基于ARCINFO的地形图数据建库方法

基于ARC/INFO的地形图数据建库措施广西基本地理信息中心 梅树红摘要：数据是地理信息系统不可或缺的一部分，如何有效地生产数据和管理数据是GIS行业始终在探讨的课题。本文简介了ARC/INFO空间数据管理的特点，并重点讨论了运用ARC/INFO的LIBRARIAN对地形数据建库和管理的措施。核心字：ARC/INFO、建库、LIBRARY一、 前言地形图通过数字化成为电子数据后来，应用的好坏很大限度上依赖于对数据的管理，目前对数据的管理最有效的手段就是数据库。Arc/Info作为一种地 理信息软件，也提供了对大量数据的集成管理，空间数据管理常用的方式有 ：Librarian、ArcStorm和SDE。Librarian和Arcedit、Arcplot同样，是Arc/Info的基本模块之一，它可管理大数据量的图形数据，并采用先进的空间索引方式，顾客只要指定范畴和内容，系统会自动调入有关而不是所有的数据，它还支持多顾客同步读取同一地图库,当一顾客在对固定范畴的数据进行修改时，系统锁定这一范畴数据，避免别的顾客同步修改使数据产生不一致性；ArcStorm则是Arc/Info的一种扩展模块，它采用客户/服务器的构造设计，比起Librarian可以管理更大量的数据，数据的锁定可以基于单个特性，增长了数据的共享性；SDE采用了也是客户/服务器构造，提供了一种手段使空间数据可以添加到关系型数据库进行管理，提供了对空间、非空间数据进行操作的接口，支持VisualBasic、C、C+等流行的程序语言对Arc/Info数据的操作。由此可见，Libraian合用于一定范畴纯Arc/Info图形数据（coverage）的管理，ArcStorm则合用于大数据量、多顾客的Arc/Info图形数据管理，SDE则在开发基于图形的应用程序时发挥作用。本文以1：25万地形数据库为例讨论用LIBRARIAN进行建库和管理的措施。二、LIBRARIAN简介LIBRARIAN是ARC/INFO软件的一种模块，该模块可以创立、维护数字地图库（LIBRARY）。数字地图库分块、分幅存贮地理数据，但可以把它作为一种整体进行访问，一般来说，一种图库代表一种地理区域。一种数字地图库的功能就是用一种措施来组织信息，使之容易被访问，并提供一种措施来控制访问和事务解决。2.1 LIBRARY的功能 定义数据库的空间位置关系 定义数据内容的组织方式 控制顾客对数据库数据的使用权限，分为六个级别：主管ADMINSTRATOR、管理者MANAGER、操作员OPERATOR、浏览者BROWSER、不可拷贝浏览者LOOK、无任何权限NONE。 控制访问并跟踪对库数据的任何修改 容许在整个数据库范畴内进行查询和选择，并能建立数据的空间索引关系，有效减少查询时间 提供数据库修改正程的历史记录 提供数据库构造和数据记录2.2 LIBRARY的数据构造在逻辑上，LIBRARY以两种方式组织这个区域的数据：tiles和layers。如图1所示：图库是一种三维构造，在图库中，tile是水平的，而在概念上，layer是垂直的。当一种tile横切一种layer时，就产生一种coverage。TILE：是对图库进行二维分割，所有tile 边界连起来便构成数据库的整个地理区域。Tiles在空间上分割数据库中的数据，数据在库中的存贮物理上是以tile为单位的。Tile可以基于规则格网、自然地理边界或景观特性。如1：25万数据建库时是以图幅范畴为tile边界的。 Tiles形状应反映数据库数据的使用和后来的应用；Tiles形状不应是常常变动的边界或不稳定的边界；Tiles应是持续的多边形COVERAGE，在一种tile中不容许存在不相连的岛多边形，每一种岛多边形应是独立的tiles。图1 Library的数据构造 Tile是以ARC/INFO 的workspace形式存贮。Tiles是最难以变化的库构造，因此拟定tile时应做充足的实验及论证。如1：25万数据建库时是以图幅范畴为tile边界的，为使库里的数据在空间上是持续的，故选用的是经纬度的数据建库，则每个Tile是11.5的经纬网界线构成。广西全区共有28个Tiles。LAYER：在数据库中，分割数据的第二种措施就是用layer进行分割，一种layer涉及整个区域中的某类特性,由一种类型的coverage构成，用于具体寄存数据库的内容。数据库查询、显示的就是layer。2. LIBRARY的数据组织Library是一种层次数据构造，数据库由原则的ARC/INFO数据构造的COVERAGE和INFO文献构成。它由四部分构成：数据库位置文献：每一种数据库只有一种位置文献，涉及数据库的名字和寄存位置，这个文献寄存于ARC/INFO主目录的TABLES目录下。