空间数据库(升级版)

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1、空间数据库空间数据库(升级版）升级版） 1. 什么是空间数据、非空间数据，他们的特征是什么，试举例。 答:是对现实世界中空间对象（事物）的描述，其实质是指以地球表面空 间位置为参照，用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征等诸多 方面信息的数据。 空间数据具有三大基本特征：空间特征、时间特征和专题属性特征空间特征、时间特征和专题属性特征。 空间特征空间特征: :空间特征是指空间地物的位置、形状和大小等几何特征，以及 与相邻地物的空间关系。 时间特征: 空间数据总是在某一特定时间或时间段内采集得到或计算得 到的。 专题特征专题特征：专题特征亦指空间现象或空间目标的属性特征，它是指除了 时间

2、和空间特征以外的空间现象的其他特征，如地形的坡度、波向、某地的 年降雨量、土地酸碱度、土地覆盖类型、人口密度、交通流量、空气污染程 度等。此外，空间数据还具有多维特征、多尺度性和海量数据等非空间数据所不具 备的特征。 时空特征一般由空间、属性和时间三部分构成，空间特征是指空间实体 的空间位置及其与其他空间实体的空间关系，指明地物在地理空间中的位置。 例如某观测站位于某地 135 度方向 500m 处。时间特征是指空间数据总是在某 一特定时间或时间段内采集得到或计算得到的，例如按时间尺度划分地震、 洪水霜冻为短期，土地利用、作物估产为中期，城市化、水土流失为长期。 属性特征它是指除了时间和空间特

3、征以外的空间现象的其他特征，指地学现 象的数量、质量和分类等属性信息，包括用来描述地物的自然或人文属性的 定性或定量指标的成分。例如，表示一个城镇居民点，若仅有位置坐标 （x,y）,那只是一个几何点，要构成居民点的地理空间数据，还需要经济、 社会、资源和环境等属性数据。 2. 什么是空间数据库，其主要功能。 答：指以特定的信息结构（如国土、规划、环境、交通等）和数据模型 （如关系模型、面向对象模型等）表达、存储和管理从地理空间中获取的某 类 空间信息，以满足不同用户对空间信息需求的数据库。 主要功能：空间数据处理与更新、海量数据存储与管理、空间分析与决 策、空间信息交换与共享。 3. 空间实体

4、的两种表达，栅格与矢量的数据组织方式。 答：矢量数据矢量数据：矢量方法强调离散现象的存在，把现实世界的空间实体抽象地 看作是由平面的点、线、面三种基本空间目标组成的。点是由一对地理坐标定 义，可以用来代表位置信息。线，用一连串有序的两个或多个坐标对集合来表 达对于本身宽度在研究中可以忽略的线状空间对象。面，对于面状区域则是通 过对边界线的定义来进行的。栅格数据：栅格数据：将地理区域的平面表象进行规则行列划分成网格阵列。栅格数 据结构实际上就是像元阵列。点：为一个像元。线：在一定方向上连接成串的 相邻像元集合。面：聚集在一起的相邻像元集合。4. 空间关系，空间拓扑关系的理解，图表转换。 答：空间

5、关系：空间关系是指空间目标之间在一定区域上构成的与空间特性有关的 联系，这种联系可分为拓扑关系、度量关系、顺序关系。拓扑关系是指拓 扑变换下的拓扑变量，如空间目标关联、相邻与连通关系；度量关系是用 某种度量空间中的度量来描述的目标间的关系，如目标距离；方位关系用 来描述目标在空间中整体和局部的某种顺序关系。 空间拓扑关系反映了空间中连续变化中的不变性，图形的形状、大小 会随图形的变化而改变，但是相邻、包含、相交等关系不会发生改变。 （P51） 图表转换（P52）5. 空间数据模型：TIN 模型、Grid 模型、四面体网格 TEN，阐述常用数据模 型的基本思想。答：TINTIN 模型模型（不规则

