空间信息数据库标准：建立高效可靠的数据管理系统 (空间信息数据库 标准)
随着科技的不断进步与发展，各行业不断向数字化转型，对于地理信息领域而言，这一变化尤为明显。由于其具有空间信息基础，地理信息系统（GIS）的重要性也越来越突出。在许多领域，GIS通常都是辅助决策制定以及解决问题的有力工具，而数据管理则是GIS构架的基础。因此，建立高效可靠的数据管理系统显得尤为重要。
空间信息数据库是GIS的基石，其核心是建立一个高效可靠的数据管理系统，因此地理信息系统的空间信息数据库标准对于GIS的发展具有重要意义。空间信息数据库就是地理数据的仓库，类似于一本巨大的地图集，这个地图集中存储了整个地球甚至是月球、火星等天体的空间信息。空间信息数据库用来管理地理数据，对于各种类型的用户提供一致的、可靠的、可维护的地理数据。
空间信息数据库标准主要包括数据组织标准、数据存储标准、数据访问标准和数据交换标准。在数据组织方面，一个高效可靠的空间信息数据库应该遵循一定的组织方式，并规范数据的格式和元数据描述。在数据存储方面，空间信息数据库应该采用应用程序无关的存储格式，以保证可移植性和互操作性。在数据访问方面，空间信息数据库应该能够支持多样化的数据查询和检索方式，包括SQL查询语言、空间数据的查询方式和数据挖掘方法等。在数据交换方面，空间信息数据库应该具备数据格式转换的能力，以满足不同应用系统之间的数据交换需求。
一个完整的空间信息数据库建立需要有三个关键技术，即规范化设计技术、关系型数据库技术和空间数据处理技术。其中，规范化设计技术是指将一个复杂的数据库，通过逐步拆分、建立关联关系，最终达到简化、归纳的目的，这样可以提高数据库的存取效率，减小系统故障的概率。关系型数据库技术是指用关系型的数据结构存储和管理数据，不仅保证了数据的安全性和完整性，也提供了强大、灵活、高效的查询和数据操作方式。空间数据处理技术是指对存储在关系型数据库中的空间数据进行处理和分析，可为各行业提供丰富的地理信息。
GIS的发展离不开标准的制定，空间信息数据库标准的建立将推动GIS的应用领域进一步扩展，同时为各领域的科学研究和决策提供有效的空间信息支持。随着GIS的发展，空间信息数据库将越来越广泛地应用于公共交通、环保、城市规划、灾害管理等众多领域，将会在众多实际应用中得到进一步的理论、方法和技术的完善和改进。
空间信息数据库标准的建立不仅意味着地理信息系统技术的不断进步，同时也为各行各业的数字化转型提供了更为可靠和高效的数据管理和分析工具，推动了大数据时代下的数字经济发展。
相关问题拓展阅读：
设计一个空间数据库应该有哪些功能
通过设计和建立database空间数据库，掌握空间数据库设计和建设流程，学会利用所学GIS知识独立分析和解决问题的能力，对所学建库知识进行一个完整的串接。
3、需求分析
旅游业是一个综合性很强的信息依赖型产业，旅游信息的获取、加工、传播和利用对氏键旅游业的发展起着举足轻重的作用。从旅游者和旅游规划管理部门的需求出发建立旅游信息数据库，不仅可以使旅游者和旅游规划管理部门能够快速、准确地查找和检索自己所需要的旅游信息，而且能够促进旅游正腔信息规范化和标准化，促进旅游信息的共享，打破对旅游信息的封锁；旅游信息数据库的建立有利于从整体上对旅游业进行宏观的调控和管理，有利于旅游业协调、健康有序的发展。
四川省旅游空间数据库的建立以arcgis为平台，以database为载体，内涵四川主要景点的各种信息（属性和空间），可以为使用者提供一定的信息服务。
4、功能分析与数据组织
4.1 数据组织
本实验的数据组织为：矢量数据采用简单数据格式shapefile存储，具体文件如下表所示：
文件名称
用途
主要景点
记录四川省的主要旅游景点信息，并进行分类
交通要道_国道
