空间数据库技术在电子地图中的应用研究

摘要：本文在分析了空间数据库及其特点的基础上，研究了一种基于空间数据库的电子地图的结构设计。

关键词：空间数据库；电子地图

中图分类号：U675文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 01-0000-01

Spatial Database Technology Application Study on Electronic Map

Fu Dandan

(Daqing Normal University,Daqing163712,China)

Abstract:In the analysis of the spatial database and its characteristics,the study of a spatial database based on the structural design of electronic map.

Keywords:Spatial database;Electronic map

电子地图（数字地图）是利用计算机技术，以数字方式存储和查阅的地图。电子地图一般使用向量式图像储存，利用地理信息系统来储存和传送地图数据。电子地图是新兴的地图产品，正广泛应用于互联网、GPRS等，服务于社会各行各业。空间数据库技术的应用是电子地图使用的源泉。

一、空间数据库技术

空间数据是指与二维、三维或更高维空间的空间坐标及空间范围相关的数据，例如地图上的经纬度、湖泊、城市等。典型的关系型数据库模式中，并没有存储空间数据的位置，它只能处理单维的属性数据。空间数据库一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。

空间数据库也可以被定义为是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和。随着遥感图像处理领域与地图制图技术的不断发展，在20世纪70年代科学家开始研究空间数据库。传统数据库采用关系数据库，在数据库的存储、表示、检索、管理上存在很多缺陷，适用于简单对象，但不能够很好地表示地理信息所需要的数据。因为在地理信息系统中，空间数据对象可以是个点、线、面，用来表示城市、交通线路和行政区域，因此空间数据属于多维数据，并且空间数据之间存在着一定的拓扑关系。鉴于空间数据的特征，普通的一维数据库管理系统已不适合空间数据的存储和管理，由此既能管理属性数据又能管理空间数据的空间数据库管理系统（SDBMS）应运而生。空间数据库的出现则是数据库领域的重大突破，可以有效地支持图形、图像等复杂的数据对象。空间数据库与传统的一维数据库的区别在于空间数据的引入，相应地就需要一种不同的索引管理机制。空间数据库相对于传统数据库具有以下特点：

（一）庞大的数据量。由于空间数据库主要是面向地理学，当然也可应用于其它方向。地球表面的信息涉及江河湖泊、道理、桥梁、复杂的地质信息、气象信息等，要成功描述这些信息需要大量数据，因此空间数据库数据量庞大，一般容量都会达到GB级。

（二）复杂的数据查询过程。空间数据库在应用时更多面对的是检索与分析操作。例如，对于电子地图，位置的查找、相关路线、工交车站点查找等都是需要在空间数据库当中进行高效访问大量数据的。

（三）复杂的数据模型。由于空间数据库是用于存储地理相关信息的，因此信息不是单一的，要能够涵盖几乎所有与地理相关的数据类型。这些数据类型主要可以分为在三大类：

1.图形图像数据：用图形图像来描述的地理中的大量信息，与通用数据库不同。

2.空间关系数据：用来存储拓扑关系的数据，一般与图形数据是合二为一应用。

3.属性数据：数字、文本、日期等类型，主要用来描述地理学现象的各种属性，这与通用数据库基本一致。

（四）空间数据与属性数据的联合管理。

（五）广泛的应用范围。

另外，空间数据库中空间对象间难以定义次序。

二、一种基于空间数据库的电子地图结构设计

目前处于上升阶段的一种结构设计方法是：基于空间数据库和SVG的高速Web电子地图。此设计是由服务器端与客户端两部分组成。

其中，以客户端作为前台控制模块。前台控制模块是指与计算机、手机、PDA、或其它电子终端操作系统中与SVG图形查看器（SVGViewer）进行交互的程序模块。

服务器端包含应用逻辑层与数据永久层。

（一）数据永久层。包含SXW文件和空间数据库（OracleSpatial），其中，记录各图层的关系与空间信息呈现表述是由SXW文件完成；空间数据库主要用来永久存储空间数据和进行一些主要的空间运算。

GIS中的一个重要概念是数据层。按逻辑类型的不同分成不同数据层，在目前GIS进行数据组织的一种通用方法。

按照空间数据的专业属性或逻辑关系，可以将数据层进一步细分为专业数据层和逻辑数据层，类似于图片的叠置原理。以地形图为例，其数据包括地貌、水系、道路、植被、控制点、居民地等多方面，那么就可以将其分在各支分别的存贮。地形的数据就是通过将各层数据进行叠加而来。通常，数据处理、图形分析、空间定位等，都是若干图层的数据。

（二）应用逻辑层。包含数据缓存器、SXW解析器、数据更新器、SVG组装器、SVG元素工厂和分发器。

数据缓存器：数据缓存器用于对客户请求过的数据进行必要的缓存，当同一资源被再次访问时，系统就可以迅速的返回结果。

SXW解析器：SXW解析器框架设计用于实现SVG地图编辑软件产生的ＸＭＬ格式文件的解析，并提供外部所需的图层元素值。

数据更新器：数据更新器的作用主要是动态更新SVG地图。

SVG组装器：此模块主要功能为在SVG元素工厂产生完SVG元素后进行组装合并，以形成更大直至完整的SVG地图。

SVG元素工厂：此模块主要功能为产生一个SVG元素，其数据的来源是空间数据库（OracleSpatial）里的空间数据表。

分发器：此模块主要作用为处理负载平衡，它对于所收到的操作请求，经分析后再动态分发到相对压力较小的服务器上。

参考文献：

[1]郭菁,周洞汝.空间数据库索引技术的研究[J].计算机应用研究,2003,12

[2]黄杏元.地理信息系统概论[M].北京:高等教育出版社,2001

[3]田凤,赵卫东,刘志刚.基于ArcSDE的道路信息管理系统[J].仪器仪表学报,2005,S2

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