CN101477549A - 知识库支持下的空间数据库设计方法 - Google Patents

Abstract

提供知识库支持下的空间数据库辅助设计系统和设计方法。该系统包括：知识库部件，用于将建库相关的规则形成辅助空间数据库设计的知识库，并根据知识库中的预定规则形成空间数据库模板；数据库结构设计部件，用于按照用户建库要求，基于所述空间数据库模板设置空间数据库各层次内容及其对应关系，以便形成空间数据库结构模型；空间数据库结构模型创建部件，用于根据数据库结构设计部件所设置的空间数据库各层次内容及其对应关系，控制空间数据库结构模型的形成，以将其用于空间数据库的辅助设计；以及空间数据库输出部件，用于将所得到的空间数据库模型以数据库文件形式输出并生成空间建库方案文档。

Description

知识库支持下的空间数据库设计方法

技术领域

本发明涉及一种知识库支持下的空间数据库设计方法及使用该方法的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统。更确切的说，本发明涉及由规则、规范、标准所形成的知识库支持下对空间数据库的分层结构以及空间数据库各层次内容的设计方法所应用的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统。

背景技术

空间技术和信息技术日新月异的发展，促进了全球社会的信息化。信息社会的发展一方面对地理空间数据提出了强烈需求，另一方面又极有力地推动着空间数据基础设施的建设与发展。

空间数据库设计是建立数据库及其应用系统的基础，是开发基础地理信息系统最重要的一部分。数据库设计中的一个核心问题，就是如何设计一个能够满足用户当前与可预见的未来的各项应用要求和性能良好的数据库。数据库的设计是否合理会极大影响系统的使用性能。数据库设计就是从用户的数据需求、处理要求及建立数据库的环境条件(软、硬件特性以及其他限制)出发，运用数据库的理论知识，把给定的应用环境(现实世界)存在的数据加以合理地组织起来，逐步抽象成已经选定的某个数据库管理系统能够定义和描述的具体的数据结构，构造性能最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存取数据，满足各种用户的应用需求。

空间数据库系统的建立要满足空间信息管理与维护的需要。以直观的图形、图像数据为搜索引擎，让用户可以直观地对空间数据进行管理、检索、查询、分析和应用，提供可视化的、多元的(多数据源、多尺度、多分辨率、多时相)空间信息服务。数据库中的基础空间数据可充分地为社会各个部门，包括公安、电力、水利、公交、市政、环保、规划等部门，提供良好的应用服务。

目前建立的包含基础地理信息的空间数据库，都需要进行大量的资料收集查阅和数据库的建模过程，辅助建立空间数据库大多是人工过程，不仅耗费大量的人力、物力和财力，还未形成一套标准的建库流程。许多已经建立的空间数据库，由于其建库技术与标准等原因，一定程度上影响了基础地理数据信息的广泛应用。如何标准、规范地构建基于地物分类、空间数据字典、地图图示、测图规范等基础标准的地理信息空间数据模型便成为一个十分重要和迫切需要解决的问题。

发明内容

因此，本发明提供了基于现有国家技术标准和行业技术规范的空间数据库设计方法，特别是提供了测图工程数据库建设所涉及的地形数据采集内容和规格要求(含要素和属性内容、选取原则和指标、要素分类编码、精度、数据分层及组织等)以及数据库空间数据模型的计算机辅助设计系统。

根据空间数据库设计环节的种种问题，本发明将数据生产与建库工作中积累的经验抽象成一系列的规则，如层类划分规则、属性定义规则、编码规则、要素归属规则等，通过相应的设计工具根据规则制定数据模型，辅助进行数据库的逻辑结构设计，初步形成了一套基于知识库的空间数据库设计的技术方法。

使用本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统适用于空间数据库建设中综合判调数据生产、地形图编绘生产、地形数据库建库等作业过程，也可作为其他相关基础地理信息工作的参考。主要功能包括由向导生成建库方案、数据库结构设计、要素信息浏览、要素属性值域浏览、错误检查、知识库检索与维护、报表文档生成等。

具体来说，根据本发明的一方面，提供知识库支持下的空间数据库辅助设计系统，包括：知识库部件，用于将建库相关的规则形成辅助空间数据库设计的知识库，并根据知识库中的预定规则形成空间数据库模板；数据库结构设计部件，用于按照用户建库要求，基于所述空间数据库模板设置空间数据库各层次内容及其对应关系，以便形成空间数据库结构模型；空间数据库结构模型创建部件，用于根据数据库结构设计部件所设置的空间数据库各层次内容及其对应关系，控制空间数据库结构模型的形成，以将其用于空间数据库的辅助设计；以及空间数据库输出部件，用于将所得到的空间数据库模型以数据库文件形式输出并生成空间建库方案文档。