存储四川省的交通要道国道的走向，便于分析路径
交通要道_高速路
存储四川省的交通要道高速路的走向，便于分析路径
交通要道_铁路
存储四川省的交通要道铁路的走向，便于分析路径
主要城市
记录四川省的主要城市信息，便于查询信息
主要河流
记录四川省的主要河流信息
4.2 功能分析
本数据库主要的功能设计为：
1、可以通过地图空间信息查询到景点的属性信息，如景点的类型、票价、主要的景点以及景点的具置信息等；
2、可以通过属性的查询方式找到具体景点的位置，并可以通过提供的信息找到到该景点的路径。
5、数据库建设流程
5.1 环境配置
5.1.1 硬件配置
计算机一台（windowxp 操作系统）
5.1.2 软件配举核衫置
专业软件：PCI8.2，ArcGIS9.2 desktop
其它软件：Office Access 2023、抓图软件等
空间数据库建立
在遥感图像处理系统空间数据库的建立过程中，由于我们的大部分资料来源于现有的地图，因而以地图的数据处理，采用扫描矢量化的数字化手段进行数据录入，各种地图处理，数据入库
工作流程
可分为预处理、图形扫描数字化、图层数据建立拓扑关系、建属性数据库、图层
矢量数据
与属性数据联接、投影转换、图幅拼接、图面整饰、数据入库九个阶段。如图7-9所示。
图7-9
数据采集
工作流程图
（1）图形预处理
资源信息是多源和多尺度的。毫无疑问，对这些资料的初步整理是数字化工作进程的重要一环。
本系统将采用统一的
坐标系
统，坐标系为1980西安坐标系，高程系为
1985国家高程基准
。所有的图形数据均应该转换到此坐标系。
（2）图形扫描数字化
在地图数据采集过程中，由于地图原图质量、内容庆手镇、
比例尺
和扫描过程中的种种因素，根据纸介质地图的图形要素和彩色
特征提取
的分层图仍会带有各种噪声以及不需要的其他一些信息，为了获得正确的、干净的数据，在数字化之前，要进行二值化、去脏、光滑、断线修补、细化处理等预处理步骤。
（3）图层数据建立拓扑关系与图形编辑
矢量化后的各图层，利用ArcGIS软件提供的功能建立拓扑关系，在建拓扑关系时会发现图形数据错误，要进行编辑、修改，再重新建立拓扑关系，这一过程可能做多次，直到数据正确为止。
（4）建属性数据库
按已采集的属性数据表，和标准规定格式，利用通用的数据库管理软件建立分层数据库，文字型数据要按标准代码录入。
（5）图层矢量数据与属性数据联接
按图元编码（用户ID）将矢量数据与属性数据联接。对于已建立联接的各类空间数据和属性数据，通过ArcGIS 系统对它们做进一步的编辑和修改，确保数据库的准确性和完整性。在ArcGIS 系统中，图形数据被分成“点”、“线”、“面”三种几何要素，它们都有各自相关的属性，在进行拓扑处理后，这三种要素间便拥有了相关誉粗的空间
拓扑结构
，这种空间数据关系与相应的属性数据是一种动态联结关系，这也是在ArcGIS系统中能够进行空间分析的关键所在。属性数据的编辑可通过ArcGIS系统的
数据库管理系统
进行
数据结构
定义（如数据项名称、类型、长度等）、数据编辑（如插入、删除、拷贝等）、数据查询检索等等，形成可供使用的属性数据库。
（6）投影转换
同一工作区可能利用不同比例、不同投影的图件，要对不同来源、不同时间分辨率和
空间分辨率
的点、线、面数据进行计算，在拼接图层之前必须对它们进行投影转换，使最终形成的图层均投影到一个坐标系统。
（7）图幅接边
图幅接边的目的是要保持图面数据连续性。工作区有多幅图构成，按上述步骤每幅图分层建立起图层之后，要对各相邻图幅分层进行拼接，图幅的接边精度要满足相应比例尺的国家精度要求。各图层中线图元或面图元拼接后其图元编号要进行改变，在右边图幅中的图元拼接后用左边图幅内的图元编号，下边图幅的图元改用上边图幅的图元编号。其属性数据也要合并为一个，属性数据结构不相同的图元（线或面）不能进行图幅拼接。对于一些图面标注的内容也要做相应的调整。到现在为止，已完成了图形库的建立工作。拼接完成后，仍按图幅分开储存与管理。
