地理信息系統(tǒng)框架新

第二章空間信息基礎(chǔ)唐山師范學(xué)院資管系李誠第三節(jié)空間數(shù)據(jù)類型和關(guān)系1.空間數(shù)據(jù)的基本特征2.空間數(shù)據(jù)的類型3.空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系唐山師范學(xué)院資管系（1）地理信息系統(tǒng)是是指在計算機硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。簡而言之，地理信息系統(tǒng)是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)。（2）空間數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的操作對象。（3）空間數(shù)據(jù)的主要來源：地圖數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)及各種文字報告

唐山師范學(xué)院資管系1.空間數(shù)據(jù)的基本特征唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系（1）空間特征表示現(xiàn)象（空間實體）的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置?？臻g特征又稱定位特征或幾何特征，一般用坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示，例如笛卡爾坐標(biāo)系等等。（2）屬性特征表示現(xiàn)象（實體）的特征。例如變量、分類、數(shù)量特征和名稱等等。（3）時間特征描述現(xiàn)象或物體隨時間的變化。其變化的周期有超短周期的、短期的、中期的和長期的。例如人口數(shù)的逐年變化目前的GIS還較少考慮到空間數(shù)據(jù)的時間特征，只考慮其屬性特征與空間特征的結(jié)合?？臻g數(shù)據(jù)具有的其他特征（1）海量特征各種空間數(shù)據(jù)匯集，導(dǎo)致空間數(shù)據(jù)急劇膨脹，呈現(xiàn)海量的特征。（2）異質(zhì)數(shù)據(jù)各種數(shù)據(jù)呈現(xiàn)不同的類型，不同的來源，不同的表達(dá)方式（比例尺，坐標(biāo)系統(tǒng)等），年代等不一致。（3）多維數(shù)據(jù)不僅僅表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的空間三維或時間維方面，也表現(xiàn)在其他方面，如不同的測量方法，遙感數(shù)據(jù)的不同波段等。（4）動態(tài)數(shù)據(jù)不同時相的空間數(shù)據(jù)反映地理事物或現(xiàn)象的發(fā)展變化過程。唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系2.空間數(shù)據(jù)的類型（1）類型數(shù)據(jù)：例如居民點、交通線、土壤類型分布等；（2）面域數(shù)據(jù)：例如多邊形中心點、行政區(qū)域界限和行政單元等；（3）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：例如道路交叉點、街道和街區(qū)等；（4）樣本數(shù)據(jù)：例如氣象站、航線和野外樣方分布區(qū)等；（5）曲面數(shù)據(jù)：例如高程點、等高線和等值區(qū)域；（6）文本數(shù)據(jù)：例如地名、河流名和區(qū)域名稱；（7）符號數(shù)據(jù)：例如點狀符號、線狀符號和面狀符號等。根據(jù)劃分角度不同，可將空間數(shù)據(jù)劃分為不同的類型?？臻g數(shù)據(jù)從幾何上可以抽象為點、線、面數(shù)據(jù)，對于點、線、面數(shù)據(jù)，按其內(nèi)容又可分為七種類型，如下：唐山師范學(xué)院資管系3.空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系（1）拓?fù)洌═opology）“拓?fù)洹币辉~來源于希臘文，其原意是“形狀的研究”。（2）拓?fù)潢P(guān)系是一種對空間結(jié)構(gòu)關(guān)系進行明確定義的數(shù)學(xué)方法。是指圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)（拓?fù)鋵傩裕?。?）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是明確定義空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法。在GIS中，它不但用于空間數(shù)據(jù)的組織，而且在空間分析和應(yīng)用中都有非常重要的意義。唐山師范學(xué)院資管系е3N1е1е2е5е6е4е7P1P3P2P4N4N3N5N2唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系（4）拓?fù)洌═opology）關(guān)系的種類

在GIS中，為了真實地反映地理實體，不僅要包括實體的位置、形狀、大小和屬性、還必須反映實體之間的相互關(guān)系。

①鄰接關(guān)系：空間圖形中同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。例如多邊形之間的鄰接關(guān)系，P2/P3，P1/P2，又如結(jié)點之間的鄰接關(guān)系A(chǔ)與D，C與D等。（如圖）

②關(guān)聯(lián)關(guān)系：空間圖形中不同元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。例如結(jié)點與弧段的關(guān)聯(lián)關(guān)系A(chǔ)與e、a、c；多邊形與弧段的關(guān)聯(lián)關(guān)系P2與e、c、f。（如圖）③包含關(guān)系：空間圖形中同類但不同級元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。例如多邊形P1中包含有多邊形P4。（如圖）唐山師范學(xué)院資管系上圖中結(jié)點、弧段、面相互之間所有的拓?fù)潢P(guān)系如表1-4

唐山師范學(xué)院資管系表1面域與弧段的拓?fù)潢P(guān)系面域 弧段 P1 a,b,c,-g P2 b,d,f P3 c,f,e P4 g 表2結(jié)點與弧段的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)點 弧段 A a,c,e Ba,d,b C d,e,f D b,f,c E g 唐山師范學(xué)院資管系表2-3弧段與結(jié)點的拓?fù)潢P(guān)系弧段 結(jié)點 a A,B b B,D c D,A d B,C e C,A f C,D g E,E 表2-4弧段與面域的拓?fù)潢P(guān)系弧段 左鄰面 右鄰面 a P0P1b P2 P1c P3 P1d P0 P2e P0 P3f P3 P2g P1

（5）點、線、面空間數(shù)據(jù)的空間關(guān)系點—點關(guān)系（分離）點和點之間的關(guān)系主要有兩點（通過某條線）是否相連，兩點之間的距離是多少？如城市中某兩個點之間可否有通路，距離是多少？這是在實際生活中常見的點和點之間的空間關(guān)系問題。點—線關(guān)系（分離、重合）點和線的關(guān)系主要表現(xiàn)在點和線的關(guān)聯(lián)關(guān)系上。如點是否位于線上，點和線之間的距離等等。點—面關(guān)系（分離、包含、相鄰）點和面的關(guān)系主要表現(xiàn)在空間包含關(guān)系上。如某個村子是否位于某個縣內(nèi)？或某個縣共有多少個村子？線—線關(guān)系（分離、相鄰、相交）線和線是否鄰接、相交是線和線關(guān)系的主要表現(xiàn)形式。如河流和鐵路的相交，兩條公路是否通過某個點鄰接？線—面關(guān)系（分離、相鄰、重合、相交、包含）線和面的關(guān)系表現(xiàn)為線是否通過面或和面關(guān)聯(lián)或包含在面之內(nèi)？面—面關(guān)系（分離、相鄰、重合、覆蓋、包含、相交）面和面之間的關(guān)系主要表現(xiàn)為鄰接和包含的關(guān)系。唐山師范學(xué)院資管系（6）拓?fù)潢P(guān)系的重要意義①根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，不需要利用坐標(biāo)或距離，可以確定一種空間實體相對于另一種空間實體的位置關(guān)系。拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何數(shù)據(jù)有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。②利用拓?fù)潢P(guān)系有利于空間要素的查詢，例如某條鐵路通過哪些地區(qū)，某縣與哪些縣鄰接。又如分析某河流能為哪些地區(qū)的居民提供水源，某湖泊周圍的土地類型及對生物棲息環(huán)境作出評價等。③可以根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系重建地理實體。例如根據(jù)弧段構(gòu)建多邊形，實現(xiàn)道路的選取，進行最佳路徑的選擇等。

唐山師范學(xué)院資管系第三節(jié)元數(shù)據(jù)1.元數(shù)據(jù)的概念2.空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的概念和標(biāo)準(zhǔn)3.空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)應(yīng)用唐山師范學(xué)院資管系1.元數(shù)據(jù)的概念與分類

⑴定義“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。科學(xué)界至今沒有確切的定義.一般都認(rèn)為元數(shù)據(jù)就是“關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”。

唐山師范學(xué)院資管系（2）元數(shù)據(jù)的主要作用

①幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位有效地管理和維護空間數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)文檔

②提供有關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)(clearinghouse)及數(shù)據(jù)銷售等方面的信息，便于用戶查詢檢索地理空間數(shù)據(jù)

