Хранение базы геоданных в реляционных базах данных
Ядром базы геоданных является стандартная (то есть не какая-то специализированная) реляционная схема базы данных (набор стандартных для базы данных таблиц, типов полей, индексов и других объектов). Простая физическая модель хранения работает во взаимодействии и контролируется набором объектов приложения более высокого порядка, находящихся на уровне приложения, в качестве которого может выступать ArcGIS for Desktop, встроенная логика ядра обработки ArcGIS Engine или ArcGIS for Server.
В каждом из этих приложений содержатся объекты базы геоданных, которые определяют типовую модель геоинформационной системы (ГИС), которая используется всеми приложениями и пользователями ArcGIS. Назначение объектов базы геоданных – предоставить клиентам информационную модель ГИС высокого уровня и планомерно реализовать детализованную модель ГИС за счет любой другой необходимой модели хранения – например, в стандартных таблицах системы управления базами данных (СУБД), в файловых базах геоданных и в виде потоков расширяемого языка разметки (XML-потоков).
Хранение базы геоданных предполагает как хранение схемы данных, базы правил для каждого географического набора данных, так и простое табличное хранение пространственных и атрибутивных данных.
Схема базы геоданных содержит определения, правила целостности и поведение для каждого набора географических данных. Сюда относятся свойства классов пространственных объектов, топологии, сети, каталоги растров, отношения, домены и так далее. Схема реализуется в виде набора мета-таблиц базы геоданных в СУБД, который определяет целостность и поведение географической информации.
Пространственные представления чаще всего хранятся либо как векторные объекты, либо как растровые наборы данных совместно с атрибутами в стандартном табличном формате. Например, в таблице СУБД можно сохранить класс пространственных объектов, где в каждой строке таблицы будет представлен пространственный объект. В столбце shape каждой записи хранится геометрия или форма каждого пространственного объекта. Поле shape, в котором хранится геометрия, обычно имеет один из двух типов данных:
- Большой двоичный объект (BLOB)
- Пространственный тип, если он поддерживается СУБД.
Однородная совокупность обычных пространственных объектов, каждый из которых имеет одинаковое пространственное представление, в виде точек, линий или полигонов, и в виде общего набора атрибутивных полей носит название класса пространственных объектов, который хранится в одной таблице.
Типы растровых данных и типы данных изображения также могут быть организованы в таблицы и храниться в них. Растровые данные, как правило, намного больше по размеру, и для их хранения требуется вспомогательная таблица. Для хранения в СУБД и доступа к данным, каждый растр разрезается на небольшие фрагменты, или блоки, которые сохраняются в отдельных строках самостоятельной таблицы.
Типы данных столбцов, в которых содержится векторная и растровая геометрия, зависят от конкретной базы данных. В последнее время в большинстве СУБД добавлена поддержка расширений для пространственного типа, и в базе геоданных можно с удобством пользоваться этими типами для сохранения данных пространственной геометрии. Компания Esri принимала активное участие в разработке расширений Языка структурированных запросов (SQL) для пространственных типов данных. Компания была основным разработчиком спецификации SQL/MM Part 3 Spatial и спецификаций SQL для простых объектов Open Geospatial Consortium, Inc. (OGC) Simple Features SQL. Esri уделила особое внимание поддержке этих типов, а также разработке типов Oracle Spatial, PostGIS (на языке PostgreSQL) и пространственных типов для Microsoft SQL Server, в рамках работы по реализации баз геоданных с использованием стандартов СУБД.
В настоящее время все СУБД поддерживают пространственный тип для баз геоданных, использующих ArcGIS. Существуют следующие типы пространственных данных:
- В Oracle используется ST_Geometry или, факультативно, пространственный тип Oracle Spatial
- В IBM DB2 используется тип пространственного геометрического объекта Spatial Extender Geometry Object
- В Informix используется пространственный геометрический объект Spatial DataBlade Geometry Object
- В PostgreSQL используется ST_Geometry или геометрии PostGIS
- В Microsoft SQL Server используются пространственные типы Microsoft, типы геометрии и географии
Для получения более подробных сведений о схеме хранения, используемой в базах геоданных, для каждой СУБД, см. раздел Как базы геоданных хранятся в СУБД?