（8）数据入库
前面数据处理的目的都是为了使图形进入GIS
数据库系统
中，以作为其他应用系统的数据基础。图形数据将采用空间数据管理方式、利用系统软件将所有薯腊图形及属性统一存放于Oracle之中。
（9）图件输出与图面整饰
在每一图幅数字化完成后，或工作区各图幅分层拼接之后，要对图面标注内容逐一添加到图面上。按有关图例符号标准和用色标准对相应点、线、面图元的线型、符号、颜色进行设置定义。再就图名、图例、比例尺及其图面内容整饰后，输出图件成果。
（10）数据质量控制
检查内容包括数据完整性、逻辑一致性、位置精度、属性精度、接边精度、现势性等是否符合国家标准及有关技术规定。专题图形数据库建设质量控制的方案如下：
建立数据采集标准规范，详细阐述不同要素的采集要求，作为数据采集的根本基准，统一采集认识。
进行数据采集人员培训，熟练使用采集软硬件，掌握采集规范，采集过程中填写详细的图例簿，统一图例簿格式，记录每幅图数据生产过程的基本情况，特别是作业时遇到的问题及处理意见，质量情况等。
数据质量控制采用分级分层管理方式，首先，数据生产操作人员在数据采集过程中严格遵守数据采集规范标准，采集后进行数据的之一次检查；其次，数据库集成人员进行第二次数据质量检查；最后，系统总工随机抽样检查。
检查方式多种多样，这里主要采用以下3种：屏幕视觉检查，打印出图检查，查错软件检查。
无缝空间数据库设计与构建
(一)问题的提出
塔里木河流域生态环境动态监测系统的运转需要大量的空间数据支持。在空间数据库构建前期，采集了塔里木河流域的各尺度基础地形图、生态环境专题图以及遥感影像资料等图形、图像数据，这些数据都是以分幅的成果进行收集和提交的，需要进入综合数据库中，以实现数据的共享。
我国国土版图大，而且大贺咐部分位于中、低纬度地区，因此我国现行的大于1∶50万比例尺的各种地形图都采用高斯－克里格投影即横切椭圆柱正形投影。经过高斯－克里格投影后的平面直角坐标系是以相切的经线(中央经线)的投影为X轴，以赤道的投影为Y轴。高斯－克里格投影具有以下特点:
(1)中央经线投影为直线，而且是投影的对称轴(也是投影平面的X轴);
(2)高斯－克里格投影是等角投影，投影后具有角度不变、伸长固定的特点(即同一地点各个方向的长度比不变)，满足等角的要求;
(3)中央经线上长度没有变形，离中央经线越远变形越大。为了限制投影变形，必须进行分带投影。所谓分带就是按照一定的经度差，将椭球体按经线划分成若干个狭窄的区域，各个区域分别按高斯投影的规律进行投影，每一个区域就称为一个投影带。在每一个投影带内，位于各带中央的子午线就是轴子午线，各带相邻的子午线叫边缘子午线。分带之后，各带均有自己的坐标轴和原点，形成各自独立但又相同的坐标系统。根据国际通用方法，我国投影分带主要有两种:在我国1∶2.5万到1∶50万地形图均采用6°分带投影，1∶1万及更大比例尺的地形图采用3°分带投影，以保证投影变形误差满足地图的精度要求(王密等，2023)。
本系统所采集到的数据产品的空间参考大都是以高斯投影后的平面坐标为基础的分幅数据。塔里木河流域地域广阔，地理坐标介于东经73°10’～94°05’，北纬34°55’～43°08’之间，以1∶10万基础地形图数据为例，按照高斯饥拍早投影后的坐标分成了13°、14°、15°、16°四个6°高斯投影带，每个带的坐标都是以本带的坐标原点为参考点，空间基准不统一，如果将这些数据直接进行入库，将在跨带处产生缝隙，不能形成逻辑意义上完整的河流表现，也无法完成基于整个流域的生态环境分析，因此，必须采用相应的数据处理与建库技术，实现塔河整个流域数据的无缝集成管理，使之形成统一的整体。从基础数据的获取开始，进行精心设计和组织，分离出数据物理层和数据逻辑层，在统一的空间框架之下，将物理层归化到逻辑层，以消除逻辑层的缝隙，从而实现用户级的逻辑无缝空间数据库。