③提供通過網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)進行查詢檢索的方法或途徑，以及與數(shù)據(jù)交換和傳輸有關(guān)的輔助信息幫助用戶了解數(shù)據(jù)，以便就數(shù)據(jù)是否能滿足其需求作出正確的判斷

④提供有關(guān)信息，以便用戶處理和轉(zhuǎn)換有用的數(shù)據(jù)。

唐山師范學(xué)院資管系（3）元數(shù)據(jù)的內(nèi)容

對數(shù)據(jù)庫的描述；對數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)所有者及數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史等的說明；對數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、源數(shù)據(jù)的比例尺等；對數(shù)據(jù)處理信息的說明，如量綱的轉(zhuǎn)換等；對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述；對數(shù)據(jù)庫的更新、集成方法等的說明。唐山師范學(xué)院資管系（4）元數(shù)據(jù)的性質(zhì)元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，它應(yīng)盡可能多地反映數(shù)據(jù)集自身的特征規(guī)律，以便于用戶對數(shù)據(jù)集的準(zhǔn)確、高效與充分的開發(fā)與利用。不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫，其元數(shù)據(jù)的內(nèi)容會有很大差異。

唐山師范學(xué)院資管系1.空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的概念和標(biāo)準(zhǔn)

⑴定義空間數(shù)據(jù)(Geospatialdata)用于確定具有自然特征或者人工建筑特征的地理實體的地理位置、屬性及其邊界的信息空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)指對于空間數(shù)據(jù)的描述或說明，主要包括（見書27頁）唐山師范學(xué)院資管系（2）空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)

元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)名稱建立標(biāo)準(zhǔn)的組織

CSDGM地球空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)FGDC，美國聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)委員會

GDDD數(shù)據(jù)集描述方法MEGRIN，歐洲地圖事務(wù)組織

CGSB空間數(shù)據(jù)集描述CSC，加拿大標(biāo)準(zhǔn)委員會

CEN地學(xué)信息一數(shù)據(jù)描述一元數(shù)據(jù)CEN／TC287

DIF目錄交換格式NASA

ISO地理信息ISO／TC211唐山師范學(xué)院資管系3.空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)應(yīng)用（1）GIS中使用元數(shù)據(jù)的原因完整性(Completeness)可擴展性(Extensibility)特殊化(Specialization)安全性(Safety)查錯功能(Debugging)瀏覽功能(Browsing)程序生成(Programgeneration)唐山師范學(xué)院資管系（2）空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的應(yīng)用

①幫助用戶獲取數(shù)據(jù)②空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制③在數(shù)據(jù)集成中的應(yīng)用④數(shù)據(jù)存貯和功能實現(xiàn)唐山師范學(xué)院資管系思考題：唐山師范學(xué)院資管系1、簡述地理空間模型是怎樣建立的？2、簡述在GIS中為什么要考慮地圖投影？3、描述地理空間實體的三要素是什么？它們之間的關(guān)系是怎樣的？4、空間數(shù)據(jù)的基本特征有哪些？地理信息的數(shù)字化描述方法有哪些？ebc41325ABC76Dada:結(jié)點號A:多邊形號1:弧段號弧段數(shù)字化方向5、利用關(guān)系表來表達(dá)下圖的空間拓?fù)潢P(guān)系。6、什么是元數(shù)據(jù)？為什么要使用元數(shù)據(jù)？唐山師范學(xué)院資管系第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系思考上述圖片隱含什么信息？唐山師范學(xué)院資管系第一節(jié)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第二節(jié)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第三節(jié)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較和轉(zhuǎn)換第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：指數(shù)據(jù)的組織形式，是適合于計算機存儲、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是地理實體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要作用：溝通GIS與信息的橋梁；充分理解和正確使用GIS的保證。GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要類型：柵格結(jié)構(gòu)和矢量結(jié)構(gòu)唐山師范學(xué)院資管系引言唐山師范學(xué)院資管系第一節(jié)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.簡單柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式柵格結(jié)構(gòu)是最簡單最直觀的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(raster或gridcell)或像元結(jié)構(gòu)(pixel)，是指將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個網(wǎng)格作為一個象元或象素,由行、列號定義，并包含一個代碼,表示該像素的屬性類型或量值，或僅僅包含指向其屬性記錄的指針。唐山師范學(xué)院資管系1.簡單柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)換句話說：柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系(a)點、線、面數(shù)據(jù)(b)柵格表示在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中點：為一個柵格單元（或像元）；線：在一定方向上連接成串的相鄰柵格單元（像元）的集合；面或區(qū)域：聚集在一起的相鄰柵格單元（像元）集合。唐山師范學(xué)院資管系柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的顯著特點：屬性明顯，定位隱含?，F(xiàn)實世界地理實體地理實體柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)容易實現(xiàn)，算法簡單；柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)易于擴充、修改，表達(dá)直觀；柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)便于同遙感圖像結(jié)合；適合作計算機高級語言或作矩陣處理。唐山師范學(xué)院資管系柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：唐山師范學(xué)院資管系柵格數(shù)據(jù)表示的是二維表面上的地理數(shù)據(jù)的離散化數(shù)值。在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，地表被分割為相互鄰接、規(guī)則排列的矩形方塊（特殊的情況下也可以是三角形或菱形、六邊形等。如下圖所示），每個地塊與一個像元相對應(yīng)。唐山師范學(xué)院資管系柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格(像元)的大小與地表相應(yīng)單元的大小之比。當(dāng)像元所表示的面積較大時，對長度、面積等的量測有較大影響。每個像元的屬性是地表相應(yīng)區(qū)域內(nèi)地理數(shù)據(jù)的近似值，因而有可能產(chǎn)生屬性方面的偏差。例如遙感影像的混合像元問題。目讀法：在專題圖上均勻劃分網(wǎng)格，逐個網(wǎng)格地決定其代碼，最后形成柵格數(shù)字地圖文件；矢量數(shù)字化法：利用數(shù)字化儀手扶或自動跟蹤數(shù)字化地圖，得到矢量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)后，再轉(zhuǎn)換為柵格結(jié)構(gòu)；掃描數(shù)字化：逐點掃描專題地圖，將掃描數(shù)據(jù)重采樣和再編碼得到柵格數(shù)據(jù)文件；分類影像輸入：將經(jīng)過分類解譯的遙感影像數(shù)據(jù)直接或重采樣后輸入系統(tǒng)，作為柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的專題地圖。唐山師范學(xué)院資管系柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獲取途徑：第一，在決定柵格代碼時盡量保持地表的真實性，保證最大的信息容量。

唐山師范學(xué)院資管系柵格代碼的確定，為了盡可能保持原圖和原始數(shù)據(jù)的精度、質(zhì)量，通常采用中心點法：用處于柵格中心處的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格代碼。常用于具有連續(xù)分布特性的地理要素，如降雨量分布，人口密度圖等。面積占優(yōu)法：以占矩形區(qū)域面積最大的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格單元的代碼。常用于分類較細(xì)，地物類別斑塊較小的情況。重要性法：根據(jù)柵格內(nèi)不同地物的重要性，選取最重要的地物類型決定相應(yīng)的柵格單元代碼。常用于具有特殊意義而面積較小的地理要素，特別是點、線狀地理要素，如城鎮(zhèn)、交通樞鈕、交通線、河流水系等，百分比法：根據(jù)矩形區(qū)域內(nèi)各地理要素所占面積的百分比數(shù)確定柵格單元的代碼參與。唐山師范學(xué)院資管系第二，縮小單個柵格單元的面積，即增加?xùn)鸥駟卧目倲?shù)，行列數(shù)也相應(yīng)地增加。優(yōu)點：更精細(xì)表達(dá)地理實體，減少混合分類，提高量算精度，接近真實地物形態(tài)。缺點：數(shù)據(jù)量大幅增加，數(shù)據(jù)冗余嚴(yán)重。需要柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼唐山師范學(xué)院資管系編碼的概念地理數(shù)據(jù)編碼，是根據(jù)GIS的目的和任務(wù)，把地圖、圖像等資料按一定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為適于計算機存貯和處理的數(shù)據(jù)過程。地理內(nèi)容的編碼，要反映出地理實體的幾何特征，以及地理實體的屬性特征，空間數(shù)據(jù)的編碼，是地理信息系統(tǒng)設(shè)計中最重要的技術(shù)步驟，它表現(xiàn)由現(xiàn)實世界到數(shù)據(jù)世界之間的界面，是聯(lián)結(jié)從現(xiàn)實世界到數(shù)據(jù)世界的紐帶。唐山師范學(xué)院資管系2.柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式又稱為弗里曼鏈碼(Freeman，1961)或邊界鏈碼。鏈?zhǔn)骄幋a主要是記錄線狀地物和面狀地物的邊界。它把線狀地物和面狀地物的邊界表示為：由某一起始點開始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈?；痉较蚩啥x為：東＝0，東南＝l，南＝2，西南＝3，西＝4，西北＝5，北＝6，東北＝7等八個基本方向唐山師范學(xué)院資管系1）鏈?zhǔn)骄幋a（ChainCodes）唐山師范學(xué)院資管系線狀地物鏈?zhǔn)骄幋a為：1，5，3，3，3，3，3，3，3多邊形邊界按順時針方向的鏈?zhǔn)骄幋a為：5，8，3，2，4，4，6，6，7，6，0，2，1

