1、,南京师范大学地理科学学院地理信息系统系,2008年5月,地理信息系统设计与应用实验课程,塔河流域空间数据库及其管理系统设计,一、实验目的,(1) 了解应用型GIS空间数据库与管理系统的组成 (2) 掌握应用型GIS空间数据库与管理系统设计内容 (3) 掌握应用型GIS空间数据库与管理系统设计方法 (4) 掌握应用型GIS空间数据库与管理系统设计步骤 (5) 了解塔河流域管理空间数据库与管理系统设计内容,二、系统目标与设计依据,以数据库及相关技术为主要技术手段，在统一的规范和标准下，构建塔里木河流域水量调度和生态保护数据库系统，通过数据采集建库，建立相应的数据维护管理体系，形成运行化的塔里木河
2、流域水调综合信息海量数据服务平台，为水资源的合理分配及生态环境保护提供基础服务。,系统目标,二、系统目标与设计依据,设计依据,测绘基本术语 GB/T1491194 国家基本比例尺地形图分幅和编号 GB/T1398992 专题地图信息分类与代码 GB/T183172001 基础地理信息数字产品元数据 CH/T10072001 15千 11万地形图图式 GB/T579193 12.5万 15万 110万地形图图式 GB1234290 遥感影像平面图制作规范 GB159681995 地球空间数据交换格式 GB/T177981999 中华人民共和国行政区划代码 GB/T22601995 县以下行政区划
3、代码编制规则 GB1011488 中国湖泊名称代码 SL261-98 中国河流名称代码 SL249-1999 中国水库名称代码 SL259-2000 中国水闸名称代码 SL262-2000 地下水监测规范 SL/T 18396,二、系统目标与设计依据,设计依据,计算机软件产品开发文件编制指南 GB/T8567-1988 计算机软件需求说明编制指南 GB/T9385-1988 软件维护指南 GB/T14079-1993 软件工程术语 GB/T 11457-1995 软件文档管理指南 GB/T16680-1996 计算机软件可靠性和可维护性管理 GB/T14394-1993 软件包质量要求和测试
4、GB/T 17544-1998 计算机软件测试文件编制指南 GB/T 9386-1988 计算机软件质量保证计划规范 GB/T 12504-90 计算机软件测试文件编制规范 GB 9386-88 计算机软件单元测试 GB/T15532-1995 塔里木河流域水资源管理决策支持系统标书 新疆塔里木河流域水量调度管理系统可行性研究报告 新疆塔里木河流域水量调度管理系统初步设计报告,三、建设内容与容量估算,建设内容,水文数据库管理分系统 社经/水资源库管理分系统 水利工程库管理分系统 生态环境库管理分系统 多媒体库管理分系统 遥感影像库管理分系统 图形数据库管理分系统,水文数据库社经/水资源数据库水
5、利工程数据库生态环境数据库多媒体数据库遥感影像数据库图形数据库元数据库,基础数据库,水文日汇总表 水位、水文站点基本信息表 降水量、水面蒸发量站点基本信息表 水文站点实时观测信息表 测流量成果信息表 实测输沙率信息表,水位信息日汇总表 流量信息日汇总表 输沙信息日汇总表 含沙信息日汇总表 降水量日汇总表 水面蒸发量日汇总表,建设内容社经/水资源库内容,三、建设内容与容量估算,建设内容水利工程内容,三、建设内容与容量估算,建设内容生态环境库内容,三、建设内容与容量估算,监测地代码信息表 测点代码信息 生态环境变化信息表 已有生态环境监测数据信息表生态环境观测断面数据信息表,建设内容图形库内容,三
6、、建设内容与容量估算,建设内容影像/多媒体库内容,三、建设内容与容量估算,三、建设内容与容量估算,容量估算,正确估算出系统各种数据量的大小以及每年新增的数据量是数据库存储设计的基础,三、建设内容与容量估算,容量估算,包括1：50万、1：10万、1：5万、1：1万基础地理图形和土地利用、沙漠化、地下水等各种专题图，其中基础地理图形有DRG、DLG、DEM、DOM等数据产品，专题图主要为DLG产品，数据采集子系统将提供DRG数据约1000幅，DLG图形约2500幅，DEM及DOM数据约1500幅，以上数据的数据量约为30G。,图形数据,三、建设内容与容量估算,容量估算,根据以上数据分析，在系统建成
7、后在总中心的数据量将达200G，平均每年新增数据将达60G左右，因此，调度中心存储系统总容量应不小于1000G，以保证系统正常稳定运行。,分析结果,四、总体技术方案与功能设计,存储方案 集中式管理 体系结构 C/S、B/S 图形数据开发平台 ArcGIS9.2 属性数据开发平台 从底层开发 开发语言 C# 数据共享/接口 基础数据库提供密码、权限,总体技术方案,系统结构图,采集子系统入库数据流程图,四、总体技术方案与功能设计,数据入库检验方案,目的：,保证数据安全入库，保证运行结果正确。,措施：,规范化检查 质量控制 数据校验,四、总体技术方案与功能设计,数据入库检验方案,规范化检查,措施1：
8、,四、总体技术方案与功能设计,数据入库检验方案,措施2：质量控制,数据命名是否规范，是否按设计要求命名； 数据是否能够正常打开； 投影方式是否正确； 坐标系统是否正确； 改错是否完成，拓扑关系是否建立； 属性数据是否正确，包括字段设置是否依据设计进行、是否有空属性记录、是否有属性错误记录等。,四、总体技术方案与功能设计,数据入库检验方案,措施2：质量控制,数据命名是否规范，是否按设计要求命名； 数据是否能够正常打开； 数据字段是否按设计要求设置； 是否有空属性记录； 是否有属性错误记录；,四、总体技术方案与功能设计,数据入库检验方案,措施3：数据校验,基础成果库与子系统数据流程图,生态环境遥
