基於ArcGIS的空間數據庫設計及實現

0 引言

  近年來,地理信息系統(GIS)的發展非常迅速,目前已經應用到國土資源管理,交通工程,土木工程,海洋科學,國防和軍隊許多領域。空間數據庫與地理信息系統的開發和應用開發的一個新的數據庫技術,它是地理信息系統的重要組成部分,是發展的前提和基礎,其他應用程序的一部分。地理信息系統的作用是建立空間決策支持體系的框架,通過實施地理資源和環境管理的有效應用。該數據庫是一個高級階段,地理信息系統,可以很方便地從空間數據庫中提取信息,關鍵在於空間數據庫的組織和管理。因此,建立空間數據庫的發揮地理信息系統的開發和應用了決定性的作用。

  1 空間數據庫的概念

  空間數據庫是由一系列支持地圖查詢,真實世界的數據編輯,顯示抽象,和分析數據的對象,是包含空間數據倉庫。全面管理數據,通過GIS空間數據庫的分析和決策。在地理空間的真實存在的每個對象都有其自身的特點,例如,可能是兩條道路交叉交換連接也可從另一個隧道隔離,這些特殊行爲覆蓋模型很難完成。爲了模擬更真實的存在的空間對象,Geodatabase公司開發的一種數據模型,底層的數據元素和數據行爲緊密在一起。定義了Geodatabase數據模型的地理信息系統的一般模型,並支持面向對象的矢量數據。數據類型的處理數據特徵類(Feature—Class),特徵數據集和關係,等組織的地理數據,根據數據的水平。

  2 空間數據的採集

  2.1 空間數據採集的來源

  ArcGIS是美國環境系統研究所公司(Environmental Systems Research Institute,Inc.簡稱ESRI公司)開發的一套能夠滿足不同用戶需求、可自由伸縮的地理信息開發系列軟件,可以安裝在客戶機、服務器以及移動智能設備終端。

  與其他信息系統的最大區別就是源空間數據庫和數據處理系統。由於系統數據的完整性和及時性的基本構建ArcGIS系統全面,系統的網絡分析是特別重要的。因此,應用程序需要在ArcGIS系統功能的基礎上,整理收集的數據和數據的類型和格式的數據進行分類,這是數據庫處理的準備工作。常見的GIS基礎數據如下:

  1)圖像數據類。圖像數據產生的數據採集和數據修改的革命,主要通過衛星遙感獲得的優勢,其他格式的數據不匹配。所提供的服務的谷歌公司谷歌地球軟件提供的衛星遙感數據,許多用戶的圖像數據。用戶軟件衛星拍攝的圖像通過Google Earth各地區在地球上,和在PS軟件切割合併,你可以得到研究區所需要的圖像數據。

  2)CAD數據。CAD數據主要是指汽車CAD繪圖軟件繪製的圖形的點,線,多邊形和其他數據。

  3)座標位置數據。遙感圖像的完成通常需要高精度定位座標來確定點的座標,包括DOM與DEM的遙感數據,同時收集數據,你需要確定使用投影座標後是什麼樣的,然後點座標定位數據採集。一般可以通過谷歌地球的點定位座標數據,這是緯度和經度座標的地圖單位,可以轉換爲其他格式的座標轉換軟件。

  4)城市規劃圖,地質資源分佈等。繪製主要通過這些圖和地貌圖道路地圖數據的相應區域的使用等。

  2.2 各類空間數據的處理

  由於從各種渠道收集來的數據其格式和類型均不相同,所以需要對不同類型的數據進行不同的處理,從而達到建立空間庫的要求。處理數據所使用的軟件主要有:ESRI開發的ArcGIS 9.3、製圖軟件AutoCAD,軟件Photoshop等。具體的處理如下:

  1)影像圖處理:以江西南昌爲例,爲了使南昌電子地圖與其他電子地圖數據保持一致,首先要確定投影座標系,設定影像的投影採用GCS—WGS—l984座標系;其次通過Google Eaah軟件查詢到若干個控制點的精確座標值,也可以使用GPS定位系統來獲取相應點的座標值;第三在獲取控制點的座標值後將數據代人ArcMap 9.3中進行相應的影像配準,與此同時需要注意在運用RMS處理和檢測控制點座標殘差的過程中,要刪除殘差較大的控制點,並且重新對控制點進行定位,選取座標數值。

  2)CAD數據處理:雖然CAD的數據可以在ArcMap 9.3軟件中直接顯示,但由於:一是數據圖層中沒有采用座標信息,則相應的數據無法進行匹配;二是CAD中的數據信息是用不同圖層記錄的,通過ArcMap 9.3軟件無法識別各個圖層,造成直接使用時部分數據失真,因此必須對CAD數據進行相應處理。

  由於CAD數據主要有DXF和DWG兩種格式,所以需要用不同軟件進行處理,以達到構建數據庫的標準。其中DXF格式的數據可用Areinfo軟件處理,而DWG格式的數據則用ArcCatalog軟件處理。將CAD數據統一轉換爲SHP格式的文件後就可以在ArcMap 9.3中進行矢量化配準,最終得到座標值等相應數據。

  3)紙質地圖處理:首先需要將紙質地圖進行掃描使其轉化爲電子圖像。由於在掃描過程中可能會出現壓痕,摺疊等情況,會造成電子圖像不清晰和側歪等問題,因此需要使用Photo Shop或其他圖像處理軟件將掃描的電子圖像作適當調整,並且將修正調整後的電子圖像轉化爲灰度圖像。

  灰度圖像由圖像處理調整,圖像配準是指由相同的區域獲得的圖像數據,所述幾何變換是在位置對應的圖像點完全重合的操作。使用ArcMap中的軟件由地理參照軟件工具的電子圖像處理來調整登記。爲了提高圖像數據的精確度,在修正登記在選擇的電子圖像的處理是比較小的,地質特徵是顯而易見的和容易識別的控制點,控制點在圖像中選擇的儘可能的平均分佈。殘差來檢查並調整控制點的控制點的選擇(Residual)和均方誤差(Total RMS),直至符合標準的要求。





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