数据库设计(Database Design)是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求。良好的数据库设计，对于数据库的数据存储结构、存取效率等方面具有重要影响。由于空间数据本身的特征，导致空间数据库的设计与传统数据库设计存在巨大的差异。

相比传统数据库，在空间数据库的设计阶段，主要包括以下几个方面的内容：

一是要选择数据模型与划分地理实体。在空间数据库设计的初级阶段，选择合理的形式表达地理实体是至关重要的。所要建模的地理实体类是作为矢量形式的点、线、面类型，还是以栅格的形式进行表达，或者仅仅以属性表的形式存储，是首要关注的问题。例如在对河流进行建模时，必须考虑要解决问题的目标、空间数据的比例要求等方面，河流是以栅格形式表达，还是矢量形式表达，河流应建模为线要素还是面要素，诸如此类问题都是在空间数据库设计阶段需要解决的问题，并对后面的设计工作产生重要影响。

二是确定数据实体属性与空间结构。对各主题的数据选择了合理的模型并完成地理实体划分后，需要进一步对每一个实体类的属性及结构进行设计。例如，对于河流的的面要素实体，应该包含哪些必要的属性信息，例如河流长度、河流面积等空间信息，河流所辖行政区域，形成年代等属性信息。属性结构和类型的设计应当遵循与传统数据库相同的设计原则，如同一属性字段不可再分等设计范式。

三是实现丰富的地理实体行为。较为主流的空间数据库采用对象关系型数据库进行设计。地理实体通常被抽象为要素类。地理实体的行为则通过定义要素类中要素之间的一般空间关系和拓扑关系等实现。设计空间数据库中要素的行为，是实现要素类功能自动化和智能化的主要手段。例如，通过定义线性河流要素的拓扑关系，可以保证在主干河流消失时，所依存的支流也会消失。尽管有时候事实并非如此，但类似于这样的智能化行为设计，至少在数据库设计过程中，需要这些智能化行为的时候，空间数据库能够支持。

四是属性关系及完整性约束。相比空间关系和拓扑关系，属性关系及完整性约束则继承于传统的数据库设计内容。即使是在空间数据库中，也存在空间关系外的属性关系，或称之为逻辑关系。所谓逻辑关系是指地理实体之间，实体与相关属性表之间存在的关联关系。例如，一条河流可以属于多个行政区域管辖，一个行政区域可以管辖多条河流，这就是典型的“多对多”逻辑关系。完整性约束则指某个属性字段的值的可取值范围，值范围可以是数值范围，也可以是枚举范围。例如，河流的平均宽度不可能是负值，也不可能是几百公里。对于河流的类型，属于一级河流、二级河流、三级河流、四级河流中的一种，而不能是其它值。前者属于数值范围，后者则属于枚举范围。因此，在空间数据库的设计过程中，可以设计这些完整性约束，从而最大程度上避免这些字段值出现异常值。

所以，空间数据库的设计是一个复杂的过程。其设计步骤主要有这么几个：

第一步，确定业务需求与目标信息产品。并根据信息需求，确定主要数据专题。

第二步，指定比例范围以及每个数据专题在每个比例下的空间表示。并将各种表示形式分解为一个或多个地理数据集合。

第三步，为描述性的属性定义表格型数据库结构和行为。并定义数据集的空间行为、空间关系和完整性规则。

第四步，构建可用的原型，查看并优化设计测试原型设计。

最后是记录地理数据库设计。

有多种方法可用于描述数据库设计和决策。可以使用绘图、地图图层示例、方案图、简单的报表和元数据文档。