基于Geodatabase构建空间数据模型

HydroEdge
HydroID HydroCode ReachCode Name LengthKm LengthDown FlowDir DrainagePoint FType HydroFeature EdgeType JunctionID HydroID Enabled
HydroCode
DrainageFeature

Network
以几何一致性为基础的连通性网络，称几何网络。 几何网络几个关键点：

Edge(边)：例如，河道。 Junction（联接点）：例如，河流交汇点。 Snapping tolerance（捕捉容限）：连通性关联容差。


Weights（权重）：例如，渠道的摩擦系数、渠道宽度等。


相关联要素，属性字段方案不同（一个要素类中所有要素 必须具有相同属性集合）
需要对相关联要素中的每组要素设置不同的访问权限 需要对相关联要素中的某些要素进行版本访问，而另一些 不需要进行访问
GeoDatabase——域
属性域Domain
Domain是用来为表、要素类或子类约束某个特有属性的可
空间数据模型设计步骤

数据入库顺序确定
合理的数据入库顺序，符合实际应用

先有河道，后有闸；河在闸在。 要素分主次，入库有先后。
要素类建设先后顺序
UML建模
模型具体设计
面向对象的UML建模

Visio ROSE。
ESRI提供的可视化模型构建插件Diagramer。
UML建模
1、美国德克萨斯大学水资源研究中心主任
2、美国大学水文科学联合会(CUAHSI)信 息化项目的牵头人
CUAHSI (Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science, Inc)：由美国112所大学组成，为大学的 水文教育和研究提供支持（美国自然科学基金赞助）
空间要素与非空间要素间关系

空间要素挂接属性表
要素类关系确定
1、关联关系：a、依附关联：不同对象之间存在主次依附关系（生命周期一样），如：水闸依附于河流，当河流不存在时，闸也不存 在；b、简单关联：不同对象之间存在关联指向关系，如堤防和河流的关系，由河流可关联查询到对应的堤防； 2、包含关系：a、同类对象包含：同类对象之间，在空间上，一个对象属于另一个对象的一部分。如：大流域与其子流域之间；b、不 同类对象包含：不同类对象之间，在空间上，一个对象属于另一个对象的一部分。如：水井包含于地下水源地； 3、衔接关系：同层对象之间，在空间上，一个对象的一端与另一个对象一端相互衔接，对象之间存在衔接关系。如：堤段与堤段之间、 堤段与闸之间、河流父子之间； 4、跨越关系：水流之间，一个对象从另一个对象的上方或地下跨过去，形成立交，对象之间存在跨越关系。如：渠道与河流之间。 5、压盖关系：点落线上、点落面的岸线上、线和面的边界重合；如河湖取水口、河湖排污口落在河的岸线上；
DrainID
DrainageArea
AreaSqKm JunctionID NextDownID
DrainageLine
Object
Object
Flow
流量
HydroFeature
Feature
HydroEvent
ReachCode
Drainage（汇流区）
HydroID HLeabharlann BaidudroCode
HydroID HydroCode HydroFeature
GeoDatabase——拓扑
拓扑Topology
Arcgis10新增6类拓扑，
由规则定义
河流线
ArcMap
•不同要素类之间（水井与地下水源） 河流 堤防 线
河湖取水口
2 1 A 3 B
规则
数据
错误提示 Geodatabase
•同一要素类不同要素之间（堤段之间的手拉手关系）
错误提示
Geodatabase——关系类
Visio工具进行UML建模参考
http://resources.arcgis.com/content/buildinggeodatabases-case-tools
空间数据模型设计步骤
•
数据录入 数据采集
数据导入
Demo: 数据采集
ArcGIS行业数据模型
ArcHydro数据模型——设计者
Demo： 模型B/S展现
Geodatabase空间数据模型设计步骤
空间数据模型设计步骤
步骤
空间数据模型设计步骤
要素类设计
基于业务梳理空间数据模型基本数据结构
逻辑分类(Feature

Dataset)
形式上：水利工程、水利资源、自然资源……
要素类划分(Feature


Class)
关系规则 连通性规则 拓扑规则
Geodatabase模型特点及建模优势
•
Demo：模型演示
Geodatabase——面向对象的数据模型
面向对象的数据模型
多态性
-
不管要素存储于Geodatabase、Coverage 还是Shapefile 中， 要素的核心操作，如绘制、增加或删除等，都是一样的。 Geodatabase 数据访问对象隐藏了数据对象的内部细节并提供 了标准的编程接口。 编辑前 编辑后
建库基础——ArcHydro
SimpleJunctionFeature ComplexEdgeFeature
HydroID HydroCode
HydroFeature
HydroJunction
HydroID HydroCode NextDownID LengthDown DrainArea FType Enabled AncillaryRole
父级与子级要素类间的行为传递
封装性
-
继承性
Geodatabase中存在父类和子类的关系
以流域为单元进行管理
Geodatabase——面向对象的数据模型
面向对象的空间数据模型
要素

空间要素实体，如点要素、线要素、面要素、注记要素等。
属性

对象具有的性质，即要素属性具体值、属性域、子类等。
实质上：水系岸线、水系轴线、挡水设施……
需要考虑：Domain和SubType
要素类设计
空间数据模型设计步骤
要素间关系确定 空间要素间关系


基于业务明确要素间关系
拓扑规则（大流域包含小流域、水井和地下水源地等）
连通性规则（河道轴线应具备连通性） 复杂关系类（闸与河流之间的依存关系） ……
Source or Sink（源/汇）：河流的上下游追踪、流向确定等。
河流流向分析
GeoDatabase——子类
子类Subtype

