地理信息系统概论重点讲义(4).pdfVIP

重点一空间数据库模型

1．空间数据库

空间数据库是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理

空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。

2．空间数据库模型

空间数据库模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，为描述空间

数据组织和设计空间数据库模式提供了基本的方法。

一般而言，GIS空间数据模库型由概念数据库模型、逻辑数据库模型和物理数据

库模型三个有机联系的层次所组成。

3．数据库概念模型：(conceptualmodel)概念模型为了把现实世界中的具体事物

抽象、组织为某一数据库管理系统支持的数据模型。

人们常常首先将现实世界抽象为信息世界，然后将信息世界转换为机器世界。也

就是说，首先把现实世界中的客观对象抽象为某一种信息结构，这种信息结构

并不依赖于具体的计算机系统，不是某一个数据库管理系统(DBMS)支持的数据模

型，而是概念级的模型，称为概念模型。

4．逻辑模型

逻辑模型，是指数据的逻辑结构。

在数据库中，逻辑模型有关系、网状、层次，可以清晰表示个个关系。

在管理信息系统中，逻辑模型：是着重用逻辑的过程或主要的业务来描述对象系

统，描述系统要“做什么”，或者说具有哪些功能。

1)关系数据模型是把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表格，每个二维

表格称为一个关系。

关系模型以记录组或数据表的形式组织数据，便于利用各种地理实体与属性之间

的关系进行存储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关

系的一种非常有效的数据组织方法。

2)关系数据库：是建立在关系数据库模型基础上的数据库，借助于集合代数等概

念和方法来处理数据库中的数据。

目前主流的关系数据库有oracle、SQL、access、db2等。

3)对象—关系管理模式是指在关系型数据库中扩展，通过定义一系列操作空间对

象(如点、线、面)的API函数，来直接存储和管理非结构化的空间数据的空间

数据库管理模式。

5．物理模型，在管理信息系统中，物理模型：描述的是对象系统“如何做”、“如

何实现”系统的物理过程。在数据仓库中的含义总的来说，数据仓库的结构采

用了三级数据模型的方式，即概念模型、逻辑模型、物理模型。物理模型：构建

数据仓库的物理分布模型，主要包含数据仓库的软硬件配置，资源情况以及数据

仓库模式。

重点二空间索引

1．空间索引的概念：它是依据空间实体的位置和形状或空间实体之间某种空间

关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间实体的概略信息，如标识

码、最小外接矩形及存储地址。

2．空间索引的作用：作为一种辅助性的空间数据结构，空间索引介于空间操作

算法和空间实体之间，它通过筛选把大量与特定空间操作无关的空间实体排除，

从而提高空间操作速度和效率。

3．常见的空间索引

1)范围索引

即在记录每个空间实体的坐标时，同时记录每个空间实体的最大和最小坐标。

范围索引并没有建立真正的空间索引结构，只是在空间实体的数据中增加了最大

和最小坐标项，主要依靠空间计算来进行判别，仍然要对整个数据库的空间实体

进行检索，需花费大量的查询时间。

2)格网空间索引

即将区域划分成大小相等的网格，记录每个网格内所包含的空间实体在数据库中

的地址。

3)四叉树空间索引

即将区域进行若干层次的划分，每个层次的划分是将上一层次划分得到的每个区

域分成四个相等的子区域，判定空间实体包含在哪一层次的哪一个子区域中，则

用子区域的编码来记录空间实体，这样就形成一个四叉树的空间划分。四叉树

空间索引与格网空间索引相比，其结构灵活、效率更高。

重点三GIS应用模型

1．GIS应用模型分类

1)根据所表达的空间对象的不同，分为：

理论模型，经验模型，混合模型。

模型分类理论依据应用领域模型

理论物理或化学原理地表径流运动方程

经验数理统计＋观测实验水土流失统计、回归

混合用理论原理确定的确定性变量＋用经验确定的不确定性变量资源分

配运输方程

2)按照研究对象的瞬时状态和发展过程，分为：静态、半静态、动态模型

模型分类应用目的

静态分析地理现象及要素相互作用的格局

半静态评价应用目标的变化影响

动态