高等院校計算機教育系列教材

Geodatabase 設(shè)計與應(yīng)用分析

王育紅 編 著

內(nèi) 容 簡 介

本書共分為 9 章，主要闡述了 Geodatabase 模型元素，Geodatabase 設(shè)計與實施，數(shù)據(jù)編輯、檢查與處

理，數(shù)據(jù)查詢及其優(yōu)化技術(shù)，時態(tài)數(shù)據(jù)組織與回放追蹤，線性參考數(shù)據(jù)組織與顯示查詢，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)組織

及應(yīng)用分析等內(nèi)容。本書結(jié)構(gòu)邏輯清晰、內(nèi)容豐富嚴(yán)謹(jǐn)、敘述簡單明了，具有較強的可操作、可驗證特

征。通過本書的閱讀學(xué)習(xí)并結(jié)合相應(yīng)的動手實踐，讀者可獲得實用的空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計、建設(shè)及應(yīng)用知識

技巧與經(jīng)驗，有效提高分析與解決實際問題的綜合能力。

本書可作為地理信息科學(xué)、測繪工程、遙感科學(xué)與技術(shù)以及計算機相關(guān)專業(yè)師生的教科書，也可作

為地理信息、測繪遙感、國土管理、城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員的自學(xué)參考書。

本書封面貼有清華大學(xué)出版社防偽標(biāo)簽，無標(biāo)簽者不得銷售。

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圖書在版編目(CIP)數(shù)據(jù)

Geodatabase 設(shè)計與應(yīng)用分析/王育紅編著. —北京：清華大學(xué)出版社，2021.10

ISBN 978-7-302-59148-1

Ⅰ. ①G… Ⅱ. ①王… Ⅲ. ①空間信息系統(tǒng) Ⅳ. ①P208 978

中國版本圖書館 CIP 數(shù)據(jù)核字(2021)第 182831 號

責(zé)任編輯：孫曉紅

裝幀設(shè)計：李 坤

責(zé)任校對：周劍云

責(zé)任印制：朱雨萌

出版發(fā)行：清華大學(xué)出版社

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經(jīng) 銷：全國新華書店

開 本：185mm×260mm 印 張：19 字 數(shù)：460 千字

版 次：2021 年 10 月第 1 版 印 次：2021 年 10 月第 1 次印刷

定 價：58.00 元

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產(chǎn)品編號：089837-01

前 言

空間數(shù)據(jù)庫，又稱地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)數(shù)據(jù)庫，是面向

GIS 地理空間數(shù)據(jù)存儲與管理需求而產(chǎn)生，并不斷發(fā)展的一門新興交叉學(xué)科與廣普應(yīng)用技

術(shù)。它橫跨地理、測繪、遙感、計算機等多個學(xué)科與領(lǐng)域，可廣泛應(yīng)用于交通、水利、土

地、資源、環(huán)境、公共安全、醫(yī)療衛(wèi)生等國民經(jīng)濟建設(shè)的各個行業(yè)和部門，乃至普通大眾

的工作與生活。

空間數(shù)據(jù)庫的主要任務(wù)是以特定的數(shù)據(jù)模型和信息結(jié)構(gòu)來表達(dá)、描述、記錄某一區(qū)域

內(nèi)相關(guān)地理要素的位置、形狀、屬性及其相互關(guān)系，并確?？臻g數(shù)據(jù)的一致性、完整性、

安全性等，從而為空間數(shù)據(jù)處理與分析提供有效支撐與服務(wù)。與常規(guī)關(guān)系數(shù)據(jù)庫相比，空

間數(shù)據(jù)庫具有空間性、非結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)海量、綜合抽象、分類編碼等特點，不僅理論淵源

深厚，而且體系龐大復(fù)雜。

在當(dāng)今 GIS 普施化、個性化快速發(fā)展的時空大數(shù)據(jù)時代，空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計與應(yīng)用已成

