1、2010屆學生畢業設計(論文)材料（四）序號 學 生 畢 業 設 計（論 文）課題名稱益陽市公共交通信息平臺研制基于geodatabase的益陽市公交信息數據庫的建立姓 名學 號0602401-28院、系、部城市建設系專 業地理信息系統指導教師2010年 6 月 日目錄摘要：3abstract4第一章引言51.1關于geodatabase、arcsde和microsoft access51.1.1 geodatabase空間數據模型61.1.2 arcsde空間數據庫引擎61.1.3 microsoft access數據存儲平臺7第二章 數據庫設計82.1 數據庫需求分析82.2 數據庫概念結

2、構設計82.3 數據庫邏輯結構設計92.4數據庫的總體結構11第三章數據庫建立123.1空間數據庫的建立123.2屬性數據庫的建立123.2.1城市基礎地理信息數據庫123.2.2公交信息數據集123.3 建庫詳細步驟14第四章結論與展望174.1結論174.2展望17致謝語18參考文獻18益陽市公共交通信息平臺研制基于geodatabase的益陽市公交信息數據庫的建立（湖南城市學院城市建設系）摘要：公共交通信息系統是規范公交信息管理、提高市民出行效率的有效途徑，而公交信息數據庫是整個信息系統的核心，在整個信息管理系統中發揮著重要的作用。數據庫結構設計的好壞將直接對該系統的效率以及實現的效果產

3、生影響，合理的數據庫結構設計可以提高數據存儲的效率，保證數據的完整和一致。在本數據庫的設計中，充分考慮到了管理系統數據繁雜，重復性很大，數據使用頻繁等因素，選擇了geodatabase為數據模型，microsoft access關系數據庫為數據存儲平臺，arcsde為空間數據庫引擎。關鍵詞：空間數據庫屬性數據庫；geodatabase公交線路；公交站點abstractpublic transport information system is the standard public transportation information management, improve the effic

4、iency of the public an effective way to travel, and public transportation information database is the core of the entire information system, information management systems in the whole play an important role. the design quality of the database structure of the system will directly effect the efficie

5、ncy and the achievement of an impact, a reasonable design of the database structure can improve the efficiency of data storage to ensure data integrity and consistency. in the database design, fully taking into account the complexity of data management system, great repeatability, data and other fac

6、tors used frequently, select a geodatabase for the data model, microsoft access relational database for data storage platform, arcsde as the spatial database engine.keywords：spatial databaseproperties database ； bus lines bus station ； geodatabase第一章引言伴隨著國民經濟和城市建設的快速發展，城市經濟的繁榮，人口的增加，城市必須解決好人們出行的需求。城

7、市公共交通運輸以其覆蓋面廣、經濟、快捷的特點，成為絕大多數出行者的首選方式，也是各地城市政府大力發展的一種交通方式。城市公共交通是專門服務于市民出行的客運企業，是城市社會和經濟活動的重要組成部分。城市公共交通直接關系著城市的經濟發展和居民生活，對城市經濟具有全局性、先導性的影響。在益陽，城市公共交通信息系統的發展處于一個落后的水平，廣大乘客可以獲得信息的方式很少，公共交通信息的完整性和準確性得不到保證，而且還沒有專門的機構負責信息的發布和管理。出于這個目的，我們對益陽的城市公共交通進行了調查和研究。從中發現隨著益陽市規模的不斷發展，許多新建小區大量出現，公交線路、公交站點也日漸增多，公共交通信

8、息也逐漸的龐大，人們很難得到準確的公共交通信息，這樣給一些人的出行就帶來了不便。因此，急需一個方便、快捷的公共交通信息系統來讓本地市民特別是外來旅游、出差、就醫等急需了解本地道路情況的人查詢出所有符合他們要求的公交路線，對他們的出行和生活提供幫助。隨著城市發展中所產生的各類數據不斷增加，在公共交通信息系統中，對數據的管理和質量要求也日益提高。公共交通數據庫系統需要根據不停變化發展的城市建設情況，對空間地理信息進行修改。在開發公共交通信息系統中尋求更加合理的空間數據組織方式來組織和管理各類數據顯得尤其重要。為此，在本系統的設計中，充分考慮到了管理系統數據繁雜，重復性很大，數據使用頻繁等因素，選擇

