塔河流域空间数据库及其管理系统设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/2/28,*,*,地理信息系统设计与应用实验课程,塔河流域空间数据库及其管理系统设计,2021/2/28,1,一、实验目的,(1),了解应用型,GIS,空间数据库与管理系统的组成,(2),掌握应用型,GIS,空间数据库与管理系统设计内容,(3),掌握应用型,GIS,空间数据库与管理系统设计方法,(4),掌握应用型,GIS,空间数据库与管理系统设计步骤,(5),了解塔河流域管理空间数据库与管理系统设计内容,2021/2/28,2,二、系统目标与设计依据,以数据库及相关技术为主要技术手段，在统一的规范和标准下，构建塔里木河流域水量调度和生态保护数据库系统，通过数据采集建库，建立相应的数据维护管理体系，形成运行化的塔里木河流域水调综合信息海量数据服务平台，为水资源的合理分配及生态环境保护提供基础服务。,系统目标,2021/2/28,3,二、系统目标与设计依据,设计依据,测绘基本术语,GB/T14911,94,国家基本比例尺地形图分幅和编号,GB/T13989,92,专题地图信息分类与代码,GB/T18317,2001,基础地理信息数字产品元数据,CH/T1007,2001,15,千,11,万地形图图式,GB/T5791,93,12.5,万,15,万,110,万地形图图式,GB12342,90,遥感影像平面图制作规范,GB15968,1995,地球空间数据交换格式,GB/T17798,1999,中华人民共和国行政区划代码,GB/T2260,1995,县以下行政区划代码编制规则,GB10114,88,中国湖泊名称代码,SL261-98,中国河流名称代码,SL249-1999,中国水库名称代码,SL259-2000,中国水闸名称代码,SL262-2000,地下水监测规范,SL/T 183,96,2021/2/28,4,二、系统目标与设计依据,设计依据,计算机软件产品开发文件编制指南,GB/T8567-1988,计算机软件需求说明编制指南,GB/T9385-1988,软件维护指南,GB/T14079-1993,软件工程术语,GB/T 11457-1995,软件文档管理指南,GB/T16680-1996,计算机软件可靠性和可维护性管理,GB/T14394-1993,软件包质量要求和测试,GB/T 17544-1998,计算机软件测试文件编制指南,GB/T 9386-1988,计算机软件质量保证计划规范,GB/T 12504-90,计算机软件测试文件编制规范,GB 9386-88,计算机软件单元测试,GB/T15532-1995,塔里木河流域水资源管理决策支持系统,标书,新疆塔里木河流域水量调度管理系统可行性研究报告,新疆塔里木河流域水量调度管理系统初步设计报告,2021/2/28,5,三、建设内容与容量估算,建设内容,水文数据库管理分系统,社经,/,水资源库管理分系统,水利工程库管理分系统,生态环境库管理分系统,多媒体库管理分系统,遥感影像库管理分系统,图形数据库管理分系统,水文数据库,社经,/,水资源数据库,水利工程数据库,生态环境数据库,多媒体数据库,遥感影像数据库,图形数据库,元数据库,基础数据库,主题数据库,成果数据库,2021/2/28,6,水文日汇总表,水位、水文站点基本信息表,降水量、水面蒸发量站点基本信息表,水文站点实时观测信息表,测流量成果信息表,实测输沙率信息表,水位信息日汇总表,流量信息日汇总表,输沙信息日汇总表,含沙信息日汇总表,降水量日汇总表,水面蒸发量日汇总表,建设内容,水文数据库内容,三、建设内容与容量估算,2021/2/28,7,建设内容,社经,/,水资源库内容,三、建设内容与容量估算,流域编码信息表,地区编码信息表,灌区编码信息表,人口统计信息表,土地分类统计信息表,耕地分类统计信息表,灌溉面积统计信息表,灌溉指标信息表,农作物产量统计信息表,农作物播种面积统计信息表,畜牧业统计信息表