鏈?zhǔn)骄幋a的優(yōu)點：具有很強的數(shù)據(jù)壓縮能力，且具有一定的運算功能，如面積和周長計算等，探測邊界急彎和凹進部分等都比較容易，類似矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比較適于存儲圖形數(shù)據(jù)。

鏈?zhǔn)骄幋a的缺點：對疊置運算如組合、相交等則很難實施，對局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)，效率較低，而且由于鏈碼以每個區(qū)域為單位存儲邊界，相鄰區(qū)域的邊界則被重復(fù)存儲而產(chǎn)生冗余。唐山師范學(xué)院資管系基本思路：對于一幅柵格圖像，常常有行(或列)方向上相鄰的若干點具有相同的屬性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復(fù)的記錄內(nèi)容。編碼方案：只在各行(或列)數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時依次記錄該代碼以及相同代碼重復(fù)的個數(shù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。

唐山師范學(xué)院資管系2）游程長度編碼（run-lengthcode）如圖a，沿行方向進行如下游程長度編碼：(9,4),(0,4),(9,3),(0,5),(0,1)(9,2),(0,1),(7,2),(0,2),(0,4),(7,2),(0,2),(0,4),(7,4),(0,4),(7,4),(0,4),(7,4),(0,4),(7,4)唐山師范學(xué)院資管系圖a圖b唐山師范學(xué)院資管系兩種方案只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時依次記錄該代碼以及相同的代碼重復(fù)的個數(shù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮：壓縮比的大小與圖的復(fù)雜程度成反比，在變化多的部分，游程數(shù)就多，變化少的部分游程數(shù)就少,圖件越簡單，壓縮效率就越高逐個記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼：數(shù)據(jù)量沒有明顯增加，壓縮效率較高，且易于檢索、疊加合并等操作，運算簡單，適用于機器存儲容量小，數(shù)據(jù)需大量壓縮，而又要避免復(fù)雜的編碼解碼運算，增加處理和操作時間的情況。塊碼是游程長度編碼擴展到二維的情況，采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個記錄單元包括相鄰的若干柵格，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由初始位置(行、列號)和半徑，再加上記錄單元的代碼組成。具體編碼如圖優(yōu)點：適合大而邊界簡單的多邊形；在合并、插入、檢查延伸性、計算面積等操作時有明顯的優(yōu)越性。缺點：對某些運算不適應(yīng)，例如相交，必須在轉(zhuǎn)換成簡單數(shù)據(jù)形式才能順利進行。唐山師范學(xué)院資管系3）塊狀編碼(blockcode)如圖b，塊狀具體編碼為如下：(1,1,2,9),(1,3,1,9),(1,4,1,9),(1,5,2,0),(1,7,2,0),(2,3,1,9),(2,4,1,0),(3,1,1,0),(3,2,1,9),(3,3,1,9),(3,4,1,0),(3,5,2,7),(3,7,2,0),(4,4,1,0),(4,2,1,0),(4,3,1,0),(4,4,1,0),(5,1,4,0),(5,5,4,7)唐山師范學(xué)院資管系圖a圖b四叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念在20世紀(jì)60年代中期就被應(yīng)用到加拿大地理信息系統(tǒng)中（世界上第一個地理信息系統(tǒng)）。基本思想：將一幅柵格地圖或圖像等分為四部分。逐塊檢查其格網(wǎng)屬性值(或灰度)。如果某個子區(qū)的所有格網(wǎng)值都具有相同的值。則這個子區(qū)就不再繼續(xù)分割，否則還要把這個子區(qū)再分割成四個子區(qū)。這樣依次地分割，直到每個子塊都只含有相同的屬性值或灰度為止。換句話說，將2n×2n像元陣列連續(xù)進行4等分，一直分到正方形的大小正好與象元的大小相等為止。如下圖唐山師范學(xué)院資管系4）四叉樹編碼(quad-treecode)唐山師范學(xué)院資管系1）從上而下法：根據(jù)這些表達(dá)式可以求得任一層的某個子象限在全區(qū)的行列位置，并對這個位置范圍內(nèi)的網(wǎng)格值進行檢測。若數(shù)值單調(diào)，就不再細(xì)分。2）從下而上法：對柵格數(shù)據(jù)按如下的順序進行檢測。如果每相鄰四個網(wǎng)格值相同則進行合并，逐次往上遞歸合并，直到符合四叉樹的原則為止。這種方法重復(fù)計算較少，運算速度較快。唐山師范學(xué)院資管系建立四叉樹的方法：唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系四叉樹編碼法有許多有趣的優(yōu)點：1）容易而有效地計算多邊形的數(shù)量特征；2）陣列各部分的分辯率是可變的，邊界復(fù)雜部分四叉樹較高即分級多，分辯率也高，而不需表示許多細(xì)節(jié)的部分則分級少，分辯率低，因而既可精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少存貯量；3）柵格到四叉樹及四叉樹到簡單柵格結(jié)構(gòu)的比其它壓縮方法容易；4）多邊形中嵌套異類小多邊形的表示較方便。轉(zhuǎn)換的不定性，用同一形狀和大小的多邊形可能得出多種不同的四叉樹結(jié)構(gòu)，故不利于形狀分析和模式識別。唐山師范學(xué)院資管系四叉樹編碼法的缺點：四叉樹結(jié)構(gòu)按編碼分類有：常規(guī)四叉樹：除了記錄葉結(jié)點之外，還要記錄中間結(jié)點。

線性四叉樹：只存貯最后葉結(jié)點的信息。唐山師范學(xué)院資管系5）八叉樹編碼

八叉樹結(jié)構(gòu)就是將空間區(qū)域不斷地分解為八個同樣大小的子區(qū)域(即將一個六面的立方體再分解為八個相同大小的小立方體)，同—區(qū)域的屬性相同。八叉樹主要用來解決地理信息系統(tǒng)中的三維問題。

鏈?zhǔn)骄幋a：壓縮效率較高，以接近矢量結(jié)構(gòu)，對邊界的運算比較方便，但不具有區(qū)域性質(zhì)，區(qū)域運算較難；游程長度編碼：在很大程度上壓縮數(shù)據(jù)，又最大限度的保留了原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼十分容易，十分適合于微機地理信息系統(tǒng)采用；塊碼和四叉樹編碼：具有區(qū)域性質(zhì)，又具有可變的分辨率，有較高的壓縮效率，四叉樹編碼可以直接進行大量圖形圖象運算，效率較高，是很有前途的編碼方法。唐山師范學(xué)院資管系幾種編碼方式的對比：唐山師范學(xué)院資管系第一節(jié)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第二節(jié)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第三節(jié)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較和轉(zhuǎn)換第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)唐山師范學(xué)院資管系第二節(jié)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容2.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點、線、多邊形等地理實體，其坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長度和面積的精確定義。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)絕對精確的值不存在。矢量數(shù)據(jù)存儲是以隱式關(guān)系以最小的存儲空間存儲復(fù)雜的數(shù)據(jù)。

