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隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，各行業(yè)不斷向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，對(duì)于地理信息領(lǐng)域而言，這一變化尤為明顯。由于其具有空間信息基礎(chǔ)，地理信息系統(tǒng)（GIS）的重要性也越來(lái)越突出。在許多領(lǐng)域，GIS通常都是輔助決策制定以及解決問(wèn)題的有力工具，而數(shù)據(jù)管理則是GIS構(gòu)架的基礎(chǔ)。因此，建立高效可靠的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)顯得尤為重要。
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空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)是GIS的基石，其核心是建立一個(gè)高效可靠的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，因此地理信息系統(tǒng)的空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于GIS的發(fā)展具有重要意義?？臻g信息數(shù)據(jù)庫(kù)就是地理數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)，類似于一本巨大的地圖集，這個(gè)地圖集中存儲(chǔ)了整個(gè)地球甚至是月球、火星等天體的空間信息?？臻g信息數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)管理地理數(shù)據(jù)，對(duì)于各種類型的用戶提供一致的、可靠的、可維護(hù)的地理數(shù)據(jù)。
空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括數(shù)據(jù)組織標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)據(jù)組織方面，一個(gè)高效可靠的空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該遵循一定的組織方式，并規(guī)范數(shù)據(jù)的格式和元數(shù)據(jù)描述。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該采用應(yīng)用程序無(wú)關(guān)的存儲(chǔ)格式，以保證可移植性和互操作性。在數(shù)據(jù)訪問(wèn)方面，空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該能夠支持多樣化的數(shù)據(jù)查詢和檢索方式，包括SQL查詢語(yǔ)言、空間數(shù)據(jù)的查詢方式和數(shù)據(jù)挖掘方法等。在數(shù)據(jù)交換方面，空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該具備數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的能力，以滿足不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換需求。
一個(gè)完整的空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)建立需要有三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，即規(guī)范化設(shè)計(jì)技術(shù)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)。其中，規(guī)范化設(shè)計(jì)技術(shù)是指將一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)逐步拆分、建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，最終達(dá)到簡(jiǎn)化、歸納的目的，這樣可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的存取效率，減小系統(tǒng)故障的概率。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是指用關(guān)系型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，不僅保證了數(shù)據(jù)的安全性和完整性，也提供了強(qiáng)大、靈活、高效的查詢和數(shù)據(jù)操作方式。空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)是指對(duì)存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，可為各行業(yè)提供豐富的地理信息。
GIS的發(fā)展離不開標(biāo)準(zhǔn)的制定，空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的建立將推動(dòng)GIS的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展，同時(shí)為各領(lǐng)域的科學(xué)研究和決策提供有效的空間信息支持。隨著GIS的發(fā)展，空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)將越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于公共交通、環(huán)保、城市規(guī)劃、災(zāi)害管理等眾多領(lǐng)域，將會(huì)在眾多實(shí)際應(yīng)用中得到進(jìn)一步的理論、方法和技術(shù)的完善和改進(jìn)。