,国民经济统计信息表,2021/2/28,8,建设内容,水利工程内容,三、建设内容与容量估算,河流代码数据表,湖泊代码数据表,水库代码数据表,水闸代码数据表,水文测站代码数据表,灌区属性数据表,河道属性数据表,水库属性数据表,湖泊属性数据表,水文测站数据表,堤防工程代码数据表,堤防属性数据表,水闸属性数据表,治河工程代码数据表,护岸工程属性数据表,水利工程多媒体数据表,泵站代码数据表,泵站属性数据表,管理道路属性数据表,水利工程设计图数据表,2021/2/28,9,建设内容,生态环境库内容,三、建设内容与容量估算,监测地代码信息表,测点代码信息,生态环境变化信息表,已有生态环境监测数据信息表,生态环境观测断面数据信息表,2021/2/28,10,建设内容,图形库内容,三、建设内容与容量估算,塔里木河全流域,1,：,50,万地形图,塔里木河“四源一干”,1,：,10,万地形图,塔里木河干流,1,：,5,万和,1,：,1,万地形图,塔里木河流域行政区划图,塔里木河流域“四源一干”水文站网分布图,塔里木河流域“四源一干”,1:10,万灌区分布图,塔里木河流域“四源一干”含水岩组图,塔里木河流域“四源一干”水文地质剖面图,塔里木河流域“四源一干”地下水富水性分区图,塔里木河流域“四源一干”地下水埋深等值线图,塔里木河流域“四源一干”水化学分区图,塔里木河流域“四源一干”,1:10,万土地利用图,塔里木河流域,1:50,万土壤图,塔里木河干流,1:10,万沙漠化图,塔里木河干流,1:10,万盐渍化图,塔里木河干流,1:10,万植被类型图,塔里木河中下游,1:10,万植被盖度图,塔里木河干流,1:10,万胡杨林分布图,塔里木河干流,1:1,万和,1:5,万水系图,塔里木河干流,1:1,万和,1:5,万植被分布图,塔里木河干流,1:1,万和,1:5,万土地利用图,乌斯满、喀尔达依、台特玛湖,1:1,万植被类型图,乌斯满、喀尔达依、台特玛湖,1:1,万植被盖度图,塔里木河干流,1:10,万草场专题图,塔里木河干流,1:10,万土地类型专题图,塔里木河干流,1:10,万土地资源评价专题图,塔里木河干流,1:10,万地貌专题图,塔里木河流域,1995,年,1:100,万草地资源专题图,塔里木河流域重要水利工程分布图,2021/2/28,11,建设内容,影像,/,多媒体库内容,三、建设内容与容量估算,多媒体库,照片,录像,虚拟成果,塔里木河全流域,TM/ETM,数据共,55,景,中巴地球资源卫星图像数据,119,景,MODIS,卫星图像数据,62,景,SPOT,卫星图像数据,28,景,QUICKBIRD,图像数据每两年,1,景,航片,影像库,2021/2/28,12,三、建设内容与容量估算,容量估算,数据容量,属性数据,图形数据,遥感数据,其它数据,正确估算出系统各种数据量的大小以及每年新增的数据量是数据库存储设计的基础,2021/2/28,13,三、建设内容与容量估算,容量估算,包括,44,个水文站点从,57,年到,2002,年的整编历史数据，塔里木河流域“四源一干”的社会经济、水利工程数据，塔管局现有的多媒体资料等，这些数据的数据量估算为,20G,，每年新增的数据主要为水文及生态环境监测站点采集的实时数据，数据量估算为,1G,。,属性数据,包括,1,：,50,万、,1,：,10,万、,1,：,5,万、,1,：,1,万基础地理图形和土地利用、沙漠化、地下水等各种,专题图,，其中基础地理图形有,DRG,、,DLG,、,DEM,、,DOM,等数据产品，专题图主要为,DLG,产品，数据采集子系统将提供,DRG,数据约,1000,幅，,DLG,图形约,2500,幅，,DEM,及,DOM,数据约,1500,幅，以上数据的数据量约为,30G,。