為地理信息科學(xué)、測繪工程、遙感科學(xué)與技術(shù)以及相關(guān)專業(yè)從業(yè)人員必備的一項基本技

能。目前，我國設(shè)有這些專業(yè)的高校，許多都陸續(xù)開設(shè)了空間數(shù)據(jù)庫課程，其中有些高校

還將其作為專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，迫切需要建立多視角、立體化的教材體系。

根據(jù)讀秀網(wǎng)的搜索統(tǒng)計，目前國內(nèi)已出版發(fā)行了空間數(shù)據(jù)庫相關(guān)教材著作 30 余部。

與現(xiàn)有大多數(shù)同類圖書側(cè)重學(xué)術(shù)理論或最新研究成果闡述不同，本書以可實踐、可操作、

可驗證為原則，基于 Geodatabase(地理數(shù)據(jù)庫)具體數(shù)據(jù)庫平臺，按照“設(shè)計→建庫→查

詢→應(yīng)用”基本業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)闡述空間數(shù)據(jù)模型，空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計，空間數(shù)據(jù)入庫處理，

查詢檢索以及不同應(yīng)用分析環(huán)境下的空間數(shù)據(jù)組織與管理策略等內(nèi)容，可使學(xué)生更直觀地

學(xué)習(xí)理解空間數(shù)據(jù)庫概念、原理和方法，從而切實提高利用所學(xué)知識解決實際問題的

能力。

Geodatabase 是全球著名 GIS 軟件與技術(shù)開發(fā)商——美國 ESRI 公司于 1999 年研制發(fā)

布的新一代空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決方案。在經(jīng)過多次的技術(shù)革新和版本升級后，目前

Geodatabase 已具備統(tǒng)一集中管理矢量、柵格、DEM、Terrain、網(wǎng)絡(luò)、時態(tài)、注記文本、

制圖符號、常規(guī)屬性表格、音視頻等多種數(shù)據(jù)的強大功能。相對于 CAD、Shapefile、

Coverage 等空間數(shù)據(jù)管理方案，Geodatabase 能夠更清晰、準(zhǔn)確地反映、描述現(xiàn)實實體的

靜態(tài)屬性與動態(tài)行為特征，具有一體化、智能化、可伸縮等優(yōu)勢，可以是基于文件構(gòu)建的

單用戶小型數(shù)據(jù)庫，也可以是面向工作組、部門甚至整個行業(yè)的多用戶大型、超大型地理

數(shù)據(jù)庫。

全書共分為 9 章。前 5 章為設(shè)計基礎(chǔ)部分：在概括總結(jié)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念

與特征的基礎(chǔ)上，主要闡述 Geodatabase 類型特點，數(shù)據(jù)模型基本組成元素，設(shè)計與實

施，數(shù)據(jù)入庫編輯、檢查與處理，數(shù)據(jù)查詢與索引優(yōu)化等內(nèi)容；后 4 章為應(yīng)用提高部分：

針對時態(tài) GIS、線性參考、網(wǎng)絡(luò)分析等具體應(yīng)用情況涉及的不同數(shù)據(jù)內(nèi)容和管理需求，詳

細(xì)介紹基于 Geodatabase 管理、處理、分析相關(guān)數(shù)據(jù)的基本策略與主要方法。

Geodatabase 設(shè)計與應(yīng)用分析

II

本書是作者根據(jù)自己多年教學(xué)積累和相關(guān)科研成果，參考國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料編寫而

成的。在教學(xué)與本書編寫過程中，多次得到了張連蓬教授、康建榮教授、胡晉山教授、景

海濤教授、袁占良教授、張合兵教授等領(lǐng)導(dǎo)、同事的大力支持與幫助，在此衷心表示感

謝。另外，本書的編寫出版發(fā)行還得到了江蘇師范大學(xué)本科教材建設(shè)項目(JYJC202002)、

國家自然科學(xué)聯(lián)合基金項目(U1304401)的資助，在此一并致謝。

由于作者水平與學(xué)識有限，加上 Geodatabase 內(nèi)容復(fù)雜龐大且不斷更新、升級優(yōu)化，

因此書中難免存在疏漏之處，敬請讀者批評指正。

王育紅

目 錄

第 1 章 緒論 ........................................................ 1

1.1 數(shù)據(jù)庫 ...................................................... 2

1.1.1 基本概念 ...................................... 2

1.1.2 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型 ...................... 3