9、了geodatabase為空間數據模型， arcsde為空間數據庫引擎，microsoft access關系數據庫為數據存儲平臺。1.1關于geodatabase、arcsde和microsoft accessesri公司推出的geodatabase是第三代空間數據模型的典型代表，它能夠更好地管理和使用空間地理要素數據。本文在簡要介紹geodatabase和arcsde體系結構和原理的基礎上，以益陽市公交信息系統為例，探討了基于geodatabase的公交系統數據庫模型設計，實現了城市公交信息的空間數據與屬性數據的一體化存儲、管理和應用。1.1.1 geodatabase空間數據模型geoda

10、tabase空間數據模型集合了面向對象數據庫和關系數據庫系統兩者的優點，實現了嚴格意義上的地理空間數據庫、連續空間要素的無縫存儲、對象屬性和行為智能化結合等，克服了gis軟件中傳統數據存儲模式存在的查詢操作難以優化、數據完整性的約束條件有可能遭到破壞、數據管理的全性較差、不適合網絡共享發展需要等缺點。geodatabase按照成層次型的數據對象來組織地理數據，其結構如下圖一所示。圖一geodatabase結構圖geodatabase對象類object classes要素類features classes要素數據集feature dataset classes關系類relationship cl

11、asses表格table要素features關系relationship要素類features classes幾何網絡geometric network關系類relationship classess要素features網絡要素networkeature關系relationship1.1.2 arcsde空間數據庫引擎arcsde是esri公司結合先進的客戶服務器計算模式和數據庫管理技術創建的一種新技術，是空間數據引擎(spatial database engine，縮寫為sde)，是連接地理信息系統(gis)與關系數據庫管理系統(dbms)的中間件，應用程序通過arcsde把空間數據(包括柵

12、格數據和矢量數據)存儲到關系數據庫中。arcsde為dbms提供了一個開發的接口，它允許arcgis在多種關系數據庫平臺上管理地理信息系統數據，這些平臺包括oracle、oracle with spatiallocator、microsoft sql server、ibm db2和informix等，從而保證了對各種不同dbms的訪問。arcsde服務器端軟件在rdbm基礎上安裝，arcsde負責和服務器的所有信息的連接，客戶端的請求先提交給arcsde，再由arcsde提交給數據庫。arcsde管理服務器上的geodatabase，處理服務器上的所有查詢信息并將結果返回給客戶端。arcsde

13、提供了應用程序接口(api)，開發人員可以將空間數據檢索和分析功能集成到他們的應用工程中去。arcsde采用geodatabase數據模型來組織空間數據，實現地理特征數據和屬性數據統一地集成在關系數據庫管理系統(rdbms)中，并利用從關系數據庫環境中繼承的強大的數據庫管理功能對空間數據和屬性數據進行統一而有效的管理。1.1.3 microsoft access數據存儲平臺microsoft access是一種關系式數據庫，關系式數據庫由一系列表組成。access支持odbc（開發數據庫互連，open data base connectivity），利用access強大的dde（動態數據交換）

14、和ole（對象的聯接和嵌入）特性，可以在一個數據表中嵌入位圖、聲音、excel表格、word文檔，還可以建立動態的數據庫報表和窗體等。access還可以將程序應用于網絡，并與網絡上的動態數據相聯接。利用數據庫訪問頁對象生成html文件，輕松構建internet/intranet的應用。目前的數據庫有oracle，sybase，informix，db2等，各有千秋，根據本系統對數據量的要求，無需采用大型的數據庫管理系統，因此，使用microsoft的access2000。且microsoft的access 2000具有以下優點：(1)直接從數據源收集和更新信息。(2)快速創建表格，不用擔心數據庫

