第6讲 GIS的数据库设计
GIS数据库设计
GIS数据库的概念设计
一、GIS数据库的概念设计 1、几个概念 (1) 实体类型（对象类型）
表示一类相似的对象。是对实体（对象）的 抽象，而不是具体的某一个实体（对象）。 实体类型间通常具有某些相互关系。 （1：1；1：n；n：n） (2) 实体类型的实例 是指具体的某一个实体。
城镇（实体类型）≠九江镇
GIS数据库的概念设计
一、GIS数据库的概念设计 5、实体-联系模型（E-R模型）建立GIS概念模型
注意：空间信息的处理方法：（P87） ①可以将空间信息作为实体的属性考虑 ②也可以设计为实体类型，特别是设计空间信息 的复杂结构时，应建立各类空间实体。
GIS数据库的概念设计
一、GIS数据库的概念设计 6、空间数据分层
GIS数据库的概念设计
一、GIS数据库的概念设计 4、概念设计的一般步骤和方法 (5) 对象类型的调整 对象类型较多时，对象类型的划分及其定义难免会有矛盾 和冲突，需进行协调。
注意：对象类型调整后，相应的属性也要进行调整。
(6) 几何表示 确定对象的几何表示类型，以及使用哪些基本几何要素。
原则上：应用领域决定了对象的几何如何表示。成本和更 新等因素对几何表示也有影响。 实践中常用的： 矢量表示：点、线、面 栅格表示
基于GeoDatabase的数据库设计
二、 GeoDatabase 模型
3、 Geodatabase中的信息类型：
(4) 表：同纯关系数据库中的表。 (5) 子类(subtype)：在要素类内部可以划分若干个次一级的 组，每个组是一个子类。每个子类有其自己的完整性规 则和GIS行为。 (6) 关系(relationship)：是一种表(或要素类)与表(或要素类) 之间的联系机制。关系类建立在对象(或要素)类之间，由 •通过建立这些关系类，可以改善数据库查询机制，提高 一个对象(或要素)类指向另一个对象(或要素)类。使用关 数据查询检索效率。 系可以使两个表(或要素类)关联起来，操作一个表中的数 据可以改变另一个表中的数据。
arcgis中数据库的构建技巧
Arcgis中数据库的构建技巧一、引言在当今地理信息系统(GIS)的应用中，Arcgis作为业界标准的软件，为数据处理和分析提供了强大的工具。
其中，数据库是Arcgis的重要组成部分，为存储、查询和组织地理数据提供了框架。
本文将重点探讨在Arcgis中构建数据库的技巧，涉及数据库设计、数据导入与转换、空间数据处理以及数据库维护与管理等方面。
二、数据库设计技巧1.数据模型选择：根据项目需求选择适当的数据模型（如要素模型、关系模型或网络模型），确保数据结构和查询效率。
2.主键与外键设计：合理设置主键和外键，确保数据的唯一性和关联性。
3.数据分层与组织：将数据按照逻辑关系分层，如矢量层、栅格层、属性表等，方便管理和查询。
4.索引优化：根据查询需求创建合适的索引，提高数据检索速度。
三、数据导入与转换技巧1.数据格式兼容性：确保数据源格式与Arcgis兼容，如Shapefile、GeoDatabase或SQL数据库。
2.坐标系转换：在导入数据前，进行坐标系转换，确保数据位置的准确性。
3.数据清洗与整理：对数据进行预处理，去除重复、错误或不完整的数据。
4.属性数据整理：合理调整属性字段类型和长度，以提高数据存储效率和查询性能。
四、空间数据处理技巧1.空间查询优化：利用空间索引进行高效的空间查询。
2.空间分析工具应用：利用Arcgis提供的空间分析工具（如缓冲区分析、叠置分析等）进行数据处理。
3.地图代数操作：利用地图代数进行复杂空间数据处理和分析。
4.矢量与栅格数据处理：根据需要选择合适的数据处理方式，如矢量转栅格、栅格重采样等。
五、数据库维护与管理技巧1.备份与恢复策略：制定定期备份策略，确保数据安全；在必要时进行数据恢复。
2.权限管理：根据用户需求设置适当的权限级别，确保数据的安全性和完整性。
3.性能监控与优化：定期监控数据库性能，根据需要进行调整和优化。
4.日志记录与审计：记录数据库操作日志，进行审计以确保数据的合法性和安全性。
GIS的数据库及其应用+课件+2022-2023学年高中地理人教版选修7
知识点：GIS的数据库及其应用 考点精讲
二、GIS数据库建立的方法之一——地图数字化 利用GIS软件进行地图数字化是建立GIS数据库的一种常 用方法，按以下步骤进行。 2. 准备要数字化的地图：将要进行数字化的地图上的图 形描绘清晰。在图上选择已知精确坐标的点位作为控制 点（至少4个点），把地图贴在数字化仪平台上。 3. 设置数字化参数：在GIS软件中设置数字化地图的比 例尺和控制点的理论坐标值等。
知识点：GIS的数据库及其应用 考点精讲
二、GIS数据库建立的方法之一——地图数字化 利用GIS软件进行地图数字化是建立GIS数据库的一种常 用方法，按以下步骤进行。 1. 安装、连结与设置数字化仪：数字化仪是一种专用的 矢量数据输入设备。将数字化仪通过数据线与计算机连 接，选择数字化仪的数据传输速率和分辨率等。
b 将区域按图幅 划分为单元
c 单元编码
d 按图幅 存储
知识点：GIS的数据库及其应用 考点精讲
一、GIS数据库的数据组织方法 4. GIS数据库中的两种数据组织方法： （2）按图层的数据组织方法：按图层的数据组织方法是 在上述每个图幅存储单元里，将地理数据按照属性类别 划分为不同的图层，分层组织，存储数据。
知识点：GIS的数据库及其应用 重点归纳
1. GIS数据库是在一般事物数据的基础上发展起来的， 是GIS的重要组成部分。存储在GIS数据库的数据量很大， 有人比喻为海量数据。 2. GIS数据库是按特定的数据组织方法，通过地图数字 化建立起来的。 3. 利用GIS软件进行地图数字化是建立GIS数据库的一 种常用方法，按以下步骤进行： （1）进行安装、连结与设置数字化仪； （2）准备要数字化的地图；
知识点：GIS的数据库及其应用 考点精讲
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
版权所有•地理信息系统教研室
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。
版权所有•地理信息系统教研室
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。
地理信息数据库的设计.docx
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。
《GIS数据库设计》PPT课件
➢ 数据库概念化设计主要任务
• 概念数据库模式设计和事务设计。
• 模式设计✓ 以需求分析来自段所提出的数据要求为基础，对用户需求描述的
现实世界通过对其中信息的分类、聚集和概括，建立抽象的高
级数据模型(如E-R模型)，形成概念数据库模式。
• 事务设计
✓ 考察需求分析阶段提出的数据库操作任务，形成数据库事务的
• 以比较自然的方式描述现实世h界。
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第2节 GIS数据库设计
|1.概念模型设计——E-R模型设计| ➢ 实体（Entity）
• 客观事物的抽象，可以被唯一地标识。
• 这些客观事物可以是任何一类的人、物或概念，是信息系统管理、操
作的对象。