空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的建立不僅意味著地理信息系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，同時(shí)也為各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了更為可靠和高效的數(shù)據(jù)管理和分析工具，推動(dòng)了大數(shù)據(jù)時(shí)代下的數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- 設(shè)計(jì)一個(gè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該有哪些功能
- 空間數(shù)據(jù)庫(kù)建立
- 無(wú)縫空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與構(gòu)建
設(shè)計(jì)一個(gè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該有哪些功能
通過(guò)設(shè)計(jì)和建立database空間數(shù)據(jù)庫(kù)，掌握空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和建設(shè)流程，學(xué)會(huì)利用所學(xué)GIS知識(shí)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力，對(duì)所學(xué)建庫(kù)知識(shí)進(jìn)行一個(gè)完整的串接。
3、需求分析
旅游業(yè)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的信息依賴型產(chǎn)業(yè)，旅游信息的獲取、加工、傳播和利用對(duì)氏鍵旅游業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。從旅游者和旅游規(guī)劃管理部門的需求出發(fā)建立旅游信息數(shù)據(jù)庫(kù)，不僅可以使旅游者和旅游規(guī)劃管理部門能夠快速、準(zhǔn)確地查找和檢索自己所需要的旅游信息，而且能夠促進(jìn)旅游正腔信息規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)旅游信息的共享，打破對(duì)旅游信息的封鎖；旅游信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建立有利于從整體上對(duì)旅游業(yè)進(jìn)行宏觀的調(diào)控和管理，有利于旅游業(yè)協(xié)調(diào)、健康有序的發(fā)展。
四川省旅游空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以arcgis為平臺(tái)，以database為載體，內(nèi)涵四川主要景點(diǎn)的各種信息（屬性和空間），可以為使用者提供一定的信息服務(wù)。
4、功能分析與數(shù)據(jù)組織
4.1 數(shù)據(jù)組織
本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)組織為：矢量數(shù)據(jù)采用簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)格式shapefile存儲(chǔ)，具體文件如下表所示：
文件名稱
用途
主要景點(diǎn)
記錄四川省的主要旅游景點(diǎn)信息，并進(jìn)行分類
交通要道_國(guó)道
存儲(chǔ)四川省的交通要道國(guó)道的走向，便于分析路徑
交通要道_高速路
存儲(chǔ)四川省的交通要道高速路的走向，便于分析路徑
交通要道_鐵路
存儲(chǔ)四川省的交通要道鐵路的走向，便于分析路徑
主要城市
記錄四川省的主要城市信息，便于查詢信息
主要河流
記錄四川省的主要河流信息
4.2 功能分析
本數(shù)據(jù)庫(kù)主要的功能設(shè)計(jì)為：
1、可以通過(guò)地圖空間信息查詢到景點(diǎn)的屬性信息，如景點(diǎn)的類型、票價(jià)、主要的景點(diǎn)以及景點(diǎn)的具置信息等；
2、可以通過(guò)屬性的查詢方式找到具體景點(diǎn)的位置，并可以通過(guò)提供的信息找到到該景點(diǎn)的路徑。
5、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)流程
5.1 環(huán)境配置
5.1.1 硬件配置
計(jì)算機(jī)一臺(tái)（windowxp 操作系統(tǒng)）
5.1.2 軟件配舉核衫置
專業(yè)軟件：PCI8.2，ArcGIS9.2 desktop
其它軟件：Office Access 2023、抓圖軟件等
空間數(shù)據(jù)庫(kù)建立
在遙感圖像處理系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立過(guò)程中，由于我們的大部分資料來(lái)源于現(xiàn)有的地圖，因而以地圖的數(shù)據(jù)處理，采用掃描矢量化的數(shù)字化手段進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，各種地圖處理，數(shù)據(jù)入庫(kù)
工作流程
可分為預(yù)處理、圖形掃描數(shù)字化、圖層數(shù)據(jù)建立拓?fù)潢P(guān)系、建屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、圖層
