第四章空間數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)管理模式數(shù)據(jù)庫模型空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫管理模式空間索引4.1.1數(shù)據(jù)管理的三個階段：

人工管理階段

文件管理階段

數(shù)據(jù)庫管理階段4.1數(shù)據(jù)管理模式地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫Fori=1,nforj=1,m

………………nextjNextiIf……………..…………….End564,735,689,34,23,455,……

人工管理階段地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫文件管理階段數(shù)據(jù)文件1數(shù)據(jù)文件2數(shù)據(jù)文件n……...應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2………..應(yīng)用程序m輸出1輸出2…….輸出m地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫文件管理階段缺點：（1）每個應(yīng)用程序都必須直接訪問所使用的數(shù)據(jù)文件，應(yīng)用文件完全依賴于數(shù)據(jù)文件的存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)文件修改時應(yīng)用文件也隨之修改。（2）數(shù)據(jù)文件的共享。由于若干用戶或應(yīng)用程序共享一個數(shù)據(jù)文件，要修改數(shù)據(jù)文件必須征得所有用戶的認可。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件1數(shù)據(jù)文件2數(shù)據(jù)文件n……...應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2………..應(yīng)用程序m輸出1輸出2…….輸出m數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS數(shù)據(jù)文件1數(shù)據(jù)文件2數(shù)據(jù)文件n……...應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2………..應(yīng)用程序m輸出1輸出2…….輸出m數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)優(yōu)點：（1）數(shù)據(jù)集中控制（2）數(shù)據(jù)可充分共享（3）數(shù)據(jù)的獨立性（4）以擴充新的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用（5）用戶直接訪問數(shù)據(jù)庫（6）冗余信息得到有效控制（7）多種用戶的觀點地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)缺點：（1）建立數(shù)據(jù)庫的費用較高，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件和與之聯(lián)系的任何硬件都可能是昂貴的。（2）添加內(nèi)容時變得復(fù)雜，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)比文件管理系統(tǒng)更加復(fù)雜。（3）風(fēng)險集中化。數(shù)據(jù)集中存儲，雖然減少了數(shù)據(jù)冗余，但集中存儲也同樣是數(shù)據(jù)損壞或丟失的風(fēng)險增加。4.1數(shù)據(jù)管理模式4.1.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它提供了數(shù)據(jù)庫的訪問接口，以方便、有效地提供存取數(shù)據(jù)庫信息的環(huán)境。應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具DBMS操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫最終用戶應(yīng)用程序員數(shù)據(jù)庫管理員4.1數(shù)據(jù)管理模式2.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)。包括數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。4.2數(shù)據(jù)庫模型4.2.1數(shù)據(jù)庫模型

數(shù)據(jù)庫模型是嚴格定義的一組概念的集合，主要由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三部分組成。

數(shù)據(jù)庫概念模型

數(shù)據(jù)庫邏輯模型

數(shù)據(jù)庫物理模型數(shù)據(jù)庫概念模型（1）面向記錄的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型

層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型（2）面向語義的語義數(shù)據(jù)模型

實體-聯(lián)系模型（E-R)（3）面向?qū)ο蟮膶ο髷?shù)據(jù)模型方法數(shù)據(jù)庫概念模型常用術(shù)語實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物。實體集：同型實體的集合。屬性：實體所具有的很多特征中的每一個特征。標(biāo)識符：惟一標(biāo)識實體的屬性或?qū)傩约臉?biāo)識符。實體間的聯(lián)系：實體內(nèi)部的聯(lián)系實體集之間的聯(lián)系：1:1；1：N；M:N數(shù)據(jù)庫邏輯模型