优选地，根据本发明的空间数据库辅助设计系统还包括错误检查部件，用于对所创建的空间数据库结构模型的结构进行错误检查。

优选地，根据本发明的空间数据库辅助设计系统还包括：信息维护部件，用于对所建的空间数据库结构模型进行维护并对所述错误检查部件检查到的错误进行纠正。

优选地，根据本发明的空间数据库辅助设计系统中的数据库结构设计部件包括：建库方案基本信息设计单元，其根据用户的需求进行空间数据库的基本描述信息的设置；数据库结构设计单元，其根据用户的需求选取空间数据库各层次所包含内容；数据库要素信息设计单元，其根据用户的需求选取空间数据库各数据层下所包含的要素及要素属性信息；以及数据库要素几何属性设计单元，其根据用户的需求设置空间数据库数据层字段与层中包含要素属性的关系。

优选地，根据本发明的空间数据库辅助设计系统中的空间数据库结构模板的逻辑层次结构为：空间数据库->数据集->数据层->基础地理要素的空间数据库，而且每个实体要素属性及选取规定均按照知识库中的规定进行定义。

优选地，根据本发明的空间数据库辅助设计系统中的数据库文件被存储为dbd文件。

优选地，根据本发明的空间数据库辅助设计系统中的错误检查部件分包括：字段类型匹配检查单元，用于检查数据层字段类型是否与层中所包含要素的对应属性的类型一致；字段长度匹配检查单元，用于检查数据层字段的长度是否大于等于层中所包含要素的对应属性的长度；未作匹配要素字段检查单元，用于检查所有数据层中是否含有未与层中要素的属性进行匹配的字段；以及可综合层属性检查单元，用于检查数据层字段是否很少被使用到，是否可综合。

优选地，根据本发明的空间数据库辅助设计系统中的信息维护部分包括：数据库分层结构维护单元，用于对空间数据库的分层结构以及数据层与数据集之间对应关系的维护；要素属性枚举值维护单元，用于对要素属性进行维护；要素专题编码信息维护单元，用于维护要素属性的编码；以及知识库维护单元，用于对知识库中所包含的数据库各层次内容的建立规范的维护。

根据本发明的另一方面，提供知识库支持下的空间数据库辅助设计方法，包括步骤：将建库相关的规则形成辅助空间数据库设计的知识库；根据知识库中的预定规则形成空间数据库模板；按照用户建库要求，基于所述空间数据库模板设置空间数据库各层次内容及其对应关系，以便形成空间数据库结构模型；根据所设置的空间数据库各层次内容及其对应关系，控制空间数据库结构模型的形成，以将其用于空间数据库的辅助设计；以及将所得到的空间数据库模型以数据库文件形式输出并生成空间建库方案文档。

根据本发明的再一方面，提供计算机产品，其上实施有实现知识库支持下的空间数据库辅助设计方法的程序，该方法包括下列步骤：将建库相关的规则形成辅助空间数据库设计的知识库；根据知识库中的预定规则形成空间数据库模板；按照用户建库要求，基于所述空间数据库模板设置空间数据库各层次内容及其对应关系，以便形成空间数据库结构模型；根据所设置的空间数据库各层次内容及其对应关系，控制空间数据库结构模型的形成，以将其用于空间数据库的辅助设计；以及将所得到的空间数据库模型以数据库文件形式输出并生成空间建库方案文档。

本发明通过上述各技术方案，产生了以下一些创新：

1、可维护的空间数据库设计模板

通过建立可维护的包含地物分类与编码、基础地理数据字典、要素属性定义等建库标准规范的规则库，按照空间数据库->数据集->数据层->基础地理要素的空间数据库逻辑层次结构，建立多层次的知识库支持下的空间数据库辅助设计模板；实现多类型空间数据库的标准化设计流程。

2、自动化的数据库结构定义

依据相关国家标准和技术规范预设置的数据库结构模型参数，实现包含数据库基本信息、数据库分层结构、数据层属性和要素属性等在内的数据库结构模型的自动化定义，使基于经验的数据库设计方法转变为基于规范的数据库设计方法。

3、数据库结构模型自动检查

基础地理要素类别较多，属性项存在差异，容易造成数据层属性结构与基础地理要素属性结构冲突，冲突类型主要有结构项冗余、数据类型不匹配、字段长度不匹配等。通过数据库结构模型自动检查保证数据库结构定义的准确性，同时，较好地实现了数据库结构的优化设计。

4、基于地理实体的信息化空间数据库建库方法

通过基于空间实体的数据库模型，进行同一空间对象的自动识别和属性联接，实现从数字化图形库到信息化数据库的转变。

5、图库一体化管理模型

通过增加制图辅助数据层，把定位属性项(例如：比高)等特殊制图要素做为虚拟空间实体纳入空间数据库管理，实现数据制图一体化。

6、自动化的建库方案及数据库文件生成

将已制定的空间数据库模型输出为空间数据库文件以及空间数据库建库方案，在数据文件中包含所设计的空间数据库的分层结构、各层次所包含的内容以及要素属性信息。而在建库方案中包含了数据分层情况、属性项名称及定义要求、属性表定义及内容要求、要素内容与选取指标、要素属性枚举值域、有向要素几何图例六类信息。利用建库方案文档作为空间数据选取入库的标准，而空间数据库文件则是空间数据的载体。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明的特征和优点，在附图中：