6、三角网） ，它由不规则分布的数据点连成的三角网组 成，是一种基于三角形的空间镶嵌模型，三角形的形状和大小取决于不规则 分布的观测点或称结点的密度和位置。是由点生成的，每个点具有一个反映 高程值的连续型实数值。TIN 数据结构不仅要存储每个点的高程，还要存储 其平面坐标、结点连接的拓扑关系、三角形及邻接三角形等。 GridGrid 模型模型（规则网格模型）-规则网格将区域空间切分为规则的网格单元， 每个网格单元对应一个数值，数学上可以表示为一个矩阵，在计算机中实现 中则是一个二维数组。每个网格单元或数组的一个元素，对应一个高程值。 四面体网格四面体网格 TENTEN 是用紧密排列但不重叠的不规则

7、四面体形成的空间网格来 表示空间目标，是 2D TIN 在 3D 空间上的扩展。首先将 2D Voronoi 网格扩展 到 3D 形成 3D Voronoi 多面体，然后将 TIN 结构扩展到 3D 形成 TEN。6. 什么是空间索引，阐述网格索引、二叉树索引、R 树索引等常见索引方式 的的基本思想。空间索引空间索引：是依据空间实体的位置和形状或空间实体之间的某种空间关系， 按一定顺序排列的一种数据机构，其中包含空间实体的概要信息，如对象标 识、外接矩形以及指向空间实体的指针等。网格索引：网格索引：将地理空间进行规则网格划分，划分成大小相同的网格，然后 基于网格建立空间索引，在每个网格索引项里

8、登记上落入该网格的空间对象 的目标标识。 关键：网格大小的确定 二叉树索引：二叉树索引：KD 树是二叉查找树(Binary Search Tree,BST)在 k 维空间 的自然扩展，是一种检索 k 维空间点的二叉树。 KD 树的每个结点都代表一 个 k 维空间点，并且和一个矩形区域相对应，树的根结点和整个研究区域相 对应。 （P123）R R 树索引树索引：R 树用空间对象的最小外包矩形 R 来表示对象的范围。矩形是 广义的概念。R 树及其众多变种都是一种平衡树，而结构类似于 B+树。R 树 利用 B 树的某些本质特性来处理多维数据。R 树的所有叶子都在同一层，其 采用空间聚集的方式把相邻近

9、的空间实体划分到一起，组成更高一层的结点。7. 空间数据查询处理，简单查询语言(P168)8. 时态 GIS 数据库，采用什么样的方法进行组织：时间作为新的一维、基态 修正法、时空复合法；时间粒度、时间尺度概念。时态时态 GISGIS 数据库数据库: 许多应用领域要求 GIS 能提供完善的时序分析功能，高 效地回答与时间相关的各类问题，在时间与空间两方面全面处理地理信息 系统，即称为时态 GIS（Temporal GIS） 。目前已有时空数据的三种组织方三种组织方 法：法：1.1.时间作为新的一维。使用三维的地理矩阵(geographics matriix)， 以位置、属性和时间分别作为矩阵的

10、行、列和高。用四叉树表达二维格数 据，八叉树表示立方体，则可用十六叉树表 GIS 的空间时间模型。2 2.基 态修正法。不存储研究区域中每个状态的全部信息，只存贮某个时间的数 据状态(称为基态)，以及相对于基态的变化量。3.3.时空复合法。将空间分 隔为具有相同的时空过程的最大单元，称为时空单元，每个时空单元在存 贮方法上被看成静态的空间单元，而该时空单元中的时空过程则作为属性 来存储。时间粒度：时间粒度：现实世界的是无限的，没有开始也没有结束，它可看成是两段 无限的实数轴，轴上的每一点代表所处的某一时刻，从某一时刻到另一时 刻看成是两段无限的实数轴，轴上的每一点代表所处的某一时刻，从某一 时

11、刻到另一时刻看成是一段时间，用于度量时间的尺度具有多样性。具有 相同长度的时间段，称之为时间粒度。 时间尺度：时间尺度：上网查9. 什么是 Metadata（元数据） ，元数据的作用 空间元数据是关于数据的数据关于数据的数据；它在地理信息中用于描述地理数据集的 内容、质量、表达方式、空间参考、管理方式以及数据集的其它特征，它是 实现地理空间信息共享的核心标准之一。元数据的作用：元数据的作用：1 1元数据对数据生产者和用户的作用元数据对数据生产者和用户的作用 （1）帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档，并保证即使其主要工作人员退休或调离时，也不会失去对数据情况的了解。 （2）提