唐山師范學(xué)院資管系引言矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是將地理現(xiàn)象或事物抽象為點、線、面實體，通過記錄它們在特定空間坐標(biāo)系下的坐標(biāo)及空間關(guān)系來表達(dá)空間對象的位置。點實體：空間上的一個坐標(biāo)點，用來表達(dá)空間上不可再分的地理實體的坐標(biāo)和屬性代碼；線實體：多個點組成的弧段，記錄兩個或一系列采樣點的坐標(biāo)，并加屬性代碼；面實體：多個弧段組成的封閉多邊形，記錄邊界上一系列采樣點的坐標(biāo)，并加面域?qū)傩源a。唐山師范學(xué)院資管系1.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容唐山師范學(xué)院資管系點實體的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

唐山師范學(xué)院資管系線實體矢量編碼的基本內(nèi)容

系統(tǒng)排列序號

用點號或直接用坐標(biāo)表示組成線實體的n個坐標(biāo)對的序列

既可直接存儲于線文件中，也可單獨存儲，而由標(biāo)識碼聯(lián)接查找顯示線的文本或符號等標(biāo)識線的類型

用點號或直接用坐標(biāo)表示

唐山師范學(xué)院資管系面實體矢量編碼不但要表示位置和屬性，更重要的是能表達(dá)區(qū)域的拓?fù)涮卣?，如形狀、鄰域和層次結(jié)構(gòu)等，以便使這些基本的空間單元可以作為專題圖的資料進行顯示和操作。多邊形網(wǎng)的探討：①形狀、面積和周長唯一；②拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；③多等級的多邊形。唐山師范學(xué)院資管系2.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼方式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼形式，按照其功能和方法可分為：實體式、索引式、雙重獨立式和鏈狀雙重獨立式。實體式定義：是指構(gòu)成多邊形邊界的各個線段，以多邊形為單元進行組織。按照這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，邊界坐標(biāo)數(shù)據(jù)和多邊形單元實體一一對應(yīng)，各個多邊形邊界都單獨編碼和數(shù)字化。

唐山師范學(xué)院資管系多邊形數(shù)據(jù)項A(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1)B(x1,y1),(x9,y9),(x8,y8),(x17,y17),(x16,y16),(x15,y15),(x14,y14),(x13,y13),(x12,y12),(x11,y11),(x10,y10),(x1,y1)C(x24,y24),(x25,y25),(x26,y26),(x27,y27),(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30),(x31,y31),(x24,y24)D(x19,y19),(x20,y20),(x21,y21),(x22,y22),(x23,y23),(x15,y15),(x16,y16),(x19,y19)E(x5,y5),(x18,y18),(x19,y19),(x16,y16),(x17,y17),(x8,y8),(x7,y7),(x6,y6),(x5,y5)唐山師范學(xué)院資管系實體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：具有編碼容易、數(shù)字化操作簡單和數(shù)據(jù)編排直觀等。實體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的缺點：相鄰多邊形的公共邊界要數(shù)字化兩遍，造成數(shù)據(jù)冗余存儲，可能導(dǎo)致輸出的公共邊界出現(xiàn)間隙或重疊；缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓?fù)潢P(guān)系；島只作為一個單個圖形，沒有建立與外界多邊形的聯(lián)系。

唐山師范學(xué)院資管系索引式索引式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用樹狀索引以減少數(shù)據(jù)冗余并間接增加鄰域信息。具體方法是對所有邊界點進行數(shù)字化，將坐標(biāo)對以順序方式存儲，由點索引與邊界線號相聯(lián)系，以線索引與各多邊形相聯(lián)系，形成樹狀索引結(jié)構(gòu)。唐山師范學(xué)院資管系線與多邊形之間的樹狀索引

點與線之間的樹狀索引

多邊形原始數(shù)據(jù)唐山師范學(xué)院資管系雙重獨立式來源：由美國人口統(tǒng)計局研制來進行人口普查分析和制圖的，簡稱為DIME(DualIndependentMapEncoding)系統(tǒng)或雙重獨立式的地圖編碼法。雙重獨立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對圖上網(wǎng)狀或面狀要素的任何一條線段，用其兩端的節(jié)點及相鄰面域來予以定義。特點：采用了拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)唐山師范學(xué)院資管系線號左多邊形右多邊形起點終點aOA18bOA21cOB32dOB43eOB54fOC65gOC76hOC87iCA89jCB95kCD1210lCD1112mCD1011nBA92雙重獨立式（DIME）編碼

多邊形原始數(shù)據(jù)鏈-面關(guān)系中O為制圖區(qū)域外部的多邊形，常稱為包絡(luò)多邊形。

（DIME）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)除了通過線文件生成面文件外，還需要點文件。唐山師范學(xué)院資管系鏈?zhǔn)诫p重獨立式鏈狀雙重獨立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是DIME數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種改進。在DIME中，一條邊只能用直線兩端點的序號及相鄰的面域來表示，而在鏈狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，將若干直線段合為一個弧段（或鏈段），每個弧段可以有許多中間點。在鏈狀雙重獨立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，主要有四個文件：多邊形文件、弧段文件、弧段坐標(biāo)文件、結(jié)點文件。唐山師范學(xué)院資管系多邊形號弧段號周長面積中心點坐標(biāo)Ah,b,aBg,f,c,h,-jCjDe,i,fEe,i,d,b弧段號起始點終結(jié)點左多邊形右多邊形a51OAb85EAc168EBd195OEe1519ODf1516DBg115OBh81ABi1619DEj3131BC弧段文件多邊形原始數(shù)據(jù)多邊形文件弧段號點號a5,4,3,2,1b8,7,6,5c16,17,8d19,18,5e15,23,22,21,20,19f15,16,g1,10,11,12,13,14,15h8,9,1i16,19j31,30,29,28,27,26,25,24,31弧段坐標(biāo)文件

唐山師范學(xué)院資管系比較內(nèi)容矢量格式柵格格式數(shù)據(jù)量小大圖形精度高低圖形運算復(fù)雜、高效簡單、低效遙感影像格式不一致一致或接近輸出表示抽象、昂貴直觀、便宜數(shù)據(jù)共享不易實現(xiàn)容易實現(xiàn)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)分析容易實現(xiàn)不易實現(xiàn)柵格、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點比較

第三節(jié)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較和轉(zhuǎn)換顯著特點：柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“屬性明顯、位置隱含”；矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“位置明顯、屬性隱含”。

1.兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較

唐山師范學(xué)院資管系2.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換矢量數(shù)據(jù)的基本坐標(biāo)是直角坐標(biāo)X、Y，其坐標(biāo)原點一般取圖的左下角。網(wǎng)格數(shù)據(jù)的基本坐標(biāo)是行和列(i,j),其坐標(biāo)原點一般取圖的左上角。兩種數(shù)據(jù)變換時,令直角坐標(biāo)X和Y分別與行與列平行。由于矢量數(shù)據(jù)的基本要素是點、線、面，因而只要實現(xiàn)點、線、面的轉(zhuǎn)換，各種線劃圖形的變換問題基本上都可以得到解決。

唐山師范學(xué)院資管系2.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換(1)點的變換

唐山師范學(xué)院資管系2.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換（2）矢量線段的變換唐山師范學(xué)院資管系2.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換（3）多邊形數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

全柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

多邊形矢量結(jié)構(gòu)向柵格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換

閉合多邊形

唐山師范學(xué)院資管系3.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換（1）基于圖象數(shù)據(jù)的矢量化方法

掃描前的矢量數(shù)據(jù)

掃描得到的灰度值

根據(jù)給定的閾值二值化后得到的柵格數(shù)據(jù)

①二值化：將掃描后線劃圖形產(chǎn)生的柵格數(shù)據(jù)，依據(jù)灰度值，將256或128級不同的灰階壓縮到2個灰階，即0和1兩級。即：最大與最小灰階之間定義一個閾值。

唐山師范學(xué)院資管系3.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換②細(xì)化

細(xì)化是消除線劃橫斷面柵格數(shù)的差異，使得每一條線只保留代表其軸線或周圍輪廓線(對面狀符號而言)位置的單個柵格的寬度。對于柵格線劃的“細(xì)化”方法，可分為“剝皮法”和“骨架化”兩大類。

柵格-矢量轉(zhuǎn)換過程

（a）(b)(c)(d)唐山師范學(xué)院資管系3.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換（3）跟蹤

