
此操作部分是通过使用 XML 列存储与地理数据库数据相关联的信息而完成的。
所有新的和升级后的文件、个人以及 ArcSDE 地理数据库都将具有新的地理数据库方案。
要在 ArcSDE 地理数据库中实现此新方案，数据库必须能够使用 XML 列。
此外，必须使用新的“升级地理数据库”地理处理工具或 Python 脚本(而不是“后安装”向导或 sdesetup 命令)升级现有 ArcSDE 地理数据库。
ArcGIS教程：地理数据库属性表基础知识
ArcGIS教程：地理数据库属性表基础知识地理数据库中的属性基于一系列简单且必要的关系数据概念在表中进行管理：表包含行。
表中所有行具有相同的列。
每个列都有一个数据类型，例如，整型、十进制数字型、字符型和日期型。
可使用一系列关系函数和运算符(例如 SQL)在表及其数据元素上进行运算。
表和关系在 ArcGIS 中的作用与在传统数据库应用程序中的作用同样重要。
可以用表中的行存储所有地理对象的属性。
这包括在“形状”列中保存和管理要素几何。
以下的两个表说明如何使用公用字段将其中的记录相互关联。
地理数据库中的属性数据类型地理数据库中支持用多种列类型保存和管理属性。
可用的列类型包括多种数字类型、文本、日期、二进制大对象(BLOB) 和全局唯一标识符 (GUID)。
地理数据库中支持的属性列类型包括数字：可以是四种数字数据类型之一：短整型、长整型、单精度浮点数(通常称为浮点型)和双精度浮点数(通常称为双精度型)。
文本：任何一组一定长度的字母数字字符。
日期：保存日期和时间数据。
BLOB：二进制大对象用于保存和管理二进制信息，例如符号和 CAD 几何。
全局标识符：GlobalID 和 GUID 数据类型存储注册表样式的字符串，该字符串包含用大括号括起来的36 个字符。
这些字符串用于唯一识别单个地理数据库中和跨多个地理数据库的要素或表行。
这些字符串经常用于管理关系，尤其是数据管理、版本化、仅更改更新和复制。
XML 列类型也可通过编程接口得到支持。
XML 列可以包含任何格式化的 XML 内容(例如元数据 XML)。
扩展表这些表提供有关地理数据库中要素、栅格和传统属性表的描述性信息。
用户可使用这些表执行许多传统的表格操作和关系操作。
地理数据库中包含一组重要功能，可选择使用这些功能来扩展表的功能。
其中包括以下内容：属性域为属性列指定有效值列表或有效值范围。
使用域帮助确保属性值的完整性。
域经常用来强制执行数据分类(例如道路类、分区代码和土地使用分类)。
国家基础地理信息系统数据库
国家基础地理信息系统数据库国家基础地理信息系统是以形成数字信息服务的产业化模式为目标，通过对各种不同技术手段获取的基础地理信息进行采集、编辑处理、存贮，建成多种类型的基础地理信息数据库，并建立数据传输网络体系，为国家和省（市、自治区）各部门提供基础地理信息服务。
它是一个面向全社会各类用户、应用面最广的公益型地理信息系统。
是一个实用化的、长期稳定运行的信息系统实体。
是我国国家空间数据基础设施（ NSDI）的重要组成部分，是国家经济信息系统网络体系中的一个基础子系统。
国家基础地理信息数据库是存储和管理全国范围多种比例尺、地貌、水系、居民地、交通、地名等基础地理信息，包括栅格地图数据库、矢量地形要素数据库、数字高程模型数据库、地名数据库和正射影像数据库等。
国家测绘局 1994年建成了全国1:100万地形数据库(注：含地名)、数字高程模型数据库, 1:400万地形数据库等；1998年完成全国1:25万地形数据库、数字高程模型和地名数据库建设；1999年建设七大江河重点防范区1:1万数字高程模型(DEM)数据库和正射影像数据库；2000年建成全国1:5万数字栅格地图数据库；2002年建成全国1:5万数字高程模型(DEM)数据库，并更新了全国1:100万和1:25万地形数据库；2003年建成1：5万地名数据库、土地覆盖数据库、 TM卫星影像数据库。
现正在建立全国1:5万矢量要素数据库、正射影像数据库等。
各省正在建立本辖区1:1万地形数据库、数字高程模型(DEM)数据库、正射影像数据库、数字栅格地图数据库等，并正在进行省、市级基础地理信息系统及其数据库的设计和试验研究。
一、地形数据库地形数据库是空间型的 GIS数据库。
它是将国家基本比例尺地形图上各类要素包括水系、境界、交通、居民地、地形、植被等按照一定的规则分层、按照标准分类编码，对各要素的空间位置、属性信息及相互间空间关系等数据进行采集、编辑、处理建成的数据库。
GIS数据库
GIS数据库是一种基于地理信息系统（GIS）的数据管理系统。
它主要用于存储、管理和处理地理信息数据，包括地理位置、地图、空间分析、地球物理参数等。
在数据的收集、处理和分析方面有着非常重要的作用，广泛应用于公共管理、城市规划、土地管理、资源管理等领域。
一、的基本概念是一种基于GIS技术的数据库管理系统，主要用于存储、管理和处理地理信息数据。
