愛華網(wǎng)| 在過去20年中，矢量數(shù)據(jù)模型是GIS中變化最大的方面，例如，ESRI公司所開發(fā)每種新軟件包都對應一種新的矢量數(shù)據(jù)模型，Arc/Info對應Coverage，ArcView對應Shapefile，ArcGIS對應Geodatabase。Coverage和Shapefile是地理關系數(shù)據(jù)模型，它利用分離的系統(tǒng)來存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，而Geodatabase是基于對象數(shù)據(jù)模型，它把空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)存儲在唯一的系統(tǒng)中。 Coverage是拓撲的，Shapefile是非拓撲的。 Coverage支持三種基本拓撲關系：連接性、面定義、鄰接性。 Shapefile多邊形對于共享邊界實際上有重復弧段且可彼此重疊，不同于Coverage所用的多個文件，它用幾何學性質存儲兩個基本文件：以.shp為擴展名的文件存儲要素幾何學特征；以.shx為擴展名的文件保留要素幾何特征的空間索引。 Shapefile:一種基于文件方式存儲GIS數(shù)據(jù)的文件格式。至少由.shp,.dbf,.shx三個文件作成，分別存儲空間，屬性和前兩者的關系。是GIS中比較通用的一種數(shù)據(jù)格式。 Coverage:一種拓撲數(shù)據(jù)結構，一般的GIS原理書中都有它的原理論述。數(shù)據(jù)結構復雜，屬性缺省存儲在Info表中。目前ArcGIS中仍然有一些分析操作只能基于這種數(shù)據(jù)格式進行操作。 Geodatabase:ArcInfo發(fā)展到ArcGIS時候推出的一種數(shù)據(jù)格式，一種基于RDBMS存儲的數(shù)據(jù)格式，其有兩大類：1.PersonalGeodatabse 用來存儲小數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)，存儲在Access的mdb格式中。2.ArcSDE Geodatabse存儲大型數(shù)據(jù)，存儲在大型數(shù)據(jù)庫中Oracle,SqlServer,DB2等?？梢詫崿F(xiàn)并發(fā)操作，不過需要單獨的用戶許可。 Coverage數(shù)據(jù)模型 Coverage是一個集合，它可以包含一個或多個要素類。在第一個商業(yè)化GIS軟件Arc/INFO之前，計算計劃的圖形表示源自通用的CAD軟件，屬性信息和幾何要素放在一起，不利于空間信息的描述和分析。 Coverage的優(yōu)勢： (1)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)關聯(lián)。空間數(shù)據(jù)存儲于建立了索引的二進制文件中，屬性數(shù)據(jù)存放在DBMS表中，二者以公共的標識編碼關聯(lián)。  (2)矢量數(shù)據(jù)間的拓撲關系得以保存。 Shapefile數(shù)據(jù)模型 Shapefile是ArcView GIS3.x的原生數(shù)據(jù)格式，屬于簡單要素類，用點、線、多邊形存儲要素的形狀，卻不能存儲拓撲關系，具有簡單、快速顯示的優(yōu)點。一個shapefile是由若干個文件組成的，空間信息和屬性信息分離存儲，所以稱之為“基于文件”。每個shapefile，都至少由三個文件組成，其中：*.shp存儲的是幾何要素的的空間信息，也就是XY坐標。*.shx存儲的是有關*.shp存儲的索引信息，它記錄了在*.shp中，空間數(shù)據(jù)是如何存儲的，XY坐標的輸入點在哪里，有多少XY坐標對等信息。*.dbf存儲地理數(shù)據(jù)的屬性信息的dBase表。這三個文件是一個shapefile的基本文件，shapefile還可以有其他一些文件，但所有這些文件都與該shapefile同名，并且存儲在同一路徑下。下面簡要介紹一下其他一些較為常見文件：*.prj如果shapefile定義了坐標系統(tǒng)，那么它的空間參考信息將會存儲在*.prj文件中；*.shp.xml這是對shapefile進行元數(shù)據(jù)瀏覽后生成的xml元數(shù)據(jù)文件；*.sbn和*.sbx這兩個存儲的是shapefile的空間索引，它能加速空間數(shù)據(jù)的讀取，這兩個文件是在對數(shù)據(jù)進行操作、瀏覽或連接后才產(chǎn)生的，也可以通過ArcToolbox>DataManagementTools>Indexes>Add spatialIndex工具生成。 幾種常見的shapefile文件：當使用ArcCatalog對shapefile進行創(chuàng)建、移動、刪除或重命名等操作，或使用ArcMap對shapefile進行編輯時，ArcCatalog將自動維護數(shù)據(jù)的完整性，將所有文件同步改變。所以需要使用ArcCatalog管理shapefile。雖然Shapefile無法存儲拓撲關系，但它并不是普通用于顯示的圖形文件，作為地理數(shù)據(jù)，它自身有拓撲的。比如一個多邊形要素類，shapefile會按順時針方向為它的所有頂點排序，然后按頂點順序兩兩連接成的邊線向量，在向量右側的為多邊形的內部，在向量左側的是多邊形的外部。由于1990年代地理信息的迅速發(fā)展以及ArcViewGIS3.x軟件在世界范圍內的推廣，shapefile格式的數(shù)據(jù)使用非常廣泛，數(shù)據(jù)來源也較多。很多軟件都提供了向shapefile轉換的接口（eg：MapInfo、MapGIS等）。ArcGIS支持對shapefile的編輯操作，也支持shapefile向第三代數(shù)據(jù)模型geodatabase的轉換。 