跟蹤的目的是將寫入數(shù)據(jù)文件的細(xì)化處理后的柵格數(shù)據(jù)，整理為從結(jié)點出發(fā)的線段或閉合的線條，并以矢量形式存儲于特征柵格點中心的坐標(biāo)(圖3—23(d))。3*3柵格組合圖

唐山師范學(xué)院資管系3.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換(2)基于再生柵格數(shù)據(jù)的矢量化方法再生柵格數(shù)據(jù)是指根據(jù)弧段數(shù)據(jù)或多邊形數(shù)據(jù)生成的柵格數(shù)據(jù)。具體矢量化方法：

邊界線追蹤：邊界線跟蹤的目的就是將寫入數(shù)據(jù)文件的細(xì)化處理后的柵格數(shù)據(jù)，整理為從結(jié)點出發(fā)的線段或閉合的線條，并以矢量形式存儲于特征柵格點中心的坐標(biāo)拓?fù)潢P(guān)系生成：對于矢量表示的邊界弧段，判斷其與原圖上各多邊形空間關(guān)系，形成完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并建立與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系。去除多余點及曲線圓滑：由于搜索是逐個柵格進行的，必須去除由此造成的多余點記錄，以減少冗余。唐山師范學(xué)院資管系思考與練習(xí)解釋柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。簡述柵格數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)骄幋a、游程長度編碼、塊狀編碼及四叉樹編碼。簡述矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容。簡述實體式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的優(yōu)缺點。簡述實體式、索引式、雙重獨立式和鏈狀雙重獨立式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼。敘述出矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點比較和優(yōu)缺點比較。敘述由矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換的方法。敘述由柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換的方法。第四章空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫概述1傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型2GIS中空間數(shù)據(jù)庫的組織方式3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)4資源管理系唐山師范學(xué)院數(shù)據(jù)庫概述1數(shù)據(jù)庫技術(shù)（20世紀(jì)60年代初）：一門數(shù)據(jù)管理自動化的綜合性新技術(shù)。主要目的是有效地管理和存取大量的數(shù)據(jù)資源，主要研究如何存儲,使用和管理數(shù)據(jù)。GIS的數(shù)據(jù)庫是一種專門的數(shù)據(jù)庫，具有明顯的空間特征。GIS的數(shù)據(jù)庫是空間數(shù)據(jù)庫，空間數(shù)據(jù)庫的理論與方法是GIS的核心問題。資源管理系唐山師范學(xué)院數(shù)據(jù)庫的定義⑴數(shù)據(jù)庫（Database）:是指為了一定的目的，在計算機系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)組織、存儲和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫管理階段文件管理階段程序管理階段數(shù)據(jù)管理高級階段發(fā)展后的數(shù)據(jù)管理階段最早的形式一是數(shù)據(jù)獨立于應(yīng)用程序而集中管理，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，減少了數(shù)據(jù)冗余，提高了數(shù)據(jù)的效益；二是在數(shù)據(jù)間建立了聯(lián)系，從而使數(shù)據(jù)庫能反映出現(xiàn)實世界中信息的聯(lián)系。資源管理系唐山師范學(xué)院數(shù)據(jù)量特別大：地理系統(tǒng)是一個復(fù)雜的綜合體。要用數(shù)據(jù)來描述各種地理要素，尤其是要素的空間位置，其數(shù)據(jù)量往往大得驚人

數(shù)據(jù)應(yīng)用面廣：如地理研究、環(huán)境保護、土地利用與規(guī)劃、資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境、市政管理、道路建設(shè)等等。屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)密切聯(lián)系：區(qū)別與一般數(shù)據(jù)庫的特征。建空間數(shù)據(jù)庫時，應(yīng)注意兩個問題?？臻g數(shù)據(jù)庫是指某區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合。資源管理系唐山師范學(xué)院唐山師范學(xué)院資管系數(shù)據(jù)庫的主要特征⑵數(shù)據(jù)集中控制數(shù)據(jù)保護

復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)獨立性

數(shù)據(jù)冗余度小

主要特征數(shù)據(jù)庫資源管理系唐山師范學(xué)院唐山師范學(xué)院資管系數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)⑶1物理級：數(shù)據(jù)庫最內(nèi)的一層。它是物理設(shè)備上實際存儲的數(shù)據(jù)集合(物理數(shù)據(jù)庫)。它是由物理模式(也稱內(nèi)部模式)描述的。

2概念級：數(shù)據(jù)庫的邏輯表示，包括每個數(shù)據(jù)的邏輯定義以及數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系。它是由概念模式定義的，這一級也被稱為概念模型。3用戶級：用戶所使用的數(shù)據(jù)庫，是一個或幾個特定用戶所使用的數(shù)據(jù)集合(外部模型)，是概念模型的邏輯子集。它由外部模式定義。

資源管理系唐山師范學(xué)院唐山師范學(xué)院資管系數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)資源管理系唐山師范學(xué)院數(shù)據(jù)組織方式⑷數(shù)據(jù)項記錄文件數(shù)據(jù)庫是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項、字段等；域；物理特點在于它具有確定的物理長度，一般用字節(jié)數(shù)表示；組合數(shù)據(jù)項。

由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項組成；是處理和存儲信息的基本單位；“型”是同類記錄的框架，它定義記錄，“值”是記錄反映實體的內(nèi)容。；關(guān)鍵字。文件是一給定類型的(邏輯)記錄的全部具體值的集合；根據(jù)記錄的組織方式和存取方法可以分為：順序文件、索引文件、直接文件和倒排文件等等。是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，或是具有特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合。其內(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)是現(xiàn)實世界中信息的裁體，是信息的具體表達(dá)形式。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級：資源管理系唐山師范學(xué)院唐山師范學(xué)院資管系邏輯數(shù)據(jù)單位之間的關(guān)系數(shù)據(jù)的層次單位物理單位:

位(比特)、字節(jié)、字、塊(物理記錄)、桶和卷邏輯單位:

數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)項組、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫文件記錄數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項組文件唐山師范學(xué)院資管系數(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。數(shù)據(jù)之間的邏輯聯(lián)系主要有三種：

數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系⑸一對一的關(guān)系（1:1）一對多的關(guān)系（1:N）多對多的關(guān)系（M:N）唐山師范學(xué)院資管系（1）地理名稱空間位置1：11：N1：N1：N省市縣市縣鄉(xiāng)（2）土壤類型農(nóng)作物（3）M：N傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型2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。

唐山師范學(xué)院資管系層次模型⑴唐山師范學(xué)院資管系它的特點是將數(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。實例長江干支流關(guān)系。

原始地圖層次數(shù)據(jù)模型

層次模型⑴唐山師范學(xué)院資管系優(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，慎用刪除命令同一屬性數(shù)據(jù)要存儲多次，數(shù)據(jù)冗余大（如公共邊）不適合于拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)的組織數(shù)據(jù)獨立性較差網(wǎng)絡(luò)模型⑵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?；咎卣魇?，結(jié)點數(shù)據(jù)間沒有明確的從屬關(guān)系，一個結(jié)點可與其它多個結(jié)點建立聯(lián)系。采用有向圖結(jié)構(gòu)唐山師范學(xué)院資管系網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)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)冗余小一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)，具有一定的數(shù)據(jù)獨立性和共享特性，并且運行效率較高

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。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性質(zhì)。不直接支持對于層次結(jié)構(gòu)的表達(dá)

唐山師范學(xué)院資管系網(wǎng)絡(luò)模型⑵關(guān)系模型⑶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。關(guān)系模型是根據(jù)數(shù)學(xué)概念建立的，它把數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)歸結(jié)為滿足一定條件的二維表形式。實體本身的信息以及實體之間的聯(lián)系均表現(xiàn)為二維表，這種表就稱為關(guān)系。一個實體由若干個關(guān)系組成，而關(guān)系表的集合就構(gòu)成為關(guān)系模型。唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系關(guān)系模型⑶關(guān)系數(shù)據(jù)模型示意圖

