空間數(shù)據(jù)組織與管理PPT通用課件

1、空間數(shù)據(jù)組織空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)結構矢量數(shù)據(jù)結構柵格數(shù)據(jù)結構矢量、柵格結構對比空間數(shù)據(jù)庫特點傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型及特點層次數(shù)據(jù)模型網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型關系數(shù)據(jù)模型現(xiàn)行空間數(shù)據(jù)庫管理方案混合數(shù)據(jù)管理模式擴展數(shù)據(jù)管理模式統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理模式空間數(shù)據(jù)組織與管理定義：矢量數(shù)據(jù)結構通過記錄空間對象的坐標及空間關系來表達空間對象的位置。點：空間的一個坐標點；線：多個點組成的弧段；面：多個弧段組成的封閉多邊形；獲取方法定位設備（全站儀、GPS、常規(guī)測量等）地圖數(shù)字化間接獲取柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換空間分析（疊置、緩沖等操作產(chǎn)生的新的矢量數(shù)據(jù)）矢量數(shù)據(jù)表達考慮內(nèi)容矢量數(shù)據(jù)自身的存儲和管理幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系空間對象的空間關系（拓撲關系

2、）矢量數(shù)據(jù)表達簡單數(shù)據(jù)結構拓撲數(shù)據(jù)結構屬性數(shù)據(jù)組織矢量數(shù)據(jù)結構矢量數(shù)據(jù)表達簡單數(shù)據(jù)結構只記錄空間對象的位置坐標和屬性信息，不記錄拓撲關系。又稱面條結構。存儲：獨立存儲：空間對象位置直接跟隨空間對象；點位字典：點坐標獨立存儲，線、面由點號組成特征無拓撲關系，主要用于顯示、輸出及一般查詢公共邊重復存儲，存在數(shù)據(jù)冗余，難以保證數(shù)據(jù)獨立性和一致性多邊形分解和合并不易進行，鄰域處理較復雜；處理嵌套多邊形比較麻煩適用范圍：制圖及一般查詢，不適合復雜的空間分析矢量數(shù)據(jù)結構（續(xù)）標識碼屬性碼空間對象編碼唯一連接幾何和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獨立編碼點: ( x ,y )線: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2

3、 ) , , ( xn , yn )面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , , ( x1 , y1 )點位字典點: 點號文件線: 點號串面: 點號串點號XY1112223344n5566存儲方法矢量數(shù)據(jù)結構（續(xù)）矢量數(shù)據(jù)表達拓撲數(shù)據(jù)結構不僅表達幾何位置和屬性，還表示空間關系表達對象：關聯(lián)關系表達方式全顯式表達部分顯式表達拓撲關系物理實現(xiàn)直接存儲串行指針拓撲關系與數(shù)據(jù)共享采用拓撲關系的原則矢量數(shù)據(jù)結構（續(xù)）拓撲結構：全顯式表達N1B2N2N4N3B3B4B1A1A2A6A5A4A3A7A8N5A8B1B2B3B4A1A2A3A4A5A6A7N1N2N3N4N5M面弧點面-弧拓

4、撲面弧段弧-點拓撲弧起點弧-面拓撲弧左面點-弧拓撲點弧段終點右面矢量數(shù)據(jù)結構（續(xù)）拓撲結構：部分顯式表達 用上述部分表格表示空間目標的拓撲關系 System：面-弧 、弧-點 DIME：弧-點、弧-面目前商用GIS還沒有超出上述四個表格的拓撲關系矢量數(shù)據(jù)結構（續(xù)）拓撲結構：物理實現(xiàn)串行指針面-弧、點-?。鹤冮L記錄，不方便直接存儲POLYVRT（美國計算機圖形及空間分析實驗室）TIGER（美國人口調(diào)查局）直接存儲Arc/Info、GeoStar矢量數(shù)據(jù)結構（續(xù)）拓撲結構：拓撲關系與數(shù)據(jù)共享維護數(shù)據(jù)的一致性拓撲:移動結點無拓撲:移動結點矢量數(shù)據(jù)結構（續(xù)）拓撲結構：是否需要拓撲結構? 應用目的 制圖

