地理數據如何組織及基於圖層顯示

❶ arcmap說明如何組織圖層以把此圖上所有信息存儲到資料庫中

打開ArcCatalog數據管理器，找到要導入資料庫的圖層文件，點擊導出轉出至地理資料庫（單個）；彈出對話框，輸入要導入的要素數據層，選擇個人地理資料庫，輸入名稱，確定。

❷ 地理信息系統功能的圖形顯示

GIS來源於地圖，也離不開地圖。GIS的一個基本功能就是能根據用戶的要求，通過對數據的提取和分析，以圖形的方式表示結果。當GIS數據被描繪在地圖上時，信息就變得容易理解和解釋。GIS不只是為了有效地存儲、管理、查詢和操作地理數據，更重要的是以可視化的形式將數據或經過深加工的地理信息呈現在用戶面前，方便地通過圖形認識地理空間實體和現象及其相互關系。
地理信息系統為用戶提供了許多用於地理數據表現的工具，其形式既可以是計算機屏幕顯示，也可以是諸如報告、表格、地圖等硬復制圖件，尤其要強調的是地理信息系統的地圖輸出功能。一個好的地理信息系統應能提供一種良好的、互動式的制圖環境，以供地理信息系統的使用者能夠設計和製作出高質量的地圖。
因為地理比例尺對於地理研究的性質具有決定意義，所以需要根據不同的詳略程度，允許地圖存在多級比例尺數據源。用戶對地理環境既需要有宏觀上的認識，同時也有觀察局部細節微觀上的要求。因此，為了能夠全面、充分地反映系統所關心區域的空間地理信息，有必要採用多種比例尺共存的方式，以滿足GIS的多層次需求。某一地區在某一比例尺條件下的地理資料，不僅代表了在該種比例尺條件下對於該區域地理空間結構的抽象和概括，而且也代表了在該種比例尺條件下對於該區域地理功能的抽象和概括。
多比例尺GIS中空間數據的最大特點是對同一地理實體的數據表達不同。
由於在地理信息系統中的地圖數據採取了分層組織管理方法，因而在顯示時也可以採取該方法，即同比例尺條件下可以採用多圖層方式來表達地理實體。
除了常見的二維平面地圖之外，地理信息三維顯示也成為地理信息一個重要的表現方式。利用三維顯示技術，可以更為直觀形象地表現地理環境信息，更容易讓用戶接受和理解。

❸ 地理信息系統知識點

地理信息系統是一門綜合性學科，結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經廣泛的應用在不同的領域，是用於輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據的計算機系統，接下來我為你整理了地理信息系統知識點，一起來看看吧。

地理信息系統知識點(一)

1、什麼是GIS?它具有什麼特點?

答：地理信息系統(GIS , Geographic Information System)是在計算機硬、軟體系統支持下，對現實世界(資源與環境)的研究和變遷的各類空間數據及描述這些空間數據特性的屬性進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統

特點有：

○1具有採集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力;

○2以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態預測的能力;並能產生高層次的地理信息。

○3具有公共的地理定位基礎，所有的地理要素，要按經緯度或者特有的坐標系統進行嚴格的空間定位。

○4由計算機系統支持進行空間地理數據管理，並由計算機程序模擬常規的或專門的地理分析方法，作用於空間數據，產生有用信息，完成人類難以完成的任務。

○5地理信息系統從外部來看，它表現為計算機軟硬體系統;而其內涵確是由計算機程序和地理數據組織而成的地理空間信息模型，是一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統。信息的流動及信息流動的結果，完全由計算機程序的運行和數據的交換來模擬

2、GIS與其它信息系統有什麼區別

答：第一，GIS有別於DBMS(資料庫管理系統)，GIS具有以某種選定的方式對空間數據進行解釋和判斷的能力，而不是簡單的數據管理，這種能力使用戶能得到關於數據的知識，因此，GIS是能對空間數據進行分析的DBMS，GIS必須包含DBMS。

第二，GIS有別於MIS(管理信息系統)，GIS要對圖形數據和屬性資料庫共同管理、分析和應用，GIS的軟硬體設備要復雜、系統功能要強;MIS則只有屬性資料庫的管理，即使存貯了圖形，也是以文件形式管理，圖形要素不能分解、查詢、沒有拓撲關系。管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。

第三，GIS有別於地圖資料庫，地圖資料庫僅僅是將數字地圖有組織地存放起來，不注重分析和查詢，不可能去綜合圖形數據和屬性數據進行深層次的空間分析，提供輔助決策的信息，它只是GIS的一個數據源。

第四，GIS有別於CAD系統，二者雖然都有參考系統，都能描述圖形，但CAD系統只處理規則的幾何圖形，屬性庫功能弱，更缺乏分析和判斷能力。

3、簡述GIS的構成

答：GIS構成：硬體平台、軟體平台、空間數據、應用人員、GIS模型。

4、簡述GIS的發展。

答：地理信息系統的發展的四個階段 ：

第一階段：60年代起源於北美：加拿大國家土地調查局為了處理大量的土地調查資料，於60年 代開始建立地理信息系統(CGIS)，於70年代初投入產品生產;同一時期的美國哈佛大學的計算機圖形與空間分析實驗室，建立通用的制圖軟體包，竭力發展空間分析模型和軟體

第二階段：70年代是GIS發展的鞏固階段：美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對地理信息系統的研究均投入了大量的人力、物力、財力，研究不同專題、不同規模、不同類型的各具特色的地理信息系統。

第三階段：80年代為地理信息系統的大發展階段：計算機的迅速發展和普及，地理信息系統也逐 步走向成熟，並在全世界范圍內全面地推向應用階段。

第四階段：90年代至今為地理信息系統的應用普及時代 ：由於計算機的軟硬體均得到飛速的發展，網路已進入千家萬戶，地理信息系統已成為許多機構必備的工作系統，尤其是政府決策部門在一定程度上由於受地理信息系統影響而改變了現有機構的運行方式、設置與工作計劃等。從美國的 “國家信息基礎設施：行動計劃(National Information Infrastructure ,簡稱NII)” 建設到數字地球的提出，由“數字地球”細化到“數字中國”、“數字省區”、“數字城市” 、“數字小區”直到“企業信息化”、“電子商務”、“數字通訊”、“虛擬現實”等眾多的信息化領域的工作已全面鋪開。

5、舉例說明GIS可應用的行業

測繪與地圖制圖 資源調查與管理 城鄉規劃 災害監測 環境保護 國防 宏觀決策支持

如：防火信息系統、水質管理、城市土地利用信息系統、電信資源管理、鐵路地理信息系統、公安警用地理信息系統、醫療機構信息查詢等

地理信息系統知識點(二)

1、說說地理空間模型是怎樣建立的?

(1)地球橢球體模型：以大地水準面為基準建立的。地球的形狀接近於橢圓繞其短軸形成的橢球體，通過扁率表示橢球體的扁平程度。大地水準面與具有微小扁率的旋轉橢球面非常接近，可用旋轉橢球體代替大地球體。

(2)地球表面：最自然的面，包括海洋底部、高山、高原等在內的固體地球表面。——太復雜，難以建模，各種量算也非常困難。

(3)大地水準面：相對抽象的面，是靜止海平面的延伸。以它為基準，可以用水準儀測量地球自然表面上任意點的高程。——海平面的起伏將導致測量的不確定。大地水準面所包圍的球體，叫大地球體

2、GIS中為什麼要考慮地圖投影?