關(guān)系模型的本質(zhì)：不是人為地設(shè)置指針，而是由數(shù)據(jù)本身自然地建立它們之間的聯(lián)系，并且用關(guān)系代數(shù)和關(guān)系運算來操縱數(shù)據(jù)。表格是同類實體的各種屬性的集合，在數(shù)學(xué)上把這種二維表格叫做關(guān)系。二維表的表頭，即表格的格式是關(guān)系內(nèi)容的框架，這種框架叫做模式，關(guān)系由許多同類的實體所組成，每個實體對應(yīng)于表中的一行，叫做一個元組。表中的每一列表示同一屬性，叫做域。優(yōu)點：能夠以簡單、靈活的方式表達(dá)現(xiàn)實世界中各種實體及其相互間關(guān)系，使用與維護也很方便結(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；關(guān)系模型具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和操作代數(shù)基礎(chǔ)——如關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算等，可將關(guān)系分開，或?qū)蓚€關(guān)系合并，使數(shù)據(jù)的操縱具有高度的靈活性；能搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù)；在關(guān)系數(shù)據(jù)模型中，數(shù)據(jù)間的關(guān)系具有對稱性，增加和刪除數(shù)據(jù)非常方便。唐山師范學(xué)院資管系關(guān)系模型⑶缺陷：實現(xiàn)效率不夠高；描述對象語義的能力較弱；不直接支持層次結(jié)構(gòu)；模型的可擴充性較差；模擬和操縱復(fù)雜對象的能力較弱。唐山師范學(xué)院資管系關(guān)系模型⑶地理數(shù)據(jù)及其基本特征：地理空間數(shù)據(jù)及其基本特征：GIS中空間數(shù)據(jù)庫的組織方式3唐山師范學(xué)院資管系地理數(shù)據(jù)：各種地理特征和現(xiàn)象之間關(guān)系的符號化表示，包括空間位置、屬性特征（簡稱屬性）及時域特征三部分。（與空間位置有關(guān)的各種地理信息，或者是可以用地圖來描述的各種地理信息）其基本特征：空間分布性、數(shù)據(jù)量大、信息載體多樣性地理空間數(shù)據(jù)：是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文景觀數(shù)據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等。（基本上包括三種互相聯(lián)系的數(shù)據(jù)類型：某個已知坐標(biāo)系中的位置、實體間的空間相關(guān)性、與幾何位置無關(guān)的屬性）其基本特征：空間特征、屬性特征、時間特征。唐山師范學(xué)院資管系空間數(shù)據(jù)庫：是某區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合。目的：方便用戶能夠靈活地查詢出所需的地理空間數(shù)據(jù)操作對象：地理空間數(shù)據(jù)（包括空間和非空間數(shù)據(jù)，能夠進行有關(guān)地理空間數(shù)據(jù)的存儲、插入、刪除、更新等操作）與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的區(qū)別：1）將被管理的數(shù)據(jù)從一維推向了二維、三維甚至更高維；2）針對復(fù)雜的地理對象，可進行模擬和推理；3）是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的擴充；4）突破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫理論(如將規(guī)范關(guān)系推向非規(guī)范關(guān)系)，其實質(zhì)性發(fā)展必然導(dǎo)致理論上的創(chuàng)新。唐山師范學(xué)院資管系傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理地理空間數(shù)據(jù)存在的局限性：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，且具有很強的空間相關(guān)性。2）傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理的實體類型較少，且實體類型之間的空間關(guān)系簡單、固定；而地理空間數(shù)據(jù)的實體類型繁多、實體類型之間空間關(guān)系復(fù)雜，且還有新關(guān)系產(chǎn)生(如拓?fù)潢P(guān)系)。3）傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常存貯等長記錄的數(shù)據(jù)；而地理空間數(shù)據(jù)不同空間目標(biāo)的坐標(biāo)串長度不定，具有變長記錄，且數(shù)據(jù)項也可能很大，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)庫中需要有大量的空間數(shù)據(jù)操作和查詢，如相鄰、連通、包含、疊加等。唐山師范學(xué)院資管系混合結(jié)構(gòu)模型（HybridModel）

基本思想：用兩個子系統(tǒng)分別存儲和檢索空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)，其中屬性數(shù)據(jù)存儲在常規(guī)的RDBMS中，幾何數(shù)據(jù)存儲在空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，兩個子系統(tǒng)之間使用一種標(biāo)識符聯(lián)系起來。

唐山師范學(xué)院資管系建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)基礎(chǔ)上的三種主要的綜合數(shù)據(jù)模型。圖4-9混合結(jié)構(gòu)模型RDBMS幾何空間數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)GIS混合結(jié)構(gòu)模型優(yōu)點：屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，存儲和檢索數(shù)據(jù)比較有效、可靠。缺點：兩個存儲子系統(tǒng)相互獨立，查詢操作難以優(yōu)化；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。（例如在幾何空間數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)中目標(biāo)實體仍然存在，但在RDBMS中卻已被刪除。）實際應(yīng)用代表：ARC／INFO、MGE、SICARD、GENEMAP等。唐山師范學(xué)院資管系GIS用戶界面圖形處理RDBMS幾何空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)庫高級語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)語言擴展結(jié)構(gòu)模型（ExtendedModel）基本思想：采用同一DBMS存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。其做法是在標(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。

唐山師范學(xué)院資管系空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)RDBMS屬性數(shù)據(jù)GIS擴展數(shù)據(jù)模型優(yōu)點：聯(lián)結(jié)簡單，存取速度較快；缺點：兩子系統(tǒng)相互獨立，數(shù)據(jù)存儲、操作很難統(tǒng)一；間接操作效率較低，查詢過程復(fù)雜。實際應(yīng)用代表:SYSTEM9、SmallWorld、Geovision等。

唐山師范學(xué)院資管系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)系表二進制塊統(tǒng)一模數(shù)據(jù)型（IntegratedModel）基本思想：在開放型DBMS基礎(chǔ)上擴充空間數(shù)據(jù)表達(dá)功能。

唐山師范學(xué)院資管系統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型優(yōu)點:DBMS擴種方便；數(shù)據(jù)類型的直接操作很方便、有效；用戶可以開發(fā)自己的空間存取算法；解決了空間數(shù)據(jù)變長記錄的存儲問題。缺點：用戶必須在DBMS環(huán)境中實施自己的數(shù)據(jù)類型，對有些應(yīng)用將相當(dāng)復(fù)雜。實際應(yīng)用：TIGRIS(intergraph)、GEO++(荷蘭)等。唐山師范學(xué)院資管系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）面向?qū)ο螅∣bject-OrientedParadigm，簡稱OO）：其概念起源于程序設(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：以對象作為最基本的元素，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決問題。唐山師范學(xué)院資管系面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)41）面向?qū)ο蠹夹g(shù)概述2）面向?qū)ο蠓椒ㄖ械幕靖拍顚ο螅菏菍陀^世界實體的抽象描述，是由描述該對象狀態(tài)的—組數(shù)據(jù)和表達(dá)它的行為的一組操作(方法)組成的。GIS中的地理對象：描述一個實體的空間和屬性數(shù)據(jù)以及定義一系列對實體有意義的操作函數(shù)的統(tǒng)一體。object＝(ID，S，M)ID為對象標(biāo)識，M為方法集，S為對象的內(nèi)部狀態(tài)。總之，一個對象就是一個具有名稱標(biāo)識并有自身的狀態(tài)與功能的實體。唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系對象類：簡稱“類”，是對多個相似對象共同特性的描述，具有相同屬性和操作的對象組合在一起形成“類”(class)。

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：對一個類所定義的所有操作，是對象接收到消息后應(yīng)采取的動作序列的描述。唐山師范學(xué)院資管系協(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做什么。封裝：是將某件事物包圍起來，使外界不必知道其實際內(nèi)容。封裝技術(shù)的優(yōu)點：提高了面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)軟件的可重用性，從而大大提高了復(fù)雜軟件的開發(fā)效率、質(zhì)量和可靠性，更加易于維護。3）面向?qū)ο蠓椒ǖ臄?shù)據(jù)抽象技術(shù)和數(shù)據(jù)抽象工具

面向?qū)ο蟮姆椒ǔ龜?shù)據(jù)與操作的封裝性以外，還具有極強的抽象表達(dá)能力，具有分類(classification)、概括(generalization)、聚集(aggregation)和聯(lián)合(association)等數(shù)據(jù)抽象技術(shù)以及繼承(inheritance)和傳播(propagation)等強有力的抽象工具。

