地理信息系統(tǒng) 空間數(shù)據(jù)組織及管理-1

1、第5章 空間數(shù)據(jù)組織與管理 1pGIS定義？定義？n地理信息系統(tǒng)（地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System, GIS）是）是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是在計(jì)算機(jī)硬件、一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是在計(jì)算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空軟件系統(tǒng)支持下，對整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的間中的地理分布數(shù)據(jù)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行采集、采集、儲(chǔ)存、管理儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、模擬、運(yùn)算、模擬、分析、顯示和描述分析、顯示和描述的技術(shù)的技術(shù)系統(tǒng)系統(tǒng)。p矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)p存儲(chǔ)到哪里？存儲(chǔ)到哪里？p以何種方式

2、來存儲(chǔ)？以何種方式來存儲(chǔ)？p如何來管理？如何來管理？第5章 空間數(shù)據(jù)組織與管理5.1 空間數(shù)據(jù)庫概述空間數(shù)據(jù)庫概述 5.1.1 數(shù)據(jù)庫概述數(shù)據(jù)庫概述5.1.2 空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫5.1.3 數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)組織層次數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)組織層次5.1.4 數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系5.1.5 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型5.2 空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理 5.2.1 矢量數(shù)據(jù)的管理矢量數(shù)據(jù)的管理 5.3.2 柵格數(shù)據(jù)的管理柵格數(shù)據(jù)的管理 35.1.1 數(shù)據(jù)庫概述人工管理階段人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系1.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程1）人工管理階段）

3、人工管理階段n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)不保存不保存n應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)不共享不共享n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性不具有獨(dú)立性2）文件管理階段）文件管理階段3）數(shù)據(jù)庫管理階段）數(shù)據(jù)庫管理階段 應(yīng) 用 程 序 1 應(yīng) 用 程 序 2 應(yīng) 用 程 序 n 數(shù) 據(jù) 集 1 數(shù) 據(jù) 集 2 數(shù) 據(jù) 集 n 2）文件管理階段：）文件管理階段：n數(shù)據(jù)可以數(shù)據(jù)可以長期保存長期保存n由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大共享性差，冗余度大n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)獨(dú)立性差獨(dú)立性差 應(yīng) 用 程 序1 應(yīng) 用 程 序2 應(yīng) 用 程 序n 文 件1 文 件2 文 件n 存 取 方 法 文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階

4、段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系1.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程3）數(shù)據(jù)庫管理階段：由）數(shù)據(jù)庫管理階段：由DBMS管理管理1）數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化2）數(shù)據(jù)的）數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充3）數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)獨(dú)立性較強(qiáng)獨(dú)立性較強(qiáng)4）數(shù)據(jù)由）數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制統(tǒng)一管理和控制 應(yīng)用程序 1 應(yīng)用程序 2 應(yīng)用程序 n 數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系1.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程5.1.1 數(shù)據(jù)庫概述2. 建立數(shù)據(jù)庫的目的：建立數(shù)據(jù)庫的目的：n為了為了保存數(shù)據(jù)，擴(kuò)展人的記憶保存數(shù)據(jù)，擴(kuò)展

5、人的記憶，n主要主要是為了幫助人們?nèi)ナ菫榱藥椭藗內(nèi)ス芾砗涂刂婆c這些數(shù)據(jù)相管理和控制與這些數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的事物關(guān)聯(lián)的事物。 3. 數(shù)據(jù)庫定義：數(shù)據(jù)庫定義：數(shù)據(jù)庫就是為了一定的目的，在數(shù)據(jù)庫就是為了一定的目的，在計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以系統(tǒng)中以特定特定的結(jié)構(gòu)組織的結(jié)構(gòu)組織、存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的、存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)集合集合。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是長期儲(chǔ)存在是長期儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)計(jì)算機(jī)內(nèi)的、的、有組織有組織的、的、可共享可共享的的數(shù)據(jù)集合數(shù)據(jù)集合。75.1.2 空間數(shù)據(jù)庫1. 空間數(shù)據(jù)庫的定義空間數(shù)據(jù)庫的定義p地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫（地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫（空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫）：某一區(qū)）：某一區(qū)域

6、內(nèi)關(guān)于一定域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征地理要素特征的的數(shù)據(jù)集合數(shù)據(jù)集合。n空間數(shù)據(jù)庫是存取、管理空間信息的數(shù)據(jù)庫。空間數(shù)據(jù)庫是存取、管理空間信息的數(shù)據(jù)庫。3.空間數(shù)據(jù)的特征1）空間特征）空間特征2）非結(jié)構(gòu)化特征）非結(jié)構(gòu)化特征3）空間關(guān)系特征）空間關(guān)系特征 4）多尺度與多態(tài)性）多尺度與多態(tài)性5）分類編碼特征）分類編碼特征6）海量數(shù)據(jù)特征）海量數(shù)據(jù)特征 一種地物類型一種地物類型對應(yīng)一個(gè)對應(yīng)一個(gè)屬性數(shù)據(jù)表文件。屬性數(shù)據(jù)表文件。多種地物類型共用一個(gè)屬性數(shù)據(jù)表文件。多種地物類型共用一個(gè)屬性數(shù)據(jù)表文件。組織組織 拓?fù)鋽?shù)據(jù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)給空間數(shù)據(jù)的給空間數(shù)據(jù)的一致性和完整性一致性和完整性維維護(hù)增加了護(hù)增加了復(fù)雜性復(fù)雜

7、性。 拓?fù)潢P(guān)系的構(gòu)建拓?fù)潢P(guān)系的構(gòu)建空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)變長數(shù)據(jù)項(xiàng)變長，對象包含，對象包含一個(gè)或多個(gè)對一個(gè)或多個(gè)對象象，需要嵌套，需要嵌套記錄記錄。 一般需要建立一般需要建立空間索引空間索引。4.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫的比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)連續(xù)性數(shù)據(jù)連續(xù)性/相關(guān)性相關(guān)性不連續(xù)不連續(xù)相關(guān)性小相關(guān)性小連續(xù)連續(xù)較強(qiáng)空間相關(guān)性較強(qiáng)空間相關(guān)性實(shí)體類型實(shí)體類型/空間關(guān)系空間關(guān)系少少簡單固定簡單固定多多復(fù)雜且不固定復(fù)雜且不固定記錄長度記錄長度結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化等長等長非結(jié)構(gòu)化非結(jié)構(gòu)化不等長不等長查詢與操作查詢與操作文字、數(shù)字文字、數(shù)字文字?jǐn)?shù)字文字?jǐn)?shù)字空間圖形空間圖形5.1.3 數(shù)據(jù)庫中

8、數(shù)據(jù)組織層次分為分為四級四級：數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫。1.數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)(元素元素/基本項(xiàng)基本項(xiàng)/字段字段)：定義數(shù)據(jù)的：定義數(shù)據(jù)的最小單位最小單位2.記錄：由若干記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。組成。 3.文件：一給定類型的記錄的文件：一給定類型的記錄的全部具體值的集合全部具體值的集合。 4.數(shù)據(jù)庫：若干數(shù)據(jù)庫：若干文件的集合文件的集合。數(shù)據(jù)庫是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)庫是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)的集合，也可看成是具，也可看成是具有特定聯(lián)系的多種類型的有特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合記錄的集合。11文件數(shù)據(jù)庫field1field2 Record111