主要由数据存储系统、数据管理系统、数据处理系统和数据分析系统等四个部分组成。
数据存储系统是由数据存储设备、数据存储介质和数据存储软件等组成的，主要负责存储地理信息数据。
数据管理系统主要用于管理地理信息数据，包括数据的导入、导出、备份、恢复等操作。
数据处理系统主要用于对地理信息数据进行处理和分析，包括数据的查询、分析、统计等操作。
数据分析系统主要用于对地理信息数据进行分析和决策，如城市规划、土地管理、资源管理等方面。
二、的优势在数据管理、数据处理和数据分析方面都有着非常显著的优势。
首先，在数据管理方面，能够对地理信息数据进行统一、规范的管理，保证数据的完整性和安全性。
其次，在数据处理方面，能够对数据进行快速、高效的处理，实现数据分析和挖掘，为科学决策提供有效支持。
最后，在数据分析方面，能够对地理信息数据进行空间分析、仿真和预测，为公共管理、城市规划等领域提供数据支持。
三、的应用领域在公共管理、城市规划、土地管理、资源管理等领域有着广泛的应用。
在公共管理方面，可以用于电力、水利、交通等行业的设施管理和故障诊断，提高公共设施的服务质量。
在城市规划方面，可以用于城市基础设施的规划和管理，提高城市规划和管理的科学性和有效性。
在土地管理和资源管理方面，可以用于土地利用规划、土地利用变更审核、自然资源调查等工作，保障土地资源的合理利用和可持续发展。
四、的发展趋势随着GIS技术的不断发展和进步，的发展也趋向于更加高效、智能化和集成化。
首先，在数据管理方面，将采用更加复杂、灵活的数据模型来管理地理信息数据，为数据管理和使用提供更加高效、有效的支持。
ArcGIS实战2、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 间特征进行统一描述和存储。
1 Geodatabase概述 2 Geodatabase的数据管理
• 定义了要素数据集空间参考之后，在该数据集中新建要素时不需要 再定义其空间参考，直接使用数据集的空间参考。
• 如果在数据集之外即在数据库的根目录处新建要素类时，则必须单 独定义空间参考。
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创建要素类
• 在ArcCatalog目录树中创建要素类，可以在要素数据集中建立，也 可以独立建立，但在独立建立时必须要定义其投影坐标。
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创建地理数据库
• 创建地理数据库的操作步骤如下：
（1）在ArcCatalog目录树中，右击建立新地理数据库的文件夹，在弹出 菜单中，单击【新建】【文件地理数据库】，创建文件地理数据库。
（2）在ArcCatalog 目录树窗口，将出现名为“新建文件地理数据库”的 地理数据库，输入文件地理数据库的名称后按Enter键，一个空的文件 地理数据库就建立了。
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3.2.2 Coverang文件的创建
• Coverang模型是地理关系型数据类型的代表。主要特征：
（1）空间数据与属性数据相结合。空间数据存储在二进制索引文件中， 可使显示和访问最优化。
（2）矢量要素之间的拓扑关系也被存储。存储线的结点用以推算哪些 线在哪些地方相连，同时还包含线的右侧及左侧有哪些多边形。
• 在ArcGIS中可通过一个公用字段将一个表中的记录与另一个表中 的记录相关联。
• 此类关联方式有很多种，包含在地图中临时连接或关联表，或者在 地理数据库中创建可以保持更长久关联的关系表。
地理数据库 (geodatabase) 概述
地理数据库(geodatabase) 概述什么是地理数据库？在最基本的层面上，ArcGIS 地理数据库是存储在通用文件系统文件夹、Microsoft Access 数据库或多用户关系DBMS（如Oracle、Microsoft SQL Server、PostgreSQL、Informix 或IBM DB2）中的各种类型地理数据集的集合。
地理数据库大小不一且拥有不同数量的用户，可以小到只是基于文件构建的小型单用户数据库，也可以大到成为可由许多用户访问的大型工作组、部门及企业地理数据库。
但地理数据库不只是数据集的集合；术语“地理数据库”在ArcGIS 中有多个含义：∙地理数据库是ArcGIS 的原生数据结构，并且是用于编辑和数据管理的主要数据格式。
当ArcGIS 使用多个地理信息系统(GIS) 文件格式的地理信息时，会使用地理数据库功能。
∙它是地理信息的物理存储，主要使用数据库管理系统(DBMS) 或文件系统。
通过ArcGIS 或通过使用SQL 的数据库管理系统，可以访问和使用数据集集合的此物理实例。
∙地理数据库具有全面的信息模型，用于表示和管理地理信息。
此全面信息模型以一系列用于保存要素类、栅格数据集和属性的表的方式来实现。