1.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) .............. 4

1.2 空間數(shù)據(jù)庫 .............................................. 9

1.2.1 空間數(shù)據(jù)庫特征 .......................... 9

1.2.2 空間數(shù)據(jù)庫類型 ........................ 11

1.3 Geodatabase ........................................... 15

1.3.1 個人 Geodatabase ...................... 15

1.3.2 文件 Geodatabase ...................... 16

1.3.3 ArcSDE Geodatabase .............. 17

復(fù)習(xí)思考題 ..................................................... 18

第 2 章 Geodatabase 模型元素 ............... 21

2.1 表及其擴展元素 .................................... 22

2.1.1 表 ................................................ 22

2.1.2 屬性域 ........................................ 24

2.1.3 子類型 ........................................ 26

2.1.4 關(guān)系類 ........................................ 27

2.2 要素類及其擴展元素 ............................ 32

2.2.1 要素類 ........................................ 32

2.2.2 制圖表達(dá) .................................... 36

2.2.3 要素數(shù)據(jù)集 ................................ 37

2.2.4 拓?fù)?............................................ 38

2.3 柵格數(shù)據(jù)集及其擴展元素 .................... 42

2.3.1 柵格數(shù)據(jù)集 ................................ 42

2.3.2 柵格目錄 .................................... 48

2.3.3 鑲嵌數(shù)據(jù)集 ................................ 49

復(fù)習(xí)思考題 ..................................................... 51

第 3 章 Geodatabase 設(shè)計與實施 ........... 53

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 .................................... 54

3.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計特點 ........................ 54

3.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法 ....................... 55

3.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 ....................... 56

3.2 Geodatabase 設(shè)計 .................................. 73

3.2.1 Geodatabase 設(shè)計原則 .............. 73

3.2.2 Geodatabase 設(shè)計步驟 .............. 74

3.3 Geodatabase 實施 .................................. 78

3.3.1 模式結(jié)構(gòu)創(chuàng)建 ........................... 78

3.3.2 數(shù)據(jù)批量加載入庫 ................... 81

復(fù)習(xí)思考題 .................................................... 83

第 4 章 數(shù)據(jù)編輯、檢查與處理 ................ 85

4.1 Geodatabase 數(shù)據(jù)編輯 .......................... 86

4.1.1 數(shù)據(jù)編輯基本流程 ................... 86

4.1.2 創(chuàng)建編輯基本要素 ................... 95

4.1.3 創(chuàng)建編輯注記要素 ................. 109

4.1.4 創(chuàng)建編輯尺寸要素 ................. 113

4.2 Geodatabase 數(shù)據(jù)檢查 ........................ 116

4.2.1 數(shù)據(jù)檢查主要內(nèi)容 ................. 116

4.2.2 數(shù)據(jù)檢查基本方法 ................. 118

4.2.3 自動檢查方法及步驟 ............. 119

4.3 Geodatabase 數(shù)據(jù)處理 ........................ 121

4.3.1 矢量數(shù)據(jù)空間校正 ................. 121

4.3.2 柵格數(shù)據(jù)地理配準(zhǔn) ................. 127

4.3.3 地理與投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 ............. 131