图1图示了根据本发明的优选实施方式的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的结构示意图；

图2是图示根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库结构设计部分的框图；

图3是图示根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库错误检查部分的框图；

图4是图示根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库信息维护部分的框图；

图5图示了根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的空间数据库模板结构示意图；

图6图示了根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计方法的流程；

图7图示了根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计方法的中的设计流程图；

图8是图解本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据层信息浏览编辑界面的视图；

图9是图解本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的要素信息浏览编辑界面的视图；

图10示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的空间数据库基本信息编辑的示意图；

图11示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库分层设计的示意图；

图12示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的要素信息设计的示意图；

图13示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的要素几何表示及属性设计的示意图；

图14示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库结构模型基本信息浏览的示意图；

图15和图16分别示出根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的要素信息编辑中的枚举值编辑以及要素编码编辑的示意图；

图17示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的知识库维护的示意图；

图18示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的空间数据库结构模型错误检查过程的示意图；

图19示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的空间数据库模型输出过程的示意图。

在所述所有附图中，相同的附图参考标记指示相同的组成部分、特点和结构。

具体实施方式

下面将参照示出本发明的优选实施方式的附图来更加全面地描述本发明。应该理解，本发明可以用其他不同的形式来实现，而不应当限于这里所描述的实施方式。事实上，提供下述实施方式只是为了全面和完整地将本发明的范围传达给本领域的普通技术人员。

在以下，将省略在这里结合的公知功能和配置的详细描述，因为它可能混淆本发明。

首先介绍在申请中涉及的一些技术术语。

(1)空间数据

空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以用来描述来自现实世界的目标，它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。定位是指在已知的坐标系里空间目标都具有唯一的空间位置；定性是指有关空间目标的自然属性，它伴随着目标的地理位置；时间是指空间目标是随时间的变化而变化；而空间关系通常一般用拓扑关系表示。空间数据是用点、线、面以及实体等基本空间数据结构来表示人们赖以生存的自然世界的数据。

空间数据是数字地球的基础信息，数字地球功能的绝大部分将以空间数据为基础。现在，空间数据已广泛应用于社会各行业、各部门，如城市规划、交通、银行、航空航天等。随着科学和社会的发展，人们已经越来越认识到空间数据对于社会经济的发展、人们生活水平提高的重要性，这也加快了人们获取和应用空间数据的步伐。

(2)空间数据库

空间数据库是某一区域内地理要素的空间数据集合。更确切的说，空间数据库是描述空间物体的位置数据、位置数据元素(点、线、面、体)之间的拓扑关系及描述这些物体属性数据的数据库。在GIS领域，空间数据库发挥着核心的作用。利用数据库技术能够实现对空间数据的有效存储、管理与检索。空间数据库的布局和存储能力决定着系统的性质、功能和用途。

本发明提供在知识库支持下设计空间数据库的空间数据库辅助设计系统。现在根据附图的图示来描述根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统。

图1图示了根据本发明的优选方式的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的结构示意图。参考图1，根据本发明的优选实施方式，该知识库支持下的空间数据库辅助设计系统包括知识库部分101、空间数据库结构设计部分103、空间数据库结构模型创建部分105、数据库结构错误检查部分107、信息维护部分109以及空间数据库输出部分111。

该知识库部分101是由相关标准、规范和规定所组成的知识库，由一些数据规定、作业规范、数据字典等作为空间数据库建库依据，以提升空间数据库设计的准确性与规范性。本方法所涉及的知识库就是包含对地理要素信息选取及建库的规定的集合。以下列出了本发明的知识库的基础：

《基础地理信息要素分类与代码》(GB/T 13923-2006)；

《国家基本比例尺地图图式第三部分1:25000、1:50000、1:100000地形图图式》(GB/T 20257.3-2006)；

《基础地理信息要素数据字典第三部分1:25000、1:50000、1:100000基础地理信息要素数据字典》(GB/T 20258.3-2006)；

《1:25000、1:50000、1:100000地形图航空摄影测量外业规范》(GB12341-90)；

《1:25000、1:50000、1:100000地形图航空摄影测量内业规范》(GB12340-90)；

《1:25000、1:50000、1:100000地形图航空摄影测量数字测图规范(98年)》(GB/7157)；

《国家基本比例尺地形图分幅编号》(GB/T 13989-92)；以及

《国家1:50000数据库更新工程地形要素数据规定》2007年(第二版)。

此外，知识库部分101还根据知识库中的数据规定、作业规范、数据字典等作为依据，形成了一个结构标准空间数据库模板，用来辅助知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库结构设计部分103进行空间数据库辅助设计。

以下将参考图2～图5详细描述根据本发明的空间数据库辅助设计系统的数据库结构设计部分103、数据库错误检查部分105和数据库信息维护部分107。

图2图示了根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库结构设计部分103。参考图2，数据库结构设计部分103接收空间数据库设计模板并对其进行设计，以产生空间数据库结构模型。数据库结构设计部分103包括：建库方案基本信息设计部分201，其根据用户的需求进行空间数据库的基本描述信息的设置；数据库结构设计部分202，其根据用户的需求选取空间数据库各层次所包含内容；数据库要素信息设计部分203，其根据用户的需求选取空间数据库各数据层下所包含的要素及要素属性信息；以及数据库要素几何属性设计部分204，其根据用户的需求设置空间数据库数据层字段与层中包含要素属性的关系。