9、0ABRecord2115CDRecord389EFRecordnp是指是指記錄與記錄記錄與記錄之間的聯(lián)系。之間的聯(lián)系。 1、一對一的聯(lián)系、一對一的聯(lián)系(1：1) 學(xué)生學(xué)生學(xué)號學(xué)號2、一對多的聯(lián)系、一對多的聯(lián)系(1：N) 河流河流跨河橋梁跨河橋梁3、多對多的聯(lián)系、多對多的聯(lián)系(M：N) 農(nóng)作物農(nóng)作物地理環(huán)境地理環(huán)境學(xué)生學(xué)生課程課程5.1.4 數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系 12A BABA BAB5.1.5 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型 p傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型：n層次模型層次模型n網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型n關(guān)系模型關(guān)系模型4. 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型其中應(yīng)用其中應(yīng)用最廣泛最廣泛的是的是關(guān)系模型？關(guān)系模型？

10、13（1）層次數(shù)據(jù)庫模型（Hierarchical Model） p是用是用樹形結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型，來表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型，它將數(shù)據(jù)組織成它將數(shù)據(jù)組織成一對多一對多的聯(lián)系，即一個(gè)父記錄對的聯(lián)系，即一個(gè)父記錄對應(yīng)多個(gè)子記錄，而一個(gè)子記錄應(yīng)多個(gè)子記錄，而一個(gè)子記錄只對應(yīng)一個(gè)只對應(yīng)一個(gè)父記錄。父記錄。 p層次關(guān)系，一對多層次關(guān)系，一對多14123456abcdefgMMabcdefg1223344134355664c（1）層次數(shù)據(jù)庫模型p優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n存取方便且速度快存取方便且速度快n結(jié)構(gòu)清晰結(jié)構(gòu)清晰，容易理解，容易理解n數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展容易實(shí)現(xiàn)容

11、易實(shí)現(xiàn)n檢索關(guān)鍵屬性十分方便檢索關(guān)鍵屬性十分方便p缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n結(jié)構(gòu)呆板，結(jié)構(gòu)呆板，數(shù)據(jù)獨(dú)立性差數(shù)據(jù)獨(dú)立性差n插入和刪除操作復(fù)雜，必須插入和刪除操作復(fù)雜，必須慎用刪除慎用刪除操作，操作，n處理低層次對象效率低，難以進(jìn)行反向處理低層次對象效率低，難以進(jìn)行反向查詢查詢n模擬模擬多對多多對多的聯(lián)系時(shí)導(dǎo)致存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的的聯(lián)系時(shí)導(dǎo)致存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的冗余冗余1.不適合不適合于拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)的組織于拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)的組織15（2）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫模型（Network Model）p網(wǎng)絡(luò)模型用網(wǎng)絡(luò)模型用連接指令或指針連接指令或指針來確定數(shù)據(jù)間的顯式來確定數(shù)據(jù)間的顯式連接關(guān)系，是具有連接關(guān)系，是具有多對多多對多類型的數(shù)據(jù)組織方式類型

12、的數(shù)據(jù)組織方式 。p沒有明確的從屬關(guān)系沒有明確的從屬關(guān)系16學(xué)生甲學(xué)生乙學(xué)生丙學(xué)生丁課程1課程2課程3課程4123456abcdefgMMIIIabcdefg123456（2）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫模型p優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n能能明確而方便明確而方便地表示數(shù)據(jù)間的地表示數(shù)據(jù)間的復(fù)雜關(guān)系復(fù)雜關(guān)系,數(shù)據(jù)冗余小數(shù)據(jù)冗余小n具有一定的具有一定的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和共享性數(shù)據(jù)獨(dú)立性和共享性p缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，增加了用戶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，增加了用戶查詢和定位的困難查詢和定位的困難。 n需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)間聯(lián)系的需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)間聯(lián)系的指針，使得數(shù)據(jù)量增大指針，使得數(shù)據(jù)量增大n數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的修改不方便修改不方便（指針必須修改）（指針必須

13、修改）n不支持層次結(jié)構(gòu)不支持層次結(jié)構(gòu)的表達(dá)的表達(dá)17（3）關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型（Relational Model） p關(guān)系模型是用關(guān)系模型是用二維表二維表來表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型，它來表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型，它將數(shù)據(jù)組織成將數(shù)據(jù)組織成規(guī)范化的表格規(guī)范化的表格。一個(gè)實(shí)體由若干關(guān)系組成，。一個(gè)實(shí)體由若干關(guān)系組成，關(guān)系表的集合就構(gòu)成了關(guān)系模型關(guān)系表的集合就構(gòu)成了關(guān)系模型。p表表而而非指針非指針，關(guān)系代數(shù)和關(guān)系運(yùn)算來操縱數(shù)據(jù)，關(guān)系代數(shù)和關(guān)系運(yùn)算來操縱數(shù)據(jù)18123456abcdefgM圖層多邊形MI，II多邊形ID弧段Ia,b,c,dIIc,e,f,g弧段ID 起點(diǎn)終點(diǎn)a12b23c34d41e35

14、f56g64二維關(guān)系表數(shù)據(jù)項(xiàng)（屬性）列column/字段field記錄行row（3）關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型p優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特別特別靈活，使用和維護(hù)方便靈活，使用和維護(hù)方便n具有具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和操作代數(shù)基礎(chǔ)，正反查詢方嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和操作代數(shù)基礎(chǔ)，正反查詢方便便n能能搜索、組合和比較搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)n增加和刪除增加和刪除數(shù)據(jù)非常方便數(shù)據(jù)非常方便p缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n數(shù)據(jù)庫大時(shí)，查找數(shù)據(jù)庫大時(shí)，查找滿足特定關(guān)系滿足特定關(guān)系的數(shù)據(jù)耗費(fèi)時(shí)間較的數(shù)據(jù)耗費(fèi)時(shí)間較多多n為了用為了用規(guī)范化關(guān)系規(guī)范化關(guān)系描述復(fù)雜對象需進(jìn)行不自然分解描述復(fù)雜對象需進(jìn)行不自然分解n對對空間關(guān)系空間關(guān)系無法

15、滿足無法滿足19標(biāo)準(zhǔn)DBMS存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的局限性n空間數(shù)據(jù)記錄是空間數(shù)據(jù)記錄是變長變長的（如點(diǎn)數(shù)的可變性），而的（如點(diǎn)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)定為一般的數(shù)據(jù)庫都只允許把記錄的長度設(shè)定為固定固定n在存儲(chǔ)和維護(hù)空間數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和維護(hù)空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系方面存在著嚴(yán)重方面存在著嚴(yán)重缺陷缺陷n一般都難以實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的一般都難以實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加疊加等基本操作等基本操作n不能支持不能支持復(fù)雜的圖形復(fù)雜的圖形功能功能n單個(gè)地理實(shí)體的表達(dá)需要單個(gè)地理實(shí)體的表達(dá)需要多個(gè)文件、多條記錄多個(gè)文件、多條記錄，一般的一般的DBMS也難以支持也難以支持

