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1、一、为什么不能用传统的数据库管理（两者区别）结合空间数据库特点分析。 1.空间数据库概念空间数据库是某一区域内一定地理要素特征的相关空间数据集合；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，一般是以特定结构的文件的形式组织在存储介质上的。 2. 用传统数据库系统管理空间数据不足之处：（1）传统数据库管理的是不连续的相关性较小的数字或字符，而空间数据是连续的，并且有很强的空间相关性；（2）传统数据库管理的实体类型较少，并且实体类型间关系简单固定，而GIS数据库的实体类型繁多，实体间存在着复杂的空间关系；（3）传统数据库存储的数据通常为等长记录的数据，而空间数据的目标
2、坐标长度不定，具有变长记录，并且数据项可能很多，很复杂；（4）传统数据库只查询和操作数字和文字信息，而空间数据库需要大量的空间数据操作和查询。3. 空间数据特征：空间特征、空间关系、非结构化、抽象特征、多时空性特征、分类编码特征、海量数据特征、多尺度与多态性。4.空间数据组织方式：（1）数据分层式(Data Layer)图层定义：将同区域的数据分成不同的类型或层级储存，例如依不同地类、专题、年代等，各储存类别称作“图层” ；可按照：专题、时间、高度等分层。专题图定义：传统纸质地图通常依不同的专题，如人口分布图、地质图、地形图等，来表现不同的人文活动或是地表现象，这些图称作专题图(Themati
3、c Map) ；数据层：目前大多GIS数字图则以数据项目分层，称作数据层(Data Layer)，但也常被称作图层或专题图层。层：空间数据处理的一个工作单元，不同的系统工作处理层方式不同；逻辑层：当一个层所包含的内容太多（如管线层），为了方便于显示、制图和查询，对其中的部分要素定义逻辑层，逻辑层不改变存储关系，仅建立对照表，每个逻辑层包含了哪些指向地物类的指针。数据分层式优缺点： 这种方式是目前颇为普遍的数据组织方法，方便使用者选择合适的数据，适合与栅格或矢量数据数据结构，目前大多数GIS软件采用这一方法。 其缺点是层与层之间的数据必须经过层叠置(Overlay)处理才能关联在一起，在叠置处理
4、中，对栅格数据常需要大量存储空間来完成操作，而矢量数据则需大量的计算处理。 同一图层内的图形数据的空间关系较为简单并易于处理，但不同图层之间的空间关系难以处理。（2）空间分区式(Data Tiling)定义：将大规模区域的数据划分为若干规则或不规则的小区域（工作区）来存储。传统地图也通常采用这一方法来分区记录，它的划分称作图幅(Map sheet) 。为了不使数据量太大而影响数据读取的效率，也常以分区方式来存储GIS数据。 数据分区式优缺点： 分区式与分层式可同时采用，并不冲突。 分区式也是目前大部份商业软件所采用的方法，适合与栅格和矢量数据结构，在数据量大的系统中，分区方法可提高数据存取的效
5、率。 图幅或区块间的衔接问题是分区法最大的困扰，尤其在空间数据查询、分析操作时更是这样。（3）实体式(Entity Based)以人所认知的实体(Entity)或对象(Object)为组织单元；GIS之精神所在；目前大多GIS都以点、线、面要素为单元，代表二维空间的实体，例如以点代表城市、学校或单位等；以线代表道路、河流、或电力线等；以面代表行政区域、湖泊或地籍宗地等。实体方式优缺点： 该组织法符合人对现实世界空间现象的认知，同时便于与空间关系以及属性数据的联系，而形成所谓的实体关系(Entity-Relationship)数据组织模式，因此适合于空间数据的查询分析和空间关系的推导。 可配合分
6、区及分层的方式来建立效率高并符合GIS操作的数据组织方式。 由于人对地物或现象的认知或推理会随数据或应用的目的而改变，因此并无固定或标准的程序来把数据以实体的方式组织。（4）面向对象式(Object Oriented)5.属性数据组织方式：虽然属性数据可由RDBMS管理，但不同GIS的实现策略不同:（1）ARC/INFO：属性存储在coverage目录之下，在工作区目录下，通常有一个记录属性数据文件信息包括目录路径的文件，而且，一个Coverage仅有一个AAT或PAT表，还支持按每个地物类建立扩展属性表，通过PAT或AAT连接；（2）MGE：一个地物类对应于一个属性表文件，而且所有属性文件都
7、在工程目录下，不要求每个地物类都具有属性；（3）Geostar：一个地物类有一个属性表，或多个地物类公用一个属性表。一个属性文件包含了工程内所有同类空间对象的属性。二、空间数据库管理方式。（几种方案）1、文件关系数据库混合管理方案定义：用一组文件形式来存储地理空间数据及其拓扑关系，利用通用关系数据库存储属性数据，通过唯一的标识符来建立它们之间的连接。软件：ARC/INFO、MapInfo、MicroStation局限性：由于空间数据和属性数据的分开存储，在表现地理空间数据方面缺乏完整的表达语义和存储机制，难以保证数据的存储和操作的统一。这种方式实际上不能建立真正意义上的空间数据库。文件关系数据
8、库混合管理方案优点：（1）GIS 可通过DBMS提供的高级编程语言的接口，直接操纵属性数据，查询属性数据库，并在GIS的用户界面下，显示查询结果。（2）在ODBC(Open DataBase Connectivity,开放式数据库互连)推出后，GIS软件商只需开发GIS与ODBC的接口软件，就可将属性数据与任何一个支持ODBC的RDBMS连接。这样用户可在一个界面下处理图形和属性数据。文件关系数据库混合管理方案缺点：（1）属性数据和图形数据通过ID联系起来，使查询运算，模型操作运算速度慢；（2）数据发布和共享困难；（3）属性数据和图形数据分开存储，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据