图3图示了根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库错误检查部分105。参考图3，错误检查部件分105接收空间数据库结构模型，然后对该空间数据库结构模型的各项进行检查，并输出检查结果。错误检查部件分105包括：字段类型匹配检查部分301，用于检查数据层字段类型是否与层中所包含要素的对应属性的类型一致；字段长度匹配检查部分302，用于检查数据层字段的长度是否大于等于层中所包含要素的对应属性的长度；可综合层属性检查部分303，用于检查数据层字段是否很少被使用到，是否可综合；以及未作匹配要素字段检查部分304，用于检查所有数据层中是否含有未与层中要素的属性进行匹配的字段。

图4图示了根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库信息维护部分107。参考图4，数据库信息维护部分107输入待维护的空间数据库结构模型。数据库信息维护部分107包括：数据库分层结构维护部分401，用于对空间数据库的分层结构以及数据层与数据集之间对应关系的维护；要素属性枚举值维护部分402，用于对要素属性进行维护；要素专题编码信息维护部分403，用于维护要素属性的编码；以及知识库维护单元404，用于对知识库中所包含的数据库各层次内容的建立规范的维护。最后，数据库信息维护部分107输出经过维护的空间数据库结构模型。

图5图示了根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的空间数据库模板结构示意图。本发明中涉及的空间数据库模板是由知识库中对地理要素信息选取及建库的规定进行归纳、总结、并抽象出来的一个标准的空间数据库。该空间数据库模板分为：空间数据库->数据集->数据层->基础地理要素的空间数据库逻辑层次结构，每个实体要素属性及选取规定均按照知识库中的规定进行定义。由此形成了标准的空间数据库结构模板。如图5所示，根据本发明的空间数据库模板是一个地理信息数据库模板，该地理信息数据库模板具有分层结构。比如，可以具有包含定位基础、水系、设施及居民地、交通、管线、境界与政区、地貌与土质、地名、注记等数据集的第一层。而例如，名称“水系”的数据集下包含水系(面)、水系(线)、水系(点)、水系附属设施(面)、水系附属设施(线)、水系附属设施(点)等数据层，也就是图5所示的第二层的各部分。更进一步地，名称为“水系(面)”的数据层下包含地面河流、地下河流、消失河段、时令河等基础地理信息要素，也就是图5所示的第三层的各部分。

本发明的地理信息数据库模板还包括空间数据库各数据层的层字段与所对应基础地理信息要素的要素属性之间的对应关系。例如，水系(线)层的字段与层中的地面河流要素的属性的对应关系如下表所示。

该知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库结构设计部分103用于创建一个空间数据库结构模型。根据本发明的具体实施方式，以知识库部分101所生成空间数据库模板为基础，将空间数据库划分为空间数据库->数据集->数据层->基础地理要素的空间数据库逻辑层次结构，并根据知识库中对于每个层次所包含内容的定义作为标准化建库依据，来规范数据库各层次的设计。最后通过该数据库结构设计部分103功能形成了一个空间数据库结构模型。该空间数据库结构模型由用户按照建库所需要求在空间数据库模板中设置空间数据库各层次内容及其对应关系后所得到，包含了用户所需要的数据库各层次的内容，为最终所需的建库方案的雏形，已经具备完整的数据库结构以及各层次的内容信息，但仍需要通过之后的部分进行完善。该数据库结构设计部分103的数据库结构设计过程主要包括四个阶段：即建库方案基本信息设计，其根据用户的需求进行空间数据库的格式、名称、存储位置等描述信息的设置；数据库结构设计，其根据用户的需求选取空间数据库各层次所包含内容；数据库要素信息设计，其根据用户的需求选取空间数据库各数据层下所包含的要素及要素属性信息；以及数据库要素几何属性设计，其根据用户的需求设置空间数据库数据层字段与层中包含要素属性的关系。最后会将所形成的空间数据库结构模型输出到空间数据库结构模型创建部分105，以便将其存储为dbd文件。

这里，dbd文件为根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统所定义的文件格式，dbd文件是建立在现有MDB(Microsoft database)文件基础上的数据存储文件，在原有文件的文件头部分加入自定义的描述信息，作为系统识别数据的标志。在导入数据过程中系统将分析此文件是否为规定格式的文件，以保证存储文件不会被其他系统使用。

该知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的错误检查部分107通过空间数据库结构模型创建部分105，对所创建的空间数据库结构模型的结构进行错误检查。例如，错误检查部分107的检查内容可以包括：字段类型是否匹配，即检查数据层字段类型是否与层中所包含要素的对应属性的类型一致；字段长度是否匹配，即检查数据层字段的长度是否大于等于层中所包含要素的对应属性的长度；未作匹配的要素字段，即检查所有数据层中是否含有未与层中要素的属性进行匹配的字段；可能进行综合的层属性，即检查数据层字段是否很少被使用到、并有可能进一步进行综合。此外，该错误检查过程可以在空间数据库结构模型创建部分105存储空间数据库结构模型之前，也可以在其之后。