矢量數(shù)據(jù)
與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)接、投影轉(zhuǎn)換、圖幅拼接、圖面整飾、數(shù)據(jù)入庫(kù)九個(gè)階段。如圖7-9所示。
圖7-9
數(shù)據(jù)采集
工作流程圖
（1）圖形預(yù)處理
資源信息是多源和多尺度的。毫無(wú)疑問(wèn)，對(duì)這些資料的初步整理是數(shù)字化工作進(jìn)程的重要一環(huán)。
本系統(tǒng)將采用統(tǒng)一的
坐標(biāo)系
統(tǒng)，坐標(biāo)系為1980西安坐標(biāo)系，高程系為
1985國(guó)家高程基準(zhǔn)
。所有的圖形數(shù)據(jù)均應(yīng)該轉(zhuǎn)換到此坐標(biāo)系。
（2）圖形掃描數(shù)字化
在地圖數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，由于地圖原圖質(zhì)量、內(nèi)容慶手鎮(zhèn)、
比例尺
和掃描過(guò)程中的種種因素，根據(jù)紙介質(zhì)地圖的圖形要素和彩色
特征提取
的分層圖仍會(huì)帶有各種噪聲以及不需要的其他一些信息，為了獲得正確的、干凈的數(shù)據(jù)，在數(shù)字化之前，要進(jìn)行二值化、去臟、光滑、斷線修補(bǔ)、細(xì)化處理等預(yù)處理步驟。
（3）圖層數(shù)據(jù)建立拓?fù)潢P(guān)系與圖形編輯
矢量化后的各圖層，利用ArcGIS軟件提供的功能建立拓?fù)潢P(guān)系，在建拓?fù)潢P(guān)系時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，要進(jìn)行編輯、修改，再重新建立拓?fù)潢P(guān)系，這一過(guò)程可能做多次，直到數(shù)據(jù)正確為止。
（4）建屬性數(shù)據(jù)庫(kù)
按已采集的屬性數(shù)據(jù)表，和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定格式，利用通用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件建立分層數(shù)據(jù)庫(kù)，文字型數(shù)據(jù)要按標(biāo)準(zhǔn)代碼錄入。
（5）圖層矢量數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)接
按圖元編碼（用戶ID）將矢量數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)接。對(duì)于已建立聯(lián)接的各類空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，通過(guò)ArcGIS 系統(tǒng)對(duì)它們做進(jìn)一步的編輯和修改，確保數(shù)據(jù)庫(kù)的準(zhǔn)確性和完整性。在ArcGIS 系統(tǒng)中，圖形數(shù)據(jù)被分成“點(diǎn)”、“線”、“面”三種幾何要素，它們都有各自相關(guān)的屬性，在進(jìn)行拓?fù)涮幚砗?，這三種要素間便擁有了相關(guān)譽(yù)粗的空間
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
，這種空間數(shù)據(jù)關(guān)系與相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)是一種動(dòng)態(tài)聯(lián)結(jié)關(guān)系，這也是在ArcGIS系統(tǒng)中能夠進(jìn)行空間分析的關(guān)鍵所在。屬性數(shù)據(jù)的編輯可通過(guò)ArcGIS系統(tǒng)的
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)
進(jìn)行
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
定義（如數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱、類型、長(zhǎng)度等）、數(shù)據(jù)編輯（如插入、刪除、拷貝等）、數(shù)據(jù)查詢檢索等等，形成可供使用的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。
（6）投影轉(zhuǎn)換
同一工作區(qū)可能利用不同比例、不同投影的圖件，要對(duì)不同來(lái)源、不同時(shí)間分辨率和
空間分辨率
的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，在拼接圖層之前必須對(duì)它們進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換，使最終形成的圖層均投影到一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)。
（7）圖幅接邊
圖幅接邊的目的是要保持圖面數(shù)據(jù)連續(xù)性。工作區(qū)有多幅圖構(gòu)成，按上述步驟每幅圖分層建立起圖層之后，要對(duì)各相鄰圖幅分層進(jìn)行拼接，圖幅的接邊精度要滿足相應(yīng)比例尺的國(guó)家精度要求。各圖層中線圖元或面圖元拼接后其圖元編號(hào)要進(jìn)行改變，在右邊圖幅中的圖元拼接后用左邊圖幅內(nèi)的圖元編號(hào)，下邊圖幅的圖元改用上邊圖幅的圖元編號(hào)。其屬性數(shù)據(jù)也要合并為一個(gè)，屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不相同的圖元（線或面）不能進(jìn)行圖幅拼接。對(duì)于一些圖面標(biāo)注的內(nèi)容也要做相應(yīng)的調(diào)整。到現(xiàn)在為止，已完成了圖形庫(kù)的建立工作。拼接完成后，仍按圖幅分開儲(chǔ)存與管理。