9、损坏后的恢复方面缺少基本的功能；（4）缺乏表示空间对象及其关系的能力。目前，空间数据管理正在逐步走出文件管理模式。2、全关系式数据库管理方案基于关系模型方式，将图形数据按关系模型组织。图形数据和属性数据统一存储在通用关系数据库中，即将图形文件转成关系存放在目前大部分关系型数据库提供的二进制块中。将图形数据变长部分处理成Binary Block字段（多媒体或变长文本）软件：System9，Small World、Oracle Spatial全关系式数据库管理方案优点：（1）在全关系型数据库中加入了二进制数据块形式省去大量关系连接操作,可提高查询速度；（2）便于数据的维护。全关系式数据库管理方案缺
10、点：（1）不定长记录造成存储效率的下降；（2）实现SQL查询要附加接口，因此它只适用于功能简单的GIS。3、面向对象数据库管理方案面向对象型空间数据库管理系统最适合空间数据的表达和管理。面向对象型数据库系统的优点：（1）支持变长记录，还支持对象的嵌套，信息的继承和聚集。（2）面向对象数据库管理系统允许定义合适的数据结构和数据操作。面向对象型数据库系统的缺点：（1）不支持SQL语言，在通用性上受局限。（2）面向对象型空间数据库管理系统还不够成熟，价格又昂贵，目前在GIS领域还不通用领域还不通用。4、对象关系数据库管理方案采用通用关系数据库管理系统效率低，面向对象型空间数据库管理系统又不够成熟，随
11、着空间信息系统的发展，许多数据库管理系统的软件商纷纷对关系数据库进行扩充，使之能直接存储非结构化的空间数据，形成对象关系型数据库GIS系统。采用对象关系数据模型，对现有的关系数据库进行扩展，增加空间数据类型；将空间坐标存在变长记录中，解决了空间数据变长记录的存储问题，由数据库软件商开发，效率较高；用户不能根据GIS要求进行空间对象的再定义，因而不能将设计的拓扑结构进行存储，没有解决数据的嵌套记录问题；建立高效的空间索引；软件：ARCGIS SDE;MapInfo;Spatialware等对象关系型空间数据库优点：（1）解决了空间数据的变长记录管理，使数据管理效率大大提高；（2）空间和属性之间联
12、结有空间数据管理模块解决，不仅具有操作关系数据的函数，还具有操作图形的API函数；（3）对象关系型空间数据库是在标准的关系数据库上加一层空间数据管理模块；用该层功能将地理结构查询语言转化成标准的SQL查询，空间数据查询速度快。对象关系型空间数据库：缺点空间数据对象还不能有用户任意定义，用户使用受一定限制。如定义的空间函数支持的对象不带拓扑关系，用户不能定义带拓扑关系的数据模型。另，空间数据库管理方式：基于文件的空间数据库：Coverages、Shapefiles、Grids、TINs、Images（各种格式的）、Vector Product Format (VPF) Files、CAD 文件、
13、表（各种格式的）。基于数据库的空间数据库：Oracle、Oracle with Spatial、DB2 with its Spatial Type、Informix with its Spatial Type、SQL Server、Personal Geodatabases（微软的Access）、Enterprise Geodatabases。空间数据库存在问题：1、数据共享问题：数据文件格式统一性、地理信息的标准化、数据共享的政策2、数据“瓶颈问题”3、数据更新问题4、数据安全问题三、ARC/INFO数据管理方式的异同（*Geodatabase框架体系）Coverage数据管理方式与Geod
14、atabase的异同（发展演变）、优缺点是什么1. ARC/INFO 数据模型基础采用一种混合数据模型/统一数据模型定义和管理空间数据。“ARC”是指定义地物空间位置和关系的拓朴数据结构；“INFO”是指定义地物属性的表格数据（关系）数据结构。支持空间目标的矢量表示和栅格表示：（1）位置数据用矢量和栅格数据表示；（2）属性数据存储在一组数据库表格中/空间属性统一存储在表格中；（3）通过空间和属性数据连接实现对空间数据查询、分析和制图输出。2.ARC/INFO 数据模型支持六种重要的数据结构Coverage： 矢量数据的主要表现形式GRID： 栅格数据的主要表现形式TIN： 适合于表达连续表面属
15、性表影像： 用作地理特征的描述性数据CAD图像： 用作地理特征的描述性数据3. ARC/INFO 的数据空间特征（1）基本空间特征：a.点：定义为空间的一套XY或XYZ坐标b.线：定义为一系列有顺序的坐标点c.面：由一组或多组线构成的多边形d.结点：线的起点或终点（结点是一复杂的特征，不能单独存在，通过检查结点：类型可以知道线与线的关系和多边形特征是否能正确完成。）e.注记（2）高级空间特征a.区划（Region）如行政区划上的群岛，地籍上的飞地。定义为一组互不重叠的多边形，用于描述具有相同属性单元的不连续多边形。b.事件（Event）定义为基于基本线特征基础上离起点或终点一定距离的一点。如要找高速公路200公里处的事故点不需直接求出这一点的坐标，同时对线路或事件点修改不会造成不一致性问题。c.路径（Route）定义为基于基本线特征基础上的路由。如在道路网上划分出的公共汽车线路，不同的公共汽车线路公用部分时不用重复输入线特征。路径的起点或终点可不与线特征起点或终点重合，可定义为线路上离起点或终点一定距离的点，这样就不用断开线特征。4. ARC/INFO 的数据模型：
