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第一章对象建模与 Geodatabase

本章主要讲述了地理数据模型，并主要讲述了如何用 Geodatabase 数据模

型来表达和模拟空间实体和对象，并介绍了 Geodatabase 的相关组成与信息。

1.GIS 对象建模

GIS 以地图及符号的形式传递信息，使用地图，我们可以知道哪儿有什么东

西、这些东西是什么、使用什么交通工具经过哪些线路能到达那儿，并且我们

还可以知道与目的物邻近的地方还有哪些东西。

地理数据模型是GIS 中用以对真实世界进行模拟表达，它能够应用于地图

生产、交互式信息查询以及功能分析等。

2.地理数据模型的发展

地理数据模型经历了CAD数据模型、Coverage数据模型（地理关系模

型）、Geodatabase数据模型。

在Geodatabase 数据模型，可以通过域、验证规则和ArcInfo 软件框架中为

Geodatabase 提供的其它功能来实现自定义的行为。有了Geodatabase 数据模型，

只有在要素需求特别专业化的行为操作的时候才需要用到代码编写。

Geodatabase的优点：

1) 地理数据统一存储的仓库。

2) 数据输入和编辑更加准确，通过智能的属性验证确定减少很多的编辑错误

——这对于很多用户来说，便是采用geodatabase 数据模型的最根本原因。

3) 用户更为直观地处理数据模型。有了准确的设计，geodatabase 包含了与用

户数据模型相对应的数据对象。操作Geodatabase 的数据，与处理一般的点

线和多边形要素不同，用户可以针对操作他们感兴趣的现实对象一样，比

如变压器、道路和湖泊等等。

4) 要素具有丰富的关联环境。使用拓扑关系、空间表达和一般关联，你不仅

可以定义要素的特征，还可以定义要素与其它要素的关联情况。当与要素

相关的要素被移动、改变或删除的时候，用户预先定义好的关联要素也会

做出相应的变化。

5) 可以制作蕴含丰富信息的地图。通过直接在 ArcInfo 制图应用窗口——

ArcMap 中应用先进的绘图工具，可以更好地控制要素的绘制，还可以添加

一些智能的绘图行为。有一些特殊的专业化绘图行为的操作也能够通过编

写代码实现。

6) 地图显示中，要素是动态的。在ArcInfo 中处理要素时，它们能根据相邻要

素的变化做出响应。你也可以将要素与自定义查询或分析工具关联到一起。

7) 要素形状可以更形象地定义。Geodatabase 数据模型中，你可以使用直线、

圆弧、椭圆弧和贝塞尔曲线来定义要素形状。

8) 要素都是连续无缝的。Geodatabase 中可以实现无缝无分块的海量要素的存

储。

9) 多用户并发编辑地理数据。Geodatabase 数据模型允许多用户编辑同一区域

的要素，并可以协调出现的冲突。

3.Geodatabase的内部结构

1）要素集:要素集中可以存储对象（Objects）、要素（ features）及关联类

（Relationship class）。

2）空间参考:要素集中的所有要素必须具有相同的坐标系统。

3）几何网络（Geometric Network）：用于模拟线性系统，如道路交通网络

等。支持丰富的网络跟踪和分析功能。

4）拓扑:可以体现要素类之间的空间拓扑关系。

5）域（Domain）是对象属性的有效值集合。

6）属性验证：通过关联类和连通规则（connectivity rules），属性验证用

以

增强数据的完整性。

4.Geodatabase 含有四种地理数据的描述方式：

1) 描述要素（Feature）的矢量数据

矢量数据使用带有相关属性的有序坐标集来表现这些实体的形体，这样的矢

量数据在ArcInfo 中称呼为要素（Feature）。矢量格式数据支持几何操作，比如

计算长度和面积，同时还可以进行叠加、相交或最邻近要素查找等。矢量数据

可以分为点、线、多边形和注记。

2) 描述影像（Image）、专题格网数据和表面的栅格数据

栅格数据使用网格形式组织，每个像元（cell）代表栅格的一个像素要素，

像元值可以描述各种数据信息。像元中可以存储部分光谱的光的反射率、图片

的颜色值，还可以存储专题属性如植被类型、表面值或高程值。

