构建多媒体数据库：设计实现与建立 (多媒体数据库的设计与建立)
随着信息时代的到来，我们生活中产生的数据量日益增加，特别是音视频数据的增长速度更是惊人。为了更好地管理这些数据，构建多媒体数据库已成为当下信息管理领域的一个重要研究课题。本文将从多媒体数据库的概念出发，阐述其设计、实现与建立的过程。
一、多媒体数据库的概念
多媒体数据库是指存储和管理多媒体信息的数据库，它除了可以存储文字信息以外，还能存储音频、视频、图片等多种形式的信息。多媒体数据库的建立可以极大地方便各种信息的管理和存储，方便使用者进行查看和检索，是当下信息科技领域内的一项重要技术。
二、多媒体数据库的设计
多媒体数据库的设计主要分为以下几个方面：
1. 数据结构设计
数据结构是指多媒体数据库存储信息的组织结构，尤其是针对多媒体信息所设计的数据结构。具体来说，就是将数据进行分段归类，并按照某种规则进行编码和标注。常见的多媒体数据结构有：文件系统结构化存储、嵌入式元数据存储和对象关系数据库存储。
2. 数据存储设计
数据存储的设计包括数据的储存形式，数据存储的器件（如硬盘等）以及存储设备的数量和配置等方面。数据存储的设计应该考虑可扩展性和容错性，以满足不断扩大的数据量和实用要求。
3. 数据检索与查询设计
检索与查询是多媒体数据库中的重要部分。在多媒体数据的检索与查询设计中，应该结合实际需求，更大化满足用户的检索和查询功能。这里，需要设计多种不同的查询方式，包括基于内容的查询、基于图像的查询和针对文本的查询等。
三、多媒体数据库的实现
多媒体数据库的实现是根据多媒体数据库设计的方案具体建立数据库的过程。实现的主要任务包括以下几个方面：
1. 数据存储
数据存储是指将多媒体数据按照设计的数据存储格式和数据存储设备进行存储。该过程需要根据数据材料的性质选择合适的存储介质和存储格式，确保多媒体数据的存储效率和数据准确性。
2. 索引设计
索引设计是数据库检索的重要部分。该过程应该根据数据材料的特点以及设计需求进行设计，确保索引能够快速、有效地检索到所需信息。
3. 查询界面设计
查询界面是让用户进行查询操作的主要方式。查询界面的设计应该易于使用，用户操作简单方便。
四、多媒体数据库的建立
多媒体数据库的建立需要考虑多个因素，以下是一个可供参考的步骤：
1. 确定需求
需要根据实际需求确定多媒体数据库的建立目的、服务对象和服务范围，从而确定合适的数据元素和数据对象。
2. 设计方案
在确定多媒体数据存储目的、服务对象和服务范围后，需要根据具体情况设计多媒体数据库的构思和实现方案。该阶段需要尽可能地细化数据库的设计，确定数据组件和数据类别，以确保数据库的功能实现。
3. 实施
在确定数据库设计方案后，需要进行相应的实施，包括购买设备、安装软件、数据转换和数据导入等步骤。
4. 质量检测
在实施过程中需要进行多次实际测试，以检测数据库的性能和稳定性。在检测后，如果数据库有问题就需要进行优化。
5. 发布与维护
当数据库设计和实施完成后，需要进行发布和维护。发布时需要设置相应的访问权限，以保证数据的安全。维护方面则需要不断地保障数据库的可用性、完整性和安全性，以避免数据的丢失和泄露。
结语
多媒体数据库的建立解决了多媒体数据管理与检索的难题，为信息管理人员提供了一种更为高效和便利的管理方式。但是建立多媒体数据库需要对数据库的概念、设计、实现和维护进行全面的了解和研究，才能保证数据库设计和使用的正确性和有效性。
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基于多媒体GIS技术标准样地管理系统的设计与实现
刘耀林 刘洋 刘敏 兰泽英
（武汉大学资源环境科学学院，武汉，430072）