16、n難以保證具有高度內(nèi)部聯(lián)系的難以保證具有高度內(nèi)部聯(lián)系的GIS數(shù)據(jù)記錄需要數(shù)據(jù)記錄需要的復(fù)雜的安全維護(hù)的復(fù)雜的安全維護(hù)20（4) 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模型（Object Oriented Model） p面向?qū)ο螅嫦驅(qū)ο螅╫bject-oriented，OO）的概念起源于）的概念起源于程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言面向?qū)ο蟮木幊陶Z言面向?qū)ο蟮木幊陶Z言(簡稱簡稱OOPL)，強(qiáng)調(diào)對象概念的統(tǒng)一，引入，強(qiáng)調(diào)對象概念的統(tǒng)一，引入對象、類、對象、類、方法、實(shí)例方法、實(shí)例等概念和術(shù)語，采用等概念和術(shù)語，采用動(dòng)態(tài)聯(lián)編和單繼動(dòng)態(tài)聯(lián)編和單繼承性機(jī)制承性機(jī)制。p它以它以O(shè)OPL為核心，集各種軟件開發(fā)工具為一體，為核心，集各種

17、軟件開發(fā)工具為一體，建立建立OO計(jì)算環(huán)境，計(jì)算環(huán)境，配有很強(qiáng)的圖形功能和多窗口配有很強(qiáng)的圖形功能和多窗口用戶界面用戶界面。p基本出發(fā)點(diǎn)基本出發(fā)點(diǎn)：以對象作為最基本的元素以對象作為最基本的元素，盡可能，盡可能按照人類認(rèn)識世界的方法和思維方式來分析和解按照人類認(rèn)識世界的方法和思維方式來分析和解決問題。決問題。211基本概念 p對象對象：面向?qū)ο蟮模好嫦驅(qū)ο蟮幕締挝换締挝?。對象是一個(gè)擁有。對象是一個(gè)擁有屬性、行為屬性、行為和標(biāo)識符和標(biāo)識符的實(shí)體。的實(shí)體。對象是類的實(shí)例，對象的屬性和行為在對象是類的實(shí)例，對象的屬性和行為在類定義中定義類定義中定義。如電視的屬性有如電視的屬性有: :品牌品牌, ,尺

18、寸尺寸, ,重量等重量等. .操作操作有有: :收視收視, ,選臺(tái)選臺(tái), ,音量調(diào)節(jié)等音量調(diào)節(jié)等p類類：是具有相同屬性結(jié)構(gòu)和操作方法的：是具有相同屬性結(jié)構(gòu)和操作方法的對象的集合對象的集合。p消息消息：是對象之間：是對象之間通信通信的手段，用來的手段，用來指示對象的操作指示對象的操作。p方法方法：是對象：是對象接收到消息接收到消息后應(yīng)采取后應(yīng)采取的動(dòng)作序列的動(dòng)作序列的描述。的描述。p實(shí)例實(shí)例：是由一特定類描述的：是由一特定類描述的具體具體對象。對象。p對象具有封裝性、繼承性和多態(tài)性，涉及到分類對象具有封裝性、繼承性和多態(tài)性，涉及到分類（classification）、概括（）、概括（genera

19、lization）、聚集）、聚集（aggregation）、聯(lián)合（）、聯(lián)合（association） 、繼承、繼承（inheritance）和傳播（）和傳播（propagation）等概念。）等概念。222面向?qū)ο蟮膸缀纬橄箢愋蚿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(diǎn)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。23空間地物點(diǎn)狀地物線狀地物面狀地物復(fù)雜地物電視塔橋 梁車 站道 路水 管電力線建筑物湖公 園礦 山大 學(xué)縣3面向?qū)ο蟮膶傩詳?shù)據(jù)模型 pGIS中的地物可根據(jù)中的地物可根據(jù)國家分類標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶋H情況國家分類標(biāo)準(zhǔn)

20、或?qū)嶋H情況劃分劃分類型。類型。n如一個(gè)大學(xué)如一個(gè)大學(xué)GIS的對象可分為建筑物、道路、綠化、的對象可分為建筑物、道路、綠化、管線等幾大類，管線等幾大類，n地物類型的每一大類又可以進(jìn)一步分類，地物類型的每一大類又可以進(jìn)一步分類，p如如建筑物建筑物可再分成教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、行政辦公樓、可再分成教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、行政辦公樓、圖書館、體育館、教工住宅、學(xué)生宿舍、食堂、后圖書館、體育館、教工住宅、學(xué)生宿舍、食堂、后勤服務(wù)建筑等子類，勤服務(wù)建筑等子類，p管線管線可再分為給水管道、污水管道、電信管道、供可再分為給水管道、污水管道、電信管道、供熱管道、供氣管道等。熱管道、供氣管道等。 244面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

21、方式 p特點(diǎn)：特點(diǎn)：n巧妙地容納了巧妙地容納了GIS中拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思想，能中拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思想，能有效有效地表達(dá)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系地表達(dá)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系。p面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型在面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型在表達(dá)和處理屬性數(shù)據(jù)表達(dá)和處理屬性數(shù)據(jù)時(shí)，又時(shí)，又具有許多獨(dú)特的具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性優(yōu)越性。p三種實(shí)現(xiàn)方式：三種實(shí)現(xiàn)方式： n擴(kuò)充面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言擴(kuò)充面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言(OOPL)，在，在OOPL中中增加增加DBMS的特性的特性 n擴(kuò)充擴(kuò)充RDBMS，在，在RDBMS中增加面向?qū)ο蟮奶匦灾性黾用嫦驅(qū)ο蟮奶匦?1.建立全新的支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的建立全新的支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的OODBMS 255.

