1、基于ARC/INFO的地形圖數據建庫方法廣西基礎地理信息中心 梅樹紅 摘要：數據是地理信息系統不可或缺的一部分，怎樣有效地生產數據和管理數據是GIS行業一直在探討的課題。本文介紹了ARC/INFO空間數據管理的特點，并重點討論了利用ARC/INFO的LIBRARIAN對地形數據建庫和管理的方法。關鍵字：ARC/INFO、建庫、LIBRARY一、 前言地形圖經過數字化成為電子數據以后，應用的好壞很大程度上依賴于對數據的管理，目前對數據的管理最有效的手段就是數據庫。Arc/Info作為一個地 理信息軟件，也提供了對大量數據的集成管理，空間數據管理常用的方式有 ：Librarian、Arc

2、Storm和SDE。Librarian和Arcedit、Arcplot一樣，是Arc/Info的基本模塊之一，它可管理大數據量的圖形數據，并采用先進的空間索引方式，用戶只要指定范圍和內容，系統會自動調入相關而不是所有的數據，它還支持多用戶同時讀取同一地圖庫,當一用戶在對固定范圍的數據進行修改時，系統鎖定這一范圍數據，防止別的用戶同時修改使數據產生不一致性；ArcStorm則是Arc/Info的一個擴展模塊，它采用客戶/服務器的結構設計，比起Librarian可以管理更大量的數據，數據的鎖定可以基于單個特征，增加了數據的共享性；SDE采用了也是客戶/服務器結構，提供了一種手段使空間數據可以添加到

3、關系型數據庫進行管理，提供了對空間、非空間數據進行操作的接口，支持VisualBasic、C、C+等流行的程序語言對Arc/Info數據的操作。由此可見，Libraian適用于一定范圍純Arc/Info圖形數據（coverage）的管理，ArcStorm則適用于大數據量、多用戶的Arc/Info圖形數據管理，SDE則在開發基于圖形的應用程序時發揮作用。本文以1：25萬地形數據庫為例討論用LIBRARIAN進行建庫和管理的方法。二、LIBRARIAN介紹LIBRARIAN是ARC/INFO軟件的一個模塊，該模塊可以創建、維護數字地圖庫（LIBRARY）。數字地圖庫分塊、分幅存貯地理數據，但可以把

4、它作為一個整體進行訪問，一般來說，一個圖庫代表一個地理區域。一個數字地圖庫的功能就是用一種方法來組織信息，使之容易被訪問，并提供一種方法來控制訪問和事務處理。 2.1 LIBRARY的功能    定義數據庫的空間位置關系   定義數據內容的組織方式   控制用戶對數據庫數據的使用權限，分為六個級別：主管ADMINSTRATOR、管理者MANAGER、操作員OPERATOR、瀏覽者BROWSER、不可拷貝瀏覽者LOOK、無任何權限NONE。   控制訪問并跟蹤對庫數據的任何修改   允許

5、在整個數據庫范圍內進行查詢和選擇，并能建立數據的空間索引關系，有效減少查詢時間   提供數據庫修改過程的歷史記錄   提供數據庫結構和數據統計2.2 LIBRARY的數據結構在邏輯上，LIBRARY以兩種方式組織這個區域的數據：tiles和layers。如圖1所示：圖庫是一個三維結構，在圖庫中，tile是水平的，而在概念上，layer是垂直的。當一個tile橫切一個layer時，就產生一個coverage。TILE：是對圖庫進行二維分割，所有tile 邊界連起來便組成數據庫的整個地理區域。Tiles在空間上分割數據庫中的數據，數據在庫中的存貯物理上是以t

6、ile為單位的。Tile可以基于規則格網、自然地理邊界或景觀特征。如1：25萬數據建庫時是以圖幅范圍為tile邊界的。        Tiles形狀應反映數據庫數據的使用和以后的應用；Tiles形狀不應是經常變動的邊界或不穩定的邊界；Tiles應是連續的多邊形COVERAGE，在一個tile中不允許存在不相連的島多邊形，每一個島多邊形應是獨立的tiles。圖1 Library的數據結構         Tile是以ARC/INFO 的worksp

7、ace形式存貯。Tiles是最難以改變的庫結構，所以確定tile時應做充分的實驗及論證。如1：25萬數據建庫時是以圖幅范圍為tile邊界的，為使庫里的數據在空間上是連續的，故選用的是經緯度的數據建庫，則每個Tile是1°×1.5°的經緯網界線組成。廣西全區共有28個Tiles。LAYER：在數據庫中，分割數據的第二種方法就是用layer進行分割，一個layer包含整個區域中的某類特征,由一個類型的coverage構成，用于具體存放數據庫的內容。數據庫查詢、顯示的就是layer。2. LIBRARY的數據組織Library是一個層次數據結構，數據庫由標準的ARC/I

