基于Arcinfo的通信管網數據庫設計研究

摘 要：本文基于筆者多年從事通信管網信息系統設計的相關工作經驗，以通信官網數據庫設計為研究對象，論文首先分析了GIS的數據類型，進而分別探討了管網數據管理、圖形查詢、數據庫軟件和系統的數據組織，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：Arcinfo 通信管網 數據庫 數據組織

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0032-02

數據庫是地理信息系統的核心組成部分。構建出一個合理、高效的通信線路及管網管理系統數據庫是實現包含通信線路及管網在內的通信資源可視化管理的基礎，是進行通信基本設施建設管理和決策的前提。該系統對于設計的特定應用環境，確定了數據模型與處理模式的邏輯設計、數據庫存儲結構與存取方法的物理設計，并建立了能反映現實世界信息之間的相互聯系、滿足系統要求的數據庫。

1 GIS數據類型

地理信息系統的數據庫是個籠統的概念，它包括空間數據庫和屬性數據庫。GIS 數據庫中具有如下基本內容。

（1）具有地理位置的空間實體。它是 GIS系統中屬性數據描述的對象。GIS把地理實體抽象地用點、線、面三個基本特征形態來表示。點可以是大學、醫院等建筑物，線可以是道路、河流等，面可以是地塊、行政區域等等。在本文所涉及的資源中我們最感興趣的是點和線，它們分別代表專項圖層中的局站和管道等。

（2）實體的屬性數據。如管道的名稱、型號、起點、終點等等。

（3）空間實體之間的拓撲關系。系統不僅能得出空間實體的空間坐標、長度等描述地物空間尺度的數量特征，而且還能得到地物之間的空間聯系。圖形數據的拓撲結構用來描述空間實體的空間聯系，是地理空間數據處理的依據。

在用MapX創建空間數據庫（含空間信息）時，可以通過兩種方法來實現。一是通過MapX的圖層生成功能來自動創建。MapX生成的每一圖層都對應一張表，可以通過Maplnfo軟件來察看，該表中除了存有地理對象的位置坐標以外，還可以包含其他屬性字段；另一種方法是通過導入帶有地理位置信息的其他數據庫生成。MapX 可以通過數據綁定把這些數據庫中的地理信息映射到地圖圖層上。屬性數據庫（含非空間信息）則可以使用通用的數據庫通過編程來創建和維護。該系統中系統數據庫的建立主要是通信資源數據庫的建立，至于空間信息，仍是采用Arcinfo TAB數據表的形式存放。

Arcinfo管理數據是分圖層來管理的，不同類型的圖元都是分屬于不同圖層的。本文所設計的通信線路及管網管理系統中，專項圖層中的每一個圖層都有5個文件組成。每個圖層均有.TAB、.DAT、.ID、.MAP、.IND五個不同類型的文件組成。

（1）屬性數據的表結構文件.TAB。

屬性數據表結構文件定義了地圖屬性數據的表結構，包括字段數、字段名稱、字段類型和字段寬度、索引字段及4Wr/oWE8uMbHq3LVGLbRhA==相應圖層的一些關鍵空間信息描述。.TAB文件實際上是一個文本文件，一般都比較小，可以在寫字板中打開并查看其內容。

Arcinfo的屬性數據有以下幾種類型：字符型、整型（2Byte）、長整型（4Byte）、浮點型（8Byte）、小數（用字符串的形式表示）、日期型（4Byte：2Byte年，1Byte月，1Byte日）和邏輯型（1Byte）。

（2）屬性數據文件.DAT。

屬性數據文件中存放了完整的地圖屬性數據。在文件頭之后，為表結構描述（含各字段的名稱、類型、長度），其后首尾相接地緊跟著各條具體的屬性數據記錄。這個文件一般比較大。

（3）交叉索引文件.ID。

交叉索引文件記錄了地圖中每一個空間對象在空間數據文件（.MAP）中的位置指針。每4個字節構成一個指針。指針排列的順序與屬性數據文件（.DAT）中屬性數據記錄存放的順序一致。交叉索引文件實際上是一個空間對象的定位表。

