第5章空间数据组织与管理要点解析.pptVIP

第5章 空间数据组织与管理 朱 莹 主要内容 空间数据库概述 空间数据管理 空间数据组织 空间索引 空间数据库查询语言 空间数据库概述 数据库基础 数据是描述事物的符号记录，可以是数字形式，也可以是文字、图形、图像、声音、语言等多种表现形式 数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合 数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享 数据库基础 最常用的数据模型 层次模型（HierarchicalModel） 网状模型（NetworkModel） 关系模型（RelationalModel） 面向对象模型（ObjectOrientedModel） 数据库基础 空间数据库 地理信息系统的数据库（简称空间数据库或地理数据库）是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合；是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总和 空间数据库是地理信息系统中用于存储和管理空间数据的场所 空间数据库系统在整个地理信息系统中占有极其重要的地位，是地理信息系统发挥功能和作用的关键，主要表现在：用户在决策过程中，通过访问空间数据库获得空间数据，在决策过程完成后再将决策结果存储到空间数据库中 空间数据库 空间数据库的特点： 数据量特别大，地理信息系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素的空间位置和空间关系等，其数据量往往很大 不仅有地理要素的属性数据（与一般数据库中的数据性质相似），还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系 数据应用广泛，例如地理研究、环境保护、土地利用和规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等 空间数据库 空间数据库的组成 栅格数据库 栅格数据包括航空遥感影像数据和DEM数据 矢量数据库 矢量数据则包括各种空间实体数据（图形和属性数据） 空间数据管理 空间数据的基本特征 空间特征 每个空间对象都具有空间坐标，即空间对象隐含了空间分布特征，因此数据库应对空间数据建立空间索引 非结构化特征 在关系数据库管理系统中，数据记录中每条记录都是定长的（结构化），数据项不能再分，不允许嵌套记录，空间数据不满足这种定长（结构化）要求，使得空间图形数据难以直接采用通用的关系数据管理系统 空间数据管理 空间数据的基本特征 空间关系特征 空间数据除了空间坐标隐含了空间分布关系外，还通过拓扑数据结构表达了多种空间关系 拓扑数据结构一方面虽然方便了空间数据查询和空间分析，但另一方面也给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂度 如拓扑的面状实体仅记录组成它的弧段标识，因而进行查找、显示和分析操作时都需要操作和检索多个数据文件 多尺度与多态性 不同观察比例尺具有不同的尺度和精度，同一地物在不同情况下也会有形态差异 如城市在空间上占据一定的范围，在较大比例尺中作为面状空间实体对象，而在较小比例尺中，则作为点状空间对象来处理 空间数据管理 空间数据的基本特征 分类编码特征 每个空间对象都有一个分类编码，这种分类编码往往是按照国家标准，或者行业标准、地区标准来应用 海量数据特征 GIS中数据量非常庞大，远大于一般的通用数据库，称为海量数据 一个城市地理信息系统数据量可达几十GB，如果考虑影像数据的存储，可能达到几百个GB 需要在二维空间上划分块或图幅，在垂直方向上划分层进行数据组织 空间数据管理 通用数据库管理系统在管理空间数据时，面临的问题： GIS需要一些复杂的图形功能，一般的DBMS不能支持 DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠加等基本操作 地理信息表达复杂，表达单个地理实体需多个文件、多条记录，或许包括大地网、特征坐标、拓扑关系、空间特征量测值、属性数据的关键字以及非空间专题属性等 具有高度内部联系的GIS数据记录需要复杂的安全维护系统，为了保证空间数据库的完整性，保护数据文件的完整性，保护系列必须与空间数据一起存储，否则一条记录的改变就会使其他数据文件产生错误 空间数据管理 通用数据库管理系统在管理空间数据时，面临的问题： GIS中空间数据记录是变长的（存储的坐标点的数目随空间对象的变化而变化），而一般数据库都只允许把记录的长度设定为固定长度。另外，在存储和维护空间数据拓扑关系方面，DBMS也存在着缺陷 矢量数据的管理 对于矢量数据，其位置数据和属性数据通常是分开组织的 空间数据管理方式与数据库发展是密不可分的，按照发展的过程，对矢量数据的管理有： 文件/关系数据库混合管理 全关系管理 对象关系数据库管理 矢量数据的管理 文件-关系数据库混合管理 传统GIS软件采用文件与关系数据库混合方式管理空间数据，比较典型的是ArcInfo，有的系统也采