地信空间数据库复习

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1、地理空间数据是空间数据的一种特殊类型。它是指带有地理坐标的数据，包括资源、环境、经济和社会等领域的一切带有地理坐标的数据。地理空间数据区别于计算机辅助设计制作中的空间数据。6个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、文件与数据库混合管理系统阶段、全关系型空间数据库管理系统阶段、对象关系数据库管理系统阶段、和面向对象的数据库系统阶段。地理空间数据时地理试题的空间特征和属性特征的数字描述。地理实体的空间特征表现为地理实体的几何特征（地理实体的位置、形状、大小、及形态特征）和实体间的空间关系。地理空间数据可分为两大类：1类是空间对象数据它是指具有几何特征和离散特点的地理要素，如：点线面体对象；另一类是场对

2、象数据：它是指在一定空间范围内连续变化的地理现象，如覆盖某一地理空间的网格数字高程模型、不规则三角网、栅格影像数据。传统数据库管理空间数据的局限性：q 传统数据库系统管理的是不连续、相关性小的数字和字符；地理信息数据是连续的，具有很强的空间相关性。q 传统的数据库系统管理管理的实体类型较少，实体之间的关系较为简单；地理空间数据实体类型繁多，实体类型之间存在复杂的空间关系，还能产生新的关系（拓扑）。q 传统数据库存储的通常为等长记录的原子记录；空间地理数据则为结构化变长记录。q 传统数据库系统需要查询和操作文字数字信息；而地理空间数据库中则需要大量的空间操作、查询，例如特征提取、影像分割、影像代

3、数运算等第二章空间实体指具有确定的位置和形态特征并具有地理意义的地理空间的物体。 以空间实体为定义域，随空间实体的延展而变化的地理现象（变量）是空间变量，相反，不随空间实体的延展而变化的地理现象是空间实体的属性。空间数据组成：1. 关于空间实体形态和位域的几何数据2关于空间实体主题的属性数据3关于空间实体位域上的空间变量的统计数据或模型参数实体的3个条件：1. 被识别2重要（与问题相关）3可被描述（有特征）基于场模型： 1图斑模型2等值线模型3选样模型 矢量数据时空间数据库主要内容，由描述地图要素的各种数据组成，对地理实体进行数字描述的方法，是采用三种基本的地理信息：1. 位置信息，2属性信息

4、3空间关系信息地理数据的时间也是一个很重要的特征。基本的拓扑关系：1. 关联：指不同拓扑元素之间的关系2邻接：指借助于不同类型的元素描述的相同拓扑元素之间的关系3包含：指面与其他元素之间的距离关系4几何关系：指拓扑元素之间的距离关系5层次关系：指相同拓扑元素之间的等级关系空间数据的拓扑关系在GIS中的意义1确定地理实体间的相对空间位置，无需坐标和距离2利于空间要素查询3重建地理实体GIS中引入拓扑关系的优缺点优点 ：描述点、线、面的空间关系不完全依赖于具体的坐标位置。 空间关系信息丰富、简洁，数据冗余小。 方便多边形和多边形的叠合。 便于检查数据输入过程中的错误。 缺点 ：拓扑关系建立过程比较

5、复杂 数据结构本身复杂2.4空间实体的栅格表示栅格结构：指将空间分割成各个规则的网格单元，然后在各个格网单元内赋以空间对象相应的属性值的一种数据组织方式。1.栅格单元代码的确定方法：1) 中心点法（常用于具有连续分布特性的地理要素，如降雨量分布和人口密度图）2) 面积占优法（常用于分类较细、地物类别斑块较小的情况）3) 重要性法（常用于具有特殊意义而面积较小的地理要素，特别是点、线状地理要素，如城镇、交通枢纽、交通线、河流水系）4) 百分比法。按地物所占面积确定栅格代码。栅格数据的优点是：1通过网格位置直接表征空间地理实体的位置、分布信息；2结合网格位置及属性值则可以直观表示空间实体之间的空间

6、关系；3、多元数据叠合操作简单4、不同数据源在几何位置上配准，将代表空间实体的属性值的网格值按一定规则进行简单加减，便可得到异源数据的叠合结果。在其上容易进行各类空间分析，可快速获得大量相关数据。缺点：1、精度取决于原始网格的尺寸大小，2处理结果受分辨率限制3数据相关造成冗余；4在遥感影像中存在大量背景信息5不同数据有不同格式，处理时需加以转换；6建立网络连接关系比较困难7几乎不可能对单个实体进行操作栅格数据的特点：栅格结构的显著特点是：属性明显，定位隐含。数据直接记录属性的指针或属性本身，而所在位置则根据行列号转换为相应坐标。在栅格结构中，地表被分成互相邻接的、规则排列的矩形方块。栅格数据的

7、比例尺就是栅格大小与地表相应单元大小之比。由于在一个栅格内可能存在多种地物，因而栅格结构不仅会存在形态畸形，也会出现属性上的误差。特点：地理要素表达直观；容易实现多元数据的叠合操作等空间分析；有利于与遥感图像及扫描数据相匹配建库和使用；输出方法快速，成本比较低廉；不适于进行比例尺变化和投影变换；图形数据量大；精度取决于网格的边长；网络分析和建立网络连接关系比较困难。矢量数据结构特点：1定位明显2、属性隐含.能最好地逼近地理实体的空间分布特征 3数据精度高4数据存储冗余度低5便于进行地理实体的网络分析6对多层空间数据的叠合分析比较困难3栅格数据编码方法：如Huffman码，Fano码，Shann

