（一）什么是地理数据库

在最基本的层面上，ArcGIS 地理数据库是存储在通用文件系统文件夹、Microsoft Access 数据库或多用户关系 DBMS（如 Oracle、Microsoft SQL Server、PostgreSQL、Informix 或 IBM DB2）中的各种类型地理数据集的集合。

地理数据库模型是ESRI公司在Arcinfo中推出的一种新型面向对象的数据模型，即第三代数据模型。它是建立在DBMS之上的统一的、智能化的空间数据库。其目的是为了让用户能更容易、更自然地表示GIS数据特征和更易建立特征之间的各种关系。

地理数据库是在新的一体化数据存储技术的基础上发展起来的新数据模型。即在一个公共模型框架下，对GIS通常所处理和表达的地理空间特征如矢量、栅格、TIN、网络、地址进行统一描述。同时， 地理数据库是面向对象的地理数据模型，其地理空间特征的表达较之以往的模型更接近用户对现实事物对象的认识和表达。地理数据库提供了大量的实体对象模型（如河流、道路、建筑等），让用户摆脱了抽象的点、线、面模型，使操作更加简便和接近现实世界。

（二）地理数据库的分类

1、文件地理数据库

文件地理数据库会将数据集以包含若干文件的文件夹形式存储在计算机上。每个数据集作为一个文件进行存储，文件大小可达 1 TB，也可以选择将文件地理数据库配置为存储更大的数据集。文件地理数据库可跨平台使用，还可以进行压缩和加密，以供只读和安全使用。

2、个人地理数据库

个人地理数据库会将其数据集以 Microsoft Access .mdb 文件的形式存储在磁盘上。整个个人地理数据库的存储大小被有效地限制为介于 250 和 500 MB 之间，该数据文件的大小最大为 2 GB，并且只在 Windows 上提供支持。用户的数据集经常需要更大的存储空间，因此他们会选择文件地理数据库或 ArcSDE 地理数据库。

3、企业级地理数据库

企业级地理数据库有时也称作多用户地理数据库，可以将数据集存储在下列多种可选的 DBMS （如 Oracle、Microsoft SQL Server、PostgreSQL、Informix 或 IBM DB2）中 。

（三）地理数据库中的组成要素

数据集是地理数据库的一个重要概念。它是在 ArcGIS 中组织和使用地理信息的主要途径。地理数据库包含三种主要数据集类型：即要素类、栅格数据集和表。

1、要素类

矢量要素是一种常用的地理数据类型，其用途广泛，非常适合表示带有离散边界的要素。要素类是具有相同空间制图表达（如点、线或多边形）和一组通用属性列的常用要素的同类集合，例如，表示道路中心线的线要素类。地理数据库中最常用的四个要素类分别是点、线、多边形和注记。

• 点：表示过小而无法表示为线或面以及点位置（如 GPS 观测值）的要素。

• 线：表示形状和位置过窄而无法表示为区域的地理对象（如，街道中心线与河流）。也使用线来表示具有长度但没有面积的要素，如等值线和边界。

• 面：一组具有多个边的面要素，表示同类要素类型（如省、地级市、县、宗地、土壤类型和土地使用区域）的形状和位置。

• 注记：包含表示文本渲染方式的属性的地图文本。除了每个注记的文本字符串，还包括一些其他属性（例如，用于放置文本的形状点、其字体与字号以及其他显示属性）。注记也可以是要素关联的，并可包含子类。

 

可根据需要对存储在地理数据库中的要素类进行扩展以实现多个目标。下表是扩展要素类的名称和实现目的：

名称	实现目的
要素数据集	要素数据集是共用一个通用坐标系的相关要素类的集合。要素数据集用于按空间或主题整合相关要素类。它们的主要用途是，将相关要素类编排成一个公用数据集，用以构建拓扑、网络数据集、地形数据集或几何网络。
子类型	子类型是要素类中具有相同属性的要素的子集，或表中具有相同属性的对象的子集。可通过它们对数据进行分类。
属性阈	为属性列指定有效值列表或有效值范围。使用域帮助确保属性值的完整性。域经常用来强制执行数据分类（例如道路类、分区代码和土地使用分类）。
关系类	使用公用键在要素类和其他表之间构建关系。例如，基于在要素类中选择的行查找另一个表中相关联的行。
拓扑	对要素共享几何的方式进行建模。例如，相邻的县共用公共边界。另外，县的面要素完全覆盖和嵌套在地级市或省会城市中。
网络数据集	对交通连通性和流量进行建模。
几何网络	对公共事业网络和追踪进行建模。
Terrain 数据集	一种多分辨率的基于 TIN 的表面数据结构，它是基于作为要素存储在地理数据库中的测量值构建而成的。
制图表达	管理多个制图表达和高级制图绘制规则。

2、表

地理数据库中的属性基于一系列简单且必要的关系数据概念在表中进行管理。以下是表的特性：

• 表包含行。

• 表中所有行具有相同的列。

• 每个列都有一个数据类型，例如，整型、十进制数字型、字符型和日期型。

• 可使用一系列关系函数和运算符（例如 SQL）在表及其数据元素上进行运算。

地理数据库中支持用多种列类型保存和管理属性。可用的列类型包括多种数字类型、文本、日期、二进制大对象 (BLOB) 和全局唯一标识符 (GUID)。

（四）地理数据库的设计

GIS 设计是指将地理信息编译为可根据地理位置进行整合的一系列数据（矢量数据、栅格数据或属性数据）。因此要进行地理数据库设计，需要先确定要使用的数据专题，然后再指定各专题图层的内容和表现形式。

• 各主题将如何呈现地理要素（例如，作为点、线、面还是栅格）及要素的表格属性。

• 如何将数据编排成数据集，例如，要素类、属性、栅格数据集等。

• 要实现丰富的 GIS 行为（例如，拓扑、网络和栅格目录）并定义各数据集之间的空间关系和属性关系，完整性规则还需要哪些额外的空间元素和数据库元素。

要进行各种 GIS 数据库设计，首先都需要确定每个数据集的地理制图表达。各种地理实体可表示为：

• 要素类（点、线和面的集合）

• 影像和栅格

• 连续表面可表示为要素（例如等值线）和栅格（数字高程模型 [DEM]），或通过 terrain 数据集表示为不规则三角网 (TIN)

• 描述性数据的属性表