答：GIS以地圖方式顯示地理信息。地圖是平面，而地理信息則是在地球橢球上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。

GIS資料庫中地理數據以地理坐標存儲時，則以地圖為數據源的空間數據必須通過投影變換轉換成地理坐標;而輸出或顯示時，則要將地理坐標表示的空間數據通過投影變換變換成指定投影的平面坐標。

GIS中，地理數據的顯示可根據用戶的需要而指定投影方式，但當所顯示的地圖與國家基本地圖系列的比例尺一致時，一般採用國家基本系列地圖所用的投影。

3、地理空間實體的三要素是什麼?它們之間的關系是怎樣的?

答：地理空間試題三要素是點、線、面三種要素，分別用點狀、線狀、面狀符號表示。其中，點要素是有位置，無寬度和長度的抽象的點;線要素是有長度，但無寬度和高度 用來描述線狀實體的，通常在網路分析中使用較多，度量實體距離。面要素則具有長和寬的目標，通常用來表示自然或人工的封閉多邊形，一般分為連續面和不連續面。

4、 空間數據的基本特徵有哪些?地理信息的數字化描述方法有哪些?

5、 答：有

屬性特徵：描述空間對象的特性，即是什麼，如對象的類別、等級、名稱、數量等。

空間特徵：描述空間對象的地理位置以及相互關系，又稱幾何特徵和拓撲特徵，前者用經緯度、坐標表示，後者如交通學院與電力學院相鄰等。

時間特徵：描述空間對象隨時間的變化

方法有：顯性描述和隱性描述。計算機對空間實體的顯性描述也稱柵格數據結構，對地理實體的隱性描述也成矢量數據結構。所以有柵格法和矢量法可以表示空間信息。

6、 什麼是元數據?為什麼要使用元數據?

答：元數據是關於數據的描述性數據信息，說明數據內容、質量、狀況和其他有關特徵的背景信息。其目的是促進數據集的高效利用，並為計算機輔助軟體工程服務。

元數據的作用和意義：

(1)幫助數據生產單位有效的維護和管理數據;

(2)提供有關數據生產單位的各種有關信息供用戶查詢;

(3) 幫助用戶了解數據;

(4) 提供有關信息，以便用戶處理和轉換有用數據。

(5) 採用元數據可以便於數據共享。

地理信息系統知識點(三)

1、資料庫的定義：是為一定目的服務，以特定的數據存儲的相關聯的數據集合

2、資料庫的特徵：

(1)在資料庫中的數據獨立於應用，從而實現了數據共享，減少了信息冗餘，提高了數據的利用效率。

(2)在數據值中建立了聯系，體現邏輯性和科學性。

(3)復雜的數據模型，為數據的安全與保護提供了基礎。

(4)數據保護性特徵

3、資料庫管理系統

定義：在信息系統中，應用程序對資料庫中的數據的訪問，是通過一個能對資料庫進行定義、建立、維護、管理、查詢、通訊等基本操作的核心軟體而進行的。功能：資料庫的定義、資料庫的維護、資料庫之間的通訊。

4、地理信息系統資料庫(GIS資料庫)及其特點

定義： GIS資料庫是關於特定區域內一定地理要素特徵的數據集合。

特點：(1)不僅存貯有關對象的屬性數據，同時還存儲有關對象的空 間定位數據，且二者具有不可分割的緊密聯系。(2)數據量特別大。(3)數據的應用廣泛。

5、數據模型：資料庫系統中關於數據和聯系的邏輯組織的形式表示。資料庫領域採用的數據模型有層次模型、網狀模型和關系模型，其中應用最廣泛的是關系模型。

6、傳統資料庫在管理空間數據時的局限：

(1)管理的是不連續的、相關性較小的數字和字元。

(2)管理的實體類型較少，並且實體類型之間通常只有簡單、固定的空間關系。

(3)存儲的數據通常為等長記錄的數據;

❹ 地理信息系統中地理圖層的概念

信息是向人們或機器提供關於現實世界各種事實的知識，是數據、消息中所包含的意義，它不隨載體的物理形式的各種改變而改變。信息具有以下特點：客觀性、適用性、傳輸性、共享性。數據是通過數字化或直接記錄下來的可以被鑒別的符號，不僅數字是數據，而且文字、符號和圖像也是數據。地理信息屬於空間信息，它通過經偉網或公路網等建立的地理坐標來實現空間位置的識別。地理信息還具有多維結構的特徵，即在二維空間的基礎上實現多專題的第三維結構，而各個專題型實體型之間的聯系是通過屬性碼進行的，這就為地理系統各圈層之間的綜合研究提供了可能，也為地理系統多層次的分析和信息的傳輸與篩選提供了方便。地理信息系統是指專門處理地理空間數據的計算機系統。從外部看錶現為計算機軟硬體系統；其內涵卻是由計算機程序和地理數據組織而成的地理空間信息模型，是一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統。

