ArcGIS空间数据组织和管理方法及个人感想

题目：ArcGIS空间数据组织和管理方法及个人感想

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随着地理信息产业的不断壮大，地理信息的模式也发生了根本的改变，传统的纸质地图到如今的电子地图，未来地理信息将面向服务，走向共享与职能，整合计算资源、网络资源、存储资源在内的各种资源通过云计算连接在一起来进行服务。也正是出于让我们更快更好地了解GIS和相关产品的目的，老师布置了本次作业，而我经过查阅资料决定深入了解ArcGIS这一产品。

ESRI公司作为全球GIS业界的开拓者和引领者，主导着GIS技术的发展前沿。而ArcGIS系列软件是ESRI公司集近40年GIS咨询和研发经验开发的GIS平台产品家族。建立在工业标准之上的ArcGIS，既有强大的功能，又具有良好的易用性。

但是对于像我这样的初学者来说，ArcGIS犹如一本厚重的教科书，内容虽然详实，翻看起来还是有些吃力的。因此，我选择了4个应用基础框架即桌面软件（Desktop）、服务器（Server）GIS、嵌入式（Embedded）GIS 和移动（Mobile）GIS中的Server GIS进行学习，因为Server GIS正是搭建在应用服务器、网络服务器和用户之间的桥梁，学习Server GIS能够确切地把握ArcGIS空间数据组织和管理的基本情况和特殊之处，能够以小见大、以点盖面地去了解整款ArcGIS软件。

一、ArcGIS Server初步了解

ArcGIS Server是一个基于Web的企业级GIS解决方案。用户可以使用ArcGIS Server在企业内部网或整个互联网范围内共享GIS资源，也可以把地图或者其他的地理信息资源无缝地集成到普通的网站页面中。而ArcGIS Server特别之处就在于其将两项功能强大的技术——GIS技术和Web技术结合在一起，协同合作，综合发挥GIS的空间查询、定位、分析和处理特点，以及网络技术的全球互连、信息共享的特点。

二、ArcGIS Server架构

ArcGIS Server是一个分布式系统，由多个部分组成，可分别部署在不同的机器上。它们分别在进程的管理、启动和关闭以及对象运行的服务器负载均衡方面发挥着各自的作用。虽然时间有限，我并不是很明白每一个部分的功能和作用，但是我根据的自己的理解和推断做出了以下一张各部分从属关系的图。

三、空间数据管理

数据是GIS系统的“血液”，数据质量的好坏从根本上关乎GIS应用系统的优劣。

3.1 空间数据库模型Geodatabase

3.1.1 Geodatabase概念

这是ERSI公司的这一款ArcGIS的ArcGIS Server中最重要也是老师要求我们掌握的一部分，所以我也重点学习了这一块知识。

我发现，如果想要了解空间数据，首先必须明白什么是空间数据库模型Geodatabase。地理空间数据库系统的具体实现主要是对现有关系数据库平台的扩展，即内嵌对象-关系模型。此类模型基于现有主流数据库系统，提供对空间数据的支持，可对其进行对象-关系模型特征扩展，以ESRI公司的Geodatabase地理空间数据模型最为典型。

Geodatabase是一种采用标准关系数据库系统技术来表现地理信息的数据模型，支持在标准数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息。

Geodatabase支持多种DBMS结构和多用户访问，可伸缩性强。目前有两种Geodatabase结构，即个人Geodatabase和多用户Geodatabase （Multiuser Geodatabase）。从基于Microsoft Jet Engine的小型单用户数据库到工作组、部门和企业级的多用户数据库，Geodatabase均可支持。

个人Geodatabase使用Microsoft Jet Engine数据库文件结构，将GIS数据存储在小型数据库中，更像基于文件的工作空间，数据库存储量最大为2GB。个人Geodatabase使用微软的Access存储属性表。

对于小型的GIS项目来说，个人Geodatabase是非常理想的选择。通常，GIS用户采用多用户Geodatabase来存储和并发访问数据。个人Geodatabase 支持常用户编辑，不支持版本管理。