22、2 空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理5.2.1 矢量數(shù)據(jù)的管理矢量數(shù)據(jù)的管理 5.2.2 柵格數(shù)據(jù)的管理柵格數(shù)據(jù)的管理 265.2.1 矢量數(shù)據(jù)的管理 p對于矢量數(shù)據(jù)，其對于矢量數(shù)據(jù)，其位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通常是通常是分分開組織開組織的。的。n基于基于文件文件管理管理n文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理混合管理n全關(guān)系型全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理n對象對象-關(guān)系關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)庫管理1.面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理 271.基于文件管理p各個(gè)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用程序各個(gè)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)?yīng)各自的空間和屬對應(yīng)各自的空間和屬性數(shù)據(jù)文件性數(shù)據(jù)文件，當(dāng)兩個(gè)，當(dāng)

23、兩個(gè)GIS應(yīng)用程序需要的數(shù)據(jù)有相應(yīng)用程序需要的數(shù)據(jù)有相同部分時(shí)，可以提出來作為公共數(shù)據(jù)文件。同部分時(shí)，可以提出來作為公共數(shù)據(jù)文件。pGIS軟件：軟件：MapInfop缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1）程序依賴于數(shù)據(jù)程序依賴于數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)文件修改文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)文件修改時(shí)，應(yīng)用程序也隨之需要改變。時(shí)，應(yīng)用程序也隨之需要改變。2）以文件形式共享以文件形式共享，當(dāng)多個(gè)程序共享一數(shù)據(jù)文件時(shí)，當(dāng)多個(gè)程序共享一數(shù)據(jù)文件時(shí)，文件的修改，需得到所有應(yīng)用的許可。文件的修改，需得到所有應(yīng)用的許可。不能達(dá)到真不能達(dá)到真正的共享正的共享，即數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄項(xiàng)的共享。，即數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄項(xiàng)的共享。 282.文件-關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管

24、理p兩個(gè)子系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)分別存儲(chǔ)和檢索空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，使用一分別存儲(chǔ)和檢索空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，使用一種種標(biāo)識符標(biāo)識符將兩者聯(lián)系起來將兩者聯(lián)系起來p屬性數(shù)據(jù)建立在屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索可靠、有效；上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索可靠、有效；p缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)通過屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)通過ID聯(lián)系起來，使聯(lián)系起來，使查詢運(yùn)算，模型操查詢運(yùn)算，模型操作運(yùn)算速度慢作運(yùn)算速度慢； 數(shù)據(jù)分布和共享數(shù)據(jù)分布和共享困難；困難；屬性和圖形數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，屬性和圖形數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制以及數(shù)據(jù)損壞后的恢復(fù)方面并發(fā)控制以及數(shù)據(jù)損壞后的恢

25、復(fù)方面缺少基本的功能；缺少基本的功能；缺乏缺乏表示空間對象及其關(guān)系表示空間對象及其關(guān)系的能力。的能力。pGIS軟件：軟件：Arc/Info，MGE，SICARD、GENEMAP等。等。2930幾幾何何數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)屬屬性性數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)ID數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)文文件件數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫早早期期圖形用戶界面圖形用戶界面圖形處理圖形處理DBMS屬性用戶界面屬性用戶界面圖形圖形文件庫文件庫屬性屬性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫GIS用戶界面用戶界面圖形處理圖形處理DBMS圖形圖形文件庫文件庫屬性屬性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫高級語言高級語言O(shè)DBC協(xié)議協(xié)議GIS用戶界面用戶界面圖形處理圖形處理DBMS圖形圖形文件庫文件庫屬性屬性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫高級語言高級語言 數(shù)

26、據(jù)庫開發(fā)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)數(shù)據(jù)庫開發(fā)數(shù)據(jù)庫開發(fā)3.全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理p圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)都采用圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)都采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。存儲(chǔ)。p本質(zhì)：本質(zhì)：nGIS軟件商在標(biāo)準(zhǔn)軟件商在標(biāo)準(zhǔn)DBMS頂層開發(fā)一個(gè)能頂層開發(fā)一個(gè)能容納、管理空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)功能。容納、管理空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)功能。p特點(diǎn)：特點(diǎn)：n空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進(jìn)行煩瑣的連接不必進(jìn)行煩瑣的連接，數(shù)據(jù)存取較快數(shù)據(jù)存取較快n屬性屬性間接存取間接存取效率比效率比DBMS的直接存取的直接存取慢慢，特別是涉及空間查詢、對象嵌套等復(fù)雜的特別是涉及空間查詢、對象嵌套等復(fù)雜的空間操作空間操作pGI

27、S軟件：軟件：System9，Small World，Geovision等等31GISGIS應(yīng)用應(yīng)用擴(kuò)展擴(kuò)展DBMSDBMS以容納以容納空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)商用商用DBMSDBMS空間和屬性空間和屬性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的本質(zhì)用用RDBMS管理圖形數(shù)據(jù)有管理圖形數(shù)據(jù)有兩種模式兩種模式：a、基于關(guān)系模型的方式基于關(guān)系模型的方式，圖形數(shù)據(jù)按關(guān)系數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)按關(guān)系數(shù)據(jù)模型組織。由于涉及一系列關(guān)系模型組織。由于涉及一系列關(guān)系連接連接運(yùn)算，運(yùn)算，費(fèi)時(shí)費(fèi)時(shí)。 b、將圖形數(shù)據(jù)的變長部分處理成、將圖形數(shù)據(jù)的變長部分處理成Binary Block字字段段（多媒體或變長文本）（多媒體或變長文本）。省去省去大量

28、關(guān)系連接操大量關(guān)系連接操作，但作，但Binary Block的讀寫效率比定長的屬性字的讀寫效率比定長的屬性字段段慢得多慢得多，特別涉及對象的，特別涉及對象的嵌套時(shí)，更慢嵌套時(shí)，更慢。GIS界面界面屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)（定長記錄）（定長記錄）空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)（變長記錄）（變長記錄）DBMS空間空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫關(guān)系關(guān)系表表二進(jìn)制二進(jìn)制塊塊4.對象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)p擴(kuò)展的空間對象管理模塊主要擴(kuò)展的空間對象管理模塊主要解決了空間數(shù)據(jù)的變長記錄的管理解決了空間數(shù)據(jù)的變長記錄的管理，由，由于由數(shù)據(jù)庫軟件商進(jìn)行擴(kuò)展，效率要比前面所述的二進(jìn)制塊的管理高于由數(shù)據(jù)庫軟件商進(jìn)行擴(kuò)展，效率要比前面所述的二進(jìn)制塊的管理

29、高得多。得多。p許多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件商紛紛許多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件商紛紛在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中進(jìn)行擴(kuò)展，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中進(jìn)行擴(kuò)展，使之能直接存儲(chǔ)和管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)使之能直接存儲(chǔ)和管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)，如，如Oracle 和和Informix等等都推出了都推出了空間數(shù)據(jù)管理的專用模塊空間數(shù)據(jù)管理的專用模塊，定義了操縱點(diǎn)、線、面、圓、長，定義了操縱點(diǎn)、線、面、圓、長方形等空間對象的方形等空間對象的API函數(shù)。用戶不能根據(jù)函數(shù)。用戶不能根據(jù)GIS要求對其進(jìn)行再定義，要求對其進(jìn)行再定義，一般不帶拓?fù)潢P(guān)系。一般不帶拓?fù)潢P(guān)系。p但是它但是它仍然沒有解決對象的嵌套問題仍然沒有解決對象的嵌套

30、問題，空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也，空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也不能由用戶任不能由用戶任意定義意定義，使用上仍然受到一定限制。，使用上仍然受到一定限制。 pGIS軟件：軟件：TIGER，Geo+、Geo Tropics等等33GISGIS應(yīng)用應(yīng)用空間數(shù)據(jù)管理的空間數(shù)據(jù)管理的專用模塊專用模塊 商用商用DBMSDBMS空間和屬性空間和屬性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫擴(kuò)充實(shí)體類型擴(kuò)充實(shí)體類型（點(diǎn)、線、面、圓等）（點(diǎn)、線、面、圓等）5.面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理p面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)允許用戶定義對象和對象面向?qū)ο蟮目臻g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)及操作。這樣，我們可以將空間對象根據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及操作。這