8、on码，行程（游程）编码，Freeman码，B码等。R-树的数据结构R树是一种高度平衡的n 叉树，由非叶结点和叶节点组成。叶节点存储实际数据对象的最小外接矩形，以及指向实际数据的指针（对象标识码）。非叶结点存储其子结点集合的外包矩形（通过聚集其低层节点的外接矩形形成），以及指向其子女结点的指针。空间数据库第五章总结一 实体模型 E-R图（P120-122）1. 对象与属性2、个体与总体二 数据模型（P123） 数据模型（data model）是关系数据和联系的逻辑组织形式的表示，以抽象的形式描述系统的运行与信息流程，是计算机数据处理中一种比较高层的数据描述。通常数据模型由数据结构，数据操作和完

9、整性约束三部分组成。数据库系统中常采用三种数据模型来描述各种实体模型：1层次模型2网状模型3关系模型三 面向对象基本概念（P142） 一个对象可以定义一个三元组 Object(ID,S,M) 其中，ID为对象标识， M为方法集， S为对象的内部状态，它可以直接是一种属性值，也可以是另外一组对象的集合，因而它明显表现对象的递归。 可以用一个三元组建立一个类型 Class=（CID，CS，CM） 其中，CID为类标识或类型名，CS为状态描述部分，CM为应用于该类的操作。 四 地理要素数据模型（P149） 地理要素矢量结构中的几何要素分为五种基本类型：点，线，面，表面，体。如果考虑几何对象在地理空间

10、中互相之间的拓扑关系，矢量数据结构中的几何对象还可以分成四种拓扑类型：结点，弧段，多边形和多面体。空间数据库中一个地理要素实体往往由一个几何元素和描述几何元素的属性或语义两部分构成，属性数据是对地理要素进行语义描述，表明其“是什么”，属性数据实质是对地理信息进行分类分级的数据表示。（P152）地理要素图形表示类型（P154-155）1） 地图符号类2地图要素注记类3文本要素类4统计专题图类五 Arc/Info数据模型（P172-173）Geodatabase模型结构：1） 要素类2要素数据集3关系类4几何网络5域6有效规则7栅格数据集8TIN datasets9定位器Oracle Spatia

11、l的空间数据模型(P176)第六章 空间数据库体系结构空间数据库是存放空间按数据的仓库。数据是按一定格式存放的。空间数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存放，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。基础地理空间数据库包括4D1、 地形要素矢量数据DLG2数字高程模型DEM3数字正射影像DOM4数字栅格地图DRG第七章SDE：spatial data engine。从空间数据管理的角度来看，SDE可看成是一个连续的空间数据模型，借助这一模型，我们可将空间数据加入到关系数据库管理系统中。第八到十一章GDBMS：地理空间数据库管理系统是在操作系统、数据库管理系统之上的

12、一个面向空间数据管理的软件平台，是基于计算机数据库技术和网络通信技术解决与地球空间信息有关的数据获取、存储、传输、管理、分析与应用等问题的空间信息系统，是地理空间数据库的核心。空间操作算子（P252）一元空间操作算子COUNT() SUN() 等二元空间操作算子：二元几何算子、二元拓扑关系算子、二元创建算子第九章1、 地理空间数据库系统的生存期的7个阶段：需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现、运行和维护。2、 E-R模型为分析人员提供了3个主要语义概念：实体、联系和属性。3、 互操作：指异构环境下两个或两个以上的实体，尽管它们实现的语言，执行的环境和基于的模型不同，但它们可以相互通信和

13、协作，以完成某一特定任务。4、 互操作的5个层次：机构层、语义层、应用服务层、资源转换层、资源发现层5、 数据仓库是面向主题的、集成的、具有时间序列特征的数据集合，以支持管理中的决策制定过程。6、 空间数据仓库的几个功能特征：空间数据仓库是面向主题的、空间数据仓库是集成的、数据是持久的、数据的变换与增值、时间序列的历史数据、空间序列的方位数据PointIDLineIDOrderxy其他属性P1L11234.8678.9P2L13876.91324.8P3L12563.95436.1P4-146.8765.2表格 1LineIDPolygonIDOrderDirection其他属性L1P31+L

14、2P33-L3P32+L4-1表格 2PolygonID其他属性P1P2P3P4表格 3弧段号起结点终结点左多边形右多边形L1P1P3P2P1L2P10P13P1P4L3P15P21P1L4P20P10P2表格 4空间数据仓库是在数据仓库的基础上，引入空间维数据，增加对空间数据的存储、管理和分析能力，根据主题从不同的GIS应用系统中截取从瞬态到区段直到全体地球系统的不同规模时空尺度上的信息，从而为当今的地球研究以及有关环境资源政策的制定提供最好的信息服务。特点：1、空间数据库是面向主题的2、空间数据库是集成的3、数据是持久的4、数据的变换与增值5、时间序列的历史数据6、空间序位的方位数据游程长度编码：行：只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数；列：逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码。块码：采用方形区域作为记录单元，数据编码由初始位置行列号加上半径，再加上记录单元的代码组成。