數(shù)據(jù)庫的邏輯模型是由DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，并面向數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，有嚴格的形式化定義，以便于在計算機中實現(xiàn)。它通過嚴格的語法和語義定義，來描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性，滿足數(shù)據(jù)庫存取、運行等用戶需求。數(shù)據(jù)庫邏輯模型1、術(shù)語數(shù)據(jù)項、記錄、文件、關(guān)鍵碼2、要素數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：實體類型及關(guān)系的表達和實現(xiàn)數(shù)據(jù)操作：對數(shù)據(jù)的檢索和更新約束條件：對數(shù)據(jù)及其聯(lián)系的制約和依賴規(guī)則地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項：是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項、字段等。姓名學(xué)號籍貫性別出生年月……數(shù)據(jù)項（字段）（字段名、類型、長度）地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項組成。記錄姓名學(xué)號籍貫性別出生年月…張英18北京女66.02…李林20陜西男67.10…一條記錄地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫文件文件：文件是一給定類型的(邏輯)記錄的全部具體值的集合。姓名學(xué)號籍貫性別出生年月…張英18北京女66.02…李林20陜西男67.10…………………基本信息地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫：是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，也可以看成是具有特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合。數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部構(gòu)造是文件的集合，這些文件之間存在某種聯(lián)系，不能孤立存在。數(shù)據(jù)庫

基本信息課程成績教師信息數(shù)據(jù)庫物理模型

從滿足用戶需求的已定邏輯模型出發(fā)，在有限的硬軟件環(huán)境下，用DBMS手段設(shè)計的數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式，包括設(shè)計數(shù)據(jù)庫的存儲形式、存取路徑、文件結(jié)構(gòu)等。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.2數(shù)據(jù)庫模型4.2.2傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（非空間）的數(shù)據(jù)模型

層次模型

網(wǎng)狀模型

關(guān)系模型

面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫模型層次數(shù)據(jù)庫模型

它的特點是將數(shù)據(jù)組織成一對多關(guān)系的結(jié)構(gòu)。層次結(jié)構(gòu)采用關(guān)鍵字來訪問其中每一層次的每一部分。層次數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)特別適用于文獻目錄、土壤分類、部門機構(gòu)等分級數(shù)據(jù)的組織。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫長安大學(xué)人文學(xué)院汽車學(xué)院機械學(xué)院資源學(xué)院地測學(xué)院管理學(xué)院建筑學(xué)院外語學(xué)院建工學(xué)院公路學(xué)院材料學(xué)院環(huán)工學(xué)院理學(xué)院信息學(xué)院地質(zhì)工程系地球探測與信息工程系測繪科學(xué)與工程系安全工程系層次數(shù)據(jù)庫模型地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫層次數(shù)據(jù)庫模型優(yōu)點：存取方便且速度快結(jié)構(gòu)清晰，容易理解數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫擴展容易實現(xiàn)檢索關(guān)鍵屬性十分方便缺點：結(jié)構(gòu)呆板，缺乏靈活性同一屬性數(shù)據(jù)要存儲多次，數(shù)據(jù)冗余大（如公共邊）不適合于拓撲空間數(shù)據(jù)的組織地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫模型

網(wǎng)絡(luò)模型用連接指令或指針來確定數(shù)據(jù)間的顯式連接關(guān)系，是具有多對多類型的數(shù)據(jù)組織方式。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫MIIIabcdefg123456學(xué)生宿舍專業(yè)系學(xué)生教研室教師父母子女養(yǎng)育贍養(yǎng)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫模型地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫優(yōu)點：能明確而方便地表示數(shù)據(jù)間的復(fù)雜關(guān)系數(shù)據(jù)冗余小缺點：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，增加了用戶查詢和定位的困難。需要存儲數(shù)據(jù)間聯(lián)系的指針，使得數(shù)據(jù)量增大數(shù)據(jù)的修改不方便（指針必須修改）地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.3.2網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型1x1y12x2y23x3y34x4y45x5t56x6y6關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型是以記錄組或數(shù)據(jù)表的形式組織數(shù)據(jù)，以便于利用各種地理實體與屬性之間的關(guān)系進行存儲和變換，不分層也無指針，是建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間關(guān)系的一種非常有效的數(shù)據(jù)組織方法。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫學(xué)校名稱長安大學(xué)系名教師數(shù)學(xué)生數(shù)研究生計算機5230070系名教師數(shù)學(xué)生數(shù)研究生地工系5230070系名教師數(shù)學(xué)生數(shù)研究生測繪系5230070教師號姓名年齡職稱66謝元禮30教授教師號姓名年齡職稱66謝元禮30教授教師號姓名年齡職稱66謝元禮30教授課程號課程名教師號學(xué)分A01GIS42課程號課程名教師號學(xué)分A01GIS42課程號課程名教師號學(xué)分A01GIS42學(xué)號姓名年級籍貫002312張三3陜西學(xué)號姓名年級籍貫002312張三3陜西學(xué)號姓名年級籍貫00231張三3陜西學(xué)號課程號002312A01學(xué)號課程號002312A01學(xué)號課程號00231A01地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫優(yōu)點：結(jié)構(gòu)特別靈活，滿足所有布爾邏輯運算和數(shù)學(xué)運算規(guī)則形成的查詢要求能搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù)增加和刪除數(shù)據(jù)非常方便缺陷：數(shù)據(jù)庫大時，查找滿足特定關(guān)系的數(shù)據(jù)費時對空間關(guān)系無法滿足關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)