31、樣，我們可以將空間對象根據(jù)GIS的需要，定義出合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和一組操作。的需要，定義出合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和一組操作。p面向?qū)ο竽Ｐ兔嫦驅(qū)ο竽Ｐ妥钸m應(yīng)于空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和管理最適應(yīng)于空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和管理，它不僅支，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。持變長記錄，而且支持對象的嵌套、信息的繼承與聚集。p當(dāng)前已經(jīng)推出了若干個(gè)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，也出現(xiàn)當(dāng)前已經(jīng)推出了若干個(gè)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，也出現(xiàn)一些基于面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)，一些基于面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)，但但由于面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還不夠成熟，價(jià)格又昂貴，由于面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還不夠成

32、熟，價(jià)格又昂貴，目前在目前在GIS領(lǐng)域還不太通用領(lǐng)域還不太通用。p相反相反基于對象-關(guān)系的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是目前GIS空間數(shù)據(jù)管理的主流。 345.2.2 柵格數(shù)據(jù)的管理p影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型（影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM） p三種方式三種方式n基于基于文件文件的影像數(shù)據(jù)庫管理的影像數(shù)據(jù)庫管理n文件結(jié)合數(shù)據(jù)庫文件結(jié)合數(shù)據(jù)庫影像管理影像管理n基于基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理管理351.文件管理方式 p目前目前大部分大部分GIS軟件和遙感圖像處理軟件軟件和遙感圖像處理軟件都是采用都是采用文件方式文件方式來管理遙感影像數(shù)據(jù)。來管理遙感影像數(shù)據(jù)。p

33、缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n大量的圖像元數(shù)據(jù)信息（如圖像類型、攝影日期、大量的圖像元數(shù)據(jù)信息（如圖像類型、攝影日期、攝影比例尺等）需要單獨(dú)建立文件；攝影比例尺等）需要單獨(dú)建立文件；n多數(shù)據(jù)源、多時(shí)相的遙感圖像數(shù)據(jù)間的關(guān)系無法反多數(shù)據(jù)源、多時(shí)相的遙感圖像數(shù)據(jù)間的關(guān)系無法反映；映；n數(shù)據(jù)的安全性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)共享問題。數(shù)據(jù)的安全性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)共享問題。362. 文件-數(shù)據(jù)庫管理方式 p影像數(shù)據(jù)仍按照文件方式組織管理；在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，每影像數(shù)據(jù)仍按照文件方式組織管理；在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，每個(gè)文件都有唯一的個(gè)文件都有唯一的標(biāo)識號標(biāo)識號（ID）對應(yīng)影像信息，如）對應(yīng)影像信息，如文件名文件名稱、存儲(chǔ)路徑稱、存儲(chǔ)路徑等

34、等 表表5.1 影像信息數(shù)據(jù)庫表影像信息數(shù)據(jù)庫表影像名稱影像名稱 塊號塊號 Image 001 011001 Image 002 011002 Image 003 011003 Image 004 021001 Image 005 021002 373. 關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理 p基于基于擴(kuò)展關(guān)系數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展關(guān)系數(shù)據(jù)庫的影像數(shù)據(jù)庫管理是將影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的影像數(shù)據(jù)庫管理是將影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在在二進(jìn)制變長字段中二進(jìn)制變長字段中，然后應(yīng)用程序通過數(shù)據(jù)訪問接口來，然后應(yīng)用程序通過數(shù)據(jù)訪問接口來訪問數(shù)據(jù)庫中的影像數(shù)據(jù)。同時(shí)影像數(shù)據(jù)的訪問數(shù)據(jù)庫中的影像數(shù)據(jù)。同時(shí)影像數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)信息元數(shù)據(jù)信息也也存放在存放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的表

35、關(guān)系數(shù)據(jù)庫的表中，二者可以進(jìn)行無縫管理。中，二者可以進(jìn)行無縫管理。p數(shù)據(jù)庫方式管理影像數(shù)據(jù)具有以下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫方式管理影像數(shù)據(jù)具有以下特點(diǎn)： 所有數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)安全，所有數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)安全，易于共享易于共享。 較方便管理較方便管理多數(shù)據(jù)源和多時(shí)態(tài)多數(shù)據(jù)源和多時(shí)態(tài)的數(shù)據(jù)。的數(shù)據(jù)。 支持事務(wù)處理和并發(fā)控制，有利于多用戶的訪問與共享。支持事務(wù)處理和并發(fā)控制，有利于多用戶的訪問與共享。 影像數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)集成影像數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)集成到一起，能方便的進(jìn)行交互式查詢。到一起，能方便的進(jìn)行交互式查詢。 對對Client/Server的分布式應(yīng)用支持較好，網(wǎng)絡(luò)性能和數(shù)據(jù)傳的分布式應(yīng)用支持較好，網(wǎng)絡(luò)性能和數(shù)據(jù)

36、傳輸速度都有很大提高。輸速度都有很大提高。 影像數(shù)據(jù)訪問只能通過數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)接口訪問，有利于數(shù)據(jù)的影像數(shù)據(jù)訪問只能通過數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)接口訪問，有利于數(shù)據(jù)的一致性和完整性控制一致性和完整性控制，數(shù)據(jù)不會(huì)被隨意移動(dòng)、修改和刪除。，數(shù)據(jù)不會(huì)被隨意移動(dòng)、修改和刪除。 支持異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模式，即應(yīng)用程序和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以支持異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模式，即應(yīng)用程序和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以在在不同操作系統(tǒng)平臺(tái)下不同操作系統(tǒng)平臺(tái)下運(yùn)行。運(yùn)行。385.3 空間數(shù)據(jù)組織p5.3.1 圖幅數(shù)據(jù)組織圖幅數(shù)據(jù)組織p在管理空間數(shù)據(jù)時(shí)必須進(jìn)行分幅管理，常見的分在管理空間數(shù)據(jù)時(shí)必須進(jìn)行分幅管理，常見的分幅方式有標(biāo)準(zhǔn)分幅和區(qū)域分幅。幅方式有標(biāo)準(zhǔn)分

37、幅和區(qū)域分幅。5.3.2 空間數(shù)據(jù)的圖庫管理p當(dāng)當(dāng)GIS所管理的區(qū)域和所要求的比例尺都比較大時(shí)，如在所管理的區(qū)域和所要求的比例尺都比較大時(shí)，如在城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫會(huì)包含城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫會(huì)包含大量的圖幅，涉大量的圖幅，涉及多個(gè)工作區(qū)及很多工作層及多個(gè)工作區(qū)及很多工作層的數(shù)據(jù)組織和管理的數(shù)據(jù)組織和管理p在整個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行眾多圖幅（分區(qū)）、工作層的調(diào)用，圖在整個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行眾多圖幅（分區(qū)）、工作層的調(diào)用，圖幅拼接和跨圖幅的剪切、開窗，跨圖幅工作層的漫游、查幅拼接和跨圖幅的剪切、開窗，跨圖幅工作層的漫游、查詢、分析和制圖等詢、分析和制圖等p在無縫大地圖的方式下，圖庫管理職能通過有