8、NFO數據結構的COVERAGE和INFO文件構成。它由四部分組成：數據庫位置文件：每一個數據庫只有一個位置文件，包含數據庫的名字和存放位置，這個文件存放于ARC/INFO主目錄的TABLES目錄下。數據庫參考目錄（DATABASE）：包含定義數據庫結構的文件，包括一個數據庫索引COVERAGE，該COVERAGE包含TILE的名字、物理位置等等，該目錄里還包括數據庫的樣板LAYER。TILE工作空間：這是一個ARC/INFO的工作空間，它包含某一tile中的所有map sectionMap section/coverage：這是一個ARC/INFO coverage，由某個tile中的一個l

9、ayer構成。例見圖2： 圖2 Library的數據組織其中：access 目錄包含數據庫的權限管理文件,LIBRARY.ACCESS控制用戶對數據庫的訪部權限，LAYER.ACCESS控制用戶對layer的訪問，LAYER.IDS包含有關用戶訪問組的信息。index 是一個連續的多邊形coverage,描述數據庫的tile結構，一個數據庫只能有一個index文件。database下的bount、hydnt等是layer的模版coverage，定義了數據庫中每一個layer的屬性表結構、投影、精度等等，layer入庫時與這些coverage比較，只有屬性結構、投影、精度等等都完全一樣才能入庫。

10、Tile目錄存放數據庫的coverage數據。三、建庫方法：3.1 數據庫設計：   根據數據庫用戶使用頻率最高的方式，確定數據庫索引，也就是Tile的結構。   根據用戶應用數據的范圍、內容，確定數據庫的結構。1：25萬數據庫的分層按采集時定義的分層，共14層。   分析數據庫用途，確定數據庫的精度、投影等等。1：25萬數據采集時的坐標容限值為25米，投影采用高斯投影，建庫時坐標容限仍取25米，投影則轉為地理投影（經緯度）。3.2 建立索引文件INDEX COVERAGE：INDEX是一個由多個TILE邊界組成的多邊形COVERAG

11、E，每個多邊形是一個TILE。可以數字化一個INDEX COVERAGE，或者用ARC命令建立，包括用APPEND、DISSOLVE、GENERATE等。廣西的1：25萬數據庫采用地理坐標（經緯度），經緯度范圍：東經103.5°- 112.5°，北緯20°- 27°，用GENERATE生生成一個格網大小為1°×1.5°的多邊形COVERAGE。如圖形所示：圖3 Index coverage與建庫范圍的關系 3.2.1 建立index的過程：  用GENERATE建立一個包含TILE結構的COVERAGE：INDEX

12、；  把COVERAGE BUILD 成多邊形COVERAGE；  用ADDINDEXATT或ADDITEM給INDEX.PAT加入兩個數據項：TILE-NAME和LOCATION；  給TILE-NAME賦值，指定每個TILE的名稱，如上圖中的形式g4806、f4907等就是TILE的名稱；  給LOCATION賦值，用INFO名令CONCATENATE指定TILE的存貯地點；  用TOLERANCE 命令設置INDEX COVERAGE的容限值；  用PROJECTIONDEFINE 給INDEX定義投影文件。3.2.2 建立IN

13、DEX COVERAGE的幾點原則：  索引COVERAGE的名稱可以不為INDEX；  每個TILE的名稱需唯一；  INDEX的容限值也就是整個數據庫的處理容限值，代表了數據庫的精度，這個值不可小于要入庫的COVERAGE的容限值。數據庫的精度在生產數據時控制，入庫時精度可降不可升；  如果入庫數據不含投影文件，則INDEX也不應含投影文件。3.3    建立TILE目錄：建立了TILE結構的INDEX COVERAGE，就可用LIBRARY BUILDTILES生成TILE工作空間： BUILDTILES INDEX此

14、命令根據INDEX.PAT中的TILE-NAMEO為TILE工作空間命名，用LOCATION確定TILE工作空間所在的位置。3.4 建立數據庫的框架：建立TILE后，用LIBRARY CREATEMAPLIBRARY 命令把該數據庫登記在ARC/INFO里， createmaplibrary gx-gis25 index其中，gx-gis25 為數據庫的名稱。運行命令后，即在當前目錄中生成了數據庫參照目錄DATABASE，INDEX COVERAGE被拷貝入DATABASE目錄中并被命名為INDEX。運行此命令，用戶需對ARC/INFO的TABLES有寫權限。3.5 定義LAYER:LIBRA