❺ 地理信息數字化主要方法

信息來源如果能將你所在州的降雨和你所在縣上空的照片聯系起來，可以判斷出哪塊濕地在一年的某些時候會乾涸。一個GIS系統就能夠進行這樣的分析，它能夠將不同來源的信息以不同的形式應用。對於源數據的基本要求是確定變數的位置。位置可能由經度，緯度和海拔的 x，y，z坐標來標注，或是由其他地理編碼系統比如ZIP碼，又或是高速公路英里標志來表示。任何可以定位存放的變數都能被反饋到GIS。一些政府機構和非政府組織生產正在製作能夠直接訪問GIS的計算機資料庫。可以將地圖中不同類型的數據格式輸入GIS。GIS 系統同時能將不是地圖形式的數字信息轉換可識別利用的形式。例如，通過分析由遙感生成的數字衛星圖像，可以生成一個與地圖類似的有關植被覆蓋的數字信息層。同樣，人口調查或水文表格數據也可在GIS系統中被轉換成作為主題信息層的地圖形式。資料展現GIS 數據以數字數據的形式表現了現實世界客觀對象（公路，土地利用，海拔）。現實世界客觀對象可被劃分為二個抽象概念：離散對象（如房屋） 和連續的對象領域（如降雨量或海拔）。這二種抽象體在GIS系統中存儲數據主要的二種方法為：柵格（網格）和矢量。柵格（網格）數據由存放唯一值存儲單元的行和列組成。它與柵格（網格）圖像是類似的，除了使用合適的顏色之外，各個單元記錄的數值也可能是一個分類組，例如土地使用狀況，一個連續的值，或是降雨量，或是當數據不是可用時記錄的一個空值。柵格數據集的解析度取決於地面單位的網格寬度。通常存儲單元代表地面的方形區域， 但也可以用來代表其它形狀。柵格數據既可以用來代表一塊區域，也可以用來表示一個實物，實物被存儲為... 矢量數據利用了幾何圖形例如點，線（一系列點坐標），或是面（形狀決定於線）來表現客觀對象。例如，在住房細分中以多邊形來代表物產邊界，以點來精確表示位置。矢量同樣可以用來表示具有連續變化性的領域。利用等高線和不規則三角網（TIN）來表示海拔或其他連續變化的值。TIN的記錄對於這些連接成一個由三角形構成的不規則網格的點進行評估。三角形所在的面代表地形表面。利用柵格或矢量數據模型來表達現實既有優點也有缺點。柵格數據設置在面內所有的點上都記錄同一個值，而矢量格式只在需要的地方存儲數據，這就使得前者所需的存儲的空間大於後者。對於柵格數據可以很輕易地實現覆蓋的操作，而對於矢量數據來說要困難得多。矢量數據可以象在傳統地圖上的矢量圖形一樣被顯示出來，而柵格數據在以圖象顯示時顯示對象的邊界將呈現模糊狀。除了以幾何向量坐標或是柵格單元位置來表達的空間數據外，另外的非空間數據也可以被存儲。在矢量數據中，這些附加數據為客觀對象的屬性。例如，一個森林資源的多邊形可能包含一個標識符值及有關樹木種類的信息。在柵格數據中單元值可存儲屬性信息，但同樣可以作為與其他表格中記錄相關的標識符。資料擷取數據擷取——向系統內輸入數據——它占據了GIS從業者的大部分時間。有多種方法向GIS中輸入數據，在其中它以數字格式存儲。印在紙或聚酯薄膜地圖上的現有數據可以被數字化或掃描來產生數字數據。數字化儀從地圖中產生向量數據作為操作符軌跡點、線和多邊形的邊界。掃描地圖可以產生能被進一步處理生成向量數據的光柵數據。測量數據可以從測量器械上的數字數據收集系統中被直接輸入到GIS中。從全球定位系統（GPS）——另一種測量工具中得到的位置，也可以被直接輸入到GIS中。遙感數據同樣在數據收集中發揮著重要作用，並由附在平台上的多個感測器組成。感測器包括攝像機、數字掃描儀和激光雷達，而平台則通常由航空器和衛星構成。現在大部分數字數據來源於圖片判讀和航空照片。軟拷貝工作站用來數字化直接從數字圖像的立體象對中得到的特徵。這些系統允許數據以二維或三維捕捉，它們的海拔直接從用照相測量法原理的立體象對中測量得到。現今，模擬航空照片先被掃描然後再輸入到軟拷貝系統，但隨著高質量的數字攝像機越來越便宜，這一步也就可被省略了。衛星遙感提供了空間數據的另一個重要來源。這里衛星使用不同的感測器包來被動地測量從主動感測器如雷達發射出去的電磁波頻譜或無線電波的部分的反射系數。遙感收集可以進一步處理來標識感興趣的對象和類例如土地覆蓋的光柵數據。除了收集和輸入空間數據之外，屬性數據也要輸入到GIS中。對於向量數據，這包括關於表現在系統中的對象的附加信息。輸入數據到GIS中後，通常還要編輯，來消除錯誤，或進一步處理。對於向量數據必須要「拓撲正確」才能進行一些高級分析。比如說，在公路網中，線必須與交叉點處的結點相連。像反沖或過沖的錯誤也必須消除。對於掃描的地圖，源地圖上的污點可能需要從生成的光柵中消除。例如，污物的斑點可能會把兩條本不該相連的線連在一起。資料操作GIS可以執行數據重構來把數據轉換成不同的格式。例如，GIS可以通過在具有相同分類的所有單元周圍生成線，同時決定單元的空間關系，如鄰接和包含，來將衛星圖像轉換成向量結構。
由於數字數據以不同的方法收集和存儲，兩種數據源可能會不完全兼容。因此GIS必須能夠將地理數據從一種結構轉換到另一種結構。
投影系統，坐標系統與轉換
財產所有權地圖與土壤分布圖可能以不同的比例尺顯示數據。GIS中的地圖數據必須能被操作以使其與從其它地圖獲得的數據對齊或相配合。在數字數據被分析前，它們可能得經過其它一些將它們整合進GIS的處理，比如，投影與坐標變換。地球可以用多種模型來表示，對於地球表面上的任一給定點，各個模型都可能給出一套不同的坐標（如緯度，經度，海拔）。最簡單的模型是假定地球是一個理想的球體。隨著地球的更多測量逐漸累積，地球的模型也變得越來越復雜，越來越精確。事實上，有些模型應用於地球的不同區域以提供更高的精確度（如北美坐標系統，1983-NAD83-只適合在美國使用，而在歐洲卻不適用）。
投影是製作地圖的基礎部分，它是從地球的一種模型中轉換信息的數學方法，它將三維的彎曲表面轉換成二維的媒介（比如紙或電腦屏幕）。不同類型的地圖要採用不同的投影投影系統，因為每種投影系統有其自身的合適的用途。比如一種可以精確反映大陸形狀的投影會歪曲大陸的相對尺寸（翻譯的是英文的維基網路）GIS空間分析空間分析能力是GIS的主要功能，也是GIS與計算機制圖軟體相區別的主要特徵。空間分析是從空間物體的空間位置、聯系等方面去研究空間事物，以及對空間事物做出定量的描述。一般地講，它只回答What（是什麼？）、Where（在哪裡？）、How（怎麼樣？）等問題，但並不（能）回答Why（為什麼？）。空間分析需要復雜的數學工具，其中最主要的是空間統計學、圖論、拓撲學、計算幾何等[1]，其主要任務是對空間構成進行描述和分析，以達到獲取、描述和認知空間數據；理解和解釋地理圖案的背景過程；空間過程的模擬和預測；調控地理空間上發生的事件等目的。
GIS空間分析的內涵極為豐富，包括空間查詢、空間量測、疊置分析、緩沖區分析、網路分析、空間統計分類等多個方面。GIS 空間分析技術方法包括以下兩大類：
⑴空間基本分析：基於空間圖形數據的分析計算，即基於圖的分析。該分析功能與GIS 其他功能模塊有緊密聯系，技術發展也比較成熟。主要有空間信息量算、緩沖區分析、空間拓撲疊置分析、網路分析、復合分析、鄰近分析及空間聯結、空間統計分析等。
⑵空間模擬分析：也稱為專業型空間分析。該技術解決應用領域對空間數據處理與輸出的特殊要求，空間實體和關系通過專業模型得到簡化和抽象，而系統則通過模型進行分析操作。目前GIS 在該領域的研究相對落後，尚未形成一個統一的結構體系。
空間分析技術與許多學科有聯系，地理學、經濟學、區域科學、大氣、 地球物理、水文等專門學科為其提供知識和機理。
除了GIS軟體捆綁空間分析模塊外，目前也有一些專用的空間分析軟體，如GISLIB、SIM、PPA、Fragstats等。
數據建模
將濕地地圖與在機場、電視台和學校等不同地方記錄的降雨量關聯起來是很困難的。然而，GIS能夠描述 地表、地下和大氣的二維三維特徵。
例如，GIS能夠將反應降雨量的雨量線迅速制圖。
這樣的圖稱為雨量線圖。通過有限數量的點的量測可以估計出整個地表的特徵，這樣的方法已經很成熟。一張二維雨量線圖可以和GIS中相同區域的其它圖層進行疊加分析。
拓撲建模
在過去的35年，在濕地邊上有沒有任何加油站或工廠經營過？有沒有任何滿足在2英里內且高出濕地的條件的這類設施？GIS可以識別並分析這種在數字化空間數據中的這種空間關系。這些拓撲關系允許進行復雜的空間建模和分析。地理實體音的拓撲關系包括連接（什麼和什麼相連）、包含（什麼在什麼之中）、還有鄰近（兩者之間的遠近）。
網路建模
如果所有在濕地附近的工廠同時向河中排放化學物質，那麼排入濕地的污染物的數量要多久就能達到破壞環境的數量？GIS能模擬出污染物沿線性網路（河流）的擴散的路徑。諸如坡度、速度限值、管道直徑之類的數值可以納入這個模型使得模擬得更精確。網路建模通常用於交通規劃、水文建模和地下管網建模。地理信息系統工程地理信息系統工程是應用系統原理和方法，針對特定的實際應用目的和要求，統籌設計、優化、建設、評價、維護實用GIS系統的全部過程和步驟的統稱。
GIS工程具有一定的廣泛性。它是系統原理和方法在GIS工程建設領域內的具體應用。它的基本原理是系統工程，即從系統的觀點出發，立足於整體，統籌全局，又將系統分析和系統綜合有機地結合起來，採用定量的或定性與定量相結合的方法，提供GIS工程的建設模式。同時，GIS工程在很大程度上是計算機軟體系統，它在軟體設計和實現上要遵循軟體工程的原理，研究軟體開發的方法和軟體開發工具，爭取以較少的代價獲取用戶滿意的軟體產品，支持GIS工程。
GIS工程又具有相對的針對性。GIS工程總是面向具體的應用而存在，它伴隨著用戶的背景、要求、能力、用途等諸多因素而發生變化。這一方法說明GIS具有很強的功用性，另一方面則要求從系統的高度抽象出符合一般GIS工程設計和建設的思路和模式，用以指導各種GIS工程建設。