15、復雜性。(3)用戶容易上手，簡單，且不需要培訓。 第二章 數據庫設計對于任何信息系統，其核心模塊都是面向不同服務對象的數據庫，數據庫質量的優劣，直接影響著系統目標的成敗。數據庫設計一般包括如下幾個步驟：數據庫需求分析，數據庫概念結構設計，數據庫邏輯結構設計。2.1 數據庫需求分析設計數據庫系統時應該首先充分了解用戶各個方面的需求，包括現有的以及將來可能增加的需求。公共交通信息系統的應用背景方便市民搭乘公交車出行。因此，設計的數據庫需滿足系統以下幾方面需求：1、保持系統數據的整體性，完整性和共享性。在數據庫系統中提供了對數據的訪問機制，能有組織的存儲相關的數據，具有合理的存儲方式，快速的查詢效率

16、和最小的數據冗余等特性。2、數據的存儲和應用程序彼此獨立，不僅便于數據的管理與控制而且有利于應用程序的編寫與調試。數據庫類似于一個數據的大倉庫，能很好地實現數據共享，能維護數據的一致性。3、允許對數據庫進行編輯、刪除、增加、統計等的操作，保證數據庫的真實性、實時性和完善性。2.2 數據庫概念結構設計在系統設計的開始，采用“實體聯系模型”（er模型）來描述數據庫的結構與語義，以對現實世界進行第一次抽象。er模型直接從現實世界抽象出實體類型及實體間聯系，然后用er圖來表示數據模型。它有兩個明顯的優點：接近于人的思維，容易理解；與計算機無關，用戶容易接受。e-r圖是直觀表示概念模型的工具，它有三個基

17、本成分：矩形框，表示實體類型（考慮問題的對象）。菱形框，表示聯系類型（實體間的聯系）。橢圓形框，表示實體的屬性。實體和屬性的定義如下：站點（站點編號，站點名稱）線路（線路編號，運行時間，票價，所屬公司，備注等）各實體屬性圖如下圖二、圖三所示：站 點站點編號站點名稱圖二站點屬性圖圖三線路屬性圖車次編號運行區間備注ic卡類型類型票價線路標記運行時間所屬公司線 路站點更新日期本系統的總體e-r圖如下圖四所示：圖四系統總體圖站點線路包含2.3 數據庫邏輯結構設計由于概念設計的結果是er圖，而geodatabse數據庫模型采用層次型，因此數據庫的邏輯設計過程就是把er圖轉化為層次模式的過程。由于層次模型

18、占有的優點，邏輯設計可以充分運用層次數據庫規范化理論，使設計過程形式化地進行。常用的數據庫模型有三種：層次數據庫模型、網絡數據庫模型、關系數據庫模型。(1)層次數據庫模型層次數據庫模型將數據組織成一對多關系的結構，將其看成樹結構，其特點為：有且只有一個結點無雙親，這個結點即是樹的根：其它結點有且只有一個雙親。層次結構采用關鍵字來訪問其中每一層次的每一部分，并假定關鍵屬性和數據項可能具有的關聯屬性之間存在著緊密的相關性。關鍵字是指識別標志如記錄序號、數據項名稱等，它能夠唯一識別記錄的一個或多個數據項組成。其中用于組織文件的關鍵字稱為主關鍵字。關鍵屬性即選為關鍵字的那些數據項，它們可以是一個記錄中