面向?qū)ο螅╫bject-oriented，oo）的概念起源于程序設(shè)計語言——面向?qū)ο蟮木幊陶Z言(簡稱OOPL)，強調(diào)對象概念的統(tǒng)—，引入對象、對象類、方法、實例等概念和術(shù)語，采用動態(tài)聯(lián)編和單繼承性機制。它以O(shè)OPL為核心，集各種軟件開發(fā)工具為一體，建立OO計算環(huán)境，配有很強的圖形功能和多窗口用戶界面。

基本出發(fā)點就是以對象作為最基本的元素，盡可能按照人類認識世界的方法和思維方式來分析和解決問題。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫對象：是對客觀世界實體的抽象描述，由信息（數(shù)據(jù)）和對數(shù)據(jù)的操作組合而成。所有的概念實體都可以模型化為實體。類：是對多個相似對象共同特性的描述。消息：是對象之間通信的手段，用來指示對象的操作。分公有消息和私有消息。方法：是對象接收到消息后應(yīng)采取的動作序列的描述。實例：是由一特定類描述的具體對象。元類：是相似的類的共同屬性的抽象，元類的實例是類，類的實例是對象。

基本概念

地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫基本概念協(xié)議：是一個對象對外服務(wù)的說明，它告知一個對象可以為外界。封裝：是將某件實物包圍起來，使外界不必知道其實際內(nèi)容。繼承：從某類對象得到另一類對象的特征和能力。如飯店子類從建筑物類繼承地址、建筑日期等屬性。引入類的繼承，就出現(xiàn)了類的層次結(jié)構(gòu)，也就有了超類（基類）、子類（派生類）的概念。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.3.1、空間數(shù)據(jù)庫定義

簡單地說，空間數(shù)據(jù)庫是存放空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。確切地說：空間數(shù)據(jù)庫是描述空間物體的位置數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)元素之間拓撲關(guān)系及描述這些物體的屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.3空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)4.4.2、GIS數(shù)據(jù)庫作用

對海量數(shù)據(jù)的管理能力；空間分析功能；設(shè)計方式靈活，滿足用戶要求支持網(wǎng)絡(luò)功能地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.4空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)4.3空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)4.3.2空間數(shù)據(jù)的特征

空間特征抽象特征多尺度與多態(tài)性特征非結(jié)構(gòu)化特征空間關(guān)系特征分類編碼特征海量數(shù)據(jù)特征地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫描述空間物體的位置、形態(tài)，甚至需要描述物體的空間拓撲關(guān)系同一自然地物在不同的抽象中，可能有不同的語義。不同觀察尺度具有不同的比例尺和精度，同一地物在不同情況下會有形態(tài)差異。記錄不能等長空間數(shù)據(jù)除了空間坐標(biāo)及隱含的空間分布關(guān)系外，空間數(shù)據(jù)還記錄了拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表達的多種空間關(guān)系。每一個空間對象都有一個分類編碼，因而每種地物對應(yīng)于一個屬性數(shù)據(jù)表文件。4.3.3空間數(shù)據(jù)與一般數(shù)據(jù)相比所具有的特點：