多用户Geodatabase通过ArcSDE支持多种那个数据库平台，包括IBM DB2、Informix、Oracle和SQL Server。多用户Geodatabase使用范围广，主要用户为工作组、部门和企业。

在Geodatabase数据库中，Geodatabase是最高层次的地理数据单元，所有的地理数据由一个或多个Geodatabase组成，而一个Geodatabase又由多个抽象数据集组成。数据集通过继承得到4个可创建对象，即Tin数据集、栅格数据集、要素数据集和表。

3.1.2 Geodatabase模型

Geodatabase模型的体系结构由要素数据集、对象类、要素类、关系类、域值、栅格数据集、点要素类、线要素类、面要素类、特征数据集、规则等组成。

下面我将就我对这每一种Geodatabase数据模型中的个对象进行简单介绍和表达。

（1）域

对象属性的有效值集合。可以是文本型，也可以是数值型。

（2）工作空间

表示一个含有数据集的数据库或者数据源，数据集中可以包括表、要素类以及关系表。

（3）数据集

数据集包含地理空间几何数据和关系表。地理空间几何数据包含栅格数据和矢量数据。

（4）要素数据集

要素数据集是具有相同空间参考系的要素类集合。将不同的要素类放到一个要素数据集下可能有很多原因，一般而言，主要有专题归类表示、

创建几何网络和考虑平面拓扑三种情况。

（5）不规则三角形网络数据集

从表面上采样高程点数据生成的不规则三角形。Tin可以用于模拟地球表面，同时也可用于连续性的环境因子的分布研究，比如碳元素的分布。

（6）栅格数据集

可以表现为影响地图、表面，表现某个环境因子采样数据的Grid，或者是普通的实物照片。有些栅格数据具有多个波段。

（7）属性表

与空间要素相关联亦或完全无关的关系表。

（8）关系类

定义了对象类、要素类两者之间的关联信息。关联可以是对象类之间，也可以是要素类之间或者是要素类和对象类之间。例如，可以定义房主和房子之间的关系，房子和地块之间的关系等。

（9）规则

通过关联类和连通规则，属性验证用以增强数据的完整性。例如，规定不同管径的水管连接，则必须有一个合适的转接头；规定一块地可以有1到3名权利人等。

（10）对象类

在Geodatabase中，对象类是一种特殊的类，它没有空间特征，其实例为可关联某种特定行为的表记录，如某块地的主人。

（11）要素类

具有相同属性集、相同行为和规则的空间对象的集合，如河流、道路、植被、用地、电缆等。

（12）几何网络

用于模拟线性系统，如道路交通网络，支持丰富的网络跟踪和分析功能。

3.2 访问空间数据库

3.2.1 打开数据库工作空间

工作空间工厂（WorkspaceFactory）负责工作空间（Workspace）对象的创建分配，并允许客户端通过连接属性设置特定的工作空间。

WorkspaceFactory有一个连接池，能够维护当前应用程序所激活的工作空间，连接属性可以用对象PropertySet及保存的连接文件来设置。

WorkspaceFactory支持包括浏览和管理文件数据工作空间、浏览和管理远程数据库空间的连接文件两种方法。在Geodatabase中，工作空间分为以下几个类型：esriFileSystem Workspace、esriLocalDatabase Workspace、esriRemotedatabase Workspace。

而在数据又分为远程和个人的，因此就需要远程数据方式和个人数据库方式两种方式。两者打开方式基本相同，都可以通过WorkspaceFactory 对象所提供的OpenFromFile方法来打开工作空间。

3.2.2 通过NAME对象方式

一个NAME对象支持Open方法，允许客户端通过相应的NAME对象获得一个真正对象的实例，比如数据集、工作空间。另外，NAME对象起着绑定对象的作用。因此，NAME对象提供了访问元数据、改变具体对象许可的接头。在某种意义上，当需要获得对象的更多属性信息或调用对象的额外信息时，NAME对象是实际对象的一个轻量级代理。