38、效的分幅在無縫大地圖的方式下，圖庫管理職能通過有效的分幅（分區(qū)）、分層的空間索引，以滿足用戶對具體的局部區(qū)（分區(qū)）、分層的空間索引，以滿足用戶對具體的局部區(qū)域和專題層的操作、檢索的需要。域和專題層的操作、檢索的需要。p圖庫管理是海量空間數(shù)據(jù)管理的需要，是大型圖庫管理是海量空間數(shù)據(jù)管理的需要，是大型GIS軟件的軟件的必備功能，其管理效率是衡量必備功能，其管理效率是衡量GIS軟件優(yōu)劣的重要指標(biāo)之軟件優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。一。p空間索引和查詢機(jī)制?？臻g索引和查詢機(jī)制。5.3.3 屬性數(shù)據(jù)組織p主要的三種方式如下：主要的三種方式如下： 與工作層對應(yīng)的組織方式：與工作層對應(yīng)的組織方式： 一個(gè)工作區(qū)對應(yīng)一個(gè)

39、屬性文件，屬性文件建立在工作一個(gè)工作區(qū)對應(yīng)一個(gè)屬性文件，屬性文件建立在工作區(qū)目錄下。區(qū)目錄下。Arc/Info采用這種方式采用這種方式 與地物類對應(yīng)的組織方式：與地物類對應(yīng)的組織方式：一個(gè)地物類文件對應(yīng)一個(gè)屬性表一個(gè)地物類文件對應(yīng)一個(gè)屬性表 混合方式：混合方式：5.4 空間索引p5.4.1 對象范圍索引對象范圍索引p在記錄每個(gè)空間實(shí)體的坐標(biāo)時(shí)，記錄包圍每個(gè)空在記錄每個(gè)空間實(shí)體的坐標(biāo)時(shí)，記錄包圍每個(gè)空間實(shí)體的外接矩形的最大最小坐標(biāo)。間實(shí)體的外接矩形的最大最小坐標(biāo)。p在檢索空間實(shí)體時(shí)，根據(jù)空間實(shí)體的最大最小范在檢索空間實(shí)體時(shí)，根據(jù)空間實(shí)體的最大最小范圍，預(yù)先排除那些沒有落入檢索窗口內(nèi)的空間實(shí)圍，預(yù)

40、先排除那些沒有落入檢索窗口內(nèi)的空間實(shí)體，僅對那些外接矩形落在檢索窗口的空間實(shí)體體，僅對那些外接矩形落在檢索窗口的空間實(shí)體作進(jìn)一步的判斷作進(jìn)一步的判斷,最后檢索出那些真正落入窗口內(nèi)最后檢索出那些真正落入窗口內(nèi)的空間實(shí)體的空間實(shí)體.5.4.2 格網(wǎng)索引格網(wǎng)索引p基本思想是將研究區(qū)域用橫豎線條劃分大小相等基本思想是將研究區(qū)域用橫豎線條劃分大小相等和不等的格網(wǎng)，記錄每一個(gè)格網(wǎng)所包含的空間實(shí)和不等的格網(wǎng)，記錄每一個(gè)格網(wǎng)所包含的空間實(shí)體。當(dāng)用戶進(jìn)行空間查詢時(shí)，首先計(jì)算出用戶查體。當(dāng)用戶進(jìn)行空間查詢時(shí)，首先計(jì)算出用戶查詢對象所在格網(wǎng)，然后再在該網(wǎng)格中快速查詢所詢對象所在格網(wǎng)，然后再在該網(wǎng)格中快速查詢所選空間

41、實(shí)體選空間實(shí)體 5.4.3 四叉樹空間索引四叉樹空間索引5.4.4 R樹和樹和R+樹空間索引樹空間索引pR樹空間索引不僅利用單個(gè)實(shí)體的外接矩形，還將樹空間索引不僅利用單個(gè)實(shí)體的外接矩形，還將空間位置相近的實(shí)體的外接矩形重新組織為一個(gè)空間位置相近的實(shí)體的外接矩形重新組織為一個(gè)更大的虛擬矩形。更大的虛擬矩形。p在構(gòu)造虛擬矩形時(shí)，虛擬矩形方向與坐標(biāo)方位軸在構(gòu)造虛擬矩形時(shí)，虛擬矩形方向與坐標(biāo)方位軸一致，同時(shí)滿足以下條件：包含盡可能多的空間一致，同時(shí)滿足以下條件：包含盡可能多的空間實(shí)體；矩形間的重疊率盡可能少；允許在每個(gè)矩實(shí)體；矩形間的重疊率盡可能少；允許在每個(gè)矩形內(nèi)再劃分小矩形。形內(nèi)再劃分小矩形。p對

42、這些虛擬的矩形建立空間索引，它含有指向所對這些虛擬的矩形建立空間索引，它含有指向所包圍的空間實(shí)體的指針。包圍的空間實(shí)體的指針。p簡述一種簡述一種GIS軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式6.7 元數(shù)據(jù)1. 元數(shù)據(jù)的概念元數(shù)據(jù)的概念 n元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)（Metadata）：關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是關(guān)于）：關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是關(guān)于數(shù)據(jù)和信息資源的描述性信息。數(shù)據(jù)和信息資源的描述性信息。n空間元數(shù)據(jù)空間元數(shù)據(jù)（Geospatial Metadata）：地理數(shù)據(jù)）：地理數(shù)據(jù)和信息資源的和信息資源的描述性信息描述性信息。它通過對地理空間數(shù)。它通過對地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、條件和其他特征進(jìn)行據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、條件和其

43、他特征進(jìn)行描述與說描述與說明明，以便人們有效地定位、評價(jià)、比較、獲取和，以便人們有效地定位、評價(jià)、比較、獲取和使用地理空間數(shù)據(jù)。使用地理空間數(shù)據(jù)。p重要性？重要性？數(shù)據(jù)是否滿足特定要求？數(shù)據(jù)是否滿足特定要求？怎樣轉(zhuǎn)換、處理、解釋地理空間數(shù)據(jù)怎樣轉(zhuǎn)換、處理、解釋地理空間數(shù)據(jù)1.為需要了解更多信息的用戶提供了聯(lián)系信息為需要了解更多信息的用戶提供了聯(lián)系信息“meta”是一希臘語詞根，意思是“改變”，“Metadata”一詞的原意是關(guān)于數(shù)據(jù)變化的描述。2. 元數(shù)據(jù)的內(nèi)容對數(shù)據(jù)集中對數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)所有者及各數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)所有者及數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史等的說明等的說明 對對數(shù)據(jù)