4.3空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)量大；不僅擁有地理要素的屬性數(shù)據(jù)，且還擁有大量的空間數(shù)據(jù)，且這兩種數(shù)據(jù)具有不可分割的聯(lián)系；數(shù)據(jù)應(yīng)用面廣地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.3.4傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理地理空間數(shù)據(jù)的局限性1、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理的是不連續(xù)的、相關(guān)性較小的數(shù)字和字符，而地理信息數(shù)據(jù)是連續(xù)的，并且具有很強的空間相關(guān)性。2、傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理的實體類型較少，并且實體類型之間通常只有簡單的、固定的空間關(guān)系，而地理空間數(shù)據(jù)的實體類型繁多，實體類型之間存在著復(fù)雜的空間關(guān)系，并且還能產(chǎn)生新的關(guān)系。3、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)通常為等長記錄的數(shù)據(jù)，而地理空間數(shù)據(jù)通常用于不同目標(biāo)的坐標(biāo)串長度的不定，具有變長記錄，且數(shù)據(jù)項可能很大、很復(fù)雜。4、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只操縱和查詢文字和數(shù)字信息，而空間數(shù)據(jù)庫中需要大量的空間數(shù)據(jù)操作和查詢，如鄰域、連通、包含和疊加等。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.4.6、GIS數(shù)據(jù)庫的發(fā)展（1）數(shù)據(jù)庫的計算平臺的發(fā)展

集中式系統(tǒng)階段

經(jīng)典客戶/服務(wù)器系統(tǒng)階段

分布式計算系統(tǒng)階段（2)空間數(shù)據(jù)模型的發(fā)展柵格模型、矢量模型、對象模型、約束模型地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.3空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)集成式階段主機終端終端終端數(shù)據(jù)庫集中在大型的基于主機的管理模式、具有各自獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、文件格式，只能以重復(fù)備份或脫機拷貝的方式在不能得系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫經(jīng)典客戶/服務(wù)器系統(tǒng)階段服務(wù)器客戶端客戶端客戶端以統(tǒng)一、完整的GIS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲和管理海量地理空間數(shù)據(jù)為主體，這種數(shù)據(jù)庫可以在整個局域網(wǎng)范圍內(nèi)共享。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫分布式計算系統(tǒng)階段服務(wù)器服務(wù)器服務(wù)器客戶端客戶端客戶端多種不同類型的地理數(shù)據(jù)分布在成千上萬的通信子網(wǎng)站點上，形成多嵌套、無限延伸和異常復(fù)雜的地理信息空間。4.3.4空間數(shù)據(jù)庫管理模式

文件關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理

全關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理

擴展關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.3空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)4.4.7目前GIS數(shù)據(jù)庫存在的問題

數(shù)據(jù)共享問題

數(shù)據(jù)瓶頸問題數(shù)據(jù)更新問題數(shù)據(jù)安全問題

數(shù)據(jù)格式文件統(tǒng)一性地理信息的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)共享的政策地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.4空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)文件-關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理幾何數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)ID數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)庫早期圖形用戶界面圖形處理DBMS屬性用戶界面圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫高級語言O(shè)DBC協(xié)議GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫高級語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)數(shù)據(jù)庫開發(fā)地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲和檢索比較可靠、有效；幾何數(shù)據(jù)采用圖形文件管理，功能較弱，特別是在數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制方面，比商用數(shù)據(jù)庫要遜色得多?？臻g數(shù)據(jù)分開存儲，數(shù)據(jù)的完整性有可能遭到破壞。GIS軟件：Arc/Info，MGE，SICARD、GENEMAP等。文件-關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫全關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫GIS界面屬性數(shù)據(jù)（定長記錄）空間數(shù)據(jù)（變長記錄）DBMS關(guān)系表二進制塊地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫全關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)同時采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進行管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進行煩瑣的連接，數(shù)據(jù)存取較快屬間接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特別是涉及空間查詢、對象嵌套等復(fù)雜的空間操作GIS軟件：System9，SmallWorld、Geovision等地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫擴展關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理GIS界面空間數(shù)據(jù)處理RDBMS空間數(shù)據(jù)庫擴充實體類型（點、線、面、圓等）地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫擴展關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理在標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫上增加空間數(shù)據(jù)管理層，即利用該層將地理結(jié)構(gòu)查詢語言(GeoSQL)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢，借助索引數(shù)據(jù)的輔助關(guān)系實施空間索引操作。解決了空間數(shù)據(jù)變長記錄的存儲問題，由數(shù)據(jù)庫軟件商開發(fā)，效率較高用戶不能根據(jù)GIS要求進行空間對象的再定義，因而不能將設(shè)計的拓撲結(jié)構(gòu)進行存儲GIS軟件：TIGER，Geo++、GeoTropics等地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)面向?qū)ο竽Ｐ妥钸m應(yīng)于空間數(shù)據(jù)的管理，它不僅支持變長記錄，而且支持對象的嵌套、信息的繼承與聚集。面向?qū)ο蟮腉IS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)允許用戶定義對象和對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及它的操作。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫面向?qū)ο蟮膸缀纬橄箢愋?/p>