唐山師范學(xué)院資管系分類：把一組具有相同結(jié)構(gòu)的實體歸納成類的過程。超類：在定義類型時，將幾種類型中某些具有公共特征的屬性和操作抽象出來。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。唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系繼承：是一種服務(wù)于概括的工具。（單個繼承和多個繼承）多個繼承實例

唐山師范學(xué)院資管系聯(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(xì)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。例如唐山市大學(xué)生數(shù)量可以由各個大學(xué)的學(xué)生數(shù)求和派生得到。把一組具有相同結(jié)構(gòu)的實體歸納成類的過程。4）面向?qū)ο蟮膸缀纬橄箢愋吞粕綆煼秾W(xué)院資管系空間對象的幾何抽象模型

5）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。6）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?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思想，能有效地表達(dá)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系。另一方面，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型在表達(dá)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DBMS的特性擴充RDBMS，在RDBMS中增加面向?qū)ο蟮奶匦越⑷碌闹С置嫦驅(qū)ο髷?shù)據(jù)模型的OODBMS唐山師范學(xué)院資管系7）Geostar

中的空間對象模型簡述數(shù)據(jù)組織方式。簡述傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的幾種數(shù)據(jù)模型，并進行各自優(yōu)缺點的分析。簡述GIS空間數(shù)據(jù)庫的幾種組織方式，并進行各自優(yōu)缺點分析。簡述GIS數(shù)據(jù)管理方法的發(fā)展過程和趨勢。唐山師范學(xué)院資管系思考題第四章空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫概述1傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型2GIS中空間數(shù)據(jù)庫的組織方式3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)4資源管理系唐山師范學(xué)院數(shù)據(jù)庫概述1數(shù)據(jù)庫技術(shù)（20世紀(jì)60年代初）：一門數(shù)據(jù)管理自動化的綜合性新技術(shù)。主要目的是有效地管理和存取大量的數(shù)據(jù)資源，主要研究如何存儲,使用和管理數(shù)據(jù)。GIS的數(shù)據(jù)庫是一種專門的數(shù)據(jù)庫，具有明顯的空間特征。GIS的數(shù)據(jù)庫是空間數(shù)據(jù)庫，空間數(shù)據(jù)庫的理論與方法是GIS的核心問題。資源管理系唐山師范學(xué)院數(shù)據(jù)庫的定義⑴數(shù)據(jù)庫（Database）:是指為了一定的目的，在計算機系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)組織、存儲和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫管理階段文件管理階段程序管理階段數(shù)據(jù)管理高級階段發(fā)展后的數(shù)據(jù)管理階段最早的形式一是數(shù)據(jù)獨立于應(yīng)用程序而集中管理，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，減少了數(shù)據(jù)冗余，提高了數(shù)據(jù)的效益；二是在數(shù)據(jù)間建立了聯(lián)系，從而使數(shù)據(jù)庫能反映出現(xiàn)實世界中信息的聯(lián)系。資源管理系唐山師范學(xué)院數(shù)據(jù)量特別大：地理系統(tǒng)是一個復(fù)雜的綜合體。要用數(shù)據(jù)來描述各種地理要素，尤其是要素的空間位置，其數(shù)據(jù)量往往大得驚人

數(shù)據(jù)應(yīng)用面廣：如地理研究、環(huán)境保護、土地利用與規(guī)劃、資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境、市政管理、道路建設(shè)等等。屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)密切聯(lián)系：區(qū)別與一般數(shù)據(jù)庫的特征。建空間數(shù)據(jù)庫時，應(yīng)注意兩個問題?？臻g數(shù)據(jù)庫是指某區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合。資源管理系唐山師范學(xué)院唐山師范學(xué)院資管系數(shù)據(jù)庫的主要特征⑵數(shù)據(jù)集中控制數(shù)據(jù)保護

復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)獨立性

數(shù)據(jù)冗余度小

主要特征數(shù)據(jù)庫資源管理系唐山師范學(xué)院唐山師范學(xué)院資管系數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)⑶1物理級：數(shù)據(jù)庫最內(nèi)的一層。它是物理設(shè)備上實際存儲的數(shù)據(jù)集合(物理數(shù)據(jù)庫)。它是由物理模式(也稱內(nèi)部模式)描述的。

2概念級：數(shù)據(jù)庫的邏輯表示，包括每個數(shù)據(jù)的邏輯定義以及數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系。它是由概念模式定義的，這一級也被稱為概念模型。3用戶級：用戶所使用的數(shù)據(jù)庫，是一個或幾個特定用戶所使用的數(shù)據(jù)集合(外部模型)，是概念模型的邏輯子集。它由外部模式定義。

資源管理系唐山師范學(xué)院唐山師范學(xué)院資管系數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)資源管理系唐山師范學(xué)院數(shù)據(jù)組織方式⑷數(shù)據(jù)項記錄文件數(shù)據(jù)庫是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項、字段等；域；物理特點在于它具有確定的物理長度，一般用字節(jié)數(shù)表示；組合數(shù)據(jù)項。

由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項組成；是處理和存儲信息的基本單位；“型”是同類記錄的框架，它定義記錄，“值”是記錄反映實體的內(nèi)容。；關(guān)鍵字。文件是一給定類型的(邏輯)記錄的全部具體值的集合；根據(jù)記錄的組織方式和存取方法可以分為：順序文件、索引文件、直接文件和倒排文件等等。是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，或是具有特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合。其內(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)是現(xiàn)實世界中信息的裁體，是信息的具體表達(dá)形式。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級：資源管理系唐山師范學(xué)院唐山師范學(xué)院資管系邏輯數(shù)據(jù)單位之間的關(guān)系數(shù)據(jù)的層次單位物理單位:

位(比特)、字節(jié)、字、塊(物理記錄)、桶和卷邏輯單位:

數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)項組、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫文件記錄數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項組文件唐山師范學(xué)院資管系數(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。數(shù)據(jù)之間的邏輯聯(lián)系主要有三種：

數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系⑸一對一的關(guān)系（1:1）一對多的關(guān)系（1:N）多對多的關(guān)系（M:N）唐山師范學(xué)院資管系（1）地理名稱空間位置1：11：N1：N1：N省市縣市縣鄉(xiāng)（2）土壤類型農(nóng)作物（3）M：N傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型2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。

唐山師范學(xué)院資管系層次模型⑴唐山師范學(xué)院資管系它的特點是將數(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。實例長江干支流關(guān)系。

原始地圖層次數(shù)據(jù)模型

層次模型⑴唐山師范學(xué)院資管系優(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，慎用刪除命令同一屬性數(shù)據(jù)要存儲多次，數(shù)據(jù)冗余大（如公共邊）不適合于拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)的組織數(shù)據(jù)獨立性較差網(wǎng)絡(luò)模型⑵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?；咎卣魇?，結(jié)點數(shù)據(jù)間沒有明確的從屬關(guān)系，一個結(jié)點可與其它多個結(jié)點建立聯(lián)系。采用有向圖結(jié)構(gòu)唐山師范學(xué)院資管系網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)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)冗余小一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)，具有一定的數(shù)據(jù)獨立性和共享特性，并且運行效率較高

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。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性質(zhì)。不直接支持對于層次結(jié)構(gòu)的表達(dá)

唐山師范學(xué)院資管系網(wǎng)絡(luò)模型⑵關(guān)系模型⑶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。關(guān)系模型是根據(jù)數(shù)學(xué)概念建立的，它把數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)歸結(jié)為滿足一定條件的二維表形式。實體本身的信息以及實體之間的聯(lián)系均表現(xiàn)為二維表，這種表就稱為關(guān)系。一個實體由若干個關(guān)系組成，而關(guān)系表的集合就構(gòu)成為關(guān)系模型。唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系關(guān)系模型⑶關(guān)系數(shù)據(jù)模型示意圖