该知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的信息维护部分109通过空间数据库结构模型创建部分105，对所建的空间数据库结构模型进行进一步完善以及对检查到的错误进行纠正。该信息维护部分109的操作包括：数据库分层结构维护，即对空间数据库的分层结构以及数据层与数据集之间对应关系的维护；要素信息编辑，即对数据层字段、要素属性的维护以及两者之间的对应关系的维护；知识库维护，即对知识库中所包含的数据库各层次内容的建立规范的维护。例如，该信息维护部分109可对数据库分层结构、要素属性、要素枚举值信息、要素专题编码信息、以及知识库等内容进行维护，从而形成空间数据库模型。

例如，该知识库支持下的空间数据库辅助设计系统最终形成的空间数据库模型包括数据分层情况、属性项名称及定义要求、属性表定义及内容要求、要素内容与选取指标、要素属性枚举值域、有向要素几何图例等内容。生成的空间数据库模型可以进一步的用来导出为空间数据库文件以及建库方案。

通过空间数据库输出部分111，将所设计的空间数据库模型输出到mdb文件中形成数据库文件，并生成空间建库方案文档。该空间数据库输出部分111根据所设计空间数据库模型的分层结构以及对于每个层次内容的定义在数据库文件中建立相应的数据表以及表中字段和约束条件。所生成的空间数据库文件可以用来存放空间数据。该空间数据库输出部分111将空间数据库的分层结构、实体要素选取指标与图例等空间数据库内容信息输出到word文档中形成建库方案。建库方案可以作为空间数据选取以及数据入库的依据。

以下结合图6来描述根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的操作流程。图6图示了根据本发明的空间数据库设计方法的流程图。

参考图6，在步骤S601，以相关的规定、规范和标准中对地理要素信息选取及建库的规定为设计基础，将所得到的地理要素信息选取及建库的规定归纳总结形成辅助空间数据库设计的知识库。

接下来，在步骤S602，使用基于由知识库中空间数据库各层次内容的定义抽象出来，而形成的一个可维护的空间数据库设计模板，对数据库的结构、要素内容、要素几何表示及其属性进行设计，并所得作为数据库结构模型存储为dbd格式的文件。

图7是图解图6中的步骤S602的处理过程的流程图。参考图7，在步骤S701，空间数据库设计过程对数据库的结构进行设计，确定空间数据库所包含的数据集、各个数据集所包含的数据层以及各个数据层所包含的层字段信息。

在步骤S701，空间数据库设计过程对数据库的结构进行设计，确定空间数据库所包含的数据集、各个数据集所包含的数据层以及各个数据层所包含的层字段信息。

接着，在步骤S702，空间数据库设计过程对基础地理信息要素信息进行设计，确定在所选择的比例尺范围下的空间数据库各数据层下包含的基础地理信息要素、每个要素的几何表示形式、以及针对要素的某项几何表示形式下所设置的几何属性信息。

此外，在步骤S703，空间数据库设计过程对数据层和要素之间对应关系进行设计，确定空间数据库各数据层的层字段与所对应基础地理信息要素的要素属性之间的对应关系。从而，形成已成型的得到空间数据库结构模型。

接下来，在步骤S603，空间数据库设计过程对dbd格式的空间数据库结构模型进行维护。空间数据库设计过程在这个阶段可以进行如下操作：数据库分层结构维护、要素信息维护、知识库维护等。具体来说，空间数据库设计过程对空间数据库结构模型的结构进行维护、对空间数据库结构模型的各个要素信息进行维护、以及对空间数据库结构模型所基于的规范和标准进行维护。

接下来，在步骤S604，对已生成或经维护后的空间数据库结构模型的结构进行错误检查，如果进行错误检查后判断为合格则形成最终的空间数据库模型，并结束数据库设计过程。如果进行错误检查后判断为不合格，则将处理回退到步骤S603进行信息维护。

经过该上述处理过程，根据本发明的优选实施方式，本发明基于知识库，由模板与创建向导辅助建库方案建立的方式，形成地理信息建库方案。具体来说，以相关规范与标准形成的知识库作为空间建库方案建立的依据，经过建库方案基本信息设计、数据库结构设计、数据库要素信息设计、数据库要素几何属性设计四个等阶段，形成一个地理信息建库方案。

本领域技术人员将理解，该发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统和方法均可以实现为记录在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。该计算机可读记录介质可以是存储可由计算机系统读取的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如通过因特网的数据发送)。计算机可读记录介质还可以分布在联网的计算机系统中，以便以分布的方式存储并执行计算机可读代码。

图8和图9示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统在显示器上的交互界面的示意图。图10示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的空间数据库基本信息编辑的示意图。图11示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的数据库分层设计的示意图。图12示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的要素信息设计的示意图。图13示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的要素几何表示及属性设计的示意图。图14示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的空间数据库结构模型基本信息浏览的示意图。