19、的任一數據項。(2)網絡數據庫模型網絡數據庫模型是用連接指針或指針來確定數據間的顯示連接關系，且具有多對多的多類型的數據組織方法，其特點為：可以有一個以上的結點無雙親：至少有一個節點有多于一個的雙親。(3)關系數據庫模型關系數據庫模型是以記錄組或數據表的形式組織數據，以便于利用各種實體(圖形)與屬性之間的關系進行數據存儲和變換，不分層也無指針。gis中研究的數據有兩類：空間(主要指圖形)數據和非空間(主要指屬性)數據。關系數據庫就是建立這兩類數據之間關系的一種非常有效的數據組織方式。點、線、面圖形數據的記錄中都包含一個有序的特征值，即關鍵字，其后面存儲其它有關信息。整個記錄稱為“元組”，多個元

20、組組成一個二維表，稱為“關系”。每個關系通常是一個獨立的文件。從關系數據庫中提取數據時，要用詢問語言編寫一個簡單的程序稱為“過程”來實現。本系統數據庫模型采用層次模型。考慮到系統運行速度的快慢及數據的管理，將數據的存儲與管理分為屬性數據庫與空間數據庫，并采用一個共同的關聯項將它們關聯起來。為了便于系統運行速度的加快，本系統采用命名來作為空間數據與屬性數據的關聯項。(1)屬性數據的組織和管理屬性數據庫設計時，應按照便于信息利用及提高信息管理效率的原則科學地規劃數據庫的整體結構。對于與空間位置相關的屬性數據，如公交車站牌、不同地物，都以空間對象的標識號為主鍵，將它們與空間信息圖層聯系起來。(2)空

21、間數據的組織和管理空間數據的組織和管理是通過將空間對象劃分為不同的層進行分層組織與編碼。一個圖層具有一個反映其自身屬性的數據表，以空間對象的標識號為主鍵，表中的每個紀錄代表一個空間對象。(3)屬性數據與空間數據的關聯屬性數據與空間數據是gis系統不可分割的兩個部分，它們之間的關聯是任何gis功能得以實現的關鍵所在，因此屬性數據庫與空間數據庫的關聯也是數據庫設計時首要考慮的間題。本系統采用命名關聯屬性數據與空間數據。2.4數據庫的總體結構 數據庫是進行益陽市公共交通信息查詢的基礎和依據，也是益陽市公共交通信息系統的重要技術支撐，是整個系統開發的關鍵和前提。它的建立應符合以下原則：便于快速調用和檢

22、索，便于有效存儲，便于管理、檢測和維護，實時性、完整性。數據結構如圖五圖五數據結構圖空間位置屬性數據庫空間位置空間數據庫屬性數據空間定位空間數據統計屬性查圖圖查屬性第三章數據庫建立根據益陽市地公交信息系統的實際要求，從內容上可將數據庫劃分為空間數據庫與屬性數據庫兩大部分。3.1空間數據庫的建立空間數據庫即我們所說的基礎底圖益陽市交通旅游圖。益陽市城市基礎地理空間框架的地理要素的分類與分層根據益陽市2006年版旅游圖，將其內容在arcgis軟件中進行矢量化操作，制成數字化地圖。3.2屬性數據庫的建立3.2.1城市基礎地理信息數據庫城市基礎地理信息將為出行者提供與其出行相關的城市地理空間信息及其屬

23、性信息，運用arcgis9.3把城市基礎地理信息轉化為geodatabase格式，存儲在全關系型數據庫里面。首先，確定好所有地理要素的分類與分層。在本次設計中，將益陽市2006年旅游地圖上的所有地理要素分為5大類，也是5個圖層進行地圖矢量化。這5大類分為：交通、境界與政界、居民地及設施、植被與土質、水系。3.2.2公交信息數據集公交信息數據是出行者查詢出行路徑時直接操作的對象。本系統公交信息數據是通過定義該公交路線經過的站點來定義的。在矢量化的地圖中單獨建立層分別存放公交站點和公交線路，建立公交站點的屬性表，內容主要是站點名稱。建立每條公交路線數據表，表中字段包括：編號、路線編號、路線名稱、首

