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空间数据仓库的元数据研究

作　者: 吴金华
导　师: 祝国瑞
学　校: 武汉大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 元数据地理空间元数据数据仓库空间数据仓库数据仓库元数据空间数据仓库元数据 GIS
分类号: P208
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

由于科学技术条件的限制，以前的地理空间产品如地图、影像等几乎都是用传统方式制图和出版印刷的，其丰富的内容也是以纸介质的方式提供使用和归档保管的。随着各行业多方位、多角度地对地理空间产品的需求，这些以纸介质方式提供的图件在使用中的局限性也就越来越明显。伴随着计算机技术和信息技术的飞速发展，利用计算机技术将大量的地图、影像进行图形数字化建成地理空间数据库，可使地理空间产品的丰富内容得到充分利用，并便于全国的统一管理，具有十分重要的意义和实用价值。充分利用这些积累下来的地理空间产品数据，实现地理空间数据共享，就必须依赖于空间数据和属性数据以外的一种特殊数据——元数据，元数据是用来描述地理空间数据集的内容、质量、状态等其他特性的数据，它们在地理空间数据库系统的管理、更新和共享方面发挥着重要的作用。数据生产者和用户都已认识到元数据的重要价值。所以，随着地理空间数据生产者和用户数量的增加，利用适当的元数据文献来描述数据，将成为数据生产、存储、更新和再利用的必然趋势。美国前副总统戈尔在其有关“数字地球”的讲话中也把元数据作为数字地球的重要技术支撑条件之一。要使用户在海量数据中正确、高效地提取出所需的地理空间产品数据，必须要有科学的数据组织与管理机制。随着Internet和Web的迅速发展，信息的有效管理、共享和远程数据访问的需求急剧增加，元数据技术逐渐成为异构信息共享与互操作的核心与基础，成为分布式信息计算的核心技术之一，受到广泛重视。要形成地理空间数据操作统一的共享模式，实现标准的集成的地理空间数据提取，就必须研制出空间数据仓库系统，这是一个比较复杂的系统。但是，无论该系统有多么复杂，要实现空间数据仓库就必须解决两个层面的问题：第一，多个地理空间数据库需为空间数据仓库提供数据源；第二，空间数据仓库为各种应用系统提供标准的集成的地理空间数据及服务。因而，空间数据仓库处于多个地理空间数据库和应用系统的中间层，为地理空间数据的提供者和应用者构架一集成和服务的桥梁，要构架这一桥梁，空间数据仓库就离不开地理空间元数据的支持。地理空间元数据在实现空间数据仓库的过程中起着非常重要的作用。第一它指示空间数据仓库如何从多个地理空间数据库中提取出数据种类、数据标准、数学基础、数据格式等方面不同的地理空间数据；第二它指示应用系统如何从空间数据仓库中提取出标准的集成的地理空间数据，为用户提供地理空间数字产品服务。以往的地理空间元数据只是针对某个地理空间数据库或地理空间数据集而设计的，其内容和范围已远远不能满足空间数据仓库的需求，因此，基于空间数据仓库的元数据研究，是当前国内外地理空间元数据领域新近出现的一个研究热点，也是空间数据仓库亟待解决的主要问题之一，它的成功与否直接关系到空间数据仓库的研究成败。由此可见，基于空间数据仓库的元数据研究意义十分重大，也十分迫切。本文在学习和总结国内外大量地理空间数据元数据的研究成果基础上，在国内首次提出一套简洁、完整、严密、实用的空间数据仓库元数据概念和体系、元数据内容框架和实例、元数据库的设计原理、元数据库系统的实现思想和元数据的模型建立理论，并用大量的空间数据仓库元数据实例，结合元数据库系统的分析处理，进一步说明了该空间数据仓库元数据概念和体系的正确性、可行性和实用性。本文主要研究的_〔作如下: ①讨论了与空间数据仓库元数据相关的技术。它们是元数据、GIS、数据仓库、地理空间元数据、数据仓库元数据、空间数据仓库等技术，并对它们的技术状况进行了综述。叙述了空间数据仓库元数据在元数据、GIS、数据仓库、地理空间元数据、数据仓库元数据、空间数据仓库等技术中的地位和作用。得出了结论，元数据、数据仓库技术、GIS技术是空间数据仓库元数据的技术支撑，地理空间元数据作为其重要的引用信息，数据仓库元数据是其参考，最后空间数据仓库元数据将为空间数据仓库服务。 ②论述了空间数据仓库元数据的概念和体系。给出了空间数据仓库的基本概念，以及空间数据仓库元数据在空间数据仓库系统中的定位和作用。重点论述了空间数据仓库元数据的体系主要由十一类信息组成，它们分别是空间数据标识信息、空间数据区域范围信息、空间数据邻接信息、空间数据表示信息、空间数据数学基础信息、空间数据集内容信息、空间数据质量信息、空间数据分发信息、空间数据安全信息、空间数据联系信息和空间数据时间信息。设计出了空间数据仓库元数据这十一类信息的结构组成及元数据内容列表。将上述空间数据仓库元数据内容十一大分类表进行合并，就构成了一个完整的空间数据仓库元数据内容框架。 ③论述了空间数据仓库元数据内容框架和实例。基于空间数据仓库元数据的内容框架，针对空间数据仓库中的DLG、DRG、加M、DEM、大地成果产品数据，可分别得出空间数据仓库中DLG、DRG、DOM、DEM、大地成果的元数据内容框架。立足于该DLG、DRG、DOM、DEM、大地成果的元数据内容框架，给出了空间数