12、供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、 数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询、检索地理空间数据。（3）提供通过网络对数据进行查询、检索的方法或途径，以及与数据交换 和传输有关的辅助信息。 （4）帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其要求作出正确的判断。 （5） ）提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。 （6）帮助数据所有者查询所需空间信息。比如，它可以按照不同的地理区 间、指定的语言以及具体的时间段来查找空间信息资源。 2 2元数据对地理信息共享的作用元数据对地理信息共享的作用 从地理信息共享的角度上看，元数据可以为所有用户提供包括数据内容、质 量、状态

13、及相关特性的数据编目，并且当数据转换时，元数据可以提供处理 和解释数据所必须的必要信息。总之，元数据及其标准为地理信息共享提供 了指示路标和入门的钥匙。10. 空间数据库设计的主要过程 1.需求分析阶段，2.概念设计阶段，3.逻辑设计阶段，4.物理设计阶段， 5.数据库实现阶段，6.数据库运行与维护阶段11. 数据流图与数据字典 数据流图数据流图（Data Flow Diagram）：简称 DFD，它从数据传递和加工角度， 以图形方式来表达系统的逻辑功能、数据在系统内部的逻辑流向和逻辑变换过 程，是结构化系统分析方法的主要表达工具及用于表示软件模型的一种图示方 法。 数据字典：用来定义数据流图

14、中的各个成份的具体含义，是关于数据信 息的集合。12. E-R 模型、UML 模型，原理及简单应用E-RE-R 模型原理模型原理：是一种概念简单、易于接受的概念模型。E-R 模型将现实 世界理解为由许多实体组成的有机体，模型重点关注实体及其相互关系，实体 则通过实体属性表达实质内容，是一种面向实体属性及其相互关系的模型。 UMLUML 模型模型：是另一个流行的概念建模工具，是用于面向对象软件设计的 概念层建模的新型标准之一。它是一种综合型语言，用于在概念层对结构化 模式和动态行为进行建模。 13. 空间数据获取的实现方式(P286) 矢量数据的获取方式矢量数据的获取方式: : 1)由外业测量获

15、得: :可利用测量仪器自动记录测量成果，然后转到地理数据库中。 2)由栅格数据转换获得: : 利用栅格数据矢量化技术，把栅格数据转换为矢量数据。 3)跟踪数字化: 用跟踪数字化的方法，把地图变成离散的矢量数据。 栅格数据的获取方式：栅格数据的获取方式： 手工目读网格化 数字化仪手扶跟踪仪矢量化之后转换为栅格结构 扫描数字化 分类影像输入 其它14. 什么是分布式空间数据库，其特点答：是使用计算机网络把面向物理上分散，而管理和控制又需要不同程度集 中的空间数据库连接起来，共同组成一个统一的数据库的空间数据管理系统。 也可以看成是空间数据库和计算机网络的总和。特点如下：（1）可靠性 （2）自治性（

16、3）模块性（4）高效率、高可用性 除以上优点，还具有 （1）数据的物理分布性和逻辑整体性（2）数据的分布独立性（3）数据的冗 余存储（4）场地自治和协调15.空间数据仓库的概念答：是一种数据存储、管理和处理的技术，是在数据仓库的基础上提出的一 个新的概念和新的技术，是 GIS 技术和数据仓库技术相结合的产物，是数据仓 库的一种特殊形式。是面向主题的、集成的随时间不断变化的和非易失性的空 间和非空间数据集合，用于支持空间辅助决策和空间数据挖掘。栅格数据取值栅格数据取值 中心归属法 面积占优法 长度占优法 重要性法矢量数据结构与栅格数据结构比较矢量数据结构与栅格数据结构比较优点 缺点矢 量1、结构紧凑，冗余度低，便 于描述线或边界。 2、空间位置精度高 3、利于网络、检索分析，提 供有效的拓扑编码，对需要 拓扑信息的操作更有效。 4、 图形显示质量好，精度 高。1、数据结构复杂，各自定义，不便于 数据标准化和规范化，数据交