3) 描述表面的不规则三角网络（TIN）

Geodatabas 将TIN 表达为带有高程的结点和带有边界的三角形的集合。在

TIN 的地域范围中，任何点的高程值都可以内插获得。TIN 可应用于表面分析，

譬如分水岭研究。TIN 也可以描述地表的物理地貌。

4) 地理寻址的addresses（地址）和locator（定位器）

地址查找是最普通的地理任务之一。Geodatabase 可以存储地址以及其

它位置信息。Geodatabase 同时也存储创建位置要素的定位器的信息。

5.Geodatabase设计

关系数据库设计需要两个基本步骤：数据逻辑模型的结构化和数据模型的物

理实现。逻辑数据建模体现数据的用户视图，数据库建模则在关系数据库技术

的框架中物理实现数据模型.

1) 数据的用户视图建模。和用户交流，了解用户结构，解析用护的业务模型。

2) 定义对象和关联。使用对象集和创建逻辑数据模型，并定义它们之间的关

联。

3) 选择地理描述方式。对有意义的数据采用确切的描述方式，如矢量、栅格、

表面或Locator。

4) 与 Geodatabase 元素匹配。将逻辑模型中的对象与Geodatabase 中的元素互

相匹配起来。

5) 组织 Geodatabase 结构。考虑地图专题、拓扑关联以及不同用户部门对数据

的需求，创建Geodatabase。

6.UML对象模型图阅读

在 UML 图中有三种类型的类：抽象类（abstract class）、可创建类

（createable class）与可实例化类（instantiable class）。

7.技术动向

1）空间数据和数据库的实现

2）实现标准的windows用户界面

3）采用软件组件技术体系

4）可视化的开发环境

第二章地图信息的表达

本章所讲述的地图已经超越了传统意义上纸质版有局限的地图，而是介绍

MapInfo 中地图的表达、绘制和显示方式，并介绍了栅格地图和 TIN 地图的绘

制方式。

1 地图的功能

地图是地理信息的一种图形表达方法。地图可以识别在某一位置上有什么

东西。地图可以标明你所处的位置。地图可以让你识别用其它方式不能体现的

空间分布、关系和趋势。地图可以将不同来源的数据集成到同一地理参考坐标

系中。地图可以通过数据的合并或叠加来分析空间问题。地图可以用来确定两

地之间的最佳路径。地图可以用来模拟未来的情况。

2 地图如何表达信息

 表达信息的三种方式

1）一系列离散的要素来表达：地理要素具有独特的形状，可以用点、线、多边

形来描绘。

2）图像或采样网格来表达：栅格图有一系列像元的二维矩阵组成，这些像元含

有反映颜色、光谱反射率或降雨量等特征的信息、

3）表面的方式来表达：为了描绘地球的形状，可以创建一个用不同颜色来表示

太阳光照、高程、坡度或坡向的表面。通常情况下，可以用一个点的值来表示

海拔，但诸如人口密度的东西就只能用表面来有效地描述了。

 描述属性信息

属性信息存储在要素的数据库表中并且通过链接可以与其它数据库间进行

访问。

属性类型：描述性字符串、编码的值、离散的数字值、实数值、对象标识

符。并且分为类型属性、可量测属性、绘制分类属性、描述性属性的标注。

 表达空间关系

GIS 中的地图也支持生成列表或选择集的空间查询。

3 地图的组成部分

1）数据框（data frame）：与表示制图内容（比例尺）的地图环境动态相关联起

来。一个地图可以包含一个或几个数据框。数据框中可以有一个或多个图层，

一般来说这些图层的数据是相互重叠并跨越一定的地理范围的。每个数据框都

有一个描述地图投影的坐标系统。

2）地图环境（map surrounds ）

3）版面图（layout）：一个数据框在版面图中占据一定的图幅范围，同时也表示

一定的地理尺寸。

添加地图元素包括标记、线、多边形、矩形、文本、图片来完成地图。

4 图层分类表达地理信息

图层（layer）是GIS 是地图上地理表达的基本单位。每个图层表达的是按

照地图绘制者的规范绘制出的一系列有关联的地理数据。图层只对一系列地理

数据“引用”，并不存储地理数据。图层是地图视图，可以指定绘图的方法、设

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