4.3.4 ArcScan 掃描矢量化 .............. 133

復(fù)習(xí)思考題 .................................................. 139

第 5 章 數(shù)據(jù)查詢及其優(yōu)化技術(shù) .............. 143

5.1 空間數(shù)據(jù)查詢概述 ............................. 144

5.1.1 空間數(shù)據(jù)查詢方式 ................. 144

5.1.2 空間數(shù)據(jù)查詢語言 ................. 145

5.1.3 空間數(shù)據(jù)查詢優(yōu)化 ................. 147

5.2 Geodatabase 數(shù)據(jù)查詢 ........................ 151

5.2.1 按屬性選擇查詢 ..................... 151

Geodatabase 設(shè)計與應(yīng)用分析

IV

5.2.2 按位置選擇查詢 ...................... 157

5.2.3 按屬性連接查詢 ...................... 161

5.2.4 按位置連接查詢 ...................... 164

5.3 Geodatabase 數(shù)據(jù)索引 ........................ 166

5.3.1 Geodatabase 屬性索引 ............ 167

5.3.2 Geodatabase 空間索引 ............ 168

復(fù)習(xí)思考題 ................................................... 172

第 6 章 時態(tài)數(shù)據(jù)組織與回放追蹤 .......... 175

6.1 時態(tài)數(shù)據(jù)模型 ...................................... 176

6.1.1 基于列的模型 .......................... 176

6.1.2 基于行的模型 .......................... 177

6.2 時態(tài)數(shù)據(jù)編輯處理 .............................. 179

6.2.1 轉(zhuǎn)置字段 .................................. 180

6.2.2 轉(zhuǎn)換時間字段 .......................... 181

6.2.3 計算結(jié)束時間 .......................... 183

6.2.4 轉(zhuǎn)換 XY 觀測表 ...................... 184

6.3 時態(tài)數(shù)據(jù)回放追蹤分析 ...................... 185

6.3.1 基于時間滑塊的回放分析 ...... 186

6.3.2 基于 Tracking Analyst 的

回放追蹤分析 .......................... 190

復(fù)習(xí)思考題 ................................................... 198

第 7 章 線性參考數(shù)據(jù)組織與

顯示查詢 ........................................... 201

7.1 線性參考數(shù)據(jù)模型 .............................. 202

7.1.1 路徑要素類 .............................. 202

7.1.2 事件表 ...................................... 202

7.2 線性參考數(shù)據(jù)編輯與處理 .................. 204

7.2.1 路徑數(shù)據(jù)編輯與處理 .............. 204

7.2.2 事件數(shù)據(jù)編輯與處理 .............. 208

7.3 線性參考數(shù)據(jù)顯示與查詢 .................. 213

7.3.1 路徑數(shù)據(jù)顯示 .......................... 213

7.3.2 路徑數(shù)據(jù)查詢 .......................... 219

7.3.3 事件數(shù)據(jù)顯示 .......................... 220

7.3.4 事件數(shù)據(jù)查詢 .......................... 223

復(fù)習(xí)思考題 .................................................. 223

第 8 章 幾何網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)組織與

應(yīng)用分析 .......................................... 225

8.1 幾何網(wǎng)絡(luò)基本概念 ............................. 226

8.1.1 邊 ............................................. 226

8.1.2 交匯點 ..................................... 227

8.1.3 可用狀態(tài) ................................. 227

8.1.4 網(wǎng)絡(luò)權(quán)重 ................................. 228

8.1.5 邏輯網(wǎng)絡(luò) ................................. 228

8.2 幾何網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建與管理 ......................... 229

8.2.1 幾何網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建 ......................... 229

8.2.2 幾何網(wǎng)絡(luò)管理 ......................... 234

8.3 幾何網(wǎng)絡(luò)編輯與檢驗 ......................... 235

8.3.1 幾何網(wǎng)絡(luò)編輯 ......................... 235

8.3.2 幾何網(wǎng)絡(luò)檢驗 ......................... 238

8.4 幾何網(wǎng)絡(luò)流向與追蹤分析 ................. 240

8.4.1 幾何網(wǎng)絡(luò)流向分析 ................. 240

8.4.2 幾何網(wǎng)絡(luò)追蹤分析 ................. 242

復(fù)習(xí)思考題 .................................................. 244

第 9 章 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)組織及

應(yīng)用分析 .......................................... 247

9.1 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集基本概念 ......................... 248

9.1.1 網(wǎng)絡(luò)要素 ................................. 248

9.1.2 網(wǎng)絡(luò)屬性 ................................. 253

9.1.3 網(wǎng)絡(luò)連通性 ............................. 258

9.1.4 網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù) ......................... 260

9.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集創(chuàng)建與編輯 ..................... 266

9.2.1 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集創(chuàng)建 ..................... 266

9.2.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集編輯 ..................... 272

9.3 網(wǎng)絡(luò)分析基本概念和流程 ................. 274

9.3.1 網(wǎng)絡(luò)分析基本概念 ................. 274

9.3.2 網(wǎng)絡(luò)分析基本流程 ................. 289

復(fù)習(xí)思考題 .................................................. 294

參考文獻(xiàn) ............................................................. 297