,图形数据,2021/2/28,14,三、建设内容与容量估算,容量估算,包括,TM/ETM,数据（更新周期,3,年）,50,景，数据量约为,25G,；,CBERS,数据,(,更新周期,3,年,)119,景，数据量约,35G,；重点监测地段的,SPOT,遥感影像数据,(,更新周期为,1,年,),约,2,景，数据量约,1G,；虚拟显示所用的,SPOT,遥感影像数据约,26,景，数据量约,13G,；两轨拼接的,MODIS,影像,(,正常更新周期,15,天,),数据约,62,景，数据量约,15G,；,QUICKBIRD,影像数据,(,更新周期为,2,年,)1,景，数据量约,10G,。,遥感数据,包括航片资料、其它子系统运行产生的成果数据等，估计每年新增,5G,。,其它数据,根据以上数据分析，在系统建成后在总中心的数据量将达,200G,，平均每年新增数据将达,60G,左右，因此，调度中心存储系统总容量应不小于,1000G,，以保证系统正常稳定运行。,分析结果,2021/2/28,15,四、总体技术方案与功能设计,存储方案,集中式管理,体系结构,C/S,、,B/S,图形数据开发平台,ArcGIS9.2,属性数据开发平台,从底层开发,开发语言,C#,数据共享,/,接口,基础数据库提供密码、权限,总体技术方案,2021/2/28,16,图形数据库管理分系统,水文数据库管理分系统,社经 水资源数据库管分理系统,水利工程数据库管理分系统,遥感影像数据库管理分系统,生态环境数据库管理分系统,多媒体数据库管理分系统,C/S,结构,ArcGIS,平台,ArcSDE/ADO,数据库,Oracle9i,元数据,水文数据库,水利工程库,生态环境库,多媒体库,社经,/,水资源,遥感影像库,图形数据库,元数据库,基础数据库,主题数据库,成果数据库,系统结构图,2021/2/28,17,GPS,控制点数据、空间基础地理图形数据、专题图形数据,(,矢量,/,栅格,),历史,现状矢量、栅格数据,采集子系统入库数据流程图,应用子系统调用,/,主题库,基础地理数据,专题图数据,图形数据,元数据,实时数据,整编数据,水文数据,元数据,元数据,多媒体数据,多媒体,元数据,遥感影像数据,遥感数据,生态环境,元数据,生态环境数据,社经水资源,元数据,社经水资源数据,实时传输,实时传输,元数据,水利工程数据,水利工程,导入添加,导入添加,导入添加,导入添加,导入添加,导入添加,数据校验检查,数据校验检查,防火墙,防火墙,水文数,据库,社经,/,水资源库,水利工程库,生态环境库,多媒体数据库,遥感影像库,图形数据库,元数据据库,基础数据 库,2021/2/28,18,四、总体技术方案与功能设计,数据入库检验方案,目的：,保证数据安全入库，保证运行结果正确。,措施：,规范化检查,质量控制,数据校验,2021/2/28,19,四、总体技术方案与功能设计,数据入库检验方案,规范化检查,代码规范化,格式规范化,字段规范化,精度规范化,命名规范化,元数据规范化,坐标系统规范化,措施,1,：,2021/2/28,20,四、总体技术方案与功能设计,数据入库检验方案,措施,2,：质量控制,空间数据,数据命名是否规范，是否按设计要求命名；,数据是否能够正常打开；,投影方式是否正确；,坐标系统是否正确；,改错是否完成，拓扑关系是否建立；,属性数据是否正确，包括字段设置是否依据设计进行、是否有空属性记录、是否有属性错误记录等。,2021/2/28,21,四、总体技术方案与功能设计,数据入库检验方案,措施,2,：质量控制,关系数据,数据命名是否规范，是否按设计要求命名；,数据是否能够正常打开；,数据字段是否按设计要求设置；,是否有空属性记录；,是否有属性错误记录；,2021/2/28,22,四、总体技术方案与功能设计,数据入库检验方案,措施,3,：数据校验,属性数据,两次录入校验,折线图检验,计算校验,图形数据,图层校验,代码检查,类型检查,范围检查,2021/2/28,23,权限、密码,权限、密码,基础成果库与子系统数据流程图,生态环境遥,感监测子系统,数据管理与,数据库子系统,GIS,专业,分析子系统,水资源,分析子系统,主题数据库,01020708,主题数据库,020408,成果,提取,连接,成果,提取,连接,成果,导出,入库,01-09,连