Geodatabase數(shù)據(jù)模型 Geodatabase作為ArcGIS的原生數(shù)據(jù)格式，體現(xiàn)了很多第三代地理數(shù)據(jù)模型的優(yōu)勢。隨著IT技術的發(fā)展，普通的事務型數(shù)據(jù)的管理模式，早已從傳統(tǒng)的基于文件的管理轉向利用基于工業(yè)標準建立的關系型數(shù)據(jù)庫進行管理，這種基于數(shù)據(jù)庫的管理方式的優(yōu)點是不言而喻的。那么帶有空間信息的地理數(shù)據(jù)是否也可以利用這種非常成熟的數(shù)據(jù)庫技術進行管理呢？于是ESRI推出了geodatabase數(shù)據(jù)模型，利用數(shù)據(jù)庫技術高效安全地管理我們的地理數(shù)據(jù)。 Geodatabase可以分為兩種，一種是基于Microsoft Access的personalgeodatabase，另一種是基于oracle、SQL Server、Informix或者DB2的enterprisegeodatabase，由于它需要中間件ArcSDE進行連接，所以nterprise geodatabase又稱為ArcSDEgeodatabase。由于Microsoft Access自身容量的限制，personalgeodatabase的容量上限為2GB，這顯然不能滿足企業(yè)級的海量地理數(shù)據(jù)的存儲需求。于是可以將geodatabase擴展為ArcSDEgeodatabase，底層數(shù)據(jù)庫可以使用oracle這樣的大型關系數(shù)據(jù)庫，能夠存儲近乎“無限”的海量數(shù)據(jù)（僅受硬盤大小的限制）。雖然底層使用的數(shù)據(jù)庫各不相同，但是geodatabase給用戶提供的是一個一致的操作環(huán)境。在geodatabase中，不僅可以存儲類似shapefile的簡單要素類還可以存儲類似coverage的要素集并且支持一系列的行為規(guī)則對其空間信息和屬性信息進行驗證表格、關聯(lián)類、柵格、注記和尺寸都可以作為eodatabase對象存儲。這些在perasonalgeodatabase和ArcSDEgeodatabase中都是一樣的（柵格的存儲有點小差異，但對用戶來說都是一樣的）。 Geodatabase的模型結構： (1)對象類（Objectclass） 對象類是一種特殊的類，沒有空間特征。其實例是可關聯(lián)某特定行為的表記錄。如，某地塊的主人，在“地塊”“主人”間可建立某種關系。 (2)要素類（Featureclass） 要素類是同類空間要素的集合。如，河流、道路、植被、電纜等。要素類可以獨立存在，也可以具有某種聯(lián)系。當不同的要素類之間存在關系時，就將其組織到一個要素數(shù)據(jù)集（Featuredataset）中。 (3)要素數(shù)據(jù)集（Featuredataset） 要素數(shù)據(jù)集由一組具有相同空間參考（Spatialreference）的要素類組成。將不同要素類放入要素數(shù)據(jù)集的原因： a.專題歸類表示——當不同的要素類屬于同一范疇。比如，全國范圍內某種比例尺的水系數(shù)據(jù)，其點線面類型的要素類可組織成同一個要素數(shù)據(jù)集。 b.創(chuàng)建幾何網(wǎng)絡——在同一幾何網(wǎng)絡中充當連接點和邊的各種要素類，須組織到同一要素數(shù)據(jù)集中。比如，配電網(wǎng)絡中，有各種開關、變壓器、電纜等，它們分別對應點或線類型的要素類，在配電網(wǎng)絡建模時，我們要將其全部考慮到配電網(wǎng)絡對應的幾何網(wǎng)絡模型中。此時這些要素類就要放在統(tǒng)一要素數(shù)據(jù)集下。 c.考慮平面拓撲——共享公共幾何特征的要素類。比如，用地、水系、行政區(qū)界等。當移動其中一個要素時，其公共部分也要一起移動，并保持這種公共的幾何關系不變。 (4)關系類（Relationshipclass） 定義不同要素類或對象類之間的關聯(lián)關系。如我們可以定義房子和主人之間的關系、房子和地塊之間的關系等。 (5)幾何網(wǎng)絡 在若干要素類的基礎上建立起的新類。定義幾何網(wǎng)絡時，我們指定哪些要素類加入其中，同時指定其在幾何網(wǎng)絡中扮演什么角色。比如，定義一個供水網(wǎng)絡，我們指定同屬一個要素數(shù)據(jù)集的“閥門”、“泵站”、“接頭”對應的要素類加入其中，并扮演“連接”的角色；同時，我們要指定同屬一個要素數(shù)據(jù)集的“供水干管”、“供水支管”、“入戶管”等對應的要素類加入供水網(wǎng)絡，由其扮演“邊”的角色。 (6)Domains 定義屬性的有效范圍，可是連續(xù)的，也可是離散數(shù)值。(7)Validationrules對要素類的行為和取值加以約束的規(guī)則。如不同管徑的水管連接必須通過合適的接頭，規(guī)定一個地塊可擁有一到三個主人等。 (8)Raster datasets 用于存放柵格數(shù)據(jù)。支持海量柵格數(shù)據(jù)，支持影像鑲嵌，可通過建立“金字塔”形索引，在使用時指定可視范圍提高檢索和顯示效率。 (9)TIN Datasets ARC/INFO的經(jīng)典數(shù)據(jù)模型，用不規(guī)則分布的采樣點的采樣值構成不規(guī)則的三角集合。用于表達地形或其他類型的空間連續(xù)分布特征。 (10)Locators 定位參考和定位方法的組合。對于不同的參考，用不同的定位方法進行定位操作。所謂定位參考，不同的定位信息有不同的表達方法。在Geodatabase中，有四種定位信息：地址編碼、<X，Y>、地名及郵編、路徑定位。定位參考數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)庫表中，定位器根據(jù)該定位參考數(shù)據(jù)在地圖上生成空間定位點。 |
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