（8）數(shù)據(jù)入庫(kù)
前面數(shù)據(jù)處理的目的都是為了使圖形進(jìn)入GIS
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)
中，以作為其他應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。圖形數(shù)據(jù)將采用空間數(shù)據(jù)管理方式、利用系統(tǒng)軟件將所有薯臘圖形及屬性統(tǒng)一存放于Oracle之中。
（9）圖件輸出與圖面整飾
在每一圖幅數(shù)字化完成后，或工作區(qū)各圖幅分層拼接之后，要對(duì)圖面標(biāo)注內(nèi)容逐一添加到圖面上。按有關(guān)圖例符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)和用色標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相應(yīng)點(diǎn)、線、面圖元的線型、符號(hào)、顏色進(jìn)行設(shè)置定義。再就圖名、圖例、比例尺及其圖面內(nèi)容整飾后，輸出圖件成果。
（10）數(shù)據(jù)質(zhì)量控制
檢查內(nèi)容包括數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性、位置精度、屬性精度、接邊精度、現(xiàn)勢(shì)性等是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)規(guī)定。專題圖形數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)質(zhì)量控制的方案如下：
建立數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，詳細(xì)闡述不同要素的采集要求，作為數(shù)據(jù)采集的根本基準(zhǔn)，統(tǒng)一采集認(rèn)識(shí)。
進(jìn)行數(shù)據(jù)采集人員培訓(xùn)，熟練使用采集軟硬件，掌握采集規(guī)范，采集過(guò)程中填寫詳細(xì)的圖例簿，統(tǒng)一圖例簿格式，記錄每幅圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的基本情況，特別是作業(yè)時(shí)遇到的問(wèn)題及處理意見，質(zhì)量情況等。
數(shù)據(jù)質(zhì)量控制采用分級(jí)分層管理方式，首先，數(shù)據(jù)生產(chǎn)操作人員在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中嚴(yán)格遵守?cái)?shù)據(jù)采集規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，采集后進(jìn)行數(shù)據(jù)的之一次檢查；其次，數(shù)據(jù)庫(kù)集成人員進(jìn)行第二次數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查；最后，系統(tǒng)總工隨機(jī)抽樣檢查。
檢查方式多種多樣，這里主要采用以下3種：屏幕視覺(jué)檢查，打印出圖檢查，查錯(cuò)軟件檢查。
無(wú)縫空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與構(gòu)建
(一)問(wèn)題的提出
塔里木河流域生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)需要大量的空間數(shù)據(jù)支持。在空間數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建前期，采集了塔里木河流域的各尺度基礎(chǔ)地形圖、生態(tài)環(huán)境專題圖以及遙感影像資料等圖形、圖像數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都是以分幅的成果進(jìn)行收集和提交的，需要進(jìn)入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
我國(guó)國(guó)土版圖大，而且大賀咐部分位于中、低緯度地區(qū)，因此我國(guó)現(xiàn)行的大于1∶50萬(wàn)比例尺的各種地形圖都采用高斯－克里格投影即橫切橢圓柱正形投影。經(jīng)過(guò)高斯－克里格投影后的平面直角坐標(biāo)系是以相切的經(jīng)線(中央經(jīng)線)的投影為X軸，以赤道的投影為Y軸。高斯－克里格投影具有以下特點(diǎn):
(1)中央經(jīng)線投影為直線，而且是投影的對(duì)稱軸(也是投影平面的X軸);
(2)高斯－克里格投影是等角投影，投影后具有角度不變、伸長(zhǎng)固定的特點(diǎn)(即同一地點(diǎn)各個(gè)方向的長(zhǎng)度比不變)，滿足等角的要求;
(3)中央經(jīng)線上長(zhǎng)度沒(méi)有變形，離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)變形越大。為了限制投影變形，必須進(jìn)行分帶投影。所謂分帶就是按照一定的經(jīng)度差，將橢球體按經(jīng)線劃分成若干個(gè)狹窄的區(qū)域，各個(gè)區(qū)域分別按高斯投影的規(guī)律進(jìn)行投影，每一個(gè)區(qū)域就稱為一個(gè)投影帶。在每一個(gè)投影帶內(nèi)，位于各帶中央的子午線就是軸子午線，各帶相鄰的子午線叫邊緣子午線。分帶之后，各帶均有自己的坐標(biāo)軸和原點(diǎn)，形成各自獨(dú)立但又相同的坐標(biāo)系統(tǒng)。根據(jù)國(guó)際通用方法，我國(guó)投影分帶主要有兩種:在我國(guó)1∶2.5萬(wàn)到1∶50萬(wàn)地形圖均采用6°分帶投影，1∶1萬(wàn)及更大比例尺的地形圖采用3°分帶投影，以保證投影變形誤差滿足地圖的精度要求(王密等，2023)。
