地理信息系统中空间数据库建立的关键技术分析

吴雷

摘要：随着地理信息系统在各领域中的不断应用，对其地理数据库的构建也提出了更高的要求。尤其相比一般管理信息数据，地理信息系统中的数据本身集合关于地理特征的大量信息数据，且具有来源较为复杂且不规范等特点，这就要求利用数据库的构建以使数据更具数字化与规范化。本文主要从空间数据的分析、数据库逻辑设计、物理设计、数据库空间编码以及数据库中的数据字典设计等角度对构建数据库的技术进行探析。

关键词：地理信息系统；空间数据库；关键技术

前言：作为地理信息系统的核心，空间数据库随信息技术的发展更趋于完善，其将遥感影像以及相关的地理图形等融入计算机中并利用一定的模式进行信息要素的分析与处理。目前地理信息系统中的空间数据库构建需保证具有较高的数据存储率，地理数据从物理角度或逻辑角度都可实现无缝组织，并具有易于维护与扩充等特性，这样才可充分发挥其在地理信息系统中的作用。因此，对构建空间数据库中关键技术的研究具有十分重要的意义。

一、空间数据库构建中的数据分析

空间数据库在实际构建前需对设计的用途以及应用对象进行确认，确保空间数据分析能够为数据库的构建奠定良好的基础。具体数据分析过程中主要体现在三方面，即：首先，做好数据库应用对象的调查工作。通过对应用对象的调查了解信息的需求以及信息处理内容，以此为依据确定空间数据库的构建目标。其次，对数据研究范围进行确定，主要包括区域边界与地理控制点两方面。最后，保证源数据的准确性。为使空间数据库中的数据具有参考价值，需注意综合考虑调查资料与其数学精度，如地物间是否在逻辑上保持一致或图面的相关表示是否准确等。尤其要求在构建前应使各坐标系统进行统一，避免出现数据不统一的情况[1]。

二、空间数据库构建中的逻辑设计研究

空间数据库中的地理数据若需在完成分析后進行组织与分类便需考虑到逻辑设计。该设计过程中主要从两个步骤进行，即：图块结构与图层信息的设计与组织，具体设计如下。

（一）从图块结构角度

图块结构的设计主要考虑到数据库中的地图往往以文件形式为主，会受到一定的因素限制，如有限的磁盘容量无法使同一数据文件中融入所有数据，或在查询分析地理数据时无法快速的读取较大文件等，同时在系统发生故障的情况下，数据库中的数据将受到损坏且难以维护。因此，在构建空间数据库过程中可构建多个独立的模块并使其具有空间索引功能。但需注意在构建各个模块时应遵循一定的原则，即：第一，对存取频率较高的区域进行图块的划分，确保数据库存取效率得到提高。第二，划分后的存储模块在容量方面应保证合理。通常过小的数据量会影响到数据的有效管理，而过大的数据量会影响数据的查询分析效率。第三，根据地图数据的相关属性与具体分布特征进行图块分区的定义，这样可使数据库更便于更新与维护。另外，图块结构设计过程中还需利用空间索引对空间的实体、各单元以及图幅进行连接。其中的空间索引主要包括：囊括区域中各图幅位置的索引表；描述图幅中空间实体分布情况的索引表以及记录各单元序号与图幅号的单元索引表。

（二）从图层信息角度

图层信息设计的目的在于使检索地图各要素的速度提高，并保证能够实现对数据的灵活管理与更新。设计过程中主要需根据不同用户需求以及不同级图元要素使每类信息或专题存放在不同图层中，这样整个地图中将囊括许多描述各区域信息特征的不同图层。实际构造图层时可从三方面进行：第一，以空间实体要素为依据进行图层的划分。其中的空间实体要素通常由点、线、面构成，可对各点状实体、线状实体以及面状实体在各图层中进行设计。第二，以专题为依据进行图层的划分。这种划分方式所考虑的主要为信息数据的关键属性，使各图层都可对应相应的专题并包含可方便用户使用的信息服务。第三，以用户需求为标准进行图层的划分。由于用户对信息使用的要求不同，所以图层设计中可划分专业信息要素，保证用户能够随时提取信息。除此之外，图层划分时应考虑影响数据库设计的其他因素如计算机硬件软件性能等[2]。

三、空间数据库构建中的物理设计研究与编码分析

构建空间数据库过程中需进行物理设计，主要保证存储设备能够满足逻辑结构要求，具体指为构建数据物理结构。建库的过程通常为图块工作区设计、数据库库体框架构建、层框架的构建以及对数据的收集与存储。设计时可选择层次模型组织的形式，以图块划分原则为基础，构建便于查找记录的路径与层次顺序。而数据库的空间编码主要指对各分层格网利用一定的函数形式进行表达，常用的编码方法如细分格网，其能够将基本格网中的点与线进一步细分，使点状或线状目标的具体路径精确体现出来。

四、空间数据库设计中的数据字典分析

空间数据库构建中的数据字典也是需考虑的重要内容，能够将数据的组成信息以及据图属性进行描述，并对空间数据的编码以及分类做好记录工作，如空间数据的来源、空间数据的名称与用途等内容。一般数据字典在构成形式上主要以文件为主，层次结构特征较为突出，从各层数据内容中都可查询到数据的相关目录以及编码等。因此，数据字典的设计在空间数据库构建中的作用极为明显[3]。

结论：空间数据库的构建是保证地理信息系统得以有效应用的关键内容。在实际构建过程中需注意做好空间数据分析工作，以图块结构与图层信息设计为角度实现逻辑设计的目标，并做好物理设计、空间编码与数据字典的设计，这样才可保证空间数据库的构建能够满足现代信息技术的基本要求，发挥其应用的效果。

参考文献：

[1]谢榕. 地理信息系统中空间数据库建立的关键技术[J]. 北京测绘，2010，04：2-5.

[2]周锋. 地理信息系统空间数据库技术分析研究[D].东北林业大学，2010.

[3]江民彬. 非关系型与关系型空间数据库对比分析与协同应用研究[D].首都师范大学，2013.