基于ArcGIS的空间数据库设计及实现

0 引言

　　近年来，地理信息系统（GIS）的发展非常迅速，目前已经应用到国土资源管理，交通工程，土木工程，海洋科学，国防和军队许多领域。空间数据库与地理信息系统的开发和应用开发的一个新的数据库技术，它是地理信息系统的重要组成部分，是发展的前提和基础，其他应用程序的一部分。地理信息系统的作用是建立空间决策支持体系的框架，通过实施地理资源和环境管理的有效应用。该数据库是一个高级阶段，地理信息系统，可以很方便地从空间数据库中提取信息，关键在于空间数据库的组织和管理。因此，建立空间数据库的发挥地理信息系统的开发和应用了决定性的作用。

　　1 空间数据库的概念

　　空间数据库是由一系列支持地图查询，真实世界的数据编辑，显示抽象，和分析数据的对象，是包含空间数据仓库。全面管理数据，通过GIS空间数据库的分析和决策。在地理空间的真实存在的每个对象都有其自身的特点，例如，可能是两条道路交叉交换连接也可从另一个隧道隔离，这些特殊行为覆盖模型很难完成。为了模拟更真实的存在的空间对象，Geodatabase公司开发的一种数据模型，底层的数据元素和数据行为紧密在一起。定义了Geodatabase数据模型的地理信息系统的一般模型，并支持面向对象的矢量数据。数据类型的处理数据特征类(Feature―Class)，特征数据集和关系，等组织的地理数据，根据数据的水平。

　　2 空间数据的采集

　　2．1 空间数据采集的来源

　　ArcGIS是美国环境系统研究所公司(Environmental Systems Research Institute，Inc．简称ESRI公司)开发的一套能够满足不同用户需求、可自由伸缩的地理信息开发系列软件，可以安装在客户机、服务器以及移动智能设备终端。

　　与其他信息系统的最大区别就是源空间数据库和数据处理系统。由于系统数据的完整性和及时性的基本构建ArcGIS系统全面，系统的网络分析是特别重要的。因此，应用程序需要在ArcGIS系统功能的基础上，整理收集的数据和数据的类型和格式的数据进行分类，这是数据库处理的准备工作。常见的GIS基础数据如下：

　　1）图像数据类。图像数据产生的数据采集和数据修改的革命，主要通过卫星遥感获得的优势，其他格式的数据不匹配。所提供的服务的谷歌公司谷歌地球软件提供的卫星遥感数据，许多用户的图像数据。用户软件卫星拍摄的图像通过Google Earth各地区在地球上，和在PS软件切割合并，你可以得到研究区所需要的图像数据。

　　2）CAD数据。CAD数据主要是指汽车CAD绘图软件绘制的图形的点，线，多边形和其他数据。

　　3）坐标位置数据。遥感图像的完成通常需要高精度定位坐标来确定点的坐标，包括DOM与DEM的遥感数据，同时收集数据，你需要确定使用投影坐标后是什么样的，然后点坐标定位数据采集。一般可以通过谷歌地球的点定位坐标数据，这是纬度和经度坐标的地图单位，可以转换为其他格式的坐标转换软件。

　　4）城市规划图，地质资源分布等。绘制主要通过这些图和地貌图道路地图数据的相应区域的使用等。

　　2．2 各类空间数据的处理

　　由于从各种渠道收集来的数据其格式和类型均不相同，所以需要对不同类型的数据进行不同的处理，从而达到建立空间库的要求。处理数据所使用的软件主要有：ESRI开发的ArcGIS 9．3、制图软件AutoCAD，软件Photoshop等。具体的处理如下：

　　1)影像图处理：以江西南昌为例，为了使南昌电子地图与其他电子地图数据保持一致，首先要确定投影坐标系，设定影像的投影采用GCS―WGS―l984坐标系；其次通过Google Eaah软件查询到若干个控制点的精确坐标值，也可以使用GPS定位系统来获取相应点的坐标值；第三在获取控制点的坐标值后将数据代人ArcMap 9．3中进行相应的影像配准，与此同时需要注意在运用RMS处理和检测控制点坐标残差的过程中，要删除残差较大的控制点，并且重新对控制点进行定位，选取坐标数值。

　　2)CAD数据处理：虽然CAD的数据可以在ArcMap 9．3软件中直接显示，但由于：一是数据图层中没有采用坐标信息，则相应的数据无法进行匹配；二是CAD中的数据信息是用不同图层记录的，通过ArcMap 9．3软件无法识别各个图层，造成直接使用时部分数据失真，因此必须对CAD数据进行相应处理。

　　由于CAD数据主要有DXF和DWG两种格式，所以需要用不同软件进行处理，以达到构建数据库的标准。其中DXF格式的数据可用Areinfo软件处理，而DWG格式的数据则用ArcCatalog软件处理。将CAD数据统一转换为SHP格式的文件后就可以在ArcMap 9．3中进行矢量化配准，最终得到坐标值等相应数据。

　　3)纸质地图处理：首先需要将纸质地图进行扫描使其转化为电子图像。由于在扫描过程中可能会出现压痕，折叠等情况，会造成电子图像不清晰和侧歪等问题，因此需要使用Photo Shop或其他图像处理软件将扫描的电子图像作适当调整，并且将修正调整后的电子图像转化为灰度图像。

　　灰度图像由图像处理调整，图像配准是指由相同的区域获得的图像数据，所述几何变换是在位置对应的图像点完全重合的操作。使用ArcMap中的软件由地理参照软件工具的电子图像处理来调整登记。为了提高图像数据的精确度，在修正登记在选择的电子图像的处理是比较小的，地质特征是显而易见的和容易识别的控制点，控制点在图像中选择的尽可能的平均分布。残差来检查并调整控制点的控制点的选择(Residual)和均方误差(Total RMS)，直至符合标准的要求。