5、或一般查詢，可不要拓撲結構 空間分析，則應建立拓撲關系 服務對象和系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構 面狀目標：面-弧、弧-面 網(wǎng)絡目標：點-弧、弧-點矢量數(shù)據(jù)結構（續(xù)）矢量數(shù)據(jù)結構：屬性數(shù)據(jù)表達與組織屬性特征類型 類別特征：是什么 說明信息：同類目標的不同特征屬性特征表達 類別特征：類型編碼 說明信息：屬性數(shù)據(jù)結構和表格屬性表的內(nèi)容取決于用戶圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接通過目標識別符或內(nèi)部記 錄號實現(xiàn)。點狀對象目標標識目標標識地物編碼坐 標關聯(lián)的線目標精度控制點等級測量單位測量年限線狀對象目標標識目標標識地物編碼坐 標串起點、終點、左面、右面路面材料等級修建時間寬度管養(yǎng)單位面狀對象目標標識目標標識地物編碼邊界目標號建

6、筑日期所有者建筑面積建筑單位結構空間對象地物編碼地物名稱制圖顏色幾何類型制圖符號編碼屬性表明地物類型特征與制圖屬性矢量數(shù)據(jù)結構：特點用離散的點描述空間對象與特征，定位明顯，屬性隱含用拓撲關系描述空間對象之間的關系面向目標操作，精度高，數(shù)據(jù)冗余度小與遙感等圖象數(shù)據(jù)難以結合輸出圖形質(zhì)量號，精度高 定義 以規(guī)則像元陣列表示空間對象的數(shù)據(jù)結構，陣列中每個數(shù)據(jù)表示空間對象的屬性特征?；蛘哒f，柵格數(shù)據(jù)結構就是像元陣列，每個像元的行列號確定位置，用像元值表示空間對象的類型、等級等特征。每個柵格單元只能存在一個值。 對于柵格數(shù)據(jù)結構點：為一個像元線：在一定方向上連接成串的相鄰像元集合。面：聚集在一起的相鄰像元

7、集合。獲取方式：遙感數(shù)據(jù)圖片掃描數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換手工方式柵格數(shù)據(jù)坐標系柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方案柵格數(shù)據(jù)的分層柵格數(shù)據(jù)的組織方法柵格數(shù)據(jù)特點柵格數(shù)據(jù)結構點線面柵格數(shù)據(jù)結構：坐標系與描述參數(shù)Y：列X：行西南角格網(wǎng)坐標（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率格網(wǎng)方向柵格數(shù)據(jù)結構：單元值確定CAB百分比法面積占優(yōu)重要性中心點法A連續(xù)分布地理要素C具有特殊意義的較小地物A分類較細、地物斑塊較小AB柵格數(shù)據(jù)結構：壓縮編碼方案AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA143258761234567801234567起點行列號，單位矢量R:

8、 (1,5),3,2,2,3,3,2,3鏈式編碼游程長度編碼逐行編碼數(shù)據(jù)結構: 行號, 屬性, 重復次數(shù)1, A, 4, R, 1, A, 4塊狀編碼正方形區(qū)域為記錄單元數(shù)據(jù)結構: 初始位置, 半徑, 屬性(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),NESWNWSEGGGGAGGAAGAAA四叉樹編碼柵格數(shù)據(jù)結構：數(shù)據(jù)分層土壤地貌森林建筑物ZYX柵格數(shù)據(jù)結構：數(shù)據(jù)組織柵格數(shù)據(jù)文件像元1X坐標Y坐標層2屬性值層1屬性值層n屬性值像元2像元n柵格數(shù)據(jù)文件層1像元1層2X,Y,屬性值像元2X,Y,屬性值像元nX,Y,屬性值層n柵格數(shù)據(jù)文件層1多邊形1層2屬性值像元1坐標多邊形N像元n