参考图8到图14的示意图，本发明的空间数据库辅助设计系统的空间数据库结构设计的操作步骤如下。

图8主要包括工具栏801、分层式数据列表802、数据层列表803、属性列表804和基础地理信息要素列表805。图9主要包括要素属性编辑框901、弹出式菜单902、要素属性输入框903、要素属性图示框904。图10主要包括空间数据库基本信息框1001、“下一步”功能按键1002。图11主要包括数据集选择框1101、数据层选择框1102、层字段选择框1103、“下一步”功能按键1104。图12包括比例尺选择框1201、实体要素选择框1202、几何表示选择框1203、几何属性选择框1204、“下一步”功能按键1205。图13主要包括要素集列表1301、几何表示列表1302、几何属性列表1303、“生成”功能按键1304。图14主要包括空间数据库信息列表1401、“生成”功能按键1402。

1)首先，通过图5所示界面上的工具栏801中的“新建”功能键打开建库方案的创建界面。图10、11、12、13、14为创建方案功能的几个界面。用户可根据该创建向导并根据需要在空间数据库模板的各项中选择所需要的各个层次内容即可进行空间数据库设计；

2)然后编辑建库方案的信息，在图10所示的界面中的空间数据库基本信息框1001编辑方案的名称、比例尺、储存格式、方案的描述信息以及方案的存储路径，点击“下一步”功能按键1002进入向导的下一个页面进行数据库结构设计；

3)接下来，对空间数据库所包含的数据集、数据层、层字段进行设计。用户可以在图11所示的界面中的数据集选择框1101为空间数据库选择对应的数据集，在数据层选择框1102为每个数据集选择对应的数据层，层字段选择框1103在为每个数据层选择其包含的层字段。最后点击“下一步”功能按键1104进去下个页面进行要素选取。

4)接下来，对空间数据库所包含的界面进行空间数据库中地理基础信息要素的选取。用户通过在图12所示的界面的比例尺选择框1201选择比例尺范围来查看根据知识库所生成的模板中比例尺的空间数据库下所包含的基础地理要素信息，并且在实体要素选择框1202进一步对新建库方案所需的要素信息进行选取。之后要对每个要素的几何表示形式、以要素的某项几何表示形式下所包含的几何属性信息进行设置。分别在几何表示选择框1203和几何属性选择框1204进行选择。最后点击“下一步”功能按键1205进入层字段与要素属性关系设置。

5)接下来，对空间数据库的层字段与要素的属性进行匹配。在图13所示界面中要素集列表1301选择需要进行设置的要素。在几何表示列表1302设置要素的某项几何表示形式所存储的图层。然后在几何属性列表1303进行要素的属性与所在层的层字段的对应关系设置。最后点击“生成”功能按键1304来完成空间数据库结构模型的设计。

6)接下来，浏览所创建的建库方案的基本信息。在图14所示的界面中的空间数据库信息列表1401浏览方案的基本信息。点击“生成”功能按键1402完成空间数据库建库方案的创建阶段，系统根据对向导中各项的设置自动生成一个空间数据库结构模型。

图15和图16分别示出根据本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的要素信息编辑中的枚举值编辑以及要素编码编辑的示意图；而图17示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的知识库维护的示意图。

参考图15到图17的示意图，本发明的空间数据库辅助设计系统的空间数据库信息维护操作步骤如下。

图15主要包括要素属性基本信息框1501、要素枚举值域列表1502。图16主要包括要素基本信息框1601、“打开”按钮1602、要素编码信息1603。图17主要包括工具栏1701、知识库信息显示框1702、知识库信息列表1703。

在信息维护过程中，如果用户认为所列的数据层字段信息不完善，用户可以对各数据进行维护。例如，用户可以通过右键点击数据层列表803，让程序弹出如图9中的弹出式菜单902所示的菜单。然后，用户通过在该弹出菜单中选择“开始编辑”功能来将该区域设置为编辑状态，然后可以对数据层信息进行编辑。

在信息维护过程中，如果用户认为某数据层层字段和列出的要素属性信息的对应关系不正确，可以右键点击基础地理信息要素列表805在弹出菜单中选择“开始编辑”将该区域置于编辑状态，然后可以对数据层信息进行编辑。

参考图9，在图9所示的界面中的要素属性编辑框901显示的信息包含方案中对要素的定义以及要素不同几何表示形式下所包含的属性。要素属性输入框903列出该要素的选取指标、外业调绘规范等一些基于知识库自动导入的要素信息。而要素属性图示框904则显示了该要素的几何表示示例与制图表示示例。

在信息维护过程中，如果用户认为要素的几何表示形式不够完善，可以右键点击901区域的“几何表示”一栏在弹出的菜单中选择“开始编辑”功能，将该栏置于编辑模式进行要素几何表示形式的编辑。

在信息维护过程中，如果用户认为要素某项几何表示形式下所包含的要素信息不够完善，可以同样将901区域的“属性表”一栏置于编辑模式后进行编辑，完善要素属性与要素几何表示形式的对用关系。

在信息维护过程中，如果用户认为要素的属性值域不够完善，可以右键点击901区域的“属性表”一栏，在弹出的菜单901中选择“浏览属性值域”功能来查看要素属性的枚举值信息或要素专题编码信息。选择“编辑属性值域”功能则会弹出图15或图16所示界面，在图15所示界面中的要素枚举值域列表1502对要素属性的枚举值信息进行编辑。在图16的要素编码信息1603要素可以对要素专题编码信息进行编辑。

