GIS數據庫設計與實現研究

張皓

摘 要：本文基于筆者從事GIS設計與實現的相關工作經驗，以基于ArcEngine的城市基礎測繪成果數據庫管理系統設計實現為研究對象，論文首先從其中涉及的關鍵技術開始研究分析，在此基礎上，詳細論證了該數據庫管理系統的設計和實現方法，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事數字城市相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞：ArcEngine 基礎測繪成果 數據庫管理系統 設計

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（c）-0033-02

地理信息系統作為一門新興的邊緣學科，是對地球空間數據進行采集、存儲、顯示、分析應用的綜合性技術系統。它不僅可以像傳統的數據庫管理系統那樣，管理數據和文字信息，而且可以管理空間信息，能夠提供各種空間分析的方法，對各種不同的空間信息進行綜合分析與解釋，提供基于地理信息的查詢、管理、統計分析等功能。因此，利用地理信息系統的數據可視化、思維可視化的決策支持方式，可以作為測繪、規劃部門進行管理、業務查詢和城市規劃設計的輔助工具。這將徹底解決測繪成果的管理問題，充分利用已有資料，提高工作效率，加快我國城市建設的發展。

1 城市基礎測繪成果數據庫管理系統設計

1.1 系統數據

在地理信息系統中，用來描述各種事物和現象的是數據，因此，數據是地理信息系統的核心，是系統操作的對象。本系統涉及到的數據有兩種，即空間數據和屬性數據。根據二次開發的特點，進一步把系統處理的數據分為背景數據和基礎測繪成果數據兩部分，背景數據是系統進行操作時，作為背景進行顯示，并非系統處理的主要對象，基礎測繪成果信息才是系統處理的主要對象，也是數據分析的重點。

1.1.1 背景數據

城市空間基準信息的形式主要包括數字線劃矢量數據（DLG）、數字正射影像數據（DOM）、數字高程模型數據（DEM）、數字柵格數據（DRG）以及相應的屬性數據。系統的數據源來源于城市地圖，是用ArcInfo分層存儲的矢量化數據。雖然系統處理的主要對象是城市基礎測繪成果，但是城市基礎測繪成果是以背景數據為依托的，因此如果缺少了背景數據，系統將無法正常工作。這里的背景數據是指基礎測繪成果信息以外的所有數據。為了讓操作者對系統數據有著較為清楚的認識，幫助他們快速準確地查出所要的信息，根據地形要素分類體系把背景數據分為八類，即水系、居民地及設施、交通、管線、境界、地貌、植被與質土和注記。

1.1.2 城市基礎測繪成果

測量控制成果按不同的應用目的以及所運用的測量手段及技術的不同，包含的內容也是不同的，比如：天文大地測量、地球動力學測量、基于衛星技術的空間大地測量以及傳統的大地測量等，由于它們的技術系統和施測手段的不同，依據國家規范和相關標準所提交的成果都會有所不同。城市控制測量成果主要是指為城市工程建設提供基本起算數據的各類控制點的三維空間坐標信息。這些基本的空間控制信息是城市地理信息系統的重要組成部分，在城市化和城市建設中發揮著不可替代的作用。

對于具體工程應用，人們最關心的是控制點成果信息，而且在應用這些控制點時，人們總是假定這些控制點是完全可靠的。事實上，也只有可靠的控制點位置信息和高程信息才能正確有效地指導工程測量和為城市經濟建設服務。本系統就是要將控制點位置信息、高程信息以及和控制點有關的其他屬性信息，準確無誤地存儲于計算機內，并利用GIS技術系統強大的管理功能將控制點信息有效地管理起來，使控制點信息和城市地圖有機的聯系起來，全面實現在電子地圖上查詢、編輯、瀏覽等一系列功能，這是本系統研究的最終目的。

竣工測量是城市工程建設中不可缺少的重要環節，它不僅為工程的交工驗收及將來進行的維修、改建、擴建提供依據，同時為城市的規劃和城市管理提供完整、準確的基礎資料，為數字城市的建設提供必備的數據。

1.2 系統數據庫設計

對于空間數據庫，采用的是ArcInfo軟件提供的數據庫結構（Geodatabase）。在空間上，把數據組織成一個整體；在內容上，把數據組織成層（Layer）結構。分幅存放的基礎地形圖進入數據庫后，在邏輯上是無縫的，沒有圖幅的概念。內容上，空間數據庫主要包括測量控制點、居住建筑、工礦設施、交通、管線設施、水系、境界、地質土貌、農田植被九大類基礎數據及元數據信息。

根據具體的入庫需求，在測量控制點、居住建筑及設施、交通、管線、水系、境界、地貌、植被與土質和注記九類數據中，按照不同的內容進一步細化，大致分為37層數據（如表1所示）。

Geodatabase利用RDBMS表存貯點、線、面數據，它的每一要素類僅存貯一個單一要素類型，但只要有統一坐標系統，就可以輕而易舉地將它們組織在要素集中。一些Geodatabase要素類如幾何網絡也具有拓撲關系，可以模擬對象間鄰接關系。ArcInfo支持3種類型的Geodatabase物理實現，即PersonalGeodatabase、ArcSDE Geodatabase、File Geodatabase。Personal Geodatabase為小項目所設計，以.mdb格式Microsoft Access存貯，不必購買任何別的軟件來訪問和管理Personal Geodatabase。ArcSDE Geodatabase為大型企業級GIS應用和數據庫所設計，它利用RDBMS格式存貯地理數據，需要購買相應RDBMS軟件來存貯數據。File Geodatabase類似文件夾管理，也不必購買任何別的軟件來訪問和管理File Geodatabase。

2 基于ArcEngine的數據庫管理系統實現

該系統主要用于測繪成果的管理，可管理各等級控制點點號、點名、等級、所屬區域，該點的54坐標、80坐標、國家高程等各種控制點信息以及竣工平面圖圖形、竣工日期、竣工單位等竣工測量成果信息。系統采用GIS技術來對測繪成果進行可視化管理，竣工平面圖等圖形數據直接存于數據庫中。

系統具有的主要功能如下：（1）可進行控制點信息的輸入、更改、刪除操作。（2）可進行圖形的基本操作，如平移、放大、縮小、漫游。（3）可根據點號、點名等信息查詢控制點。（4）可以通過畫矩形、畫圓、畫多邊行以及輸入緩沖半徑等查詢其范圍內的控制點。（5）可進行報表的生成與制作，并可以把生成的報表以Excel、pdf等多種格式輸出。（6）可以通過輸入竣工日期、施測單位、項目名稱等查詢竣工測量工程項目。（7）可以通過選擇所屬工程項目信息查詢竣工平面圖，并可以雙擊查詢到的圖形文件名自動打開CAD圖形。

系統操作簡潔、方便，主界面如圖1所示。

系統主界面包括：系統菜單、系統工具欄、圖形顯示區和系統狀態欄。

系統菜單欄：提供系統操作的菜單選項。

系統工具欄：提供系統操作的工具按鈕。

圖形顯示區：顯示當前圖層的圖形。

3 結語

隨著城市建設規模的不斷擴大，城市測繪成果管理信息量也會大大增加，傳統的城市測繪成果管理方式已不能滿足現代化的需要，因此，有必要對測繪成果進行科學、合理、有效的組織和動態的采集、存儲、管理及利用。測繪成果涉及地理空間數據、屬性數據、社會經濟、法律法規等，內容多，處理過程復雜。采用以GIS技術和IT技術為核心的新技術、新方法對城市的測繪成果信息進行管理，是測繪成果及其日常管理工作發展的趨勢和現實可行的選擇。

參考文獻

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