9、感监测子系统,GIS专业 分析子系统,水资源 分析子系统,主题数据库 01020708,主题数据库 020408,成果,成果,成果,导出,入库,01-09,连接,生态环境 分析子系统,水量调度 决策支持子系统,主题据库010203040708,主题数据库 020408,成果,成果,业务处理与综合服务子系统,主题数据库 01-09,会商决策子系统,连 接,四、总体技术方案与功能设计,功能设计,四、总体技术方案与功能设计,功能设计,四、总体技术方案与功能设计,四、总体技术方案与功能设计,四、总体技术方案与功能设计,数字字典设计,四、总体技术方案与功能设计,数字字典设计,数 据 库 名,数 据 表
10、结 构,数 据 表 名,四、总体技术方案与功能设计,代码设计,五、数据建库与表结构设计,建库设计思想,国家规范仅有10万、5万、1万的地形图要素分类与代码，其编码仅有4位，且编码完全相同，为对其进行区分，系统将根据比例尺建立不同的表空间；专题图形编码参照相关行业标准规范执行。图形库表中以图幅号、图层名、地理编码、国标编码、分类要素为关联要素，与其它属性信息如河道、堤防等进行关联。在点、线、面、文本原数据表的基础上，再设计一特征表，记录所有点表的符号名称、大小、颜色等，记录线表的线型名称、颜色等，记录面表的边线颜色、粗细、是否填充、填充颜色，记录文本表的字体、字号、颜色、大小等，使系统维护更加方
11、便。属性数据编码规范如河流、水库等应参照国家规范执行。编码体系预留扩展位，便于系统以后升级、移植和维护。,五、数据建库与表结构设计,数据库概念设计,数据库概念设计是从抽象的角度来设计数据库，独立于任何的DBMS软件和硬件，它是从用户的角度对现实世界的一种信息描述，是现实世界和机器世界的中介，能够充分反映现实世界中实体间的关系，又易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换，它将现实世界的信息结构统一用属性、实体以及实体间的联系来描述，因此概念结构设计是数据库设计的关键所在。,五、数据建库与表结构设计,数据库概念设计,图1 多媒体数据库实体分类图,照片,录像,虚拟成果,多媒体数据库,以多媒体数据库为
12、例:,五、数据建库与表结构设计,数据库逻辑设计,字符数据类型 数值数据类型,表结构的描述内容包括表名、表标识、表体等几个方面：表名是每个表结构的名称，其使用简明扼要的文字或字符，表达该表所描述的内容。表标识是每个数据表的名称，用作数据库的表名。表体以表格的形式列出表中的每个字段以及每个字段的字段代码、内容、类型、长度、小数位数、主键、非空字段、备注等。,表结构说明,数据类型,时间数据类型 OLE对象 布尔类型,A,B,C,D,E,五、数据建库与表结构设计,数据库逻辑设计,胡杨林专题图表结构（英文标识：HuYangThematic）,整体影像库表结构（英文标识：IntegerImgDB）,数据表
13、结构,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计,以 图 形 数 据 库 为 例,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计数据处理与管理,这是目前许多GIS软件系统采用的数据管理方案，解决方式是属性数据采用数据库进行管理，空间数据采用文件方式管理。,文件和关系数据库共同管理,数据存储经历以下三阶段：,本系统设计采用图属一体化设计思想存储数据(影像源数据除外),五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计空间数据图层设计,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计索引设计,矢量数据空间索引的建立,以 图 形 数 据 库 为 例,空间数据索引设计,1) 通过ArcSDE本身机制，建立格网空间索引,确定合适
14、的格网级数、单元大小；,2) 建立空间索引表，记录所有图形数据的表名、符号大小、颜色、线型、线粗、面边线颜色、边线颜色线粗、填充颜色等；,3) 建立元数据管理机制，系统进入后首先调用元数据，而不调用真正的图形数据，以提高系统浏览速度。,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计索引与编码设计,栅格数据空间索引的建立,以 图 形 数 据 库 为 例,空间数据索引设计,编码设计,另见代码标准及代码设计,采用多级金字塔结构，以高分辨率栅格数据为底层，通过逐级抽取数据，建立不同分辨率的数据金字塔结构，逐级形成较低分辨率的栅格数据，该种方法通常会增加20%左右的存储空间，但却可以提高栅格数据的显示速度。在
15、数据库查询检索时，调用合适级别的栅格数据，以提高浏览和显示速度。,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计数据组织方式,图形数据组织方式,图形数据分层组织图形数据分幅组织图形数据分层与分幅相结合,地理坐标系统 提供不同权限、密码,坐标系统及共享,本系统采用图形数据分层与分幅相结合的组织方式，图形数据全部采用地理坐标系统，实现多源数据的无缝拼接。将所有分幅图形进行接边处理、重新建立拓扑关系，将相同要素类组成一个数据集。,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计数据入库,采集数据经过校验处理完毕，形成标准分幅和整体存储的矢量数据或栅格数据后，即可进行图形入库工作。,分幅矢量数据按比例尺、图幅号、制作时间、图层等方式通过入库程序直接导入到数据库中，同时导入其相应的属性信息，并建立空间信息与属性信息的关联。,矢量数据,