(二)无缝数据库
随着GIS数据发布与共享技术的发展，无缝空间数据库逐渐分化出两个层次的含义:一是GIS系统内部的数据无缝，一是不同GIS实现互操作时的数据无缝。前者是通常意义的无缝，后者主要通过数据标准化与操作标准化来实烂雀现。无缝空间数据库的最终含义体现在逻辑无缝数据库。无论是多源还是单源、同构还是异构，跨越数据层呈现在用户面前的GIS空间数据库必须是逻辑无缝的。
空间数据的无缝连接是一个建立在用户与数据库接口基础上的概念，意味着GIS管理的数据不再是单一、被硬性割裂的图幅，而是范围更加广阔的区域，这个区域小可到一个城市，大可到一个国家甚至整个地球(王卉、王家耀，2023)。由于硬软件条件的限制，计算机系统尚不能同时处理海量的空间数据，因此从具体技术的实施上，可采用将空间数据分块存储于数据库中，数据库提供相应的图块拼接信息。物理上空间数据是有缝隙的，但空间数据库提供图块之间的接图信息及相应的拼接访问手段，保障了空间数据在使用上的空间连贯性，即数据在逻辑使用上是无缝的(王密等，2023)。
(三)缝隙产生原因
在现实世界中，地理空间是由地貌、地物组成的连续的表层空间，地理信息则是有关地理空间的一切有用的知识。在计算机世界中，地理信息通过抽象、建模形成数字化的表示形式，通过空间数据库来进行表达、存储和管理(朱欣焰等，2023)。空间地理数据缝隙是在数据的获取、表示与处理过程中产生的数据不连续现象。
1.数据源
由于历史和现实的原因，地图是绝大多数GIS系统直接的数据源。地图是地球三维椭球面的二维平面表达，本身对真实世界有扭曲;地图是对连续空间的割裂表达，实体被分割到不同的地图空间中去;高斯投影是基本比例尺地形图经常选用的投影，也是绝大多数GIS系统的数学基础，由于分带的原因，使得投影后带有高斯投影平面坐标的地图无法实现无缝拼接。
2.数据表达与组织方式
空间地理几何数据的表示主要有栅格和矢量两种不同的形式。栅格形式是将地理表层空间划分为一系列网格，空间目标由这些网格的位置及其量化值来表示，这些网格本身就是连续空间信息的离散表达。矢量形式则是将地理空间的一切事物、概念进行抽象，形成点、线、面，由点、线、面来组成各类空间目标。按点、线、面来分类和按分层的思想来组织空间数据，也割裂了实体之间内在的联系。
在空间数据库组织与管理上，目前主要有文件型、文件与关系数据库混合型、全关系型以及对象关系型。传统的文件型空间数据库、文件与关系混合型空间数据库，按图幅或一定的区域范围以文件的形式来组织与存储空间几何数据，不同的图幅或区域之间存在缝隙。在文件与关系数据库混合型的空间数据库中，空间几何数据贮存在文件中，属性数据贮存在关系数据库中，属性数据和几何数据之间通过内部标识来链接，空间几何数据和属性数据之间存在缝隙。
3.数据处理
数据处理的过程中也会引入缝隙，产生这种缝隙的原因有:①数据处理过程的顺序不一致;②选择的处理参数不一致;③数字化的精度不一致。
4.多源异构数据共享
数据属性(数学基础、比例尺、用途、时间、精度等)的不同，导致了数据的差异，这些差异是多层次和多方面的，它们集中体现了数据的异构。数据异构和多源往往是一体的，多源异构是系统内部和系统之间数据裂隙的主要原因(刘仁峰，2023)。
(四)数据缝隙类别和表现