44、質(zhì)量數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、源數(shù)據(jù)的比例尺等致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、源數(shù)據(jù)的比例尺等 對對數(shù)據(jù)處理信息數(shù)據(jù)處理信息的說明，如量綱的轉(zhuǎn)換等的說明，如量綱的轉(zhuǎn)換等 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換方法的描述的描述 對數(shù)據(jù)庫的對數(shù)據(jù)庫的更新、集成方法更新、集成方法等的說明等的說明 3. 元數(shù)據(jù)的主要作用（1）幫助用戶）幫助用戶獲取獲取數(shù)據(jù)：通過元數(shù)據(jù)，用戶可對空數(shù)據(jù)：通過元數(shù)據(jù)，用戶可對空間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行瀏覽、檢索和研究等。間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行瀏覽、檢索和研究等。一個(gè)完整的地學(xué)數(shù)據(jù)庫除應(yīng)提供空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)一個(gè)完整的地學(xué)數(shù)據(jù)庫除應(yīng)提供空間數(shù)據(jù)和屬

45、性數(shù)據(jù)外，還應(yīng)提供豐富的引導(dǎo)信息，以及由純數(shù)據(jù)得到外，還應(yīng)提供豐富的引導(dǎo)信息，以及由純數(shù)據(jù)得到的分析、綜述和索引等。的分析、綜述和索引等?！斑@些數(shù)據(jù)是什么數(shù)據(jù)？這些數(shù)據(jù)是什么數(shù)據(jù)？”“這個(gè)數(shù)據(jù)庫對我有用嗎？這個(gè)數(shù)據(jù)庫對我有用嗎？”“這是我需要的數(shù)據(jù)嗎？這是我需要的數(shù)據(jù)嗎？”“怎樣得到這些數(shù)據(jù)怎樣得到這些數(shù)據(jù)”3. 元數(shù)據(jù)的主要作用（2）空間數(shù)據(jù)）空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制質(zhì)量控制：標(biāo)準(zhǔn)部分：標(biāo)準(zhǔn)部分?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量信息元數(shù)據(jù)中包涵了大量的有關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量的信息，通過它元數(shù)據(jù)中包涵了大量的有關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量的信息，通過它可以檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量；可以檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量；元數(shù)據(jù)也記錄了數(shù)據(jù)處理過程中質(zhì)量的變化，通過跟元數(shù)據(jù)也記錄了數(shù)據(jù)處理

46、過程中質(zhì)量的變化，通過跟蹤元數(shù)據(jù)可以了解數(shù)據(jù)質(zhì)量的狀況和變化。蹤元數(shù)據(jù)可以了解數(shù)據(jù)質(zhì)量的狀況和變化。 3. 元數(shù)據(jù)的主要作用（3）在）在數(shù)據(jù)集成數(shù)據(jù)集成中的應(yīng)用：元數(shù)據(jù)記錄了數(shù)據(jù)格式、中的應(yīng)用：元數(shù)據(jù)記錄了數(shù)據(jù)格式、空間坐標(biāo)體系、數(shù)據(jù)的表達(dá)形式、數(shù)據(jù)類型、數(shù)空間坐標(biāo)體系、數(shù)據(jù)的表達(dá)形式、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)使用軟硬件環(huán)境、數(shù)據(jù)使用規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等據(jù)使用軟硬件環(huán)境、數(shù)據(jù)使用規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等信息。信息。這些信息在數(shù)據(jù)集成的一系列處理中，如數(shù)據(jù)空間匹這些信息在數(shù)據(jù)集成的一系列處理中，如數(shù)據(jù)空間匹配、屬性一致化處理、數(shù)據(jù)在各平臺(tái)之間的轉(zhuǎn)換使配、屬性一致化處理、數(shù)據(jù)在各平臺(tái)之間的轉(zhuǎn)換使用中都是必需的。用中都是

47、必需的。3. 元數(shù)據(jù)的主要作用（4）數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)存儲(chǔ)和功能實(shí)現(xiàn)：和功能實(shí)現(xiàn)：元數(shù)據(jù)系統(tǒng)用于元數(shù)據(jù)系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)庫的管理數(shù)據(jù)庫的管理，可以避免數(shù)據(jù)的重復(fù)，可以避免數(shù)據(jù)的重復(fù)存儲(chǔ)；存儲(chǔ)；通過元數(shù)據(jù)建立的邏輯數(shù)據(jù)索引可以高效查詢檢索分通過元數(shù)據(jù)建立的邏輯數(shù)據(jù)索引可以高效查詢檢索分布式數(shù)據(jù)庫中任何物理存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，減少用戶查詢布式數(shù)據(jù)庫中任何物理存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，減少用戶查詢數(shù)據(jù)庫及獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間；數(shù)據(jù)庫及獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間；通過元數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和系統(tǒng)資源利用方面通過元數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和系統(tǒng)資源利用方面開支的合理分配，降低數(shù)據(jù)庫的建設(shè)費(fèi)用。開支的合理分配，降低數(shù)據(jù)庫的建設(shè)費(fèi)用。4.空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的標(biāo)

48、準(zhǔn)p我國地理信息我國地理信息-元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系(1)總體內(nèi)容p空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)由兩層組成，空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)由兩層組成，n第一層是第一層是目錄層目錄層，它所提供的信息主要用于對數(shù)據(jù)，它所提供的信息主要用于對數(shù)據(jù)集信息進(jìn)行集信息進(jìn)行宏觀描述宏觀描述，適合在數(shù)字地球的國家級空，適合在數(shù)字地球的國家級空間信息交換中心或區(qū)域以及全球范圍內(nèi)間信息交換中心或區(qū)域以及全球范圍內(nèi)管理和查詢管理和查詢空間信息時(shí)使用?？臻g信息時(shí)使用。 n第二層是第二層是空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的主體空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的主體，它由，它由八個(gè)基本內(nèi)八個(gè)基本內(nèi)容部分和四個(gè)引用部分容部分和四個(gè)引用部分組成組成p基本內(nèi)容部分包括包括1標(biāo)識信息、標(biāo)

49、識信息、2數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、3數(shù)數(shù)據(jù)集繼承信息、據(jù)集繼承信息、4空間數(shù)據(jù)表示信息、空間數(shù)據(jù)表示信息、5空間參考系空間參考系信息、信息、6實(shí)體和屬性信息、實(shí)體和屬性信息、7發(fā)行信息、以及發(fā)行信息、以及8空間元空間元數(shù)據(jù)參考信息數(shù)據(jù)參考信息等八個(gè)方面的內(nèi)容。等八個(gè)方面的內(nèi)容。 p四個(gè)引用部分包括包括1引用信息、引用信息、2時(shí)間范圍信息、時(shí)間范圍信息、3聯(lián)聯(lián)系信息以及系信息以及4地址信息地址信息。 (2)標(biāo)準(zhǔn)部分標(biāo)識信息（Identification Information ）：是關(guān)于地理空間：是關(guān)于地理空間數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)集的基本信息基本信息。n數(shù)據(jù)生產(chǎn)者數(shù)據(jù)生產(chǎn)者對有關(guān)數(shù)據(jù)集的基本信息進(jìn)行

