地质图空间数据库数据模型与空间数据库质量基本概念

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1、李超岭LCHAOLING@MAIL.CGS.GOV.CN中国地质调查局发展研究中心2009年12月10日空间数据库技术与空间数据库质量内容提纲一、数据模型的基本概念二、数据模型发展现状与趋势三、地质图空间数据库数据模型特点四、地质图空间数据库标准主要内容五、地质空间要素编码体系六、空间数据库质量基本概念七、空间数据评价要求与示范一、数据模型的基本概念数据模型是一种数据（实体）、数据（实体）之间的联系以及有关语义约束规则的形式化描述，属数据管理的范畴。通俗地说，数据模型规定数据的内容、结构、行为和语义。（1）内容定义应该包括什么，不包括什么；（2）结构是描述数据之间的关系；（3）

2、行为用可执行的操作表示；（4）语义则对属性域的有效性进行约束，如数据类型、取值范围（包括代码范围）以及缺省值等关系根据ISO19109通用要素模型的定义，空间对象类之间主要存在两种关系。一种是泛化/特化关系，即类继承关系；二是关联。对象常用的关联又分两种类型：聚集（分为强聚集、弱聚集）、空间与拓扑。继承是面向对象技术的重要特征，通过类继承子类继承父类的属性和行为，并增加新的属性和行为以实现类的扩展。该特征对地学数据模型具有特殊的意义。在基础地学数据模型的基础上，可通过要素或对象类的扩展建立具体数据库的数据模型，使得具体数据库的内容既有自己的特色，又可在主要内容上与基础数据模型保

3、持一致。这种机制有利于实现基础数据模型的指导作用，有利于多源数据的集成与共享(下页图)。关系键实体的有些属性不仅仅能够描述她，还能唯一地区别她。实体的唯一特性可能通过一个属性来表达，也可能由许多属性组合起来表达。这些特性称为主键。当主键由多个特性组成时，则称为复合键。当有一个主键选择集合时，每种选择都被称为候选键。域与基数域即属性域:是属性有效值的规则，用于限制在对象类的任何具体属性允许的值。每个要素类有一个属性域的集合，属性域可分为缺省值、值的范围、代码范围等。通过对属性域的有效性检查，可减少数据输入的错误。基数:A类对象与B类对象在数量上的对应称为基数。主要包括4种基本基数

4、，即一对一、一对多、多对一和多对多。面向对象的数据模型的基本概念从现实世界中客观存在的事物（即对象）出发，尽可能运用人类的自然思维方式构造的，具有下列特征的数据模型称为面向对象的数据模型：（1）类是对象的抽象描述，具有相同属性和行为的对象可归为一类；（2）类用属性、行为和关系描述。属性描述静态特征，行为描述动态特征；（3）对象的静态特征与动态特征结合在一起称为封装，使其成为不可分割的独立单位；（4）可描述对象间的各种关系：如多重性、聚集、复合、组合以及空间关系和拓扑关系等。支持各种空间分析以及用简单对象构成复杂对象等；（5）通过不同程度上的抽象，类可分为超类和子类。子类继承超类

5、的属性与行为。通过这种类继承可支持类的扩展；二、当前数据模型的发展趋势与研究现状第一代:基于文件图形管理方式第二代:基于文件图形与属性管理方式第三代:地理数据模型(面向对象)数据库从集中式向分布式、个人数据库向大型数据库发展是当前数据库技术发展一大趋势。2021/7/1510数据模型技术发展的特点（1）地理数据库模型的物理建模越来越接近逻辑建模，地理数据库数据对象与逻辑数据模型的对象越来越相同。地理数据库模型，不需要任何编码，可以执行大多数用户的行为。大多数用户的行为可以通过属性域、确定规则和软件提供的框架功能提供。这些都是当前大型GIS空间数据发展的趋势。（2）数据模型是一种

6、数据（实体）、数据（实体）之间的联系以及有关语义约束规则的形式化描述，属数据管理的范畴。随着技术的发展，应用的深入，在更大的范围及更多的领域实现数据集成与共享的需求越来越迫切，导致数据模型的研究已从研究建立单个数据库的数据模型向研究建立专题或领域数据模型发展。2021/7/1511数据模型技术发展的特点（3）两种主要的建模方法：E－R建模方法与面向对象的建模方法。（4）从现实世界中客观存在的事物（即对象）出发，尽可能运用人类的自然思维方式构造面向对象的数据模型.英国、美国、加拿大、德国等国家在数据模型的研究进展与现状(2004-2005)在研究我国新一代地质图数据模型的同时，走

7、访了英国、加拿大、德国等国家，对他们在数据模型方面的研究与技术进行了跟踪与分析。如BGS，在数据模型中，具有集中式、统一科学语言（语义）编码、数据模型与比例尺无关的特点，现已用4000万英镑改造新的数据模型（10年），其新的数据模型与我国新一代的数据模型基本一致。又如，德国在制作1/50万欧洲地质图时，也非常注意地质图数据模型的研究，在德国地质调查局1/50万欧洲地质图工作室里，我们详细的研究和讨论了1/50万欧洲地质图的数据模型，发现总体框架与我国新一代的数据模型基本一致，说明了国外也在积