GIS中的各種地物，在幾何性質(zhì)方面不外乎表現(xiàn)為四種類型，即點狀地物、線狀處物、面狀地物以及由它們混合組成的復(fù)雜地物，因而這四種類型可以作為GIS中各種地物類型的超類。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫面向?qū)ο蟮膸缀纬橄箢愋?/p>

地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫面向?qū)ο蟮膶傩詳?shù)據(jù)模型

GIS中的地物可根據(jù)國家分類標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶋H情況劃分類型。如一個大學(xué)GIS的對象可分為建筑物、道路、綠化、管線等幾大類，地物類型的每一大類又可以進一步分類，如建筑物可再分成教學(xué)樓、科研實驗樓、行政辦公樓、教工住宅、學(xué)生宿舍、后勤服務(wù)建筑、體育樓等子類，管線可再分為給水管道、污水管道、電信管道、供熱管道、供氣管道等，另一方面，幾種具有相同屬性和操作的類型可綜合成一個超類。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.5空間數(shù)據(jù)的組織空間數(shù)據(jù)的組織方式與所采用的數(shù)據(jù)模型有關(guān)。4.5.1分塊組織——分區(qū)管理分區(qū)原因：

磁盤容量查詢分析效率數(shù)據(jù)庫維護地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.5空間數(shù)據(jù)的組織圖塊劃分原則：

按存取效率較高的空間分布單元劃分圖塊，以提高數(shù)據(jù)庫的存取效率。圖塊的劃分應(yīng)使基本存儲單元具有較高較為合理的數(shù)據(jù)量。在定義圖塊分區(qū)時，應(yīng)充分考慮未來地圖更新的圖形屬性信息及空間分布，以利于更新和維護。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.5空間數(shù)據(jù)的組織4.5.2分層組織

將不同類不同級別的圖元要素進行分層存放，每一層存放一種專題或一類信息。每一圖層應(yīng)具有的特性：可見性繪圖特征疊加性地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.5空間數(shù)據(jù)的組織

當(dāng)需要在整個區(qū)域范圍內(nèi)對空間數(shù)據(jù)進行操作時，必須建立邏輯上或物理上無縫的數(shù)據(jù)庫。在平面方向上，分幅的數(shù)據(jù)要組織成無縫的一個整體，在垂直方向，各種數(shù)據(jù)通過一致的空間坐標(biāo)定位能夠相互疊加和套合?？臻g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)要有高效的空間數(shù)據(jù)查詢、調(diào)度、漫游以及數(shù)據(jù)分發(fā)與制圖等功能。

地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫1、工作區(qū)通常將一幅圖或幾幅圖的范圍當(dāng)作一個工作單元或稱工作區(qū)。在這個工作區(qū)范圍內(nèi)，包含了所有各層的空間數(shù)據(jù)。工作區(qū)通常是以范圍定義的。一般情況下，一幅圖定義為一個工作區(qū)，也可將幾幅圖合為一個工作區(qū)。工作區(qū)行政邊界道路……水系土壤土地覆蓋居民4.5.3圖幅內(nèi)空間數(shù)據(jù)組織4.5空間數(shù)據(jù)的組織地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫2、工作層工作層被定義為空間數(shù)據(jù)處理的一個工作單元，它在平面上可能與工作區(qū)范圍一致，但是在垂直方向，不同的軟件定義有所區(qū)別。3、邏輯層如果一個工作層包含的內(nèi)容很多，如所有地物類，這是為了顯示、制圖和查詢方便，需要定義邏輯層。4、地物類將類型相同的地物組合在一起，形成地物類。