摘要：通过对多媒体技术和GIS的结合进行简介，主要阐述了基于多媒体GIS技术的标准样地管理系统的设计与实现，主要包括数据模型设计，数据的组织和管理，系统功能设计和物理实现。
关键词：多媒体；GIS；标准样地
1 引言
1.1 标准地块概述
标准地块是指在农用地分等定级对象所在区域内，在一定的栽培管理技术条件下，该区域内农作物产量水平更高的若干个农用地分等定级单元。标准地块所处位置的气候、地形、土壤、灌溉排水、土地利用等条件更优，农业生产条件更好。
设立标准样地具有十分重要的作用和意义，是农用地分等定级工作中必不可少的环节。通过设立标准样地可以直观地获得农用地质量等级信息，并对农用地分等定级成果进行评价、控制和校订；通过对标准地块的监测与管理，间接地对农答羡用地质量等级变化进行动态监测与管理。
标准地块分国家级、省级和县级分别设置。标准地块的设置遵循3个原则，即分层设置原则，生产条件更好的原则，永久性标志的原则。
标准样地信息十分丰富，包括样地的空间数据、属性数据及其多媒体数据。其中空间数据是指标准样地的坐标及其拓扑关系；属性数据主要有样地编号、级别、二级区名称、实地位置、平面坐标、规划用途、气候、土壤、地形、农田基本建设情况、产量、土地利用和土地经济等方面的内容；多媒体数据则包括了样地的景观图片和剖面图片，以及介绍当地人文风貌、风土人情的文档、音频、视频数据。
1.2 采用多媒体GIS 技术管理标准样地信息的必要性
传统的地理信息系统主要研究空间数据的管理和分析，这些信息主要是以字母和数字的形式进行表达，手段单一而呆板。在GIS中采用多媒体数据，可将图形图像的直观性、数字的准确性、音频视频的引导性和亲切感相结合，充分调动用户的多种感官，增强GIS的信息处理和传输的效果。将空间数据库和多媒体数据库相结合，采用两者的数据存储与处理方法，以空间对象为主框架，将多媒体数据附着于对象上，可以解决多媒体数据与空间数据之间的整合关系。由于清带拍标准样地的数据具有多样性和复杂性，它不仅包括一般地理目标的空间数据和属性数据，还包括了大量与之相关的多媒体数据。为了对这些庞杂的数据进行高效的管理，方便查询和实时的更新，基于多媒体GIS技术开发了标准样地管理系统。
2 多媒体技术与 GIS 的结合
多媒体空间数据是以数值、文字、图形、图像和声音等多媒体形式表示的GPS数据、RS影像数据、GIS数据、视频数据、声音及其他属性数据。
多媒体空间数据库系统是多媒体GIS的核心，它将多媒体空间数据有机地集成于一体，不仅提供空间数据的存储与操作，还提供相应多媒体数据的存储与操作。多媒体空间数据库结合空间数据库和多媒体数据库的特点，采用两者的数据存储与处理方法，以空间对象为主框架，将多媒体数据附着于对象上，解决多媒体数据与空间数据之间的无缝整合关系，为多媒体地理信息系统提供数据管理基础。
多媒体空间数据库系统主要包括3个部分：关系数据库，多媒体对象数据库和空间数据库。关系数据库与空间数据库的作用分别是管理属性数据和空间数据，多媒体数据库是用来管理多媒体数据。如图1所示。
图1 多媒体空间数据库系统的结构
3 标准样地管理系统的设计与实现
3.1 标准样地管理系统的配置环境
标准样地管理系统的设计与开发是2023年国土资源部试点项目“湖北省农用地分等成果汇总”工作的一部分。为了科学有效地管理省级标准样地数据，并以视觉、听觉等形式直观、形象、生动地表达样地信息，为用户提供一个友好活泼的界面环境。开发采用当前流行的组件式GIS技术和多媒体技术标准样地管理系统。系统的配置主要有：PC机，Windows2023 操作系统，VC ＋ ＋ 开发平台，MapObjects 控件，Access 数据库。
3.2 标准样地管理系统的数据模型
由于大多数数据模型不支持复杂对象（影像和声音），而面向对象的数据结构支持定义复杂的数据结构，并且面向对象的数据模型具有以下的特点：