数据缝隙基本可以分为物理缝隙和逻辑缝隙两类。物理缝隙是地理空间的分离存储，本来连续的实体空间被分离到不同的存储空间和存储单元中去，例如空间数据的分幅、分层存储。逻辑缝隙是指逻辑上本身连续的信息不能以逻辑连续的方式呈现，例如跨越多幅图的一条河流，在图幅内查询河流属性(如长度)时只能获取其在本图幅内的相关信息而不是实体整体的信息。显然，由于空间信息本身的海量特性，要完全意义上的实现物理无缝的空间数据库目前还是不可能的，也没有必要。GIS用户关心的不是空间数据是物理无缝，因为GIS呈现给用户的是数据逻辑层，只需要保证用户看到的数据是逻辑无缝的。
物理有缝的数据库向逻辑无缝数据库的转换是无缝空间数据库构建的重要一环。
(五)无缝镶嵌技术
数据的无缝连接包含以下几个问题:投影、坐标系统、比例尺、数据精度等。对不同投影和坐标系统的空间数据在投影和坐标系统上统一采用相同的标准，当空间数据具有多尺度时，无缝连接寻找数据集之间连续的表达方式，它表现为不同尺度数据之间的集成。建立无缝空间数据的关键在于在合适的空间信息框架上实现多源异构空间数据的融合，框架是基础，融合是手段。
1.合适的空间框架选择
(1)适合多尺度信息表达。地球是一个开放的非常复杂的巨大系统，随着观察视角的变化，我们希望空间地理信息比例尺也自动增减。由于地图的自动综合受诸多因素的影响，目前比较可行的是采用多尺度空间数据支持来达到目的。所谓多尺度就是指系统内包含几种不同比例尺(或分辨率)的空间数据，其目的是为了适度地反映系统所关心区域的空间地理信息，以避免地物信息的过粗、失真或地物信息的负载量过大而无法使用。无缝空间数据库也应该符合多尺度空间数据库要求。
(2)适合大区域表达。各种自然和人文现象的空间分布，有其内在的原因和规律，这些原因和规律的获得，往往需要研究大区域多因素的综合作用;另一方面，对于全球范围的环境变异和气候变迁的研究需要基于数字地球的空间框架。大区域的表达，还涉及空间尺度问题，不应继续采用欧氏空间尺度，而应该采用大地线尺度空间。
2.多源异构空间数据的融合
(1)GIS的迅速发展和广泛应用导致了多源空间数据的产生。如何实现不同的GIS软件共享并操作不同来源的地理数据，即GIS多源空间数据的集成，成为GIS发展的关键。目前GIS多源空间数据的集成主要朝着三个方向发展，一是通过建立统一的数据交换标准来约束并规范已有的各类地理信息系统，采用数据交换标准来进行空间数据交换;二是建立开放式地理数据互操作规范，进行地理信息系统互操作;三是GIS数据中间件技术。
(2)统一数据交换标准存在很多实现上的困难。互操作是一个重要发展趋势，是在异构分布式数据库中实现信息共享的途径，它需要将GIS技术、分布处理技术、面向对象方法、数据库设计及实时信息获取方法更有效地结合起来。所谓GIS数据中间件技术是指能够嵌入各类GIS系统的软件，GIS开发者通过中间件开发商提供的接口，访问和操作特定的数据源。
(3)在多源异构数据集成技术尚未成熟的时候，人们再次把目光投向数据本身，如果可以提供关于数据的详细描述，是否可以提高融合数据的能力呢?于是，对于“关于数据的数据”的研究，即对于元数据的研究便普遍展开。从DublinCore到CSDGM与OGC，都提出了相应的元数据标准体系，有了完整而完善的元数据描述，必将提高数据的效能，从而最终促进多源异构数据库向无缝空间数据库的归化。
为实现塔河整个流域数据的无缝集成管理，使之形成统一的整体，设计从缝隙产生的地方开始，分离出数据物理层和数据逻辑层，在统一的空间框架之下，将物理层归化到逻辑层，以消除逻辑层的缝隙，从而实现用户级的逻辑无缝空间数据库;同时制定统一的数据提交规范，如所有矢量数据在入库前统一采用经纬度坐标，栅格数据统一提供两套数据，即高斯坐标和经纬度坐标，以满足不同用户的管理需求和精度要求。
关于空间信息数据库 标准的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