關(guān)系模型的本質(zhì)：不是人為地設(shè)置指針，而是由數(shù)據(jù)本身自然地建立它們之間的聯(lián)系，并且用關(guān)系代數(shù)和關(guān)系運算來操縱數(shù)據(jù)。表格是同類實體的各種屬性的集合，在數(shù)學(xué)上把這種二維表格叫做關(guān)系。二維表的表頭，即表格的格式是關(guān)系內(nèi)容的框架，這種框架叫做模式，關(guān)系由許多同類的實體所組成，每個實體對應(yīng)于表中的一行，叫做一個元組。表中的每一列表示同一屬性，叫做域。優(yōu)點：能夠以簡單、靈活的方式表達(dá)現(xiàn)實世界中各種實體及其相互間關(guān)系，使用與維護也很方便結(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；關(guān)系模型具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和操作代數(shù)基礎(chǔ)——如關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算等，可將關(guān)系分開，或?qū)蓚€關(guān)系合并，使數(shù)據(jù)的操縱具有高度的靈活性；能搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù)；在關(guān)系數(shù)據(jù)模型中，數(shù)據(jù)間的關(guān)系具有對稱性，增加和刪除數(shù)據(jù)非常方便。唐山師范學(xué)院資管系關(guān)系模型⑶缺陷：實現(xiàn)效率不夠高；描述對象語義的能力較弱；不直接支持層次結(jié)構(gòu)；模型的可擴充性較差；模擬和操縱復(fù)雜對象的能力較弱。唐山師范學(xué)院資管系關(guān)系模型⑶地理數(shù)據(jù)及其基本特征：地理空間數(shù)據(jù)及其基本特征：GIS中空間數(shù)據(jù)庫的組織方式3唐山師范學(xué)院資管系地理數(shù)據(jù)：各種地理特征和現(xiàn)象之間關(guān)系的符號化表示，包括空間位置、屬性特征（簡稱屬性）及時域特征三部分。（與空間位置有關(guān)的各種地理信息，或者是可以用地圖來描述的各種地理信息）其基本特征：空間分布性、數(shù)據(jù)量大、信息載體多樣性地理空間數(shù)據(jù)：是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文景觀數(shù)據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等。（基本上包括三種互相聯(lián)系的數(shù)據(jù)類型：某個已知坐標(biāo)系中的位置、實體間的空間相關(guān)性、與幾何位置無關(guān)的屬性）其基本特征：空間特征、屬性特征、時間特征。唐山師范學(xué)院資管系空間數(shù)據(jù)庫：是某區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合。目的：方便用戶能夠靈活地查詢出所需的地理空間數(shù)據(jù)操作對象：地理空間數(shù)據(jù)（包括空間和非空間數(shù)據(jù)，能夠進行有關(guān)地理空間數(shù)據(jù)的存儲、插入、刪除、更新等操作）與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的區(qū)別：1）將被管理的數(shù)據(jù)從一維推向了二維、三維甚至更高維；2）針對復(fù)雜的地理對象，可進行模擬和推理；3）是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的擴充；4）突破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫理論(如將規(guī)范關(guān)系推向非規(guī)范關(guān)系)，其實質(zhì)性發(fā)展必然導(dǎo)致理論上的創(chuàng)新。唐山師范學(xué)院資管系傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理地理空間數(shù)據(jù)存在的局限性：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，且具有很強的空間相關(guān)性。2）傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理的實體類型較少，且實體類型之間的空間關(guān)系簡單、固定；而地理空間數(shù)據(jù)的實體類型繁多、實體類型之間空間關(guān)系復(fù)雜，且還有新關(guān)系產(chǎn)生(如拓?fù)潢P(guān)系)。3）傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常存貯等長記錄的數(shù)據(jù)；而地理空間數(shù)據(jù)不同空間目標(biāo)的坐標(biāo)串長度不定，具有變長記錄，且數(shù)據(jù)項也可能很大，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)庫中需要有大量的空間數(shù)據(jù)操作和查詢，如相鄰、連通、包含、疊加等。唐山師范學(xué)院資管系混合結(jié)構(gòu)模型（HybridModel）

基本思想：用兩個子系統(tǒng)分別存儲和檢索空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)，其中屬性數(shù)據(jù)存儲在常規(guī)的RDBMS中，幾何數(shù)據(jù)存儲在空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，兩個子系統(tǒng)之間使用一種標(biāo)識符聯(lián)系起來。

唐山師范學(xué)院資管系建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)基礎(chǔ)上的三種主要的綜合數(shù)據(jù)模型。圖4-9混合結(jié)構(gòu)模型RDBMS幾何空間數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)GIS混合結(jié)構(gòu)模型優(yōu)點：屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，存儲和檢索數(shù)據(jù)比較有效、可靠。缺點：兩個存儲子系統(tǒng)相互獨立，查詢操作難以優(yōu)化；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。（例如在幾何空間數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)中目標(biāo)實體仍然存在，但在RDBMS中卻已被刪除。）實際應(yīng)用代表：ARC／INFO、MGE、SICARD、GENEMAP等。唐山師范學(xué)院資管系GIS用戶界面圖形處理RDBMS幾何空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)庫高級語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)語言擴展結(jié)構(gòu)模型（ExtendedModel）基本思想：采用同一DBMS存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。其做法是在標(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。

唐山師范學(xué)院資管系空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)RDBMS屬性數(shù)據(jù)GIS擴展數(shù)據(jù)模型優(yōu)點：聯(lián)結(jié)簡單，存取速度較快；缺點：兩子系統(tǒng)相互獨立，數(shù)據(jù)存儲、操作很難統(tǒng)一；間接操作效率較低，查詢過程復(fù)雜。實際應(yīng)用代表:SYSTEM9、SmallWorld、Geovision等。

唐山師范學(xué)院資管系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)系表二進制塊統(tǒng)一模數(shù)據(jù)型（IntegratedModel）基本思想：在開放型DBMS基礎(chǔ)上擴充空間數(shù)據(jù)表達(dá)功能。

唐山師范學(xué)院資管系統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型優(yōu)點:DBMS擴種方便；數(shù)據(jù)類型的直接操作很方便、有效；用戶可以開發(fā)自己的空間存取算法；解決了空間數(shù)據(jù)變長記錄的存儲問題。缺點：用戶必須在DBMS環(huán)境中實施自己的數(shù)據(jù)類型，對有些應(yīng)用將相當(dāng)復(fù)雜。實際應(yīng)用：TIGRIS(intergraph)、GEO++(荷蘭)等。唐山師范學(xué)院資管系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）面向?qū)ο螅∣bject-OrientedParadigm，簡稱OO）：其概念起源于程序設(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：以對象作為最基本的元素，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決問題。唐山師范學(xué)院資管系面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)41）面向?qū)ο蠹夹g(shù)概述2）面向?qū)ο蠓椒ㄖ械幕靖拍顚ο螅菏菍陀^世界實體的抽象描述，是由描述該對象狀態(tài)的—組數(shù)據(jù)和表達(dá)它的行為的一組操作(方法)組成的。GIS中的地理對象：描述一個實體的空間和屬性數(shù)據(jù)以及定義一系列對實體有意義的操作函數(shù)的統(tǒng)一體。object＝(ID，S，M)ID為對象標(biāo)識，M為方法集，S為對象的內(nèi)部狀態(tài)?？傊?，一個對象就是一個具有名稱標(biāo)識并有自身的狀態(tài)與功能的實體。唐山師范學(xué)院資管系唐山師范學(xué)院資管系對象類：簡稱“類”，是對多個相似對象共同特性的描述，具有相同屬性和操作的對象組合在一起形成“類”(class)。

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：對一個類所定義的所有操作，是對象接收到消息后應(yīng)采取的動作序列的描述。唐山師范學(xué)院資管系協(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做什么。封裝：是將某件事物包圍起來，使外界不必知道其實際內(nèi)容。封裝技術(shù)的優(yōu)點：提高了面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)軟件的可重用性，從而大大提高了復(fù)雜軟件的開發(fā)效率、質(zhì)量和可靠性，更加易于維護。3）面向?qū)ο蠓椒ǖ臄?shù)據(jù)抽象技術(shù)和數(shù)據(jù)抽象工具

面向?qū)ο蟮姆椒ǔ龜?shù)據(jù)與操作的封裝性以外，還具有極強的抽象表達(dá)能力，具有分類(classification)、概括(generalization)、聚集(aggregation)和聯(lián)合(association)等數(shù)據(jù)抽象技術(shù)以及繼承(inheritance)和傳播(propagation)等強有力的抽象工具。

唐山師范學(xué)院資管系分類：把一組具有相同結(jié)構(gòu)的實體歸納成類的過程。超類：在定義類型時，將幾種類型中某些具有公共特征的屬性和操作抽象出來。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