本系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)產(chǎn)品的空間參考大都是以高斯投影后的平面坐標(biāo)為基礎(chǔ)的分幅數(shù)據(jù)。塔里木河流域地域廣闊，地理坐標(biāo)介于東經(jīng)73°10’～94°05’，北緯34°55’～43°08’之間，以1∶10萬(wàn)基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)為例，按照高斯饑拍早投影后的坐標(biāo)分成了13°、14°、15°、16°四個(gè)6°高斯投影帶，每個(gè)帶的坐標(biāo)都是以本帶的坐標(biāo)原點(diǎn)為參考點(diǎn)，空間基準(zhǔn)不統(tǒng)一，如果將這些數(shù)據(jù)直接進(jìn)行入庫(kù)，將在跨帶處產(chǎn)生縫隙，不能形成邏輯意義上完整的河流表現(xiàn)，也無(wú)法完成基于整個(gè)流域的生態(tài)環(huán)境分析，因此，必須采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理與建庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)塔河整個(gè)流域數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成管理，使之形成統(tǒng)一的整體。從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取開始，進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和組織，分離出數(shù)據(jù)物理層和數(shù)據(jù)邏輯層，在統(tǒng)一的空間框架之下，將物理層歸化到邏輯層，以消除邏輯層的縫隙，從而實(shí)現(xiàn)用戶級(jí)的邏輯無(wú)縫空間數(shù)據(jù)庫(kù)。
(二)無(wú)縫數(shù)據(jù)庫(kù)
隨著GIS數(shù)據(jù)發(fā)布與共享技術(shù)的發(fā)展，無(wú)縫空間數(shù)據(jù)庫(kù)逐漸分化出兩個(gè)層次的含義:一是GIS系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)無(wú)縫，一是不同GIS實(shí)現(xiàn)互操作時(shí)的數(shù)據(jù)無(wú)縫。前者是通常意義的無(wú)縫，后者主要通過(guò)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與操作標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)實(shí)爛雀現(xiàn)。無(wú)縫空間數(shù)據(jù)庫(kù)的最終含義體現(xiàn)在邏輯無(wú)縫數(shù)據(jù)庫(kù)。無(wú)論是多源還是單源、同構(gòu)還是異構(gòu)，跨越數(shù)據(jù)層呈現(xiàn)在用戶面前的GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)必須是邏輯無(wú)縫的。
空間數(shù)據(jù)的無(wú)縫連接是一個(gè)建立在用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)接口基礎(chǔ)上的概念，意味著GIS管理的數(shù)據(jù)不再是單一、被硬性割裂的圖幅，而是范圍更加廣闊的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域小可到一個(gè)城市，大可到一個(gè)國(guó)家甚至整個(gè)地球(王卉、王家耀，2023)。由于硬軟件條件的限制，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)尚不能同時(shí)處理海量的空間數(shù)據(jù)，因此從具體技術(shù)的實(shí)施上，可采用將空間數(shù)據(jù)分塊存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)提供相應(yīng)的圖塊拼接信息。物理上空間數(shù)據(jù)是有縫隙的，但空間數(shù)據(jù)庫(kù)提供圖塊之間的接圖信息及相應(yīng)的拼接訪問(wèn)手段，保障了空間數(shù)據(jù)在使用上的空間連貫性，即數(shù)據(jù)在邏輯使用上是無(wú)縫的(王密等，2023)。
(三)縫隙產(chǎn)生原因
在現(xiàn)實(shí)世界中，地理空間是由地貌、地物組成的連續(xù)的表層空間，地理信息則是有關(guān)地理空間的一切有用的知識(shí)。在計(jì)算機(jī)世界中，地理信息通過(guò)抽象、建模形成數(shù)字化的表示形式，通過(guò)空間數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)進(jìn)行表達(dá)、存儲(chǔ)和管理(朱欣焰等，2023)?？臻g地理數(shù)據(jù)縫隙是在數(shù)據(jù)的獲取、表示與處理過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不連續(xù)現(xiàn)象。
1.數(shù)據(jù)源