（4）空間數據文件.MAP。

空間數據文件具體包含了各地圖對象的空間數據?？臻g數據包括空間對象的幾何類型、坐標信息和顏色信息等。另外，還描述與該空間對象相應的屬性數據記錄在屬性數據文件（.DAT）中的記錄號，這樣用戶從地圖上查詢某一對象時，就能夠方便地查到與之相關的屬性信息。

（5）索引文件.IND。

索引文件并不是必須的，只有當用戶規定了數據庫的索引字段后Arcinfo才會自動產生索引文件。

索引文件中對應于每個索引字段都有一個索引表。在每個索引表中，先給出總的數據庫記錄數目，然后按照索引順序給出每條屬性數據記錄在對應的索引字段處的具體屬性數據和該記錄在屬性文件（.DAT）及交叉索引文件（.ID）中的記錄號，如圖1所示。

2 數據管理

空間數據是地理信息系統的重要組成部分，是系統分析加工的對象，是GIS表達的現實世界經過模型抽象的實質性內容。目前，常用的數據獲取方法有：掃描數字化、手扶跟蹤、實地測量、GPS、遙感數據等。

地理信息系統中，空間數據主要包括：幾何數據、空間屬性數據和時態數據。幾何數據由點、線、面組成，它們的數據表達主要采用柵格和矢量兩種形式；空間屬性數據表示地理實體的名稱、類型和數量等；時態數據表征實體隨時間而發生的變化。

由于目前GIS數據庫存儲的數據包含空間數據和屬性數據，它們之間有密切的聯系，因此，如何實現兩者之間的連接、查詢和管理，是GIS數據庫管理系統必須解決的問題。

當前采用的方法主要有以下3種。

（1）混合式。

混合式數據庫管理系統是利用兩個子系統分別存儲空間數據和屬性數據，兩者之間通過標識碼進行連接。

（2）擴展式。

擴展式數據庫管理系統是在標準 RDBMS的頂層，通過將地理結構查詢語言（GeoSQL）轉化成標準的SQL查詢，借助索引數據的輔助關系實施空間索引操作。

（3）開放式。

開放式數據庫管理系統是利用專門開發的DBMS來統一管理空間數據和屬性數據。本文所實現的通信線路及管網管理系統采用的是混合式雙數據庫管理系統。

3 圖形查詢

GIS的應用打破了傳統管理系統的純文本信息管理，使得系統能對圖形（空間）信息和文本（屬性）信息進行集成管理。圖形查詢不同于傳統的文本查詢，是指根據設施的位置、圖元來查詢設施的屬性信息和影像信息，比如在地圖上選擇一條管道查看它的狀況信息和圖形信息。圖形查詢拓展了對信息管理的方法，使得對信息的組織和利用更加有效。

4 數據庫軟件

自從70年代以來，關系型數據庫在全世界得到了廣泛的應用，時至今日，關系型數據庫理論已經日趨成熟和規范，現在世界上數據庫應用系統中90%以上采用的都是關系型數據庫。目前世界上比較流行的關系型數據庫軟件有很多，在使用性能上它們各有長處。

數據庫軟件除了在GIS專業軟件中用于支持復雜空間數據的管理外，還包括服務于以非空間屬性數據為主的數據庫系統，這類軟件主要有：ORACLE、SQL Server、Sybase等。它們也是 GIS軟件的重要組成部分，而且由于這類數據庫軟件具有快速檢索、滿足多用戶并發操作和數據安全保障等特點，目前已實現了在現成的關系型商業數據庫中存儲相應的空間數據。

本系統為了具有更大的適應性，數據庫平臺采用的是Microsoft公司的 SQLServer2000數據庫。

5 系統的數據組織

綜合來說，GIS系統中涉及的數據包括圖形矢量數據、空間屬性數據和工程管理數據。在MapX環境中，為了增強整個系統數據處理的靈活性，采用分開存儲的方法。圖形矢量數據以Arcinfo標準文件格式存儲在特定目錄下，圖形中每個地物均有其對應的唯一的標識（ID號），系統以此為索引建立該地物的圖形數據文件?？臻g屬性數據與設備資源數據均采用SQL Server2000來存儲，各地物屬性記錄的關鍵字為圖形文件中該地物的ID號，由此便實現了圖形文件與屬性文件的一一對應關系，以圖2為例。

參考文獻

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