24、班時間、末班時間、收費方式、票價、經過的站點等。公交線路的表達:采用arcgis線性參考工具來實現線路與市區道路間的關系。具體的表達方式為，一條公交線路由一串相互連接的路段構成，每條線路段以底層的道路段作為參考，這樣提取出來的線路路徑保存了和道路的聯系。站點的表達:公交站點是在益陽市交通旅游圖(09版)上數字化而得的，公交站點的表達由于資料數據有限不能采用精確定位，但是可以用相對定位的方式描述站點的位置。相對定位記錄的是站點相對于公交線路的定位，記錄了站點在某一公交線路上的距離，這部分主要通過arcgis的線性參考和動態分段技術來實現。公交數據集的框架如圖六所示：圖六公交數據集框架圖公交信息數

25、據集公交站點（點狀）公交線路（線狀）拓撲首先在矢量化地圖上，公交路線是將相應路線的公交站點撲捉生成的。其次關聯空間數據和屬性數據，實現公交路線查詢、公交站點查詢、公交換乘查詢、票價和時間查詢等功能。為了保證數據的完整性(即保持屬性數據與空問數據的修改、添加、刪除的同步)，實現屬性數據與空間數據的緊密聯系，在設計屬性數據庫時應考慮屬性數據與空間數據的連接。本系統采用access數據庫共同管理屬性數據。3.3 建庫詳細步驟、在益陽市基礎地理信息數據庫的基礎上，我們在交通這個大類中新建兩個要素類公交站點（stops）和公交線路(lines)。、設置兩個新要素類的字段lines stops在arcma

26、p中我們會發現新增加了兩個層 和 、然后在基礎底圖上標記出公交路線經過的站點，撲捉站點繪制成相應的公交線路。在繪制相應公交線路的時候我們必須將捕捉工具打開，要將線路上的每個公交站點捕捉到。第四章結論與展望4.1結論1)本文基于geodatabase模型設計并建立了城市公交信息數據庫，實現了公交信息空間數據和屬性數據的集成化一體存儲，從理論上保證了數據的完整性和數據共享。2)本文通過在表中設置唯一字段來實現表間的連接，從而增強了系統屬性顯示及查詢統計的靈活性。實踐證明，基于geodatabase的城市公交信息數據庫的設計方法是合理的，可以廣泛使用。3)城市公交信息數據涉及的內容相當廣泛，本文建立

27、的公交信息數據庫內容尚不全面，下一步工作重點就是在現有模型框架基礎上進一步完善數據庫的內容，為城市公交管理提供更加可靠的決策支持。4.2展望本文由于受資料、時間及個人水平有限，對一些問題還未來得及探討或需進一步研究，希望在以后能得以解決和完善。1在每個公交站點旁邊的標志性建筑應該單獨建立屬性表，這樣出行的人們即使不知道公交站點也能根據所要到達的地點查詢到最近的公交站點，實現模糊查詢。2由于資料有限，不能得出相鄰公交站點間的距離和公交車交接班時間，無法實現嚴格意義上的最優公交換乘。 3由于資料有限，我的公交站點和線路只局限于市區線路，公交線路和站點還不是很全面。 致謝語信息時代的來臨給人類社會帶

28、來了前所未有的發展機遇，城市公交信息平臺的研制為城市信息系統的應用與發展提供了更為廣闊的空間。在本次畢業設計中，我選擇了基于geodatabase的益陽市公交信息數據庫的建立這個課題。在設計的過程中鍛煉了我對知識的實際應用能力，使自己的能力與水平得到真正的檢驗提高，也對今后從事基于geodatabase的信息數據庫的建設的工作意義深遠。畢業論文暫告收尾，這也意味著我在湖南城市學院的四年的學習生活既將結束。回首既往，自己一生最寶貴的時光能于這樣的校園之中，能在眾多學富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在這四年的時間里，我在學習上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰的，老師的諄諄誘導、