此外，高级GIS 数据对象可添加以下内容：GIS 行为；用于管理空间完整性的规则；以及用于处理核心要素、栅格数据和属性的大量空间关系的工具。
∙地理数据库软件逻辑提供了ArcGIS 中使用的通用应用程序逻辑，用于访问和处理各种文件中以及各种格式的所有地理数据。
该逻辑支持处理地理数据库，包括处理shapefile、计算机辅助绘图(CAD) 文件、不规则三角网(TIN)、格网、CAD 数据、影像、地理标记语言(GML) 文件和大量其他GIS 数据源。
∙地理数据库具有用于管理GIS 数据工作流的事务模型。
地理数据库(geodatabase) 的架构地理数据库存储模型以一系列简单但核心的关系数据库概念为基础，并利用了基础数据库管理系统(DBMS) 的优势。
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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
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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
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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
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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
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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
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Arcgis软件基础能力训练
C L A S S 0 3
你必须要了解的GIS数据库地理数据库
你必须要了解的GIS数据库 地理数据库
对象类：存储费空间数据的表格 要素类：具有相同几何类型和属性的要素的集合 地 理 数 据 库
对象类 要素类
表格 要素 要素类 要素
例如河流、道路 、植被、用地等 （一个 shp 数据表 示），要素类之间可以独立存在，也可具有某种关系， 当不同要素类之间存在关系时，刻组织成一个要素数 据集中
要素数据集
创建文件地理数据库 / 要素数据集 导入数据
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你必须要了解的GIS数据库地理数据库
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武汉市土地利用和城市空间规划研究中心 数 据 应 用 能 力 技 能 培 训 城 市 数 据 团 / M e t r o D a t a Te a m
存储格式：个人地理数据库每个个人地理数据库中的所有内容都保存在单个 Microsoft Access 文件 (.mdb) 中。文件地理数据库
每个数据集都是磁盘上的一个单独文件。文件地理数据库是用来保存其数据集文件的文件夹。（其实就是ArcGIS的文件夹）
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你必须要了解的GIS数据库地理数据库
对象类 要素类
表格 要素 要素类 要素
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ห้องสมุดไป่ตู้
几何网路
网络要素
关系类
关系
关系类
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ArcGIS中的数据组织方式
要素类 可以只有一个要素，也可以多个要素，例如上海水系
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地理数据库
文件地理数据库（.gdb） & 个人地理数据库（.mdb） 区别： 个人地理数据库在 Microsoft Access 数据文件中存储和管理：此数据格式的大小有限制且仅适用于 Windows 操作系统；文件地 理数据库在文件系统文件夹中保存的各种类型的 GIS 数据集的集合。
几何网路
网络要素
关系类
关系
关系类
关系
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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