在信息维护过程中，本发明提供一个知识库查询维护的功能，如果用户认为知识库的描述不够完善，则可以对知识库进行维护，例如，在图5所示的界面的“功能”菜单中选择“知识库维护”功能(未示出)即进入到图17所示的知识库维护界面。在界面中的知识库信息列表1703列出知识库所包含的知识标题，在知识库信息显示框1702显示知识的内容。左边的工具栏1701则是对知识库进行编辑的功能按键。对基于规范和标准所形成的知识库进行增加、删除、修改、重建索引的操作。

图18示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的空间数据库结构模型错误检查过程的示意图。图18中主要包含检查过程显示框1801、检查内容选择框1802、“检查”功能按键1803、错误记录列表1804。

参考图18所示，本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的错误检查部分操作环节如下：

1)首先打开的错误检查界面，在图8所示界面的工具栏801中选择“错误检查”功能，即可打开图18所示的数据库结构错误检查界面。

2)然后用户通过对检查内容选择框1802的检查项进行选择来确定需要进行的空间数据库检查内容。字段类型不匹配、字段长度不匹配、未作匹配的要素字段、可能进行综合的层属性。

3)点击图18中的“检查”功能按键1803对空间数据库建库方案进行错误检查。在检查过程显示框1801会显示错误检查的过程，在错误记录列表1804会显示详细的错误记录。检查完成后可针列表中的错误在系统界面中进行修改。

在本发明的优选实施方式中，本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统提供空间数据库模型输出功能。图19示出本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统的空间数据库模型输出过程的示意图。将所设计的空间数据库模型输出到mdb文件中形成数据库文件，并将已成型的空间数据库建库方案分为六个部分进行输出，即数据分层情况、属性项名称及定义要求、属性表定义及内容要求、要素内容与选取指标、要素属性枚举值域和有向要素几何图例。用户可以输出内容选择框1901选择所需部分，并在目录选择栏1902选择保存目录后点击“转换”功能键1903进行空间数据库模型输出。

如上所述，通过本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统，其通过建立可维护的包含地物分类与编码、基础地理数据字典、要素属性定义等建库标准规范的规则库，按照空间数据库->数据集->数据层->基础地理要素的空间数据库逻辑层次结构，建立多层次的知识库支持下的空间数据库辅助设计模板。从而，实现了多类型空间数据库的标准化设计流程。

此外，如上所述，本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统依据相关国家标准和技术规范预设置的数据库结构模型参数，实现了包含数据库基本信息、数据库分层结构、数据层属性和要素属性等在内的数据库结构模型的自动化定义，使基于经验的数据库设计方法转变为基于规范的数据库设计方法。

此外，针对基础地理要素类别较多，属性项存在差异，容易造成数据层属性结构与基础地理要素属性结构冲突，冲突类型主要有结构项冗余、数据类型不匹配、字段长度不匹配等问题，本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统，通过自动检查保证数据库结构定义的准确性，较好地实现了数据库结构的优化设计。

此外，本发明的知识库支持下的空间数据库辅助设计系统，通过基于空间实体的数据库模型，进行同一空间对象的自动识别和属性联接，实现从数字化图形库到信息化数据库的转变。

此外，通过增加制图辅助数据层，把定位属性项(例如：比高)等特殊制图要素作为虚拟空间实体纳入空间数据库管理，实现数据制图一体化。

尽管上述是参照示例性实施方式来描述本发明，但本领域技术人员将理解，在不背离由所附权利要求书限定的本发明宗旨和范围的前提下，可以对本发明进行各种形式和细节上的修改。优选实施方式应该仅认为是说明性的，而不是限制性的。因此，本发明的详细描述不限定本发明的范围，本发明的范围应该由所附权利要求限定，并且本发明的范围内的所有区别技术特征应理解为包含在本发明中。

Claims (17)

1、一种知识库支持下的空间数据库辅助设计系统，包括：

知识库部件，用于将建库相关的规则形成辅助空间数据库设计的知识库，并根据知识库中的预定规则形成空间数据库模板；

数据库结构设计部件，用于按照用户建库要求，基于所述空间数据库模板设置空间数据库各层次内容及其对应关系，以便形成空间数据库结构模型；

空间数据库结构模型创建部件，用于根据数据库结构设计部件所设置的空间数据库各层次内容及其对应关系，控制空间数据库结构模型的形成，以将其用于空间数据库的辅助设计；以及