数据库参照目录（DATABASE）：涉及定义数据库构造的文献，涉及一种数据库索引COVERAGE，该COVERAGE涉及TILE的名字、物理位置等等，该目录里还涉及数据库的样板LAYER。TILE工作空间：这是一种ARC/INFO的工作空间，它涉及某一tile中的所有map sectionMap section/coverage：这是一种ARC/INFO coverage，由某个tile中的一种layer构成。例见图2： 图2 Library的数据组织其中：access 目录涉及数据库的权限管理文献,LIBRARY.ACCESS控制顾客对数据库的访部权限，LAYER.ACCESS控制顾客对layer的访问，LAYER.IDS包具有关顾客访问组的信息。index 是一种持续的多边形coverage,描述数据库的tile构造，一种数据库只能有一种index文献。database下的bount、hydnt等是layer的模版coverage，定义了数据库中每一种layer的属性表构造、投影、精度等等，layer入库时与这些coverage比较，只有属性构造、投影、精度等等都完全同样才干入库。Tile目录寄存数据库的coverage数据。三、建库措施：3.1 数据库设计： 根据数据库顾客使用频率最高的方式，拟定数据库索引，也就是Tile的构造。 根据顾客应用数据的范畴、内容，拟定数据库的构造。1：25万数据库的分层按采集时定义的分层，共14层。 分析数据库用途，拟定数据库的精度、投影等等。1：25万数据采集时的坐标容限值为25米，投影采用高斯投影，建库时坐标容限仍取25米，投影则转为地理投影（经纬度）。3.2 建立索引文献INDEX COVERAGE：INDEX是一种由多种TILE边界构成的多边形COVERAGE，每个多边形是一种TILE。可以数字化一种INDEX COVERAGE，或者用ARC命令建立，涉及用APPEND、DISSOLVE、GENERATE等。广西的1：25万数据库采用地理坐标（经纬度），经纬度范畴：东经103.5- 112.5，北纬20- 27，用GENERATE生生成一种格网大小为11.5的多边形COVERAGE。如图形所示：图3 Index coverage与建库范畴的关系 3.2.1 建立index的过程： 用GENERATE建立一种涉及TILE构造的COVERAGE：INDEX； 把COVERAGE BUILD 成多边形COVERAGE； 用ADDINDEXATT或ADDITEM给INDEX.PAT加入两个数据项：TILE-NAME和LOCATION； 给TILE-NAME赋值，指定每个TILE的名称，如上图中的形式g4806、f4907等就是TILE的名称； 给LOCATION赋值，用INFO名令CONCATENATE指定TILE的存贮地点； 用TOLERANCE 命令设立INDEX COVERAGE的容限值； 用PROJECTIONDEFINE 给INDEX定义投影文献。3.2.2 建立INDEX COVERAGE的几点原则： 索引COVERAGE的名称可以不为INDEX； 每个TILE的名称需唯一； INDEX的容限值也就是整个数据库的解决容限值，代表了数据库的精度，这个值不可不不小于要入库的COVERAGE的容限值。数据库的精度在生产数据时控制，入库时精度可降不可升； 如果入库数据不含投影文献，则INDEX也不应含投影文献。3.3 建立TILE目录：建立了TILE构造的INDEX COVERAGE，就可用LIBRARY BUILDTILES生成TILE工作空间： BUILDTILES INDEX此命令根据INDEX.PAT中的TILE-NAMEO为TILE工作空间命名，用LOCATION拟定TILE工作空间所在的位置。3.4 建立数据库的框架：建立TILE后，用LIBRARY CREATEMAPLIBRARY 命令把该数据库登记在ARC/INFO里， createmaplibrary gx-gis25 index其中，gx-gis25 为数据库的名称。运营命令后，即在目前目录中生成了数据库参照目录DATABASE，INDEX COVERAGE被拷贝入DATABASE目录中并被命名为INDEX。运营此命令，顾客需对ARC/INFO的TABLES有写权限。3.5 定义LAYER:LIBRARY ：ADDLAYER 是LAYER的名称；是在DATABASE中存贮的样板LAYER名；是做为样板的的特性属性，该的空模板被拷入DATABASE中，应与同名。一种和加入的LAYER同名的数据项被添加到INDEX。PAT中，数据项的初值为“N”。如果某个TILE中有定义的LAYER数据，则数据项值为“P”。