3.2.3 获得工作空间实际元素

在Geodatabase中，一个工作空间对象即可被认为是一个数据库。在一个工作空间中可以包含多个数据集、要素类、表等。工作对象通过两种方

法获得当前工作空间中所包含的数据集：get_DatasetNames和get_Datasets。第一种方法所获得的是Name对象的枚举对象，而第二种方法所获得的是实际的数据集对象。

3.3 矢量数据

矢量数据是最常见的图形数据。地理实体用一系列x、y坐标来确定其位置，即通过坐标记录的方式，尽可能地将点、线、面等地理实体表现得精确无误。该数据类型常用于描述线状分布的地理要素，如河流、道路、等值线等。

对于矢量数据，我个人的理解是任何的点、线、面实体都可以用直角坐标点x、y来表示。点则可以表示成一组坐标（x，y），线和面则均被表示为多组（x1，y1；x2，y2……；xn，yn）并且由于表示面的多边形由首尾相连的线所组成，所以其起止点的坐标相同。

3.4 栅格数据

栅格数据结构由像元阵列构成。每个像元用网格单元的行和列来确定位置。该数据类型常用于表示地质、气候、土地利用或地形等面状地理要素，如土壤类型、地势起伏、环境污染等。例如卫星图片、扫描图和航片等栅格数据能够表达各种地表类型，如高程、植被等。

据我查阅资料我了解到，ArcGIS所支持的栅格数据源包括GRID、TIFF、ERDAS IMANE和JPEG等，同时还包括企业数据库和本地数据库。不管是哪种数据源，表达栅格数据有两种方式，即栅格数据集和栅格列表。至于这两种方式，由于涉及到代码，所以我并没有详细深入研究。

四、ArcGIS Server应用与管理

经过我对ArcGIS Server的研究和了解，我把ArcGIS Server的应用和管理分为以下这几点：

4.1 使用客户端管理服务

从上面的图可以看出，GIS Server由一个SOM和一到多个SOC组成，SOM负责管理所有的GIS服务，SOC负责运行每个GIS服务的实例。其中，ArcCatalog、ArcMap和ArcGIS Server Manager等三个客户端软件可以用来管理GIS服务。

4.2 GIS服务

GIS资源，比如矢量图层、卫星影像、专题地图等，如果只保存在某个人电脑的磁盘里，只能被一个人或几个人使用，如果能通过Web共享，让更多的人可以使用这些资源，那么这时的GIS资源就转变为“GIS服务”。ArcGIS Server按照工业标准Web Service把GIS相关的资源发布出来，供更大范围内的用户使用，并且把所有GIS相关的资源划分为几大类，每一个对应一个Web Service。

4.3 发布GIS服务

上面说了GIS的服务，那么把GIS资源发布为GIS服务也是需要一定步骤的。每个服务都需要引用对应的GIS资源，所以在发布服务之前，首先需要准备GIS资源。其次，用于发布服务的GIS资源需要特别注意其储存的位置，当地图文档引用的空间数据都以文件的形式储存时，其他的SOC及其是无法访问这些文件的。

五、个人感想

通过查阅ArcGIS以及ArcGIS Server相关资料，我发现这门学科真的很难掌握。比如，这里需要很多代码的编写和创新，而且每一个步骤对于我来说都是全新的内容，都需要用全新的角度去理解和掌握，都需要对于整个软件了如指掌，才能真正做到烂熟于心。而我现在虽然有的地方尤其是空间数据组织和管理这一方面以及ArcGIS Server的某些方面都有了最最初

步的了解，但我愈加地发现自己所学的不够。我认为要想真正学会这一门课程，学会这一款软件，必须在扎扎实实掌握理论知识的基础上，再经过不断的上机实践，才能确确实实地把所有知识融会贯通。

另外，我也发现，现在我们处于这样一个信息告诉发展的年代，学习的又是道路交通这一方向，如果不能准确把握好时代的脉搏，跟上时代的脚步，不断学习，不断进步，就会被时代的浪潮所淘汰。因此，我一定会从现在开始充分认识到GIS这门课的重要性，好好学习老师教授的包括MapInfo在内的各种高级软件，争取能够学有所成，学有所用，掌握好一个又一个对今后大有裨益的技能。