4.5空間數(shù)據(jù)的組織邏輯層與地物類的關(guān)系地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.5.4圖庫管理圖庫管理即為工程管理。從物理上說，每個工作區(qū)或工作層形成一個獨立的工作單元，這樣在數(shù)據(jù)采集和處理時非常必要的。但是在邏輯上，一個地區(qū)，或一個城市應(yīng)該形成一個整體，即當(dāng)作一個工程看待，用戶可以在工程內(nèi)任意開窗、放大、漫游、查詢、分析和制圖。這樣涉及多個工作區(qū)的數(shù)據(jù)組織，也稱海量數(shù)據(jù)管理。工程管理一般是建立圖幅索引，即通過工作區(qū)的范圍建立二維空間索引。工程管理除了進行工作區(qū)索引以外，還要進行并發(fā)控制管理。4.5空間數(shù)據(jù)的組織地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.5.5屬性數(shù)據(jù)的組織

屬性數(shù)據(jù)雖然一般均由關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理，但是它的組織方式也依GIS軟件而異。如ARC/INFO，它的屬性數(shù)據(jù)文件一般建立在對應(yīng)的Coverage目錄之下，在工作區(qū)目錄下，通常有一個記錄屬性數(shù)據(jù)文件信息包括目錄路徑的文件。特別是，無論一個Coverage包含多少地物類，僅有一個ATT表和一個PAT表。為了表達不同地物類的不同屬性項，也可能按每個地物類建立一個擴展屬性表，他們與AAT或PAT表的連接，根據(jù)地物編碼和內(nèi)部連接碼進行。

4.5空間數(shù)據(jù)的組織地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.5.5屬性數(shù)據(jù)的組織MGE的屬性數(shù)據(jù)管理方式，一個地物類對應(yīng)于一個屬性表文件，而且所有屬性文件都在工程的目錄下，即是說不同工作區(qū)相同的地物類型的屬性是放在一起的，這樣便于屬性的工程管理，在工程中查找某一屬性要快速得多。

GeoStar的屬性管理模式，它結(jié)合前兩者的優(yōu)點。在GeoStar中，可以設(shè)計成一個地物類為一個屬性表，也可以是多個地物類公用一個屬性表，這樣會帶來許多方便。4.5空間數(shù)據(jù)的組織地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫工程工作區(qū)1工作區(qū)2工作區(qū)3空間地物專題1專題2專題3專題地物結(jié)點、點狀地物線狀地物面狀地物類1類2……類3類5類6……類4類5類7……類1類2類3類4類5類6弧段類7類8位置XYZ柵格注記地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.6空間索引4.6.1概念

空間索引就是指依據(jù)空間對象的位置和形狀或空間對象的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其中包含空間對象的概要信息，如對象的標(biāo)識，外接矩形及指向空間對象實體的指針。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.6空間索引4.6.2目的

作為一種輔助性的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，空間索引介于空間操作算法和空間對象之間，它通過篩選作用，排除大量與特定空間操作無關(guān)的空間對象，從而提高空間操作的速度和效率。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫1、對象范圍索引在記錄每個空間對象的坐標(biāo)時，記錄每個空間對象最大最小坐標(biāo)。這樣在檢索空間對象時，根據(jù)空間對象的最大最小范圍，預(yù)先排除那些沒有落入檢索窗口內(nèi)的空間對象，僅對那些最大最小范圍落在檢索窗口的空間對象進行進一步的判斷，最后檢索出那些真正落入窗口的空間對象。4.6空間索引4.6.3方法地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.6空間索引4.6.3方法地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.6空間索引2、格網(wǎng)索引

將工作區(qū)按一定的規(guī)則劃分成格網(wǎng)，然后記錄每個格網(wǎng)內(nèi)所包含的空間對象。為了便于建立空間索引的線性表，將空間格網(wǎng)按Morton碼或稱Peano鍵進行編碼，建立Peano鍵與空間對象的關(guān)系。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.6空間索引2、格網(wǎng)索引

地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫3、四叉樹索引有兩種索引：線性四叉樹和層次四叉樹。4.6空間索引地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫線性四叉樹索引地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫

層次