（1）多媒体GIS系统中定义的空间信息，如点、线、面和非空间信息，如多媒体数据，每一个数据不再是分行念散的，而是集成为统一的实体。
（2）用户可以根据需要定义自身系统的数据类型，编写相关的输入、输出和执行函数。
（3）具有类的继承性。
因此，标准样地管理系统采用了面向对象的技术，每个标准地块都是一个对象实体，有一个唯一的对象标识并包含有属性数据、空间图形数据、静态图像数据、视频数据和声音数据等，如图2。
图2 标准样地对象模型
定义 1：一个标准样地实体对象是一个7元组：［Oid，Aid，Gid，Wid，Pid，Mid，Sid］，其中，Oid为该样地对象的对象标识；Aid是属性数据标识；Gid是空间数据标识；Wid是文档数据标识；Pid是静态图像数据标识；Mid是视频数据标识；Sid是声音数据标识。
3.3 标准样地管理系统的数据组织和管理
3.3.1 空间属性数据的组织和管理
空间数据是标准样地管理系统的核心，是整个系统的主体。基本空间数据类型有点、线和面。在矢量格式中点目标用一个坐标对（X
，Y
）表示，线目标用一串坐标对（X
，Y
） （X
，Y
）……（X
m
，Y
m
）表示，面目标则用首尾相接的一串坐标对（X
，Y
） （X
，Y
）……（X
n
，Y
n
） （X
，Y
）来表示。标准样地的属性数据是指其非空间、非多媒体数据，如样地编号、级别、二级区名称、实地位置等，属性数据由多个属性数据项组成，如图3所示。在标准样地管理系统中，采用MapObjects控件默认的shape文件格式来组织空间数据，而属性数据则由shape文件对应的dbf文件来组织。
图3 标准样地的属性数据列表
3.3.2 多媒体数据的组织和管理
多媒体数据的管理方式一般有两种。一是采用统一的数据库，把所有的多媒体数据以BLOB对象纳入其中进行统一的管理。其优点是便于数据的集中管理，但是数据库会显得过于庞大，且访问数据的速度较慢。二是将多媒体的源数据和描述性信息分开存放。在硬盘中，每一个媒体数据以单个文件的形式存放，并将这些文件存放在一个特定的目录下，形成一个媒体数据库。在关系数据库中储存数据的描述性信息如数据的编号、名称、路径、格式、容量、默认表达方式等。通过建立空间目标与数据的描述性信息的联系，来间接访问多媒体数据文件，如图4所示。其缺点一是数据的主体信息和描述性信息分开存放不便于统一管理，二是需要常用媒体软件的支持；但是这种方式实现起来十分简单，响应速度较快。本系统将采用第二种方式对多媒体数据进行管理。
图4 多媒体数据的管理
3.3.3 系统的数据库设计
本系统的数据库分为两个部分，即描述性信息数据库和主体数据库。前者以Access关系数据库管理着图件数据的描述性信息表和多媒体数据的信息表。后者又分为空间数据库和多媒体数据库。其中空间数据库管理着所有的空间数据和属性数据，它是硬盘中一特定目录下shape文件、dbf文件及shx文件的；而多媒体数据库管理着标准样地的所有多媒体数据，它是硬盘中一特定目录下各类多媒体数据文件的。系统以描述性信息数据库为媒介访问主体数据库，如图6中所示。
图5 图件数据的描述性信息表结构
图6 多媒体数据的描述性信息表结构
3.4 标准样地管理系统的功能模块设计
标准样地管理系统是目标管理系统的一种，它是多媒体技术和传统地理信息系统结合的产物。系统主要对基础数据、底图数据和标准样地数据进行了管理。基础数据主要是道路图层、水系图层、注记图层等辅助性数据；底图数据采用了1∶50万的湖北省农用地分等单元图，它是各分等单元（面状目标）空间数据和属性数据的；标准样地数据则包括了省级样地（点状目标）的空间数据，属性数据及其多媒体数据。
