地理信息系统与数据库结合研究.docVIP

地理信息系统与数据库结合研究 丁力 汪小林 罗英伟 张颖 曲磊 许卓群 （北京大学计算机系，北京100871） 摘 要 地理信息系统需要对外提供灵活高效的地理信息访问途径，而采用数据库管理地理信息是发展趋势。目前存在三类数据库产品：关系型，对象-关系型，面向对象型，文中依次讨论了它们与地理信息系统结合的可行性，并重点介绍了三种结合方案：纯关系模型，空间扩展模型，包装模型。通过分析这三种方案的实现原理，比较其优缺点，指出了各方案的应用前景。由此归纳出在GIS与数据库结合中需要注意的问题及解决这些问题的关键技术。 关键词 地理信息系统 关系数据库 面向对象数据库 对象-关系数据库 中图分类号： TP391,TP311 Study on Combination of GIS and Database DING Li， WANG Xiao-lin， LUO Ying-wei， ZHANG Ying， QU Lei， U Zhuo-qun (AI lab， It is very important for geographical information system (GIS) to provide flexible and efficient ways to access geospatial information, and the usage of database systems in geospatial information management is becoming prevalent. A series of issues were discussed, such as why database system but not file system was chosen to manage geospatial information, and why GIS chooses object-relational database but not relational database or object-oriented database. Then, three typical combination models -- pure relational model, spatial extension model and wrapped model, were presented, analyzed and compared. Their futures in GIS were suggested. At last, the key issues and technologies in the implementation of wrapped model, the most competitive solution, were presented. Keywords Geographical Information System (GIS)， Relational Database (RDB)， bject-relational Database (ORDB)， bject-oriented Database (OODB) 1 引言 随着人类对世界的不断探索，积累了大量关于周围环境的信息，如土地，大气，矿产，交通等。人们不但关心它们自身的特性，如土地肥力、大气污染情况等，而且也需要了解它们的空间特性，如所在位置、邻接关系等。这类信息通常被称为地理信息（Geospatial Information）。相应地，他们的自身特性一般被称为属性数据，空间特性一般被称为空间数据。而地理信息系统（Geographical Information System, GIS）就是用于存储、检索、操作、分析和显示地理信息的计算机化系统[1]。它是应社会对信息管理的需要而产生的，涵盖地理学、测绘学、制图学、电子工程和计算机科学等多门学科[2]。 如何灵活高效地管理地理信息是GIS的核心问题，而这依赖于计算机数据管理技术。一般看来，计算机数据管理的发展经历了三个阶段，人工管理阶段（50年代中期以前），文件系统阶段（50年代后期到60年代中期），数据库系统阶段（60年代后期至今）[3]。相应地，从GIS诞生以来，也依次出现了基于文件系统的GIS， GIS。 文件系统结构简单，在数据存取过程中几乎没有额外开销，可以按照用户需求任意定制数据存储格式或存储复杂数据结构。其缺点也很明显：数据冗余度大，难于共享数据，容易造成数据不一致性；程序与数据缺乏独立性，系统不易扩充[3]。另外，不同文件与操作系统结合紧密，不同的操作系统可能使用不同的文件系统。 在计算机在各行各业的日益广泛的应用中，人们对数据管理的要求也逐渐从单一的数据存取扩展