接,生态环境,分析子系统,水量调度,决策支持子系统,主题据库,010203040708,主题数据库,020408,提取,连接,成果,提取,连接,成果,业务处理与综合服务子系统,主题数据库,01-09,提取,连接,发布,会商决策子系统,连,接,防火墙,防火墙,成果数据库,09,成果数据库,水文数据库,01,社经水资库,02,水利工程库,03,生态环境库,04,多媒体数据库,05,遥感影像库,06,图形数据库,07,基础数据库,元数据库,08,2021/2/28,24,四、总体技术方案与功能设计,功能设计,分幅存储,整幅存储,按图号查询,按流域查询,按类型查询,按波段查询,按景号查询,按时相查询,按比例查询,遥感影像数据库,数据录入,数据查询,帮助,元数据管理,批量导入,单个文件,批量导入,按标题查询,按主题查询,按地名查询,按时间查询,按标题删除,按主题删除,按地名删除,按时间删除,多媒体数据库,数据录入,数据查询,信息删除,帮助,元数据管理,按类型查询,按类型删除,2021/2/28,25,四、总体技术方案与功能设计,功能设计,逐步查询,对比统计查询,综合查询,查询结果打印,社经与水资源利用数据库,数据添加,数据查询,元数据管理,帮助,数据修改与删除,按河流查询,按类型查询,综合查询,查询结果打印,水利工程数据库,数据添加,数据查询,元数据管理,帮助,数据修改与删除,2021/2/28,26,退 出,打 印,打印设置,关闭工作空间,另存工作空间,保存工作空间,打开工作空间,新建工作空间,文件管理,视,图,比例尺,刷 新,全 屏,漫 游,缩 小,选 择,放 大,指北针,工具栏,状态栏,DRG,DOM,元数据管理,DEM,DLG,Geodatabase,Coverage,Shape,Dxf,MapGIS,Geodatabase,Coverage,Shape,Dxf,数据导入,数据导出,数据管理,生态环境数据管理,数据添加,修改删除,数据查询,帮助,元数据管理,逐步查询,对比统计查询,综合查询,查询结果打印,文件管理,图形数据库,编 辑,视 图,数据管理,信息查询,元数据管理,工 具,帮 助,四、总体技术方案与功能设计,2021/2/28,27,要素移动,要素复制,保存编辑,放弃编辑,结束编辑,开始编辑,要素旋转,要素删除,编,辑,直接拖动,增量移动,角度旋转,任意旋转,信息查询,多边形查询,通用查询,专题查询,信息显示,水文站,水库,泵站,水闸,工,具,数据字典,用户管理,图层管理,周长,/,面积,量算长度,地理要素,专题要素,遥感影像,50,万,10,万,。,索引图,1,万,代码,/,数据字典数据管理,数据添加,数据修改与删除,数据检索与输出,口令验证,帮助与口令维护,四、总体技术方案与功能设计,2021/2/28,28,四、总体技术方案与功能设计,数字字典设计,基础数据库,成果数据库,多媒体数据库,遥感影像数据库,图形数据库,元数据库,主题数据库,社经与水资源利用,水利工程数据库,生态环境数据库,系统数据库,水文数据库,生态环境综合评价,水资源分析主题库,水量调度决策支持,GIS,专业分析主题库,水资源分析成果库,生态环境综合评价,水量调度决策支持,GIS,专业分析成果库,业务处理与综信服务,2021/2/28,29,四、总体技术方案与功能设计,数字字典设计,库名,库名描述,段名,段名描述,备注,MultimeiaDB,多媒体数据库,Photo,照片,Kinescope,录像,VirtualProduction,虚拟成果,UserInfo,用户信息,库名,表名,字段名,字段名描述,备注,MultimeiaDB,Photo,MSLINK,关联字,照片,TITLE,标题,TOPIC,主题词,Kinescope,MSLINK,关联字,录像,TITLE,标题,TOPIC,主题词,数,据,库,字段代码,中文内容,类型,长度,小数位数,主键,非空字段,备注,MSLINK,关联字,N,8,Y,Y,TITLE,标题,C,20,Y,Y,TOPIC,主题词,C,50,Y,FORMAT,格式,C,10,Y,Y,数,据,表,结,数,据,表,2021/2/28,30,四、总体技术方案与功能设计,代码设计,图形数据,代码设计,地理底图,专题图,行政区域,河流代码,水库代码,湖泊代码,水闸代码,灌区代码,兵团代码,测站代码,属性数据,。