删除LAYER用LIBRARY DROPLAYER1:25万数据库LAYER的名称采用数据采集时定义的COVERAGE名称，共14个LAYER，分别为：BOUNT、BOUPT、HYDNT 、HYDLK、RESPT、RESPY、ROALK、RAILK、TERLK、TERNT、OTHNT、ATNLK、GGDLN、QUAPY。3.6 数据入库：数据入库可以用INSERT和PUTTILE。当一种COVERAGE跨多种TILE用INSERT将LAYER数据分派到各个TILE中。 INSERT DROPBORDERPUTTILE比 INSERT 速度快。当数据库分区与数据存贮分区一致时，可以用PUTTILE入库： PUTTILE 应注意的是入库时LIBRARY只检查数据的定义、构造，不检查数据的内容，数据内容的对的与否应在入库迈进行检查。3.7 数据完整性检查数据入库后，应进行数据检查：VERIFYLAYER CHECK|UPDATA这是检查layer的一致性，如发现错误，则返回信息。四、 数据库的管理、维护4.1 顾客权限设立数据库建好投入使用，如何保证数据的安全，这就需要对不同使用目的顾客设立不同的使用权限。在librarian中，建库时的顾客，建库后即获得了ADMINSTRATOR的权限。ADMINSTRATOR在任何时侯都可以修改各顾客的访问权限。 用GRANT定义顾客权限：GRANT LIBRARY GRANT LAYER ：顾客名；：权限类型，即adminstrator、manager、operator、browse、look、none。 用REVOKE取消顾客的访问权：REVOKE ALLREVOKE LIBRARYREVOKE LAYER LIBRARY的权限管理只能相应用LIBRARY和ARCPLOT进行的操作进行管理，LIBRARY应用的是操作系统的文献管理构造，因此，ADMINSTRTOR在应用LIBRARY进行权限管理的同步，应在操作系统上进行同样的权限设立，否则以系统设立为主。4.2 数据库事务解决控制事务解决就是对图库中某一map section进行数据的增长、修改或者删除。事务解决控制就是指管理事务解决，从而避免冲突，记录目前事务解决状态和跟踪事务解决历史。用TRANSACTIONS 命令激活、初始化、结束或转移事务解决。TRANSACTION commentTRANSACTION ASSIGN comment只有manager或operators可以执行TRANSACTION命令。4.3 数据库状态查询用STATUS命令可生成数据库状态报表文献，是一种文本文献，它显示所有TILE中各层的状态，或指定区域的TILE的状态。SETLAYER STATUS REPLACE4.4 数据维护ARC/INFO的arcedit等命令不能直接操作LIBRARY里的LAYER，故数据的更新和修改而从数据库拷出数据进行，修改完后再装入数据库。从数据库拷贝数据有两种方式： 根据TILE拷贝数据：SETLAYER GETTILE location 根据指定范畴拷贝数据：SETLAYER SETCOVER , cover为一种多边形COVERAGE，是想拷贝数据的范畴EXTRACT location clip 当给LAYER重建拓朴关系时，如两边的属性一致，除去TILE边界。 当给LAYER重建拓朴关系时,不除去TILE边界。 提取COVERAGE而不重建拓朴关系。 数据装入：跟入库同样，用INSERT或PUTTILE。五、数据库的查询、显示5.1 在LIBRARY内进行库查询SHOW LIBRARIES：列出ARC/INFO上有的数据库名称；SHOW LAYERS：列出所有LAYER名称；SHOW TILES:列出所有TILE名称；SHOW LOCATION LIBRARY：列出LIBRARY 的位置；SHOW ACCESS LIBRARY ：列出你的权限；5.2在ARCPLOT中查询、显示数据查询LIBRARY的信息：SHOW LIBRARIES；SHOW TILES；SHOW LAYERS用ARCPLOT显示数据： 选定LIBRARY，LIBRARY 选择TILES，TILES 拟定显示范畴，MAPEX TILES LAYER的显示与COVERAGE相似，只是在LAYER名称前加点：ARCS .LAYER名称 例如显示1:25万地形库的所有 bount层：Arcplot:library gx-gis25Arcplot:tiles allArcplot:mape tilesArcplot:arcs .bount参照文献1 ARC/INFO 地理信息系统高档教程 ARC/INFO 中国技术征询与培训中心 中国科学院地理研究所资源与环境信息系统国家重点实验室