空间数据库第一章 什么是空间数据库

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1、空间数据库建库CDIO教学改革教案 作者：陈军本学期我们的任务v老师讲述空间数据库的基本知识 v熟悉空间数据库建库的软件 v示范案例：林业空间数据库的建立 v讨论完成：自选题目完成空间数据库构建提纲v第一章 什么是空间数据库 v第二章 林业空间数据库设计 v第三章 林业空间数据库数据输入与编辑 v第四章 林业空间数据库数据入库 v案例的讨论与提高第一章 什么是空间数据库v1.1 地理信息系统名词分析 v1.2 名词分析与空间数据库 v1.3 空间数据库构建任务1.1 地理信息系统名词分析v什么是GIS？nGIS的名词剖分理解地理信息地理信息系统信息系统地理数据数据信息系统1.1 地理信息系统名

2、词分析v从数据到信息小明去年的数学成绩为20分，语文成绩为68分，今 年的数学成绩考了80分，语文考了69分。上面描述有那些数据，你能得出结论？ 数据：某一目标定性、定量的描述，包括数字、文 字、符号、图形、图像等，是未加工的原始材料。 信息：对数据的解释、运用与解算，是用数字、文 字、符号、语言等介质表示事件、事物、现象等的 内容、数量或特征。1.1 地理信息系统名词分析v从地理数据到地理信息成都 的气 温数 据30317月气温1月气温空间位置12 3 地理数据：各种地理 特征和现象间关系的 符号化表示，包括空 间位置、属性特征、 时态特征。 地理信息：对地理数 据的解释、运用与解 算1.1

3、 地理信息系统名词分析v从系统到信息系统 系统： 1、功能：整体部分和 2、物质和能量流动，即输 入、输出 综合1、2：输入-处理-输出信息系统的输入、输 出？ 信息系统输入输出过 程中，还要做什么？ 信息系统：具有数据采集 、管理、分析、表达能力， 能为决策提供有用信息的系 统。1.1 地理信息系统名词分析v基于计算机的信息系统的4个要素：信息系统计算机 硬件计算机 软件数据系统人 员和用 户 概念：1.1 地理信息系统名词分析v地理信息+信息系统：地理信息系统 概念：具有地理数据的采集、管理、分析、表 达能力，能为决策者提供有用地理信息的系统。 推论1：地理信息系统采集的数据为空间数据，即

4、具有空间位 置，又具有属性特征。地理信息系统的数据库因此又称为空间 数据库。 推论二：地理信息系统具有采集、管理、分析地理数据和表 达地理信息的能力。包括空间数据库建设和空间数据库的应用 两个层次。 推论三：地理信息系统包括计算机硬件、软件、数据、系统 开发人员和用户，但由于处理和分析的是地理数据，因此，在 通用的硬件、软件基础上，还有体现专业特点的硬、软件。1.2 名词分析与空间数据库v推论1：地理信息系统采集的数据为空间数据，既 具有空间位置，又具有属性特征。地理信息系统 的数据库因此又称为空间数据库。名称、楼层、楼高、 用途等1.2 名词分析与空间数据库v空间数据库：空间数据和属性数据的

5、组织 矢量 混合式 扩展式 开放式 栅格矢量数据的空间数据组织应用界面空间 处理属性 处理空间 数据 管理属性 数据 管理ID空间 数据 库属性 数据 库n混合式n扩展式应用界面空间 处理属性 处理空间数据管理层空间与属性数据库RDBMS应用界面空间 处理属性 处理空间与属性数据库专门的DBMSn开放式栅格数据的空间数据组织v栅格数据：像元阵列实际地面栅格图像1.2 名词分析与空间数据库v推论二：地理信息系统具有采集、管理、分析地 理数据和表达地理信息的能力。包括空间数据库 建设和空间数据库的应用两个层次GIS的工作流程GIS工作流程空间数据库建设数据获取空间数据库建设编辑变换处理目的：保证数

6、据在入库时在内容上的完整性， 逻辑上的一致性内容：数据编辑格式转换坐标变换投影变换数据概化数据重构（拼接、截取、压缩） 空间数据库应用GIS检索和分析空间检索 空间分析空间分析地形分析 网络分析 缓冲区分析 几何量测 地图分析 叠置分析 统计分析 决策分析位置查询 属性查询 拓扑查询空间查询空间数据库应用GIS数据输出 数据交换 统计表格 制图：专题地图、影象地图、统计地图、地形图1.2 名词分析与空间数据库v推论三：地理信息系统包括计算机硬件、软件、 数据、系统开发人员和用户，但由于处理和分析 的是地理数据，因此，在通用的硬件、软件基础 上，还有体现专业特点的硬、软件空间数据库 建设和应用

7、必备要素GIS的系统人员GIS的硬件 GIS的数据 GIS的软件1、GIS硬件v一般硬件v专业硬件n输入设备：n输出设备：n网络设备、存储设备、处理器、输入设备（键盘、鼠标、扫描仪）、输出设备（打印机）n GPS、全站仪、解析和数字摄影测量 仪器、数字化仪n 绘图仪等2、GIS数据空间数据空间数据库数据体系属性数据矢量数据栅格数据元数据其他数据遥感影像专题地图图表、表格文档图片、图像2、GIS数据数据模型v1）矢量数据模型n简单数据结构（面条结构）：如Shapefilen拓扑数据结构：如Covergen面向对象的数据模型：如Geodatabase v2）栅格数据模型1）矢量数据模型数据按点、线