针对以上的数据，系统主要提供了图层管理、图形编辑、统计分析、目标查询和多媒体数据处理五个功能模块。图层管理模块是对基础图层、分等单元图和标准样地图层进行显示、添加、删除和移动等操作的方法的；图形编辑模块则提供了对点目标、线目标及面目标进行编辑的功能；统计分析模块主要针对分等单元图层数据，提供了各县市各等别面积统计和各地类各等别面积统计两个基本功能；目标查询模块和多媒体数据处理模块是系统的核心，其中查询模块提供了空间点击查询、空间分析查询和组合条件查询3种查询方式；而多媒体数据处理模块则用来存取和表达多媒体数据。运用系统提供的查询功能和多媒体数据处理功能，用户可以快速地捕捉标准样地目标并对其属性数据和多媒体数据进行详细的浏览。系统功能模块设计如图7所示：
图7 系统的功能设计
3.5 标准样地管理系统的功能模块的物理实现
标准样地管理系统在实现的过程中主要采用了组件式GIS技术和多媒体技术。其中组件式GIS技术实现系统中所有与空间数据和属性数据有关的功能，而多媒体技术和数据库技术则实现与多媒体数据有关的功能。
MapObjects控件提供CMoMapLayer，CMoPoint，CMoLine，CMoPolygon 等类接口中的属性和方法可以用来实现空间数据的操作。属性数据的操作则依靠 MO 控件提供的CMoRecordset类接口中的属性和方法来实现。
多媒体数据的表达则视数据的类型而定。对于标准样地景观图片和土壤剖面图片数据，可以视其为栅格图层数据，采用MO控件提供的CMoImageLayer类接口中的属性和方法来实现；样地文档数据、音频和视频数据的表达则分两步进行。先要通过ADO或DAO提供的数据库操作函数访问关系数据库中的多媒体数据描述性信息表，根据标准样地对象实体的ID号，在信息表中找到此样地的多媒体数据的描述记录；然后根据记录中路径字段的信息从多媒体数据库中访问其多媒体数据文件，最后调用ShellExecute函数根据文件格式激活应用程序对多媒体数据进行表达，具体过程如图8所示。
3.6 标准样地管理系统的运行简介
标准样地管理系统主要是为了对标准样地数据进行科学有效的管理和图、文、声、影并茂的展示。为了把多媒体数据较好地连接到地理目标上，借鉴空间型超级文本的有关原理，即地理空间实体作为信息的结点，以地理实体的空间位置作为索引，由这样的结点和索引组成链表，用户可以对链表进行浏览、查询等操作。这种方式比较简单方便，但尚不能达到真正意义上的超文本。
伴随着启动界面和背景音乐，进入标准样地管理系统。首先在图层管理器中选择标准样地图层激活并显示它，运用系统查询功能模块提供的其中一种查询方式捕捉到目标标准地块。此时目标变成红色，系统开始播放当地的民歌，接着属性信息对话框出现，可以在出现的对话框中浏览到样地的所有属性信息，还可以运用对话框中的多媒体接口进一步欣赏到目标标准地块的景观图片和土壤剖面图片，以及与当地风土人情有关的文字和视频信息。本系统改变了传统GIS呆板、沉闷的界面环境，给人耳目一新的感觉。
图8 系统的物理实现
图9 标准样地的剖面图片和景观图片查询
图10 标准样地的文档和视频信息查询
参考文献
黄涛等.地理信息系统集成开发中多媒体的应用和实现.微型电脑应用，2023，16 （4）
齐昕等.多媒体技术在GIS中的若干应用研究.微型电脑应用，1999，（5）
邱振戈等.多媒体技术在目标信息管理系统中的应用.测绘学院学报，1999，16 （4）
艾海滨等.多媒体数据在地理信息系统中的组织、管理及方法实现的研究.测绘通报，2023，（4）
许云涛等.面向对象的多媒体空间数据库系统设计.武汉测绘科技大学学报，1999，24 （3）
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