15、RY ：ADDLAYER <layer><cover><format-cover><layer>是LAYER的名稱；<cover>是在DATABASE中存貯的樣板LAYER名；<format-cover>是做為樣板的<cover>的特征屬性，該<format-cover>的空模板被拷入DATABASE中，應與<cover>同名。一個和加入的LAYER同名的數據項被添加到INDEX。PAT中，數據項的初值為“N”。如果某個TILE中有定義的LAYER數據，則數據項值為“P”。刪除LAYER

16、用LIBRARY DROPLAYER1:25萬數據庫LAYER的名稱采用數據采集時定義的COVERAGE名稱，共14個LAYER，分別為：BOUNT、BOUPT、HYDNT 、HYDLK、RESPT、RESPY、ROALK、RAILK、TERLK、TERNT、OTHNT、ATNLK、GGDLN、QUAPY。3.6 數據入庫：數據入庫可以用INSERT和PUTTILE。當一個COVERAGE跨多個TILE用INSERT將LAYER數據分配到各個TILE中。 INSERT <cover> <layer> DROPBORDERPUTTILE比 INSERT 速度快。當數據庫分

17、區與數據存貯分區一致時，可以用PUTTILE入庫： PUTTILE <cover><tile><layer>應注意的是入庫時LIBRARY只檢查數據的定義、結構，不檢查數據的內容，數據內容的正確與否應在入庫前進行檢查。3.7    數據完整性檢查數據入庫后，應進行數據檢查：VERIFYLAYER <layer> CHECK|UPDATA這是檢查layer的一致性，如發現錯誤，則返回信息。四、    數據庫的管理、維護4.1     

18、60;    用戶權限設置數據庫建好投入使用，怎樣保證數據的安全，這就需要對不同使用目的用戶設置不同的使用權限。在librarian中，建庫時的用戶，建庫后即獲得了ADMINSTRATOR的權限。ADMINSTRATOR在任何時侯都可以修改各用戶的訪問權限。      用GRANT定義用戶權限：GRANT <user|$REST> <access> LIBRARY GRANT <user|$REST> <access> LAYER <layer|CURRENT&

19、gt;<user|$REST>：用戶名；<access>：權限類型，即adminstrator、manager、operator、browse、look、none。      用REVOKE取消用戶的訪問權：REVOKE <user|$REST> ALLREVOKE <user|$REST> LIBRARYREVOKE <user|$REST> LAYER <layer|CURRENT>LIBRARY的權限管理只能對應用LIBRARY和ARCPLOT進行的操作進行管理，LI

20、BRARY應用的是操作系統的文件管理結構，因此，ADMINSTRTOR在應用LIBRARY進行權限管理的同時，應在操作系統上進行同樣的權限設置，否則以系統設置為主。4.2 數據庫事務處理控制事務處理就是對圖庫中某一map section進行數據的增加、修改或者刪除。事務處理控制就是指管理事務處理，從而避免沖突，記錄當前事務處理狀態和跟蹤事務處理歷史。用TRANSACTIONS 命令激活、初始化、結束或轉移事務處理。TRANSACTION <BEGIN|SET|CLEAR|END> <transaction> commentTRANSACTION ASSIGN <t

21、ransaction> <user|SELF> comment只有manager或operators能夠執行TRANSACTION命令。4.3    數據庫狀態查詢用STATUS命令可生成數據庫狀態報表文件，是一個文本文件，它顯示所有TILE中各層的狀態，或指定區域的TILE的狀態。SETLAYER <layer layer>STATUS <report-file> REPLACE4.4 數據維護ARC/INFO的arcedit等命令不能直接操作LIBRARY里的LAYER，故數據的更新和修改而從數據庫拷出數據進行，修改完

22、后再裝入數據庫。從數據庫拷貝數據有兩種方式：  根據TILE拷貝數據：SETLAYER <layer><layer>GETTILE <tile> location  根據指定范圍拷貝數據：SETLAYER <layerlayer>SETCOVER <cover|NONE> , cover為一個多邊形COVERAGE，是想拷貝數據的范圍EXTRACT <DISSOLVE|TOPOLOGICAL|SIMPLE> location clip<DISSOLVE> 當給LAYER重建拓樸關系時，如兩邊的屬性一致，除去TILE邊界。< TOPOL