8、 、面为单元进 行组织，点、 线、面都有自 己的坐标数据 。最典型的是 面条结构。简单数据结构（面条结构）简单数据结构vShapefile概述n单类型n多文件n*.shp：空间数据n*.dbf：属性数据n*.shx：空间索引n*.sbn;*.sbx：空间位置索引n非拓扑简单数据结构v简单数据结构优缺点n优点：n缺点：简单数据冗余、不利于空间分析ABCDEF GHHI IP1P2P1P1：AA，B B，C C，DD P2P2：EE，F F，GG，HH，II拓扑数据结构v拓扑数据结构ABCDEF GP1P2P1P1：aa，cc P2P2：bb，-c-ca bca a：CC，D D ， A A，BB

9、改进存储表示方法：空间位置+空间关系a a：CC，D D ， A A，BB b b：BB，E E，F F，GG，CCa a：CC，D D ， A A，BB b b：BB，E E，F F，GG，CC c c：BB，CC拓扑：几何图形在连续变形下保持不变的性质，空间目 标的空间关系（关联、邻接、包含等）属于拓扑关系 拓扑数据结构：不仅存储空间位置，同时存储空间关系拓扑数据结构v拓扑元素n点：孤立点（Point）、结点（Node）、中间点（ Vectices）n线（Arc）：两结点之间的有序线段n面（Polygon）：若干弧段组成的多边形arc pointFNTNvertices polygonpo

10、lygonarc arcarc拓扑数据结构v基本拓扑关系n拓扑关联：不同类型之间n拓扑邻接：同类型之间n拓扑包含：结点与弧段：a6/N4（FN）、 a6/ N2（TN）弧段与多边形： P1/a1，a5，a6a6/P1(left),P2(right)多边型之间：P1/P2,P3 弧段之间： a2/ a1， a3， a4， a6 结点之间： N3 /N1，N2，N4 如P2包含P4拓扑数据结构vCoverage的关系表拓扑数据结构Coverage概述vCoverge主要元素forest+1+2+4+3 AgricultureWetLandsWaterTicArcNodeLabel PointAnn

11、otationPolygon拓扑数据结构Coverage概述v Polyline CoverageABCDabc Arc文件存储弧段空间数据AAT表存储弧段属性数据NAT表存储弧段节点关系Tic表存储控制点X,YTic_IDCover#FNODE#TNODE#LPOLY#RPOLY#LENGTHCover_IDXYXYFNODE#TNODE#LPOLY#RPOLY#LENGTHCover#Cover_ID其他Arc#Cover#Cover_ID拓扑数据结构Coverage概述v Polygon Coverage+1+2ABabcPAL文件存储多边形空间数据PAT表存储多边形属性数据Arc_1,

12、Arc_2,Arc_NCOVER_IDCOVER#其他COVER_IDCOVER#PERIMETERAREALAB文件X,YPOLY_IDCOVER_IDCOVER#拓扑数据结构Coverage概述v Point CoverageA BC点的空间数据存储在LAB文件中 点的属性数据存储在PAT表中标识点Label用于表示点状地物或多边形的标识，对 于一个特定的Coverage，要么表示点状地物，要么 表示多边形的标识拓扑数据结构Coverage概述v Coverage工作空间WorkspaceINFOCOVER1COVER2.TICARCAATPALPATLABNAT面向对象的数据模型：Geo

13、databasen将各个要素作为对象，支持自定义属性值范围 和子类n扩展拓扑关系，支持图层和对象间的规则定义。面向对象的数据模型：Geodatabasev自定义属性范围由用户选择几种可能的取值支持属性值是否有效判断面向对象的数据模型：Geodatabasev子类型面向对象的数据模型：Geodatabasev扩展拓扑关系，支持图层和对象间的规则定义由矢量林相图直接 更改小班卡片数据小班删除的同时卡 片对应项也被删除面向对象的数据模型：Geodatabasev扩展拓扑关系，支持图层和对象间的规则定义自动识别等高线伪节点注：本例若消除伪节点后，红色框自动消失面向对象的数据模型：Geodatabase

14、vGeodatabase的组成A：要素数据集B：要素类C：关系类D：拓扑关系E：表格对象类AABBB BBBCCDEF：栅格数据集面向对象的数据模型：Geodatabase地理数据库 Geodatabase表格对象类 Table要素类 Feature Class 要素数据集 Feature Dataset关系类 Relationshap Class要素类 Feature Class关系类 Relationshap Class拓扑关系 Topology几何网络 Geometric Network栅格数据集 Raster Dataset面向对象的数据模型：Geodatabasev分类nPerson

15、al GeodatabasenFile GeodatabasenArcSDE Geodatabase2）栅格数据模型实际地面栅格文件 栅格文件常用格式：*.tif,*.jpg,*.bmp等。 GIS中的栅格格式：ESRI的Grid、Geodatabase的栅格 数据集等。 遥感图像的格式：PCI的* .pix，Erdas的* .img等。3、GIS软件v系统软件：如Windows XP v基础软件n图形图像软件： AutoCAD、PhotoShopn数据库软件：Oracle、Sybase、Infomix ，SQL Sever vGIS软件 v其他集成软件：如遥感图像处理软件、3D Max等三维

16、软件3、GIS软件v 专业GIS（Professional GIS） v 桌面GIS（Desktop GIS） v 手持GIS（Hand-Held GIS） v 组件GIS（Component GIS） v GIS Viewer v 网络GIS（Internet GIS） v 其它（基于CAD的GIS）3、GIS软件3、GIS软件v 性能分析3、GIS软件ArcReaderArcViewArcEditArcInfo桌面GISArcSDEArcIMSArcGIS Server服务器GIS嵌入式GISArcGIS Engine移动GISArcPadArcGIS9.x产品系列3、GIS软件v ArcGIS Desktop组