空间数据库输出部件，用于将所得到的空间数据库模型以数据库文件形式输出并生成空间建库方案文档。

2、根据权利要求1所述的空间数据库辅助设计系统，还包括：

错误检查部件，用于对所创建的空间数据库结构模型的结构进行错误检查。

3、根据权利要求2所述的空间数据库辅助设计系统，还包括：

信息维护部件，用于对所建的空间数据库结构模型进行维护并对所述错误检查部件检查到的错误进行纠正。

4、根据权利要求1至3中的任何一个所述的空间数据库辅助设计系统，其中，所述数据库结构设计部件包括：

建库方案基本信息设计单元，其根据用户的需求进行空间数据库的基本描述信息的设置；

数据库结构设计单元，其根据用户的需求选取空间数据库各层次所包含内容；

数据库要素信息设计单元，其根据用户的需求选取空间数据库各数据层下所包含的要素及要素属性信息；以及

数据库要素几何属性设计单元，其根据用户的需求设置空间数据库数据层字段与层中包含要素属性的关系。

5、根据权利要求4所述的空间数据库辅助设计系统，其中，所述空间数据库结构模板的逻辑层次结构为：空间数据库->数据集->数据层->基础地理要素的空间数据库，而且每个实体要素属性及选取规定均按照知识库中的规定进行定义。

6、根据权利要求4所述的空间数据库辅助设计系统，其中，所述数据库文件被存储为dbd文件。

7、根据权利要求4所述的空间数据库辅助设计系统，其中，所述错误检查部件分包括：

字段类型匹配检查单元，用于检查数据层字段类型是否与层中所包含要素的对应属性的类型一致；

字段长度匹配检查单元，用于检查数据层字段的长度是否大于等于层中所包含要素的对应属性的长度；

未作匹配要素字段检查单元，用于检查所有数据层中是否含有未与层中要素的属性进行匹配的字段；以及

可综合层属性检查单元，用于检查数据层字段是否很少被使用到，是否可综合。

8、根据权利要求4所述的空间数据库辅助设计系统，其中，所述信息维护部分包括：

数据库分层结构维护单元，用于对空间数据库的分层结构以及数据层与数据集之间对应关系的维护；

要素属性枚举值维护单元，用于对要素属性进行维护；

要素专题编码信息维护单元，用于维护要素属性的编码；以及

知识库维护单元，用于对知识库中所包含的数据库各层次内容的建立规范的维护。

9、一种知识库支持下的空间数据库辅助设计方法，包括步骤：

1)将建库相关的规则形成辅助空间数据库设计的知识库；

2)根据知识库中的预定规则形成空间数据库模板；

3)按照用户建库要求，基于所述空间数据库模板设置空间数据库各层次内容及其对应关系，以便形成空间数据库结构模型；

4)根据所设置的空间数据库各层次内容及其对应关系，控制空间数据库结构模型的形成，以将其用于空间数据库的辅助设计；以及

5)将所得到的空间数据库模型以数据库文件形式输出并生成空间建库方案文档。

10、根据权利要求9所述的空间数据库辅助设计方法，还包括步骤：

6)对所创建的空间数据库结构模型的结构进行错误检查。

11、根据权利要求10所述的空间数据库辅助设计方法，还包括步骤：

7)对所建的空间数据库结构模型进行维护并对检查到的错误进行纠正。

12、根据权利要求9至11中的任何一个所述的空间数据库辅助设计方法，其中，所述步骤3)包括子步骤：

根据用户的需求进行空间数据库的基本描述信息的设置；

根据用户的需求选取空间数据库各层次所包含内容；

根据用户的需求选取空间数据库各数据层下所包含的要素及要素属性信息；以及

根据用户的需求设置空间数据库数据层字段与层中包含要素属性的关系。

13、根据权利要求12所述的空间数据库辅助设计方法，其中，所述空间数据库结构模板的逻辑层次结构为：空间数据库->数据集->数据层->基础地理要素的空间数据库，而且每个实体要素属性及选取规定均按照知识库中的规定进行定义。

14、根据权利要求12所述的空间数据库辅助设计方法，其中，所述数据库文件被存储为dbd文件。

15、根据权利要求12所述的空间数据库辅助设计方法，其中，所述步骤6)包括子步骤：

字段类型匹配检查单元，用于检查数据层字段类型是否与层中所包含要素的对应属性的类型一致；

字段长度匹配检查单元，用于检查数据层字段的长度是否大于等于层中所包含要素的对应属性的长度；

未作匹配要素字段检查单元，用于检查所有数据层中是否含有未与层中要素的属性进行匹配的字段；以及

可综合层属性检查单元，用于检查数据层字段是否很少被使用到，是否可综合。

16、根据权利要求12所述的空间数据库辅助设计方法，其中，所述步骤7)包括子步骤：

对空间数据库的分层结构以及数据层与数据集之间对应关系的维护；

对数据层字段、要素属性的维护以及两者之间的对应关系的维护；以及

对知识库中所包含的数据库各层次内容的建立规范的维护。

17、一种计算机产品，其上实施有实现知识库支持下的空间数据库辅助设计方法的程序，该方法包括下列步骤：

将建库相关的规则形成辅助空间数据库设计的知识库；

根据知识库中的预定规则形成空间数据库模板；

按照用户建库要求，基于所述空间数据库模板设置空间数据库各层次内容及其对应关系，以便形成空间数据库结构模型；

根据所设置的空间数据库各层次内容及其对应关系，控制空间数据库结构模型的形成，以将其用于空间数据库的辅助设计；以及

将所得到的空间数据库模型以数据库文件形式输出并生成空间建库方案文档。

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