,2021/2/28,31,五、数据建库与表结构设计,建库设计思想,国家规范仅有,10,万、,5,万、,1,万的地形图要素分类与代码，其编码仅有,4,位，且编码完全相同，为对其进行区分，系统将根据比例尺建立不同的表空间；专题图形编码参照相关行业标准规范执行。,图形库表中以图幅号、图层名、地理编码、国标编码、分类要素为关联要素，与其它属性信息如河道、堤防等进行关联。,在点、线、面、文本原数据表的基础上，再设计一特征表，记录所有点表的符号名称、大小、颜色等，记录线表的线型名称、颜色等，记录面表的边线颜色、粗细、是否填充、填充颜色，记录文本表的字体、字号、颜色、大小等，使系统维护更加方便。,属性数据编码规范如河流、水库等应参照国家规范执行。,编码体系预留扩展位，便于系统以后升级、移植和维护。,2021/2/28,32,五、数据建库与表结构设计,数据库概念设计,数据库概念设计是从抽象的角度来设计数据库，独立于任何的,DBMS,软件和硬件，它是从用户的角度对现实世界的一种信息描述，是现实世界和机器世界的中介，能够充分反映现实世界中实体间的关系，又易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换，它将现实世界的信息结构统一用属性、实体以及实体间的联系来描述，因此概念结构设计是数据库设计的关键所在。,2021/2/28,33,五、数据建库与表结构设计,数据库概念设计,判断,Dat,Avi,Mpeg,Rm,主题词,标题,格式,地名,时间,来源,录像,图,3,系统实体、属性、关系图,判断,矢量数据,数字,DEM,卫星影像,主题词,标题,格式,地名,时间,来源,虚拟成果,图,4,系统实体、属性、关系图,判断,Bmp,Gif,Jpg,Tif,主题词,标题,格式,地名,时间,来源,照片,图,2,系统实体、属性、关系图,图,1,多媒体数据库实体分类图,照片,录像,虚拟成果,多媒体数据库,以多媒体数据库为例:,2021/2/28,34,五、数据建库与表结构设计,数据库逻辑设计,字符数据类型,数值数据类型,表结构的描述内容包括表名、表标识、表体等几个方面：,表名,是每个表结构的名称，其使用简明扼要的文字或字符，表达该表所描述的内容。,表标识,是每个数据表的名称，用作数据库的表名。,表体,以表格的形式列出表中的每个字段以及每个字段的字段代码、内容、类型、长度、小数位数、主键、非空字段、备注等。,表结构说明,数据类型,时间数据类型,OLE,对象,布尔类型,2021/2/28,35,五、数据建库与表结构设计,数据库逻辑设计,胡杨林专题图表结构,（英文标识：,HuYangThematic,）,字段代码,中文内容,类型,长度,小数位数,主键,非空字段,备注,MSLINK,关联字,N,8,Y,Y,MAPNUMB,图幅号,C,12,Y,Y,MAPLEVE,图层名称,C,20,Y,Y,MAPDATE,制作日期,D,Y,CODE,地理编码,C,8,Y,GB,国标编码,C,8,Y,CHB,分类要素,C,8,Y,字段代码,中文内容,类型,长度,小数位数,主键,非空字段,备注,MSLINK,关联字,N,8,Y,MAPSCAL,比例尺,C,10,Y,Y,WAVEBAND,波段,C,2,Y,Y,IMAGETYPE,影像类型,C,20,Y,Y,MAPDATE,采集时间,/,时相,D,Y,Y,VALLEYNUB,流域码,C,10,Y,Y,ISNOTAMAL,是否融合,B,2,Y,整体影像库表结构,（英文标识：,IntegerImgDB,）,数据表结构,2021/2/28,36,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计,以,图,形,数,据,库,为,例,空间数据图层设计,No2,编码设计,No4,数据处理与管理,No1,数据入库,No5,No3,空间数据索引设计,2021/2/28,37,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计,数据处理与管理,将空间数据和属性数据都采用关系数据库技术存储数据，其存储方式有两种，一是采用空间数据和属性数据分开存储技术，二是图属一体化设计思想。