➢ 属性（Attributes）
• 实体的特征。
• 一个实体总是通过其属性来描述的，对实体的管理和分析的操作是通
体，包括一般实体和空间实体。
• 确定实体属性
✓ 对提取和抽象出来的实体通过定制其属性来进行界定，即确定各
也是衡量GIS系统品质的一个重要因素。设计数据库时应遵 循以下原则：
• 组织有序、层次分明 • 最小冗余度原则 • 具有足够的数据吞吐量 • 数据独立性原则 • 标准化、规范化原则 • 可扩展原则 • 系统可靠性、安全性与完整性原则
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第1节 GIS数据库设计概述
5.1.4 GIS数据库设计过程 ➢ 以用户的需求为先，兼顾数据的特点，才会设计出成功的数
第5章 GIS数据库设计
5.1 GIS数据库设计概述 5.2 GIS数据库设计 5.3 空间数据组织和管理 5.4 栅格数据存储和管理 5.5 MapGIS 7.0 地理数据库设计
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第1节 GIS数据库设计概述
ArcGIS地理数据库建模设计及实现
尽可能使用通用地理数据库类型
将通用数据结构与丰富的 GIS 工具结合使用，可获得最佳的可扩展解决方案， 能够支持多用户和多应用程序。在设计过程中，应尽可能地利用 ArcGIS 的软件 逻辑。除非必需，否则尽量不要使用自定义的 GIS 数据结构。
要素类
要素类是一些地理要素的集合，这些地理要素在公共区域共享相 同的几何类型（例如，点、线或多边形）和相同的属性字段。街 道、井点、宗地、土壤类型和人口普查区域都是要素类。 要素的集合 几何类型相同 (点，线，面) 属性字段相同 空间参考 (投影)相同 Shapefiles
现实世界
Valves（阀门） Water laterals（流向） Water mains（主管道） Water samples （采样点）
Geodatabase
数据集
要素数据集是共用一个通用坐标系的相关要素类的集合。要素数据集用于按 空间或主题整合相关要素类。它们的主要用途是，将相关要素类编排成一个公用 数据集，用以构建拓扑、网络数据集、地形数据集或几何网络。
ArcGIS Case Tool
从Esri基础对象类扩展
数据模型
关联（几何网络，关系类等）
抽象（要素合并 形成要素类） 抽象（要素合并 形成要素类）
ArcGIS Case Tool
ArcGIS Case Tool DEMO
ArcGIS Case Tool 建模流程
3rd Party CASE Tool
亮点一：存储方式（非托管） 亮点二：发布影像服务 亮点三：丰富函数动态处理 亮点四：动态镶嵌、实施处理
数据库
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。
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。
第6讲-GIS的数据库设计PPT课件
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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。
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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。
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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。
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GIS数据库的详细设计
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。
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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。
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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。
GIS数据库管理设计
一、数据库管理系统
1. 文件管理方式与数据库管理系统 1.3 数据库管理方法的优点
（1）集中控制 一个数据库在一个人或一个小组的集中管理下，保证了数据信息的完整性、 安全性和数据质量标准的规范性。 （2）便于共享 数据库可以被不同用户共享。 （3）数据的独立性 应用程序与数据的物理存储格式独立。
一、数据库管理系统
2. 数据库模型 2.4 面向对象模型
2.4.2 特点
（1）继承了面向对象建模方法的优势
如封装性、继承性、多态性，使系统更加提高效率，更加灵活和易于扩展，能够处理 复杂目标。更加符合人类的思维习惯。 （2）目前还很不成熟 在结构化、严格的数学理论基础方面远远不如关系模型；不支持SQL查询功能；在安 全性、完整性、并发控制、开发工具等方面不及关系模型数据库。要成为数据库主流还 需时日。目前代表性的数据库为Computer Associates的Jasmine。
一、数据库管理系统
2. 数据库模型 2.2 网状模型
2.2.2 示例
（1）模型示例
学生
学号
姓名
系别
课程
课号
课程名
学分
选课
学号
课号
成绩
一、数据库管理系统
2. 数据库模型 2.2 网状模型
2.2.2 示例
（2）记录值示例
学生
9001001 9001002 …… …… …… …… 9001001 9001001 9001001 9001002 9001002 C01
产生错误，一般的DBMS也难以支持。
正因如此，目前GIS数据管理存在不同的模式，下面分别叙述。
二、GIS数据库管理的几种模式
2. 文件管理
（1） 将空间数据和属性数据都存放在文件中，完全采用文件管理数据。 （2） 灵活，开发者完全可以根据应用需求，既可以选择通用的文件格式（如e00，shp 等），也可以自定义文件格式。 。 （3） 不需要数据库管理系统的支持，为开发和用户节约成本。 （4） 需要由开发者自己实现属性数据的更新、查询、检索等操作。 （5） 适用应用规模较小、非平台软件，对数据存储、检索、共享能力要求不高的情况。
地理信息系统数据库设计与管理
第十四页，共85页。
（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。
第十五页，共85页。
（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。
1）任何地图投影均有变形。 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。
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。
第四十一页，共85页。
GIS数据库的详细设计