由于歷史和現(xiàn)實(shí)的原因，地圖是絕大多數(shù)GIS系統(tǒng)直接的數(shù)據(jù)源。地圖是地球三維橢球面的二維平面表達(dá)，本身對(duì)真實(shí)世界有扭曲;地圖是對(duì)連續(xù)空間的割裂表達(dá)，實(shí)體被分割到不同的地圖空間中去;高斯投影是基本比例尺地形圖經(jīng)常選用的投影，也是絕大多數(shù)GIS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，由于分帶的原因，使得投影后帶有高斯投影平面坐標(biāo)的地圖無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接。
2.數(shù)據(jù)表達(dá)與組織方式
空間地理幾何數(shù)據(jù)的表示主要有柵格和矢量?jī)煞N不同的形式。柵格形式是將地理表層空間劃分為一系列網(wǎng)格，空間目標(biāo)由這些網(wǎng)格的位置及其量化值來(lái)表示，這些網(wǎng)格本身就是連續(xù)空間信息的離散表達(dá)。矢量形式則是將地理空間的一切事物、概念進(jìn)行抽象，形成點(diǎn)、線、面，由點(diǎn)、線、面來(lái)組成各類空間目標(biāo)。按點(diǎn)、線、面來(lái)分類和按分層的思想來(lái)組織空間數(shù)據(jù)，也割裂了實(shí)體之間內(nèi)在的聯(lián)系。
在空間數(shù)據(jù)庫(kù)組織與管理上，目前主要有文件型、文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)混合型、全關(guān)系型以及對(duì)象關(guān)系型。傳統(tǒng)的文件型空間數(shù)據(jù)庫(kù)、文件與關(guān)系混合型空間數(shù)據(jù)庫(kù)，按圖幅或一定的區(qū)域范圍以文件的形式來(lái)組織與存儲(chǔ)空間幾何數(shù)據(jù)，不同的圖幅或區(qū)域之間存在縫隙。在文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)混合型的空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，空間幾何數(shù)據(jù)貯存在文件中，屬性數(shù)據(jù)貯存在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，屬性數(shù)據(jù)和幾何數(shù)據(jù)之間通過(guò)內(nèi)部標(biāo)識(shí)來(lái)鏈接，空間幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間存在縫隙。
3.數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中也會(huì)引入縫隙，產(chǎn)生這種縫隙的原因有:①數(shù)據(jù)處理過(guò)程的順序不一致;②選擇的處理參數(shù)不一致;③數(shù)字化的精度不一致。
4.多源異構(gòu)數(shù)據(jù)共享
數(shù)據(jù)屬性(數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、比例尺、用途、時(shí)間、精度等)的不同，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的差異，這些差異是多層次和多方面的，它們集中體現(xiàn)了數(shù)據(jù)的異構(gòu)。數(shù)據(jù)異構(gòu)和多源往往是一體的，多源異構(gòu)是系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)裂隙的主要原因(劉仁峰，2023)。
(四)數(shù)據(jù)縫隙類別和表現(xiàn)
數(shù)據(jù)縫隙基本可以分為物理縫隙和邏輯縫隙兩類。物理縫隙是地理空間的分離存儲(chǔ)，本來(lái)連續(xù)的實(shí)體空間被分離到不同的存儲(chǔ)空間和存儲(chǔ)單元中去，例如空間數(shù)據(jù)的分幅、分層存儲(chǔ)。邏輯縫隙是指邏輯上本身連續(xù)的信息不能以邏輯連續(xù)的方式呈現(xiàn)，例如跨越多幅圖的一條河流，在圖幅內(nèi)查詢河流屬性(如長(zhǎng)度)時(shí)只能獲取其在本圖幅內(nèi)的相關(guān)信息而不是實(shí)體整體的信息。顯然，由于空間信息本身的海量特性，要完全意義上的實(shí)現(xiàn)物理無(wú)縫的空間數(shù)據(jù)庫(kù)目前還是不可能的，也沒(méi)有必要。GIS用戶關(guān)心的不是空間數(shù)據(jù)是物理無(wú)縫，因?yàn)镚IS呈現(xiàn)給用戶的是數(shù)據(jù)邏輯層，只需要保證用戶看到的數(shù)據(jù)是邏輯無(wú)縫的。
物理有縫的數(shù)據(jù)庫(kù)向邏輯無(wú)縫數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)換是無(wú)縫空間數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的重要一環(huán)。
(五)無(wú)縫鑲嵌技術(shù)
數(shù)據(jù)的無(wú)縫連接包含以下幾個(gè)問(wèn)題:投影、坐標(biāo)系統(tǒng)、比例尺、數(shù)據(jù)精度等。對(duì)不同投影和坐標(biāo)系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)在投影和坐標(biāo)系統(tǒng)上統(tǒng)一采用相同的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)空間數(shù)據(jù)具有多尺度時(shí)，無(wú)縫連接尋找數(shù)據(jù)集之間連續(xù)的表達(dá)方式，它表現(xiàn)為不同尺度數(shù)據(jù)之間的集成。建立無(wú)縫空間數(shù)據(jù)的關(guān)鍵在于在合適的空間信息框架上實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的融合，框架是基礎(chǔ)，融合是手段。