GIS工程涵蓋范圍很廣，它貫穿工程設計、優化、建設、評價、維護更新等全過程，並綜合考慮人的因素、物的因素，使其整體統籌考慮的范疇，做到"物盡其用，人盡其能"，以最小的代價取得最佳的收益。
GIS工程涉及因素眾多，概括起來可以分為硬體、軟體、數據及人。硬體是構成GIS系統的物理基礎；軟體形成GIS系統的驅動模型；數據是GIS系統的血液；人則是活躍在GIS工程中的另一個十分重要的因素，人既是系統的提出者，又是系統的設計者、建設者，同時還是系統的使用者、維護者。如果人的作用發揮得好，可以增強系統的功能，增加系統的效益，為系統增值，反之會削弱系統應有的潛能。如果說硬體、軟體、數據表現出某種層次關系的話，即軟體構築於硬體之上，數據賴以軟體而存在，那麼，人的作用就是嵌入在整個GIS工程領域之中。Geographic Information SystemJGIS is an international refereed journal dedicated to the latest advancement of Geographic Information System . The goal of this journal is to keep a record of the state-of-the-art research and promote the research work in these fast moving areas. The journal publishes the highest quality, original papers included but not limited to the fields:
JGIS是一個國際權威期刊，由美國科研出版社編輯。致力於地理信息系統（GIS）的最新進展。這本雜志的目標是要保持一個記錄的國家的最先進的研究，並促進在這些快速發展的領域的研究工作。該雜志出版最高質量的，原來的文件，包含以下領域：
地理信息系統
Cartography and Geodesy
Computational Geometry
Computer Vision Applications in GIS
Distributed, Parallel, and GPU Algorithms for GIS
Earth Observation
Environmental Geomatics — GIS, RS and Other Spatial Information Technologies
Geographical Analysis for Urban and Regional Development
Geographic Information Retrieval
GIS and Cloud Computing
GIS and High Performance Computing
Human Computer Interaction and Visualization
Image and Video Understanding
Location-Based Services
Location Privacy, Data Sharing and Security
Performance Evaluation
Photogrammetry
Similarity Searching
Social Networks and Volunteer Geographic
Spatial Analysis and Integration
Spatial and Spatio-Temporal Information Acquisition
Spatial Data Mining and Knowledge Discovery
Spatial Data Quality and Uncertainty
Spatial Data Structures and Algorithms
Spatial Data Warehousing, OLAP, and Decision Support
Spatial Information and Society
Spatial Modeling and Reasoning
Spatial Query Processing and Optimization
Spatial Semantic Web
Spatio-Temporal Data Handling
Spatio-Temporal Sensor Networks
Spatio-Temporal Stream Processing
Spatio-Textual Searching
Standardization and Interoperability for GIS
Storage and Indexing
Systems, Architectures and Middleware for GIS
Traffic Telematics
Transportation
Visual Languages and Querying
Wireless, Web, and Real-Time Applications
編輯本段GIS的發展趨勢趨於綜合性發展GIS、遙感（RS）和全球定位系統（GPS）3S集成技術的發展在世界各國引起了普遍重視。RS主要側重於信息獲取和動態監測；GIS主要是空間信息的管理、分析；GPS是空間定位、導航。GIS的綜合性發展趨勢還體現在與OA、Internet、多媒體、虛擬現實等技術的集成。開放式GISGIS數據共享和互動式操作促進GIS社會化發展。開放式GIS協會（OGC）打破當前GIS業各地區、各單位、各企業各自為營的局面，促進GIS社會化發展。產業化發展GIS產業對象主要包括：硬體、軟體、數據採集與數據轉換、電子數據、遙感信息獲取與處理、系統開發與集成、咨詢與技術服務。向組件式發展採用面向對象技術開發組件式GIS是GIS軟體發展的必然趨勢，GIS軟體的可配置性、可擴展性和開放性將更強，進行二次開發將更方便。WEB GISWebGIS是Internet技術應用於GIS開發的產物。是一個互動式的、分布式的、動態的地理信息系統，是由多個主機、多個資料庫的無線終端，並由客戶機與伺服器（HTTP伺服器及應用伺服器）相連所組成的。GIS通過WWW功能得以擴展，真正成為了一種大眾使用的工具。從WWW的任意一個節點，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的空間數據、製作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進入千家萬戶。
編輯本段地理信息系統空間分析的發展趨勢GIS 技術的應用極大地促進了空間分析的需求和應用。GIS 應用的最高目標是空間決策支持，而空間決策支持的核心必然是空間分析。因此，基於GIS 的空間分析的發展方向為：由空間分析向時空分析領域拓展萬事萬物均處在一定的時空坐標系中，時間、空間和屬性是地理實體的3 個基本特徵，時空（Spatio-temporal）分析是指用於描繪隨時間動態變化的空間物體和空間現象特徵的一系列技術，其分析結果依賴於事件的時空分布。時空資料庫模型的研究起步於20 世紀90 年代，由於時空資料庫的復雜性，對它的研究目前仍處於理論階段，尚無成熟的商品化軟體平台問世，故建立在其上的時空分析進展緩慢。隨著近期計算機技術和GIS 的飛速發展，作為客觀現實世界抽象和表示的時空數據模型日漸成為人們關注的熱點課題。時空分析的有效模型基於GIS 的空間分析和CI 的融合，將該領域拓展到計算科學、統計學、數學、物理學、神經系統科學、認知學、電子工程、計算地理學等領域，使得GIS 可以將這些學科的最新成果應用於空間決策支持。另外，CI 技術之間的相互結合更加拓展了空間分析的應用領域，如模糊邏輯與模糊神經網路相結合的模糊神經網路，神經網路與遺傳演算法和免疫演算法相結合探詢網路結構和權重優化等。將CI 技術與SDA 相結合，在GIS 環境下建立時空一體化的時空過程模擬分析引擎已成為SDA 的一項重要內容。與時空分析模型高度融合由於需求和描述對象的多樣化，建模時需要考慮各種不同情況，集成多個動態模型，建立基於GIS 的統一時空分析構架（圖1）。例如，對空間地理事件的對比和評價可以用傳統的AHP 方法結合神經網路模型來綜合評價；對空間地理事件的發展趨勢如城市面積的發展演變可以通過事件驅動的模擬形式結合細胞自動機模型來描述；一些基於輸入一輸出的事件，例如時空經濟分析等可以採用「黑箱」方法（如Neural Networks 模型）或基於CI 的混合方法等。同時，將對不同領域適用的空間分析模型組織整合到一個統一框架中，結合專家經驗和先驗知識，進行有效的組織、調度和通訊，使其從環境接受感知信息，進行協同工作，執行各種智能決策行為，這也正是目前智能體（agent）所要研究和解決的問題，最終目標是使G1S與時空分析模型成為高度融合的時空決策集成平台。
編輯本段特點GIS的操作對象是空間數據空間數據包括地理數據、屬性數據、幾何數據、時間數據。GIS對空間數據的管理與操作，是GIS區別於其它信息系統的根本標志，也是技術難點之一。GIS的技術優勢在於它的空間分析能力GIS獨特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復雜的查詢功能、強大的圖形處理和表達、空間模擬和空間決策支持等，可產生常規方法難以獲得的重要信息，這是GIS的重要貢獻。GIS與地理學、測繪學聯系緊密地理學是GIS的理論依託，為GIS提供有關空間分析的基本觀點和方法。測繪學為GIS提供各種定位數據，其理論和演算法可直接用於空間數據的變換和處理。