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。
第四十七页，共85页。
2、数据空间特征的评价
1）空间特征的表达方式。 2）空间特征的连续性和闭合性。 3）表示规则的比较。 4）空间数据地理控制信息的比较。 5）空间地理数据的系列性。 6）分类方法的比较和评价。 7）地理参考系统的一致性。
第四十八页，共85页。
3、数据属性特征的评价
数据分层的考虑因素
①具有同样的特性，即数据有相同的属性信息。
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。
GIS软件中地理数据库的构建与管理技巧
GIS软件中地理数据库的构建与管理技巧地理信息系统（GIS）是一种能够捕获、存储、分析、管理和展示地理数据的技术。
它已经成为各行业中不可或缺的工具，用于解决各种地理问题。
在GIS软件中，地理数据库是构建和管理地理数据的核心组成部分。
本文将介绍GIS软件中地理数据库的构建与管理技巧，以帮助读者更有效地利用GIS软件进行地理数据的处理。
1. 数据收集与整理在构建地理数据库之前，首先需要收集相关的地理数据。
数据来源可以包括现有的地理信息、卫星遥感数据、测量数据等。
数据收集时要注意收集数据的精度、格式和坐标系统等信息，以便更好地与其他数据进行整合。
收集到的数据需要进行整理和清洗，去除重复数据、错误数据和不完整数据。
2. 数据存储地理数据库的存储可以采用传统数据库或文件系统的形式。
传统数据库可以提供更好的数据管理和查询功能，而文件系统可以更直观地管理和浏览地理数据。
根据具体的需求和数据量大小，选择合适的存储方式。
3. 数据模型设计在构建地理数据库时，需要设计数据模型，即确定数据的组织结构和关系。
数据模型可以根据数据的特点和使用需求选择合适的模型，如层次结构模型、关系模型、对象模型等。
根据数据模型设计数据库表结构，包括字段的定义、数据类型和约束等。
4. 数据质量管理地理数据库中的数据质量对于后续的分析和应用至关重要。
在建立地理数据库时，需要对数据质量进行管理和控制。
数据质量管理包括数据的精度、一致性、完整性、时效性等方面。
可以采用多种方法，如数据验证、拓扑检查、空间分析等，以确保数据的质量。
5. 数据索引与查询地理数据库中的数据量通常较大，有效的数据索引是快速查询和检索数据的关键。
在设计数据库表结构时，需要为常用的查询字段添加合适的索引。
同时，合理使用查询语句和条件，以提高查询效率。
可以使用GIS软件提供的查询工具和函数，如空间查询、属性查询等，方便地进行数据查询和分析。
6. 数据共享与更新地理数据库通常需要在多个用户之间共享和更新。
GIS-T课件(第5-6讲)
A a d c
B b a b
关系R
C c f d
D b d
E g a
F a f
关系S
2014年春季学期
主讲：交通科学与工程学院
程绍武
• 选择操作
– 设R是一个n元关系，F是一个形如riθc的公式，其 中θ∈{=，≠，>，<，≤，≥}，R的选择操作定义 为F(R)={(r1,...,ri ,...,rn )|(r1,...,ri ,...,rn )∈R∧riθc }。
2014年春季学期 主讲：交通科学与工程学院 程绍武
抽象数据类型(类)
• OO中的抽象数据类型扩展了数据值域 （domain）的概念，超越了对象属性的表 示。 • 抽象数据类型也支持对象行为(beheaviors) 的表示。 • 消息(message) • 公共声明(Public declarations)为往来对象的 消息指定输入输出格式。 • 私有声明(Private declarations)是对象内部的 属性和行为，其它对象是不可存取的。
– 设R和S是n元关系，而且两者各对应属性的数 据类型也相同。R和S的并操作定义为 R∪S = { t | t∈R∨t∈S }。
2014年春季学期
主讲：交通科学与工程学院
程绍武
• 笛卡尔积
– 设R是n元关系，S是m元关系，R和S的的笛卡 尔积定义为R×S={(r1,...,rn,s1,...,sm)|(r1,..., rn )∈R∧(s1, ...,sm )∈S}。
2014年春季学期 主讲：交通科学与工程学院 程绍武
主要的OO概念
• 面向对象的三个主要概念
– 抽象数据类型 – 实例 – 对象标识object identity (Khoshafian and Abnous 1995)。
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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
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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。
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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。
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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。
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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。
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
数据。
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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。
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GIS数据库设计的概念
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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
数据项
零件号
零件号=Pxxxxxxx
说明：零件号由字母P开头的8个字符组 成，后7个字符可以是字母或者数字
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3、 文件条目
文件名[别名]
记录定义
[文件组织]
[存储介质描述]
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。
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地图投影选择的几个原则：
1）任何地图投影均有变形。 2）等形投影保持小区域内不变，但任何一种
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（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。
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（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。
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（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。
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（6）数据功能参照表
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
第六讲 地理信息系统数据库设计 与管理
夏建新 中央民族大学生命与环境科学学院
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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
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1）数据库数据的组织
GIS中数据组织结构的分析主要包括： ①数据分层； ②数据在各层次上表达的形式及其格式； ③数据属性信息的内容。
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数据分层的考虑因素
①具有同样的特性，即数据有相同的属性信息。 ②比例尺的一致性。 ③该层数据会有同样的使用目的和方式。 ④不同部门的数据通常应该放入不同的层，便于维护。 ⑤数据库中需要不同级别安全处理的数据。 ⑥数据库中的各类数据的更新可能使用各种不同的数
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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）
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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
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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。
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（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。
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(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，即便可以拿来到此信
息。
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(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。
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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。
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(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。
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(4)逻辑数据图
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(5)概念化设计的书面报告
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。
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。
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数据库数据模型的确定
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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。
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。
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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。
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调查内容的组织的分析
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（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。
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。
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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。
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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
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各种数据的评价
据源，在分层中，使用不同数据源更新的数据也应分 层进行存储，以便于更新。 ⑦即使是同一类型的数据，有时其属性特征也不相同， 所以也应该分层存储。
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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。
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数据词典
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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）]