,数据库存储空间数据和属性数据,这是目前许多,GIS,软件系统采用的数据管理方案，解决方式是属性数据采用数据库进行管理，空间数据采用文件方式管理。,文件和关系数据库共同管理,将所有的数据,(,纯属性和空间数据,),都存储在一个或多个文件中。,文件存储和管理,数据存储经历以下三阶段：,本系统设计采用,图属一体化设计思想存储数据,(,影像源数据除外,),2021/2/28,38,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计,空间数据图层设计,要素名称,图层名称,控制点,CONTP,居民地,BUILP BUILA BUILO,地名注记,RESPT,地物设施,OBJLK OBJNT,交通设施,TRAFP TRAFA,管线与垣栅,PIPEP PIPEA,水系,WATEP WATEA,境界要素,BOUND,等高线,CONTL,地貌和土质,CONTR PHYSP PHYSA,植被要素,VEGPT VEGEA,数学基层,GRIDL,辅助要素,OTHER,2021/2/28,39,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计,索引设计,矢量数据空间索引的建立,以,图,形,数,据,库,为,例,空间数据索引设计,1),通过,ArcSDE,本身机制，建立格网空间索引,确定合适的格网级数、单元大小；,2),建立空间索引表，记录所有图形数据的表名、符号大小、颜色、线型、线粗、面边线颜色、边线颜色线粗、填充颜色等；,3),建立元数据管理机制，系统进入后首先调用元数据，而不调用真正的图形数据，以提高系统浏览速度。,2021/2/28,40,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计,索引与编码设计,栅格数据空间索引的建立,以,图,形,数,据,库,为,例,空间数据索引设计,编码设计,另见代码标准及代码设计,采用多级金字塔结构，以高分辨率栅格数据为底层，通过逐级抽取数据，建立不同分辨率的数据金字塔结构，逐级形成较低分辨率的栅格数据，该种方法通常会增加,20%,左右的存储空间，但却可以提高栅格数据的显示速度。在数据库查询检索时，调用合适级别的栅格数据，以提高浏览和显示速度。,2021/2/28,41,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计,数据组织方式,图形数据组织方式,图形数据分层组织,图形数据分幅组织,图形数据分层与分幅相结合,地理坐标系统,提供不同权限、密码,坐标系统及共享,本系统采用,图形数据分层与分幅相结合,的组织方式，图形数据全部采用地理坐标系统，实现多源数据的无缝拼接。将所有分幅图形进行接边处理、重新建立拓扑关系，将相同要素类组成一个数据集。,2021/2/28,42,五、数据建库与表结构设计,数据库物理设计,数据入库,采集数据经过校验处理完毕，形成标准分幅和整体存储的矢量数据或栅格数据后，即可进行图形入库工作。,分幅矢量数据按比例尺、图幅号、制作时间、图层等方式通过入库程序直接导入到数据库中，同时导入其相应的属性信息，并建立空间信息与属性信息的关联。,矢量数据,栅格数据,分幅栅格数据按比例尺、图幅号、制作时间、专题类型、图层等方式通过入库程序直接导入到数据库中。,整幅栅格图形数据按比例尺、制作时间、专题类型等方式通过入库程序直接导入到数据库中。,2021/2/28,43,