全文目录

摘要  3-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-26
  1.1 研究的目的与意义  12-14
  1.2 空间数据仓库元数据的研究现状  14-24
  1.3 本文研究的主要内容  24
  1.4 本文的组织  24-26
第二章空间数据仓库元数据相关技术综述  26-42
  2.1 元数据  26-30
  2.2 地理信息系统  30-31
  2.3 数据仓库  31-33
  2.4 地理空间元数据  33-35
  2.5 数据仓库元数据  35-39
  2.6 空间数据仓库  39-41
  2.7 本章小结  41-42
第三章空间数据仓库元数据的概念和体系  42-69
  3.1 空间数据仓库定位  42
  3.2 空间数据仓库系统总体结构  42-43
  3.3 空间数据仓库系统的组成部分  43-44
  3.4 空间数据仓库元数据构成  44-45
  3.5 空间数据仓库元数据分类  45-51
  3.6 空间数据仓库元数据组织结构  51-52
  3.7 空间数据仓库元数据标准说明  52
  3.8 空间数据仓库元数据分类内容列表  52-61
  3.9 空间数据仓库元数据框架内容列表  61-68
  3.10 本章小结  68-69
第四章空间数据元数据内容框架和实例  69-108
  4.1 空间数据仓库元数据内容框架  69-89
    4.1.1 数字线划图(DLG)  69-74
    4.1.2 数字正射影像图(DOM)  74-78
    4.1.3 数字栅格地图(DRG)  78-82
    4.1.4 数字高程模型(DEM)  82-87
    4.1.5 大地成果数据  87-89
  4.2 空间数据仓库元数据内容实例  89-107
    4.2.1 图幅数字线划图(DLG)  90-93
    4.2.2 图幅数字正射影像图(DOM)  93-96
    4.2.3 图幅数字栅格地图(DRG)  96-99
    4.2.4 图幅数字高程模型(DEM)  99-102
    4.2.5 图幅大地成果数据  102-104
    4.2.6 区域数字线划图(DLG)  104-107
  4.3 本章小结  107-108
第五章空间数据仓库元数据库的设计  108-121
  5.1 元数据管理系统的技术背景  108-109
  5.2 元数据库概念模型设计  109-114
  5.3 系统结构框架  114-115
  5.4 系统各功能模块设计  115
  5.5 系统各功能模块简介  115-120
  5.6 本章小结  120-121
第六章空间数据仓库元数据库系统的实现  121-127
  6.1 系统结构  121
  6.2 系统硬软件环境  121-122
  6.3 系统数据环境  122
  6.4 系统介绍  122-126
  6.5 本章小结  126-127
第七章空间数据仓库元数据的模型建立理论  127-141
  7.1 地理空间认知理论  127-128
  7.2 地理信息的认知过程  128-130
  7.3 空间数据仓库的认知过程  130-131
  7.4 空间数据仓库元数据的模型建立理论  131-140
  7.5 本章小结  140-141
第八章结论与展望  141-143
  8.1 主要研究工作  141-142
  8.2 主要创新点  142
  8.3 需要进一步研究的工作  142-143
参考文献  143-150
附录: 攻读博士学位期间的主要科研工作  150-151
致谢  151

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