1.合適的空間框架選擇
(1)適合多尺度信息表達(dá)。地球是一個(gè)開放的非常復(fù)雜的巨大系統(tǒng)，隨著觀察視角的變化，我們希望空間地理信息比例尺也自動(dòng)增減。由于地圖的自動(dòng)綜合受諸多因素的影響，目前比較可行的是采用多尺度空間數(shù)據(jù)支持來(lái)達(dá)到目的。所謂多尺度就是指系統(tǒng)內(nèi)包含幾種不同比例尺(或分辨率)的空間數(shù)據(jù)，其目的是為了適度地反映系統(tǒng)所關(guān)心區(qū)域的空間地理信息，以避免地物信息的過(guò)粗、失真或地物信息的負(fù)載量過(guò)大而無(wú)法使用。無(wú)縫空間數(shù)據(jù)庫(kù)也應(yīng)該符合多尺度空間數(shù)據(jù)庫(kù)要求。
(2)適合大區(qū)域表達(dá)。各種自然和人文現(xiàn)象的空間分布，有其內(nèi)在的原因和規(guī)律，這些原因和規(guī)律的獲得，往往需要研究大區(qū)域多因素的綜合作用;另一方面，對(duì)于全球范圍的環(huán)境變異和氣候變遷的研究需要基于數(shù)字地球的空間框架。大區(qū)域的表達(dá)，還涉及空間尺度問(wèn)題，不應(yīng)繼續(xù)采用歐氏空間尺度，而應(yīng)該采用大地線尺度空間。
2.多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的融合
(1)GIS的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用導(dǎo)致了多源空間數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。如何實(shí)現(xiàn)不同的GIS軟件共享并操作不同來(lái)源的地理數(shù)據(jù)，即GIS多源空間數(shù)據(jù)的集成，成為GIS發(fā)展的關(guān)鍵。目前GIS多源空間數(shù)據(jù)的集成主要朝著三個(gè)方向發(fā)展，一是通過(guò)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)來(lái)約束并規(guī)范已有的各類地理信息系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)交換;二是建立開放式地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范，進(jìn)行地理信息系統(tǒng)互操作;三是GIS數(shù)據(jù)中間件技術(shù)。
(2)統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)存在很多實(shí)現(xiàn)上的困難。互操作是一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，是在異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)信息共享的途徑，它需要將GIS技術(shù)、分布處理技術(shù)、面向?qū)ο蠓椒ā?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)及實(shí)時(shí)信息獲取方法更有效地結(jié)合起來(lái)。所謂GIS數(shù)據(jù)中間件技術(shù)是指能夠嵌入各類GIS系統(tǒng)的軟件，GIS開發(fā)者通過(guò)中間件開發(fā)商提供的接口，訪問(wèn)和操作特定的數(shù)據(jù)源。
(3)在多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成技術(shù)尚未成熟的時(shí)候，人們?cè)俅伟涯抗馔断驍?shù)據(jù)本身，如果可以提供關(guān)于數(shù)據(jù)的詳細(xì)描述，是否可以提高融合數(shù)據(jù)的能力呢?于是，對(duì)于“關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”的研究，即對(duì)于元數(shù)據(jù)的研究便普遍展開。從DublinCore到CSDGM與OGC，都提出了相應(yīng)的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，有了完整而完善的元數(shù)據(jù)描述，必將提高數(shù)據(jù)的效能，從而最終促進(jìn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)向無(wú)縫空間數(shù)據(jù)庫(kù)的歸化。
為實(shí)現(xiàn)塔河整個(gè)流域數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成管理，使之形成統(tǒng)一的整體，設(shè)計(jì)從縫隙產(chǎn)生的地方開始，分離出數(shù)據(jù)物理層和數(shù)據(jù)邏輯層，在統(tǒng)一的空間框架之下，將物理層歸化到邏輯層，以消除邏輯層的縫隙，從而實(shí)現(xiàn)用戶級(jí)的邏輯無(wú)縫空間數(shù)據(jù)庫(kù);同時(shí)制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)提交規(guī)范，如所有矢量數(shù)據(jù)在入庫(kù)前統(tǒng)一采用經(jīng)緯度坐標(biāo)，柵格數(shù)據(jù)統(tǒng)一提供兩套數(shù)據(jù)，即高斯坐標(biāo)和經(jīng)緯度坐標(biāo)，以滿足不同用戶的管理需求和精度要求。
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