❻ 怎樣根據已有分類圖用gis建立資料庫

GIS項目所需的數據是以不同的格式分散存儲在不同的目錄下。為了進行分析，必須找到數據，從中獲得所需要的信息，並將它復制到合適的工作空間中去。使用ArcGIS軟體ArcCatalog，能夠高效地瀏覽和組織所需的數據。 通過組織GIS項目資料庫來存放獲得的或創建的數據。將使用ArcGIS軟體ArcCatalog來預覽和復制數據，創建文件夾來存儲數據，並創建圖層來顯示遠程數據。使用Catalog目錄樹下的一個目錄來組織項目資料庫，可以更容易地找到所需數據。
組織GIS項目資料庫的方法有多種。其中一個較好的方法就是創建一個單獨的project文件夾，然後用其部分子文件夾來存儲輸入數據，用其它子文件夾來存儲分析過程中產生的數據集。
與其他眾多的GIS項目一樣，GIS項目所需數據來自於多種數據源。其中部分數據具有不同的數據格式或不同的坐標系統。大多數數據已經收集好了。下表列出了所使用數據的當前位置。


用戶將復制這些數據(保留原始數據作為備份)，將其放到一個單獨的project文件夾，這樣獲取比較方便。還需要創建一個新的文件夾，用以存儲分析過程中產生的數據。
並沒有一個統一的方法構造GIS項目資料庫;選擇什麼樣的方法合適，很大程度上取決於個人偏好。創建的目標是：使數據集的重復最小，數據組織合理，易於訪問。這樣有助於在項目分析過程中以及以後重新查看項目時，避免產生混淆。在硬碟上創建文件夾及移動數據集前，最好畫出project文件夾結構草圖。


City_share、County_share,和State_share文件夾存儲在本地機上，但可以通過網路共享這些文件夾。可以使用ArcGIS來管理和顯示網路中任何共享驅動器上的GIS數據。
用戶還需要考慮如何給新創建的數據集命名，並創建命名規范。使用有意義的名字可以讓我們一看就知道這個數據集的內容是什麼。例如，如果我們合並兩地塊的數據集，可以將新產生的地塊數據集命名為parcel01mrg，以此來表明這是第一個新產生的地塊數據集，並且是通過合並操作得來的。如果隨後編輯數據集，可以將編輯後的數據集命名為parcel02edt，等等。
使用ArcGIS軟體ArcCatalog來復制含有共享文件的文件夾到一個新位置，這樣在復制數據操作時，保持原始數據不變。接下來，創建新的個人資料庫來存儲將要創建的新數據集。另外，還要創建兩個新文件夾：一個用來存儲該城市的GreenvalleyDB地理資料庫的圖層;另一個用來存儲分析過程中產生的新圖層。步驟如下：
1.復制project文件夾;
2.創建與project文件夾的連接;
3.在project文件夾中創建WaterProject個人地理資料庫;
4.在project文件夾中新建City_layers文件夾;
5.在project文件夾中新建Analysis文件夾。

復制project文件夾
project文件夾中包含有其它部門與用戶共享的數據。可以將整個project文件夾復制到本地硬碟中。
1.單擊Start，指向Programs，指向ArcGIS，並單擊ArcCatalog。
2.打開ArcGIS\ArcTutor\Getting_Started文件夾，雙擊該文件夾，查看其內容。

3.單擊project文件夾，然後按住Ctrl鍵，將文件夾從當前位置拖放到本地硬碟C盤，或其它分區或文件夾。

把文件夾拖到另一驅動器(如從C盤拖到D盤)，將把該文件夾及其內容復制到新位置。如果在同一驅動器拖動文件夾到一個新位置，只是移動文件夾。要在同一驅動器里復制文件夾，在拖動文件夾的同時，按住Ctrl鍵即可。
4.ArcGIS復制完數據後，在Catalog目錄樹中單擊C:\ ，在Catalog窗口右邊查看C:\中的內容。
可以看到project文件夾在列表中。

現在，已經復制了project文件夾，就可以在不改變原始數據情況下對復制數據進行操作。

建立與project文件夾的連接
如果在一個驅動器上有許多文件夾，用滑鼠拖動滾動條來找到某個文件夾會非常繁瑣。建立文件夾的一個連接會很方便。下面為project文件夾創建一個連接。
1.在教程中，我們通過單擊Connect to Folder建立文件夾的連接並瀏覽該文件夾，下面介紹一個快速方法：
2.單擊List按鈕 ，指向Catalog窗口右邊的project文件夾（需選擇contents選項）；
3.單擊project文件夾並拖放到位於Catalog目錄樹頂部的Catalog目錄中；

新的C:\project文件夾連接就顯示在Catalog目錄樹中了。

這個連接是project文件夾的一個快捷方式。在下面的項目分析中，我們可以使用這個連接訪問project文件夾的數據。

創建個人地理資料庫
接下來，我們將在project文件夾中創建一個個人地理資料庫來存儲更新的和項目過程中新創建的數據集。使用地理資料庫是存儲、獲取和管理數據的一種有效方法。
1.單擊剛才創建的project文件夾連接，在Catalog右邊的窗口查看其內容。

2．右鍵單擊project文件夾連接，指向New，然後單擊Personal Geodatabase。

如果正在使用ArcInfo，可以看到其他選項。
在Catalog窗口的右邊列出了新的地理資料庫，並高亮顯示其名稱（New Personal Geodatabase）。

3． 在高亮顯示的文本上，重命名資料庫為「WaterProject」，並按Enter鍵。

創建City_layers文件夾和Analysis文件夾
現在我們要在project文件夾下創建兩個新的文件夾，用來存儲該城市的GreenvalleyDB地理資料庫中的圖層以及在分析過程產生的新的圖層。
1． 右擊project文件夾，指向New，單擊Folder。

在Catalog窗口的右邊，列出了高亮顯示文件名為New Folder的新文件夾。

2． 在高亮顯示的文本上，鍵入「City_layers」重命名該文件夾。按Enter鍵。

以同樣的方式創建Analysis文件夾。
3． 右擊project文件夾，指向New，單擊Folder，重命名文件夾為「Analysis」。

如果新文件夾的位置錯誤或名字拼寫錯誤，只需右擊該文件夾，單擊Delete或Rename，然後重新開始。

❼ 地理信息系統的數據模型包括那些相互聯系的方面試舉例說明

1.引言

經過幾十年的發展，今天的GIS系統已經具備了較強的數據存貯、管理和輸入輸出功能，但目前大多數的GIS仍然是以數據為中心的，在完整表達客觀地理世界、進行高層次的空間分析和直接提出決策方案的能力方面還遠遠不夠，導致這種情況的根本原因在於現有GIS的數據模型不能准確地表達客觀地理世界。為此，作者為現有GIS軟體總結了兩種典型的數據模型[1]：拓撲關系數據模型和面向實體的數據模型，並分析了它們各自的優缺點，指出應該在整體論的基礎上為地理空間建立一個能夠直接反映人們認知的整體數據模型。

