GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)文件GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)庫擴展DBMS以容納空間數(shù)據(jù)商業(yè)數(shù)據(jù)庫GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)庫用戶設(shè)計的數(shù)據(jù)庫GIS應(yīng)用軟件空間數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)的軟件管理屬性數(shù)據(jù)的DBMS第四章空間數(shù)據(jù)庫

8/2/20251西北大學城市與資源學系建立數(shù)據(jù)庫不僅僅是為了保存數(shù)據(jù)，擴展人的記憶，而主要是為了幫助人們?nèi)ス芾砗涂刂婆c這些數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的事物。地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫就是一種專門化的數(shù)據(jù)庫，由于這類數(shù)據(jù)庫具有明顯的空間特征，所以有人把它稱為空間數(shù)據(jù)庫。定義：數(shù)據(jù)庫就是為了一定的目的，在計算機系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)組織、存儲、管理和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。計算機對數(shù)據(jù)的管理經(jīng)過了三個階段：程序管理階段、文件管理階段、數(shù)據(jù)庫管理階段

8/2/20252西北大學城市與資源學系數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)組織方式

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級：數(shù)據(jù)項、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫。1、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。2、記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項組成。文件：文件是一給定類型的(邏輯)記錄的全部具體值的集合。4、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。

8/2/20253西北大學城市與資源學系數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系

數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系主要是指記錄與記錄之間的聯(lián)系。1、一對一的聯(lián)系(1：1)2、一對多的聯(lián)系(1：N)3、多對多的聯(lián)系(M：N)

A

BAB8/2/20254西北大學城市與資源學系數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中關(guān)于數(shù)據(jù)和聯(lián)系的邏輯組織的形式表示。每一種數(shù)據(jù)模型都以不同的數(shù)據(jù)抽象與表示能力來反映客觀事物，有其不同的處理數(shù)據(jù)聯(lián)系的方式。數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域采用的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型，其中應(yīng)用最廣泛的是關(guān)系模型。

8/2/20255西北大學城市與資源學系層次數(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。

8/2/20256西北大學城市與資源學系層次數(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)鍵屬性十分方便缺陷：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8/2/20257西北大學城市與資源學系網(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。系名化學系教師數(shù)學生數(shù)研究生系名地質(zhì)系教師數(shù)49學生數(shù)257研究生71學校名稱西北大學系名城資系教師數(shù)52學生數(shù)300研究生70系名教師數(shù)學生數(shù)研究生系名教師數(shù)學生數(shù)學號002312姓名張三年級3籍貫廣東系名教師數(shù)學生數(shù)研究生系名教師數(shù)學生數(shù)教師號66姓名謝元禮年齡30職稱教授系名教師數(shù)學生數(shù)研究生系名教師數(shù)學生數(shù)課程號A01課程名GIS周學時4學分5系名教師數(shù)系名學號002312課程號A018/2/20258西北大學城市與資源學系網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫模型優(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)冗余小缺陷：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）8/2/20259西北大學城市與資源學系關(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。點8/2/202510西北大學城市與資源學系關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型優(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8/2/202511西北大學城市與資源學系標準DBMS存儲空間數(shù)據(jù)的局限性空間數(shù)據(jù)記錄是變長的（如點數(shù)的可變性），而一般的數(shù)據(jù)庫都只允許把記錄的長度設(shè)定為固定在存儲和維護空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系方面存在著嚴重缺陷一般都難以實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作不能支持復(fù)雜的圖形功能單個地理實體的表達需要多個文件、多條記錄，一般的DBMS也難以支持難以保證具有高度內(nèi)部聯(lián)系的GIS數(shù)據(jù)記錄需要的復(fù)雜的安全維護8/2/202512西北大學城市與資源學系GIS的數(shù)據(jù)管理方法GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)文件GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)庫擴展DBMS以容納空間數(shù)據(jù)商業(yè)數(shù)據(jù)庫GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)庫用戶設(shè)計的數(shù)據(jù)庫GIS應(yīng)用軟件空間數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)的軟件管理屬性數(shù)據(jù)的DBMS8/2/202513西北大學城市與資源學系全關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理方案屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)同時采用關(guān)系式數(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GIS界面屬性數(shù)據(jù)（定長記錄）空間數(shù)據(jù)（變長記錄）DBMS空間數(shù)據(jù)庫關(guān)系表二進制塊8/2/202514西北大學城市與資源學系文件

關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理方案屬性數(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。空間數(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。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)8/2/202515西北大學城市與資源學系不同的層以及同一層中不同圖形要素類型（點、線、面）,將產(chǎn)生不同的Shape文件，同時對每一個要素自動產(chǎn)生一個特征碼（FeatureID）。圖層i圖層j點文件i線文件i面文件i點文件j線文件j面文件jShape文件8/2/202516西北大學城市與資源學系用戶可以不使用特征碼而自己設(shè)定標識碼XXXXXXXXXX大類碼小類碼一級代碼二級代碼要素類型識別位8/2/202517西北大學城市與資源學系全關(guān)系式數(shù)據(jù)庫管理方案屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)同時采用關(guān)系式數(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GIS界面屬性數(shù)據(jù)（定長記錄）空間數(shù)據(jù)（變長記錄）RDBMS空間數(shù)據(jù)庫關(guān)系表二進制塊8/2/202518西北大學城市與資源學系擴展關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理方案在標準的關(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)化成標準的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）8/2/202519西北大學城市與資源學系面向?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?；境霭l(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。8/2/202520西北大學城市與資源學系對象：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。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。對象具有封裝性和繼承性，涉及到分類（classification）、概括（generalization）、聚集（aggregation）、聯(lián)合（association）、繼承（inheritance）和傳播（propagation）等概念?；靖拍?/p>

8/2/202521西北大學城市與資源學系基本概念協(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。8/2/202522西北大學城市與資源學系基本概念概括：是把一組具有相同特征和操作的對象歸納在一個更一般的超類中。聯(lián)合：是相似對象的抽象組合，可看作是更高層次的集合對象。如西安市是新城區(qū)、雁塔區(qū)、碑林區(qū)等區(qū)的聯(lián)合。又聯(lián)合關(guān)系的對象叫成員。聚集：是類似于聯(lián)合的抽象化概念，不強調(diào)整個對象的具體細節(jié)，例如建筑物是墻、窗、門、房頂和樓板幾部分的聚集。傳播：作為聯(lián)合和聚集的一種工具，通過一種強制性的手段將子對象的屬性信息傳遞給復(fù)雜對象。例如西安市大學生數(shù)量可以由各個大學的學生數(shù)求和派生得到。8/2/202523西北大學城市與資源學系面向?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。8/2/202524西北大學城市與資源學系面向?qū)ο蟮膶傩詳?shù)據(jù)模型

GIS中的地物可根據(jù)國家分類標準或?qū)嶋H情況劃分類型。如一個大學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樓、科研實驗樓、行政辦公樓、教工住宅、學生宿舍、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。

8/2/202525西北大學城市與資源學系面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)方式

面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型從概念上將人們對GIS的理解提高到了一個新的高度。一方面，它巧妙地容納了GIS中拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思想，能有效地表達空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系。另一方面，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型在表達和處理屬性數(shù)據(jù)時，又具有許多獨特的優(yōu)越性。目前，采用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型，建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，主要有三種實現(xiàn)方式：擴充面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言(OOPL)，在OOPL中增加DB