9、坐標層n柵格數(shù)據(jù)結構：特點離散的量化柵格值表示空間對象位置隱含,屬性明顯數(shù)據(jù)結構簡單,易于遙感數(shù)據(jù)結合,但數(shù)據(jù)量大幾何和屬性偏差面向位置的數(shù)據(jù)結構,難以建立空間對象之間的關系abc345abcac距離: 7/4 (5)面積: 7 (6)幾何偏差屬性偏差矢量柵格數(shù)據(jù)較比矢量數(shù)據(jù)優(yōu)點：表示地理數(shù)據(jù)的精度較高嚴密的數(shù)據(jù)結構，數(shù)據(jù)量小完整的描述空間關系圖形輸出精確美觀圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復、更新、綜合都能實現(xiàn)面向目標，不僅能表達屬性，而且能方便的記錄每個目標的具體屬性信息缺點：數(shù)據(jù)結構復雜矢量疊置較為復雜數(shù)學模擬比較困難技術復雜，特別是軟硬件柵格數(shù)據(jù)優(yōu)點：數(shù)據(jù)結構簡單空間數(shù)據(jù)的疊置和組合方便各類空間

10、分析很易于進行數(shù)學模擬方便缺點：圖形數(shù)據(jù)量大用大像元減少數(shù)據(jù)量時，精度和信息量受損地圖輸出不美觀難以建立網(wǎng)絡連接關系投影變換比較費時數(shù)據(jù)結構選擇原則要素還是位置？可獲取的數(shù)據(jù)定位要素的必要精度需要什么類型的要素需要什么類型的拓撲關聯(lián)所需空間分析類型生產(chǎn)地圖類型空間數(shù)據(jù)管理：空間數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫定義：數(shù)據(jù)庫是為一定目的服務，以特定結構存儲的相關聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合。特點：數(shù)據(jù)獨立于應用程序而集中管理數(shù)據(jù)之間建立聯(lián)系，反映了現(xiàn)實世界信息的聯(lián)系數(shù)據(jù)模型層次模型網(wǎng)絡模型關系模型空間數(shù)據(jù)管理：空間數(shù)據(jù)庫（續(xù)）空間數(shù)據(jù)庫定義：空間數(shù)據(jù)庫是某一區(qū)域內(nèi)關于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合特點：數(shù)據(jù)量特別大屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)

11、聯(lián)合管理數(shù)據(jù)應用范圍廣泛空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)特征空間特征非結構化特征空間關系特征分類編碼特征海量數(shù)據(jù)特征傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫的比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)連續(xù)性/相關性不連續(xù)相關性小連續(xù)較強空間相關性實體類型/空間關系少簡單固定多復雜且不固定記錄長度結構化等長非結構化不等長查詢與操作文字、數(shù)字文字數(shù)字空間圖形現(xiàn)行空間數(shù)據(jù)庫管理方案基于文件與關系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)混合管理方案基于關系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理方案基于對象關系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理方案。文件 關系數(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、

12、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，GenMap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ODBC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)全關系式數(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、對象嵌套等復雜的空

13、間操作GIS軟件：System9，Small World、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)庫關系表二進制塊對象關系數(shù)據(jù)庫管理方案對現(xiàn)有的關系數(shù)據(jù)庫進行擴展，增加空間數(shù)據(jù)類型解決了空間數(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，因而不能將設計的拓撲結構進行存儲GIS軟件：TIGER，Geo+、Geo Tropics等GIS界面空間數(shù)據(jù)處理DBMS空間數(shù)據(jù)庫擴充實體類型（點、線、面、圓等）GIS空間數(shù)據(jù)組織研究區(qū)域GIS工程并發(fā)控制空間索引工作區(qū)1工作區(qū)2工作區(qū)n工作層地物類邏輯層Arc/InfoMGEGeoStar屬性數(shù)據(jù)Arc/InfoMGEGeoStar空間數(shù)據(jù)索引空間索引概念 根據(jù)空間對象位置和形狀或空間對象的某種空間關系，按一定順序排列的數(shù)據(jù)結構，包含空間對象的概要信息，以提高空間操作的效率GIS中引入空間索引的必要性工作區(qū)建立查詢、顯示數(shù)據(jù)提取常見空間索引方法對象范圍索引格網(wǎng)索引四叉樹索引R樹和R+樹索引空間索引：對象范圍索引IDXmaxXminYmaxYmin1234YmaxYminXminXmax空間對象集合123456