2.面向對象的整體數據模型

GIS本質上是對客觀地理世界的近似模擬，其理想狀態應該是盡可能准確地反映地理世界，同時做到數據量最小，又便於人們從中獲取所需要的信息和規律。要達到這種理想狀態，我們需要做好兩步工作：1）准確理解地理空間；2）為地理空間建立面向對象的整體數據模型---一個基於地理空間整體論、完全以面向對象方式組織的GIS數據模型。
地理空間的理解可以簡單概括為[1]：地理空間是一個目標組合排列集，每個目標或說對象都具有位置、屬性和時間信息，及與其它對象的拓撲關系、語義關系等。基於這一認識，我們可以得到，表達地理空間的整體GIS數據模型有如下特徵：
■ 將地理空間按照人的思維方式理解為基於目標的空間和定義在地球表層目標集上的關系。除了要研究對象的幾何位置及拓撲關系外，還要重視研究對象間的語義關系。
■ 整體數據模型雖然要求我們將客觀世界作為整體看待，但在執行具體的數據組織時也需要對眾多的地理實體進行分層。分層是基本的和必要的，但由於為一種目的進行的分層很難滿足另外的需求，因此重要的不是提供一種通用的分層，而是對方便地加入、刪除對象等維護層的操作予以足夠的支持。復合圖層含有不按對象維數分層的含義，能夠很好地體現客觀 世界的整體特徵，為不同層中的關聯對象或用戶感興趣的不同類型對象提供了一個集中存貯與交互的獨立空間，整體數據模型尤其應該增強復合圖層的功能，使用戶能夠自由地加入、刪除、修改、查詢任意類型（點、線、面和復雜實體）的地理實體，同時能夠進行強大的空間分析；
■ 雖然傳統的GIS數據模型常將基於對象的模型用矢量結構表達，而將基於場的模型用柵格結構表達[2][3]，其實可將對象和連續場這兩種看似對立的模型統一在面向對象的整體數據模型中，因為面向對象的方法作為一種框架不僅可以描述基於對象的模型，也可以描述基於場的模型[3][4]。
■ 空間對象是處在三維空間中的，並具有多尺度特徵。
■ 整個數據模型完全以面向對象的方式組織。

由上可見，在整體數據模型中，地理空間被表達為一個具有相互關系的對象集。每個對象不僅具有自己的幾何信息、屬性信息和時間信息，而且與其它對象之間具有拓撲關系和語義關系。所有這些信息在整體數據模型中都處於同等重要的地位，其中起著連接作用的是對象本身。根據對象的形狀特點，同時為了方便計算機實現與管理，我們可以將地理空間中的對象分為5種基本對象：點、線、面、注記和復雜對象。其中，前面四種對象比較簡單，統稱為簡單對象，這里只介紹第5種對象---復雜對象。
復雜對象是由簡單對象組合派生的，可以劃分為如下兩種類型：
1）單純型復雜對象
多個同樣類型的對象合並成為一個單純型復雜對象。·復雜點：點群，由多個點狀對象構成的集合，整個集合是一個對象，如聚集在一起的多個水文站等；•復雜線：線群，由多個線狀對象構成的集合，整個集合是一個對象，如一線狀水系，一徑流網路等；·復雜面：面群，由多個面狀對象構成的集合，整個集合是一個對象，如一湖泊群，一海洋群島等。
2）混合型復雜對象
點、線、面共存的復雜對象。混合型復雜對象的混合種類包括：點與線混合，點與面混合、線與面混合及點、線、面同時存在的混合，多個不同類型對象合並成一個就構成了混合型復雜對象，因此混合型復雜對象不屬於點、線、面中的某一基本類型，在屬性上也就不具備這些基本類型對象的一些特有信息，如線對象的長度，面對象的面積和周長等，這在資料庫表結構的設計中要予以必要的考慮。
單純型復雜對象可以在相應類型的簡單對象集中存貯和在相應圖層中顯示，也可以在復合對象集中存貯和在復合圖層中顯示；混合型復雜對象只能在復合對象集中存貯和在復合圖層中顯示，它們不適合存入簡單對象集，也不宜在點、線、面簡單圖層中顯示，因為它們的加入會破壞簡單對象集和簡單圖層的專題特性，也不便於管理。
上面介紹的這5種對象在地理空間中都是以三維形態存在的，但由於三維GIS建設的成本較高，在技術實現上也有相當的難度，而目前二維GIS能夠滿足大部分實際需求，因此我們在表達三維客觀地理世界、實現整體GIS數據模型時以開發二維GIS為主，而在某些需要查看具體三維細節的地方提供機制以表現其三維結構，例如可以另開辟一個小的三維地圖窗口來表現對象的三維形狀、結構和拓撲關系等。
時間問題[5]-[8]、語義關系和拓撲關系[9]-[11]一直是GIS界長期研究的熱點，雖然它們在整體數據模型裡面佔有很重要的位置，但是本文的重點在於確定整個數據模型和系統的總體組織，對它們的具體討論將在以後逐步展開。

3 系統數據組織

3.1 對象集

對象集是指由眾多對象構成的集合。劃分對象集的目的在於存儲和管理對象的方便，它可以是由同種幾何類型的對象構成的集合，也可以是由不同類型對象組成的集合。在整體GIS數據模型中，有如下三類對象集：
■ 簡單對象集：包括簡單點對象集、線對象集、面對象集和注記對象集四類；點對象集是由簡單點對象或單純型復雜點對象組成的集合，線對象集是由簡單線對象或單純型復雜線對象組成的集合，面對象集是由簡單面對象或單純型復雜面對象組成的集合。簡單對象集也可稱為專題對象集。
■ 復合對象集：由簡單點、線、面對象、注記對象、單純型復雜對象或混合型復雜對象等不同類型對象組成的集合。在這種對象集合中，可以包含任意類型的對象元素；
■ 場：場是由有機關聯的對象構成的集合，其中的元素在幾何上不再相互獨立，而是緊密相關，這一點與以上兩種對象集不同。如TIN、GRID、影像和網路等。場中的元素對象一般較多，場本身就是一個對象集，因此我們在概念上不再另設場對象和場對象集。
由上可見，對象類型與對象集類型並不是完全一一對應的，例如：單純型復雜線對象與簡單線對象一樣分別存貯與顯示在簡單線對象集和簡單線圖層中，不必要專門的單純型復雜線對象集和單純型復雜線圖層來存貯和顯示。
除了點、線、面三種單純型復雜對象外，其它各種對象（點、線、面簡單對象、注記對象和混合型復雜對象）與對象集類型都是一一對應的。另外，場是一種對象集，不過由於其中的元素並不是場對象（沒有場對象概念），因而場與場中的元素也不存在一一對應的關系，但在實現時開發者完全可以設計一個場類來管理各種各樣的場。
值得指出的是，整體GIS數據模型認為人們感知的客觀世界是一個由眾多類型不同的地理實體組成的整體世界，而不是人為分割的、僵化的對象層，但由於分層能夠為GIS管理和顯示地理對象提供極大的方便，因此我們在基本分層（在本文中是對象集）的基礎上，特別提出並強調復合對象集的概念，以此來表達和實現整體GIS數據模型的整體思想。復合對象集打破了GIS中傳統分層的框架，為不同對象集中的關聯對象或用戶感興趣的不同類型對象提供了一個集中存貯與交互的獨立空間，但同時也為系統開發和管理帶來了一定難度。比如，單純型對象集的顯示、修改、存貯、管理、分析和輸出都可採用統一的方法進行，而復合對象集的這些操作則必須在內部進行分別處理（按對象類型）。雖然如此，但單純型對象集與復合對象集都是為了滿足不同的用戶需求而設計的，二者在對象組織、系統實現和空間分析上各有優缺點，一個功能強大的GIS應該同時支持它們。

3.2 圖層

對象集加上自己特有的顯示屬性即是圖層，因此對象集類型與圖層類型是一一對應的。由於對象集包括點、線、面、注記對象集、復合對象集和場6種基本類型，因此圖層也有相應的點、線、面、注記圖層、復合圖層和場圖層6種基本類型。對象集用來存貯對象的空間與屬性數據，而圖層則用來設置對象集的顯示風格並控制對象集的顯示範圍、顯示比例和操作特性（如可顯示、可選擇、可編輯和可捕捉等），二者各司其職又相互聯系。在對應關繫上，一個圖層只對應一個對象集，而一個對象集卻可顯示在不同的地圖窗口中對應多個圖層，因此對象集與圖層之間的關系是一對多的關系。

