coverage 中地理数据库拓扑的发展（三）

ArcGIS 中的拓扑框架

    实际上，拓扑已不仅仅被视为数据存储问题。完整的解决方案包括以下几个方面：

• 完整的数据模型（对象、完整性规则、编辑和验证工具、可处理任意大小和任意复杂程度的数据集的拓扑与几何引擎，以及一组丰富的拓扑运算符、地图显示和查询工具）
• 开放式存储格式，使用一组简单要素的记录类型和拓扑接口来查询简单要素、检索拓扑元素和导航其空间关系（即，查找相邻的区域及其共享的边、沿连接线的路径）
• 提供要素（点、线和多边形）以及拓扑元素（结点、边和拓扑面）及其相互关系的能力
• 可支持以下特性的机制

1. 包含上百万个要素的大型数据集
2. 能够由多名同步用户执行编辑和维护
3. 始终可用的现成要素几何
4. 支持拓扑完整性和行为
5. 系统运行速度快，且可针对多名用户和编辑者进行扩展
6. 灵活且简单的系统
7. 利用 RDBMS SQL 引擎和事务框架的系统
8. 可支持多编辑者、长期事务、历史存档和复制等功能的系统

    在地理数据库拓扑中，验证过程会标识要素（相同要素类中的和不同要素类之间）之间共享的坐标。使用聚类算法来确保共享的坐标具有相同的位置。这些共享的坐标存储为每个要素的简单几何的一部分。

    这使得用户可以快速灵活地查找拓扑元素（结点、边和面）。这样做的额外优势是系统运行流畅并且可以使用 RDBMS 的 SQL 引擎和事务管理框架来进行扩展。

    编辑和更新期间，添加要素后就可直接使用它们。将对地图上已更新的区域（脏区）做出标记并在每个要素类更新时对其进行追踪。无论何时，用户都可以选择以拓扑方式分析并验证脏区以生成规整的拓扑。只有脏区的拓扑需要重新构建，因此节省了处理时间。

    最终的结果是，用户可有效地发现并组装拓扑原始数据（结点、边和拓扑面）及其相互关系以及它们的要素。这具有多种优点：

• 使用简单要素几何存储来存储要素。此存储模型开放、高效率，可以达到很大的规模且支持多个用户。
• 该简单要素数据模型具有事务性，且支持多用户。相比之下，较早的拓扑存储模型不能扩展，且很难支持多个编辑者事务和很多其他的 GIS 数据管理工作流。
• 地理数据库拓扑完全支持地理数据库的所有长期事务功能和版本化功能。地理数据库拓扑无需切片，并且很多用户可同时编辑拓扑数据库，如有必要，甚至可以编辑相同要素的单独版本。
• 要素类可以增长到任意大小（数亿的要素），同时保持很高的性能。
• 此拓扑实现是附加的。通常，可将其添加到空间相关要素类的现有方案。另一种方法就是重新定义现有要素类并将它们转换为包含拓扑原始数据的新数据方案。
• 只需一个数据模型来进行几何编辑和数据使用，而不是两个或多个。
• 它是可互操作的，因为所有要素几何存储都符合“开放式地理空间协会”和 ISO 制定的简单要素规范。
• 数据建模更自然，因为它基于用户要素（如宗地、街道、土壤类型和流域），而不是基于拓扑原始数据（如结点、边和面）。用户将开始考虑真实要素的完整性规则和行为，而不是拓扑原始数据的完整性规则。例如，宗地有什么行为？这增强了对各种地理要素的建模能力。它将改进我们对街道、土壤类型、人口普查单元、流域、铁路系统、地质、林分、地貌、物理特征等的思考。
• 地理数据库拓扑提供与保留的拓扑实现相同的信息内容，即存储拓扑线图表和发现要素几何（类似 coverage）或存储要素几何和发现拓扑元素和关系（类似地理数据库）。

    如果用户希望存储拓扑原始数据，则可以容易地创建拓扑及其关系并将它们提交到表，以便进行各种分析和互操作（例如，用户希望将要素提交到存储拓扑原始数据的表的 Oracle Spatial 数据仓库）。

    在实用层面上，ArcGIS 拓扑实现是有效的。它可扩展到特别大的地理数据库和多用户系统，且不会损失性能。它包含用于构建和维护地理数据库中拓扑的验证和编辑工具。它包含丰富、灵活的数据建模工具，因此用户可以在任意关系数据库中组合文件系统的实际工作系统，且方案数量没有限制。