50、詳細(xì)的描述，對有關(guān)數(shù)據(jù)集的基本信息進(jìn)行詳細(xì)的描述，諸如諸如數(shù)據(jù)集的名稱、作者信息、所采用的語言、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)集的名稱、作者信息、所采用的語言、數(shù)據(jù)集環(huán)境、專題分類、訪問限制集環(huán)境、專題分類、訪問限制等，同時(shí)用戶也可以根等，同時(shí)用戶也可以根據(jù)這些內(nèi)容對數(shù)據(jù)集有一個(gè)總體了解。據(jù)這些內(nèi)容對數(shù)據(jù)集有一個(gè)總體了解。 數(shù)據(jù)質(zhì)量信息（Data Quality Information ）：是對空間數(shù)：是對空間數(shù)據(jù)集據(jù)集質(zhì)量進(jìn)行總體評價(jià)質(zhì)量進(jìn)行總體評價(jià)的信息。的信息。n有關(guān)數(shù)據(jù)集的有關(guān)數(shù)據(jù)集的幾何精度和屬性精度幾何精度和屬性精度等方面的信息，數(shù)等方面的信息，數(shù)據(jù)集在據(jù)集在邏輯上是否一致邏輯上是否一致以及它的以及它的

51、完備性完備性，這是用戶對，這是用戶對數(shù)據(jù)集進(jìn)行判斷以及決定數(shù)據(jù)集是否滿足需要的主要數(shù)據(jù)集進(jìn)行判斷以及決定數(shù)據(jù)集是否滿足需要的主要判斷依據(jù)。判斷依據(jù)。n數(shù)據(jù)生產(chǎn)者數(shù)據(jù)生產(chǎn)者也可以通過這部分內(nèi)容對也可以通過這部分內(nèi)容對數(shù)據(jù)集質(zhì)量評價(jià)數(shù)據(jù)集質(zhì)量評價(jià)的方法和過程的方法和過程進(jìn)行詳細(xì)的描述進(jìn)行詳細(xì)的描述 。 (2)標(biāo)準(zhǔn)部分?jǐn)?shù)據(jù)集繼承信息（數(shù)據(jù)集繼承信息（Dataset Heritage Information） ：是建：是建立該數(shù)據(jù)集時(shí)所涉及的有關(guān)立該數(shù)據(jù)集時(shí)所涉及的有關(guān)事件、參數(shù)、數(shù)據(jù)源事件、參數(shù)、數(shù)據(jù)源等的信息，等的信息，以及負(fù)責(zé)這些數(shù)據(jù)集的以及負(fù)責(zé)這些數(shù)據(jù)集的組織機(jī)構(gòu)組織機(jī)構(gòu)信息。信息。n對對建立

52、數(shù)據(jù)集的中間過程建立數(shù)據(jù)集的中間過程有一個(gè)詳細(xì)的描述。有一個(gè)詳細(xì)的描述。n比如當(dāng)一幅數(shù)字專題地圖的建立經(jīng)過了航片判讀、清繪、掃比如當(dāng)一幅數(shù)字專題地圖的建立經(jīng)過了航片判讀、清繪、掃描、數(shù)字地圖編輯以及驗(yàn)收等過程時(shí)，應(yīng)對每一過程有一個(gè)描、數(shù)字地圖編輯以及驗(yàn)收等過程時(shí)，應(yīng)對每一過程有一個(gè)簡要描述，使用戶對數(shù)據(jù)集的建立過程比較清晰，也使數(shù)據(jù)簡要描述，使用戶對數(shù)據(jù)集的建立過程比較清晰，也使數(shù)據(jù)集每一過程的責(zé)任比較清楚。集每一過程的責(zé)任比較清楚。空間數(shù)據(jù)表示信息（空間數(shù)據(jù)表示信息（Spatial Data Representation Information）：是數(shù)據(jù)集中用來）：是數(shù)據(jù)集中用來表示空間信息

53、的方式表示空間信息的方式的描的描述，述，n如如空間數(shù)據(jù)類型、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、矢量對象描述、柵格對象空間數(shù)據(jù)類型、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、矢量對象描述、柵格對象描述描述等內(nèi)容，它是決定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)能否在計(jì)算機(jī)上運(yùn)等內(nèi)容，它是決定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)能否在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的必須信息。行的必須信息。 n利用空間數(shù)據(jù)表示信息，用戶便可以在獲取該數(shù)據(jù)集后對它利用空間數(shù)據(jù)表示信息，用戶便可以在獲取該數(shù)據(jù)集后對它進(jìn)行各種處理或分析了。進(jìn)行各種處理或分析了。(2)標(biāo)準(zhǔn)部分空間參考系信息（Spatial Reference Information ）：是）：是關(guān)于空間數(shù)據(jù)集關(guān)于空間數(shù)據(jù)集地理參考系統(tǒng)與編碼規(guī)則地理參考系統(tǒng)與編碼

54、規(guī)則的描述，的描述，n反映反映現(xiàn)實(shí)世界與地理數(shù)字世界現(xiàn)實(shí)世界與地理數(shù)字世界之間關(guān)系的通道，諸如之間關(guān)系的通道，諸如地理標(biāo)識碼參照系統(tǒng)、水平坐標(biāo)系統(tǒng)、垂直坐標(biāo)系統(tǒng)地理標(biāo)識碼參照系統(tǒng)、水平坐標(biāo)系統(tǒng)、垂直坐標(biāo)系統(tǒng)以及大地模型等。以及大地模型等。n可得可得地理實(shí)體轉(zhuǎn)換成數(shù)字對象地理實(shí)體轉(zhuǎn)換成數(shù)字對象的的過程以及各相關(guān)的計(jì)過程以及各相關(guān)的計(jì)算參數(shù)算參數(shù)，使數(shù)字信息成為可以度量和決策的依據(jù)。，使數(shù)字信息成為可以度量和決策的依據(jù)。實(shí)體和屬性信息（Entity and Attribute Information ）：）：是關(guān)于是關(guān)于數(shù)據(jù)集內(nèi)容數(shù)據(jù)集內(nèi)容的信息，的信息，n包括包括實(shí)體類型及其屬性（值）、域值實(shí)體類型及其屬性（值）、域值等方面的信息。等方面的信息。 n詳細(xì)地描述數(shù)據(jù)集中各詳細(xì)地描述數(shù)據(jù)集中各實(shí)體實(shí)體的的名稱、標(biāo)識碼以及含義名稱、標(biāo)識碼以及含義等內(nèi)容，以及各地理要素等內(nèi)容，以及各地理要素屬性碼的名稱、含義屬性碼的名稱、含義等等 。 (2)標(biāo)準(zhǔn)部分發(fā)行信息（Publication Information ）：是關(guān)于數(shù)據(jù)