表1 各種對象的存貯與顯示對比表
Tab.1 Contrast of store and display of all kinds of objects

對象類型
存貯的對象集
顯示的圖層

點與單純型復雜點
簡單點對象集表
簡單點圖層

線與單純型復雜線
簡單線對象集表
簡單線圖層

面與單純型復雜面
簡單面對象集表
簡單面圖層

混合型復雜對象
復合對象集表
復合圖層

場
多個非同類簡單對象集表
場圖層

注記對象
注記對象集表
注記圖層

3.3 資料庫

我們這里所說的資料庫是指廣義的資料庫，其定義為「存貯對象的集合」。物理上不管是以文件形式還是以商業資料庫形式存在，只要存貯有對象，我們都稱為資料庫。就綜合性能而言，一般是文件系統在小量數據方面有自己的長處，而商業資料庫則對大量數據的支持有著文件系統無法替代的優勢。

3.4 地圖或地圖窗口

對象集是用來存貯地理對象的，圖層是用來控制對象的顯示的，兩者都不等同於地圖或地圖窗口。我們的地圖或地圖窗口是一種框架，是顯示對象的實際載體，也是控制圖層並對之進行操作和分析的主體。

3.5 工作空間

工作空間是為系統管理方便而設計的，相當於一個大的倉庫，裡面存貯有數據的基本信息，如資料庫的名字與尺寸、地圖和其它資源（如點、線、面型符號）。系統運行時可調入資料庫對之進行管理控制。

4 數據存儲與訪問

4.1 存儲結構

4.1.1 簡單對象集對應的表結構

如前文所述，對象集包括點、線、面、注記對象集、復合對象集和場6種基本類型，因此在資料庫中應該設計與之對應的6種表。對於文件系統而言，表的概念可以擴展為結構，也就是說用6種結構來存貯這些對象集的各個元素。其中，結構的成員與表的欄位是一一對應的，為了操作方便，我們還可以定義一個專門的類來管理這個結構。對於商業資料庫而言，表就是關系資料庫系統中的普通表，不必進一步考慮。
不同的對象類型對應不同的表，但所有對象集都可採取形如表2的結構，當然不同類型的對象集在空間坐標串的組織及屬性欄位名字上會有不同。由於點對象與單純型復雜點對象除了空間坐標串組織方式稍有不同外（不過都是用同樣的方法打包成外部不可見的二進制塊，可視為相同），其餘欄位都相同，因此它們可以共存於一個表，也可以一起顯示在同一圖層中，在各方面的處理上幾乎沒有什麼差別。線對象與單純型復雜線對象、面對象與單純型復雜面對象的關系與此類似，也可同存於一個表和在同一圖層中顯示。當然，簡單對象與單純型復雜對象的空間坐標串的組成結構不同，單純型復雜對象應該有能夠識別多個同類型簡單子對象的格式或標記。對於混合型復雜對象，必須用單獨的混合型復雜對象表存貯，表結構中除了沒有簡單對象公有的長度、面積等欄位外，其它欄位均可根據需要進行設置，結構形式仍同於表2。

表2 簡單點、線、面對象及單純型復雜點、線、面對象表
Tab.2 Data structure of all kinds of objects

對象ID
用戶ID
空間信息
語義關系1…
屬性1…
屬性n

…
…
…
…
…
…，三維結構與時間表存在的標志

由上可見，我們並未如拓撲關系模型那樣在面對象表的空間坐標欄位里用一系列弧段標識號來表示面對象的組成，而是直接用其坐標串。雖然這樣在多邊形的公共邊上會有重復存儲現象出現，但在計算機存儲設備日益增大的今天，這已經不再是主要問題，相反這種坐標存儲方式使面對象表不再依賴線對象表，其中的元素也變成為相對獨立、完整的對象，同時也將提高系統訪問數據的速度。這種方式是面向實體的數據模型和面向對象整體數據模型在內部實現機制上的一個特色，是一種以空間換時間的存儲方式。

4.1.2 三維結構與時間屬性的表結構

目前的GIS仍然以二維GIS為主，但有時又需要查看少數對象的三維結構與時間特性，因此我們在整體GIS的資料庫中為這部分對象單獨設計了「三維結構與時間表」。為了討論方便，我們把上面的表2稱為主表，而把這個表稱為副表（表3）。副表中並不存儲整個對象集的全部對象，而是只存儲部分具有三維結構與時間特性的對象。至於哪些對象能有三維結構與時間屬性存貯在副表中，則要看它們在主表中最後一個屬性欄位里的標志值。如果標志值為真，則有，否則在三維結構與時間屬性表中就沒有這些對象。
有時候對一部分對象我們只關心其三維結構或只關心其時間屬性，這部分對象的取值不能簡單地設為真或假，此時要修改標志變數的值域將之設置為4值域，即V={0, 1, 2, 3}，其中0表示既沒有三維結構又沒有時間屬性，1表示有三維結構但沒有時間屬性，2表示沒有三維結構卻有時間屬性，3表示兩者都有。如果整個對象集中存在值為1或2的對象，那麼該表就要拆分成兩部分以分別存儲它們的三維結構與時間屬性，當然這些對象的其它信息仍然存儲於主表中。

表3 三維結構與時間表
Tab.3 3D data structure and time attribute of all kinds of objects

對象ID
三維結構
時間屬性1
時間屬性2
時間屬性n

…
…
…
…
…

4.1.3 復合對象集對應的表結構

復合對象集是整體GIS數據模型中一個很重要的概念，對於復合對象集，我們可以用兩種方式存貯它。1）物理方式，即在物理上將對象的所有信息都集中存放於一個表中。由於不同類型對象的欄位不盡相同，因而必然會造成一些欄位的空間浪費，例如點對象的長度和面積欄位在現實世界中沒有實際意義，所佔空間自然就是浪費。顯然，復合對象集中對象的類型越多，造成的空間浪費就越大。不過，如果復合對象集中包含的對象類型只是簡單點與單純型復雜點，或簡單線與單純型復雜線，或簡單面與單純型復雜面，那麼就不會存在欄位不一致導致的空間浪費問題。2）邏輯方式，即復合對象集中只存貯對象的系統ID號，而實際的信息仍存在於簡單點、線、面對象和單純型點、線、面復雜對象表---主表中。只是當讀取復合對象集中對象的信息時，要打開並訪問相應類型的主表，需要耗費一定的系統時間。到底採用何種方式合適，要視具體情況而定。作者的建議是，當復合對象集中對象類型較少時，採用物理方式較為合適。反之，採用邏輯方式則更為合理。作為一個好的GIS系統，應該對這兩種存貯方式都進行強有力的支持。