子类是对要素（或对象）类的再进一步分类。使用子类的目 的之一是提高操作性能。 子类控制要素类中分组要素的特定的行为，通过属性规则、 缺省值、连通性规则和关联规则等来实现。 在大多数情况下，建议使用子类来将庞大的相关联要素分类 。 以下情况中，不能够使用子类而是使用多个要素类来组织要 素： 相关联的要素的不同分组，需要不同的自定义行为
基于Geodatabase构建空间数据模型
Esri中国（北京）有限公司 童 飞
内容概要
• • • •
模型及空间数据模型的概念 Geodatabase模型特点及建模优势
空间数据模型建模步骤
ArcGIS行业数据模型介绍
模型及空间数据模型的概念
什么是模型？
对客观现实的事物的某些特征与内在联系,所作的一种模
拟或抽象；
模型可以是所研究对象的实物模型,例如建筑模型、教学
模型、玩具等;
也可以是对象的抽象模型，例如数学公式、图形等；
实体模型
3D效果 航模
仿真建筑
抽象模型
数学公式：代数方程，差分方程，微分方程，三角函数
等。
图形：GIS本身就是一种模型（拓扑规则，空间分析，
Kriging算法等）。
空间数据模型的发展
SDE
Grid ArcInfo LIBRARIAN
TIN
Coverage
CAD
Geodatabase ArcStorm Image Catalog
Shapefile
CAD：功能简单的绘图软件，属性信息弱，无关系规则； Coverage：空间数据与属性数据相结合，有简单关系规则，无专业模型； Shapefile：存储简洁，属性丰富，无关系规则； Geodatabase：专业空间数据模型；
Measure
EdgeType
ChannelFeature
Catchment ReachCode RiverCode
SchematicNode
HydroResponseUnit
AreaSqKm
SchematicLink
ProfileLine
水利要素
Shoreline
Network （水文网络） Flowline
Watershed
数据流 信息流
中心
省
省
流域
县级
县级
县级
Geodabase—高效时态数据库
1、历史归档——可追溯历史状态 2、数据更新单元为单个图形实体 3、历史库与当前库分开管理——追求高效
Geodatabase—高效时态数据库
字段名称
要素类表名
Geodatabase-时序数据
•
Object ArcHydro数据模型中的时间序列数据保存在属性表中，记录了 随时间变化的水环境的状况，包括水环境的各种属性：水流量、 水面高程、水质等。
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请参照帮助文档
Geodatabase建模优势
Geodatabase数据模型的主要优点是它搭建了一个框架，
这样用户便可以轻易地创建智能化要素，模拟真实世界 中对象之间的作用和行为
（如果将规则写到软件之中，那么脱离该软件之后，规则及行为都将无 法保证；而将规则及行为写到模型层面，那么不能数据库如何转移， 规则都能保证）
要素类

相同或相似性质的空间要素实体的抽象，如要素类（图层）。
关联/链

关联是建立类之间关系的行为，如拓扑、关系类等；链是对象 间的关系体现。
Geodatabase——面向对象的数据模型
数据模型
关联（拓扑、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）
链（指向）
链（依赖）
取值。
两种不同的域类型：

Range：取值区间。如，10000~50000立方米/秒。 Code：枚举。如，大型水库、中型水库、小型水库。
Geodatabase—多级空间数据同步
• 只更新变化的数据 • 可设置定期同步 • 可以通过网络或者介质更新
支持
• 协同 • 多人的数据生产 • 移动用户
（ 模型的概念：对客观现实的事物的某些特征与内在联系,所作的一种模拟或抽象；）
什么是空间数据模型？
空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互联
系的概念，它为描述空间数据的组织和设计空间数据 库模式提供着基本方法；
空间数据模型是抽象的数据模型；
模型包含的内容：
要素：空间要素、属性要素等。 行为和关系：空间关系、关联关系、依赖关系等。
Geodatabase模型特点及建模优势
ArcGIS空间数据模型-Geodatabase
表格 要素数据集 要素类
面 线 点 注记 尺寸 路径
栅格数据集 栅格目录 逻辑示意图数据集 测量数据集
测量目录 测量
关系类 拓扑 几何网络
工具箱
工具 模型 脚本
行为
网络数据集
地形
属性域 缺省属性值 分割/融合方针
•
带有时间序列的台帐信息可以通过唯一ID与空间要素关联 TimeSeries
FeatureID TSType TSDateTime TSValue
Flow
Time
GeoDatabase-xml
Schema
XML文件转成GDB GDB输出成XML
Geodatabase——更多特性
版本管理 测量管理 栅格数据管理(Raster) 逻辑示意图(Schematics) 交通模型 物流模型
3、以CUAHSI项目为依托，和ESRI项目团 队合作，设计了Arc Hydro数据模型。
David R. Maidment
Esri ArcHydro项目组
ArcHydro数据模型
1、ArcGIS在水利行业的数据模型； 2、功能：流域提取、汇流关系设计、时序数据集成、水文模型集成等；
由DEM提取流域
•
两个对象类之间的一种关联
-
一个类可以参与在多个关系类之中
ZoneToParcel
源
目标
•
相关联的对象之间可以彼此消息通知对方
-
从源到目标,从目标到源, 双向, 或者都不 可以触发行为 (层叠删除, move to follow, 自定义,等等.)
GeoDatabase——几何网络
几何网络Geometric