4.1.4 場對應的表結構

面向對象的整體GIS數據模型不僅在概念上將地理對象作為一個個獨立的實體看待，而且在內部存儲上也是將它們獨立存儲，各對象表之間並不存在拓撲依賴關系，這一點與基於拓撲關系的數據模型有很大的不同。那麼，面向對象的整體GIS數據模型如何處理對象間的拓撲關系呢？我們知道，拓撲模型存貯對象間拓撲關系的一個很重要的目的是為了實現數據共享（同時也降低了訪問速度），整體GIS放棄了這一點，它在對象的單個表中為每個對象都存貯了完整的坐標信息。拓撲關系在GIS中並不是最基本的信息，當在特殊情況下需要時我們可以將它們臨時構建出來，生成的拓撲關系存放於新的對象集中，形成專門的具有拓撲關系的對象集，這種對象集就是場（這里特指矢量場）。場表的欄位設置基本上採用了拓撲關系數據模型的表結構，面與線之間的坐標存儲具有依賴關系。
其實，拓撲關系數據模型中預先存儲的拓撲關系和整體GIS數據模型中臨時構建的拓撲關系都是最基本的點、線、面鄰接關系，並未涉及到相交、相離、覆蓋等更多的拓撲關系，鄰接關系也是拓撲關系中最常用的一種，因此我們只討論點、線、面間的鄰接拓撲關系，其它關系可根據空間查詢和分析運算得到。
1）網路場
網路場是包含並強調點、線拓撲關系的最典型代表，網路場對應的對象表有兩個：以弧段為主的弧段---結點表（表中含坐標串欄位）與以結點為主的結點---弧段表（表中可含結點坐標欄位，也可不含）。其中結點---弧段表中可存貯弧段標識號，也可不存（如果不存，可在弧段---結點表中查得結點的弧段），但結點表一定要存在，因為結點有屬性要保存。網路場的兩個表包含了點與線之間的鄰接拓撲關系，我們可以通過它們查得任意結點的鄰接弧段和結點，可以查得任意弧段的起止結點。弧段的位置信息一般存於弧段---結點表的空間坐標串欄位中，端點的坐標可存於該欄位中，也可在結點---弧段表中設一坐標欄位存貯。
2）TIN場
TIN場由兩類表即可存貯：三角形表和點表。三角形的坐標存於點表的坐標欄位中，三角形表本身不存儲坐標信息，而只存三角形頂點序號，這些序號的排列有嚴格的順序，不能隨意顛倒。
3）點-線-面場
有了多邊形---弧段、弧段與結點和多邊形、結點---弧段三個表，我們就可以得到任意多邊形、任意弧段和任意結點的拓撲鄰接關系[1]。其中弧段與結點和多邊形表是樞紐，為弧段默認設置了空間坐標串欄位、從結點、到結點、左多邊形和右多邊形5個欄位。含有這種點、線、面之間拓撲關系的典型場有城市街區圖、地籍管理中的宗地等。
其它場如GRID模型、影像數據是柵格數據管理的范圍，數據結構相對簡單，本文不作討論。

4.1.5 資料庫選擇

在資料庫類型選擇上，有三種模式可供參考：
■ 全文件方式，即空間數據和屬性數據都存貯在文件系統中；
■ 文件資料庫混合方式，即空間數據存貯在文件系統中，而屬性數據存貯在商業資料庫中；
■ 全資料庫方式，即空間數據與屬性數據都存貯在商業資料庫中，兩種數據可以存放於同一個表也可分別存放於兩個表中。

4.2 訪問機制

上一小節討論了地理對象的存貯方式，作為一個大的空間資料庫，僅有這些表是不夠的。6種基本對象集表只是給我們提供了裝載對象的空間，其中的商業資料庫表雖然也給我們提供了訪問介面（文件系統中表的介面則需要我們自己開發），但究竟如何進行有效的調度訪問則還需要進一步設計和組織。

4.2.1 空間索引

我們知道，由於每個表具有相對固定的欄位結構，因此一個表只適合存貯類型相同的對象，在整體GIS數據模型里，一個表通常對應一個對象集。一個資料庫中往往有多個表，為了管理表的方便，可以用一個統一的表---總表來管理所有對象集對應的表，總表使我們在不必訪問資料庫各表的情況下就能得到它們的基本信息（如對象集的范圍、對象集的索引表等）。一個資料庫中只存在一個總表。
在解決了統一管理對象集表的問題後，進一步，為了快速訪問各表中的地理對象，我們可以為每個表建立空間索引和屬性索引。屬性索引可以直接利用關鍵字在資料庫中建立，而空間索引則需要採用一定的演算法來實現，常用的方法有R樹索引、網格索引和四叉樹索引等。為每個對象分配的空間索引編號都存在該對象集的空間索引表中，即一個對象集表對應一個空間索引表。一個資料庫中所有對象集表和相應的空間索引表都只對應一個總表。

表4 對象集表對應的空間索引表
Tab.4 Spatial index table of all kinds of object sets

索引塊編號 索引塊內的對象ID集合

…
….

4.2.2 對象存取

關系資料庫以結構簡單規范著稱，訪問存取操作技術也易為人們理解和掌握。當我們把地理對象存入資料庫中以後，後面對這些對象的訪問、修改也就容易了，在表中加、刪記錄也相當簡單。採用的方法都是將給定的空間、屬性條件組織成標準的SQL語句，輸入查詢運算元裡面執行即可。當然，對於空間條件的處理，需要自己寫演算法實現。總體來說，對資料庫中對象的訪問是以記錄集為媒介的，不管是讀出對象信息，還是修改、加入、刪除記錄（寫進），都要通過記錄集進行，因此必須首先進行查詢（SQL查詢和空間查詢）得到帶有所需欄位的記錄集。對於不支持這種規范化操作的文件型資料庫，可以自己開發類似的訪問引擎實現對象存取。圖3表示了在資料庫中進行對象存取的一種機制。

5 系統實現

相對於以前的GIS數據模型而言，整體模型更能真實地逼近客觀世界，我們開發的商品化軟體---SuperMap 系列軟體很好地體現了整體GIS數據模型的思想，能夠滿足整體GIS的大部分需求，目前已經在國內外市場上得到了廣泛應用。

圖4展示的是SuperMap系列軟體之一的通用桌面GIS系統---SuperMap Deskpro 3.0版本，該系統完全以面向地理實體的方式組織，不僅存貯有地理實體的位置與屬性信息，而且能夠方便地存取實體之間的拓撲關系和語義關系。在圖層的組織方面，不僅符合用戶對地理世界的直接感知模式（通過復合對象集實現），而且支持用戶根據自己的需要對地理數據進行理性地思考、組織、存貯、管理與顯示（簡單對象集不僅能滿足用戶的專題需要，同時也能避免用戶誤操作對專題數據統一性的破壞）。在數據存貯與管理方面，既支持小數據量的文件型資料庫，同時也支持市場上廣為流行的大型商用資料庫，如SQL Server和Oracle等，空間索引和查詢的速度也滿足海量數據用戶的實際需求。作為桌面GIS系統，SuperMap Deskpro 3.0為用戶提供了友好的圖形界面，在操作上也為用戶批量處理數據提供了很大的方便。SuperMap Deskpro 3.0參加國家科技部和國家遙感中心組織的2001年度國產地理信息系統軟體測評後，作為優秀的桌面GIS產品獲得了科技部的表彰推薦。

6 結語

用戶感知到的地理世界是一個整體，而不是一個個數據層，而且是動態變化和處於三維空間中的。地理世界中的各種實體之間具有拓撲關系和語義關系。為了使做出來的GIS盡可能地符合用戶對地理世界的認知，面向對向的整體GIS數據模型及其實現系統需具有如下特點：

1) 強調拓撲關系與語義關系；
2) 強調特定對象的三維結構與時間屬性；
3) 重視在復合對象集與復合圖層方面增強功能，例如增加任意類型的對象與對象集；
4) 面向對象與拓撲關系數據結構相結合、面向實體與面向場數據模型共存；
5) 客觀世界是一個整體，本質上沒有GIS的分層概念，但有時在GIS系統中也需要跨層研究對象之間的關系。對於這種跨層拓撲關系我們可以用三種方法揭示：①將各層顯示在同一地圖窗口中進行觀察；②跨圖層查詢並將結果顯示在同一地圖窗口中，結果也可保存為地圖或復合對象集；③利用整體數據模型中的網路場和點-線-面場有效地模擬跨層之間的拓撲關系。
6) 地理實體之間的語義關系可以通過對象的屬性來標識。