GIS空间数据模型全解
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1）很难描述复杂的地理实体之间的联系，描述多对多的关系时导致物理 存储上的冗余
2）对任何对象的查询都必须从根结点开始，低层次对象的查询效率很低， 很难进行反向查询
3）数据独立性较差，数据更新涉及许多指针，插入和删除操作比较复杂， 父结点的删除意味着其下层所有子结点均被删除；
4）层次命令具有过程式性质，要求用户了解数据的物理结构，并在数据 操纵命令中显式地给出数据的存取路径；
? 层次模型是一种树结构模型，它把数据按自然的层次关系组织起来，以反映数
据之间的隶属关系。
? 层次模型是数据库技术中发展最早、技术上比较成熟的一种数据模型。
? 层次模型的特点是地理数据组织成有向有序的树结构(又称树形结构)。结构中
的结点代表数据记录，连线描述位于不同结点数据间的从属关系(一对多的关系)
2.5 GIS 空间数据模型
一、数据模型概述
数据模型是对现实世界部分现象的抽象，它描述了数据的基本结构及其相互之间 的关系和在数据上的各种操作。 是数据库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织的形式表示， 以抽象的形式描述和反映地理实体构成及其相互关系。
选择与建立数据模型的目的是用最佳的方式表达实体对象及其相互关系，并能以 最佳的方式为用户提供访问数据库的逻辑接口
5）基本不具备演绎功能和操作代数基础。
2.5 GIS空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
2.网状数据模型用于GIS地理数据库的局限性
1）由于网状结构的复杂性，增加了用户查询的定位困难，要求用户熟悉数据 的逻辑结构，知道自己所处的位置；
2）网状数据操作命令具有过程式性质，存在与层次模型相同的问题 3）不直接支持对于层次结构的表达 4）基本不具备演绎功能和操作代数基础。
二、传统的数据模型
2.网状数据模型
? 网状模型将数据组织成有向图结构，图中的结点代表数据记录，连线描述不同
结点数据间的联系。
? 基本特征是，结点数据之间没有明确的从属关系，一个结点可与其它多个结点
建立联系，即结点之间的联系是任意的，任何两个结点之间都能发生联系，可 表示多对多的关系。
2.5 GIS空间数据模型
2.5 GIS空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
3.关系数据模型用于GIS地理数据库的局限性
在GIS分析中，需要综合运用实体之间的空间关系和属性数据，要求GIS数据库
能对实体的属性数据和空间数据进行综合管理。
找离火车站 最近的汽车
站？
距离最近 的汽车站
GIS分析
属性为火 车站的点
检索
二维表是同类实体的各种属性的集合，每个实体对应表中的一行，在关系中称为元组，相 当于通常的一个记录； 表中的列表示属性，称为域，相当于通常的记录中的数据项。满足一定条件的规范化关系 的集合，就构成了关系模型。
? 使用SQL语言对其进行操作。
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
3.关系数据模型
2.5 GIS空间数据模型
三、面向对象模型
1.面向对象的基本思想
通过对问题领域进行自然的分割， 用更接近人类通常思维的方式建立问题领域的模型， 并进行结构模拟和行为模拟， 从而使设计出的软件能尽可能地直接表现出问题的求解过程。
2.5 GIS 空间数据模型
三、面向对象模型
2.基本概念
地理 对象
属性 — 数据 行为—方法
空
间
计
算
所有属性为
汽车站的点
检索
空间 Leabharlann Baidu据库
2.5 GIS 空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
3.关系数据模型用于GIS地理数据库的局限性
对属性数据用通用RDBMS可以很好管理，但对于空间数据一般DBMS却有局限， 表现为： 1）无法用递归和嵌套的方式来描述复杂关系的层次和网状结构，模拟和操作
优点：结构简单灵活； 容易维护和理解，表现在数据的修改和更新方便； 有些系统甚至采用关系数据库系统管理几何图形数据。
缺点：效率不高； 难以表达对象，尤其是复杂对象。
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
4.传统数据模型的比较
2.5 GIS空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
1.层次数据模型用于GIS地理数据库的局限性
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
1.层次数据模型
由树的定义知，一棵树有且仅有一个无双亲结点 的称为根的结点；其余结点有且仅有一个双亲结点
优点：将数据组织成有向有序结构 反映了现实世界中实体之间 的层次关系
缺点：不能表示多对多的关系难以 顾及实体之间的拓扑关系导 致数据冗余
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
2.网状数据模型
优点：可以描述现实世界中极为常 见的多对多的关系
缺点：结构的复杂性限制了它在空 间数据库的使用
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
3.关系数据模型
? 在关系数据模型中，数据的逻辑结构为满足一定条件的二维表，表具有固定的
列数和任意行数，在数学上称为“关系”。
数据模型的三要素：数据结构、数据操作和数据的约束条件 数据结构：指数据的组织形式，在计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构 数据模型：是描述实体及其相互关系的数学描述，是空间数据库建立的逻辑 模型。 两者之间的关系：混合的交叉关系，并不一一对应。
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
1.层次数据模型
3.关系数据模型用于GIS地理数据库的局限性
对属性数据用通用RDBMS可以很好管理，但对于空间数据一般DBMS却有局限， 表现为：
4）一般RDBMS难于存储和维护变长的空间数据及其拓扑关系 5）一般RDBMS难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠加基本操作。 6）一般DBMS不能支持GIS需要的一些复杂图形功能 7）一般RDBMS难以支持复杂的地理信息 8）一般RDBMS难以维护系统数据的完整性。
复杂地理对象的能力较弱 2）描述本身具有复杂结构和涵义的地理对象时，需对地理实体进行不自然的分
解，导致存储模式、查询途径及操作等方面均显得语义不甚合理 3）由于概念模式和存储模式的相互独立性，及实现关系之间的联系需要执行系
统开销较大的联接操作，运行效率不够高。
2.5 GIS 空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
?对象：含有数据和操作方法的独立模块，可以认为是数据和行为的统一体。 对于一个对象，应具有如下特征：
2）对任何对象的查询都必须从根结点开始，低层次对象的查询效率很低， 很难进行反向查询
3）数据独立性较差，数据更新涉及许多指针，插入和删除操作比较复杂， 父结点的删除意味着其下层所有子结点均被删除；
4）层次命令具有过程式性质，要求用户了解数据的物理结构，并在数据 操纵命令中显式地给出数据的存取路径；
? 层次模型是一种树结构模型，它把数据按自然的层次关系组织起来，以反映数
据之间的隶属关系。
? 层次模型是数据库技术中发展最早、技术上比较成熟的一种数据模型。
? 层次模型的特点是地理数据组织成有向有序的树结构(又称树形结构)。结构中
的结点代表数据记录，连线描述位于不同结点数据间的从属关系(一对多的关系)
2.5 GIS 空间数据模型
一、数据模型概述
数据模型是对现实世界部分现象的抽象，它描述了数据的基本结构及其相互之间 的关系和在数据上的各种操作。 是数据库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织的形式表示， 以抽象的形式描述和反映地理实体构成及其相互关系。
选择与建立数据模型的目的是用最佳的方式表达实体对象及其相互关系，并能以 最佳的方式为用户提供访问数据库的逻辑接口
5）基本不具备演绎功能和操作代数基础。
2.5 GIS空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
2.网状数据模型用于GIS地理数据库的局限性
1）由于网状结构的复杂性，增加了用户查询的定位困难，要求用户熟悉数据 的逻辑结构，知道自己所处的位置；
2）网状数据操作命令具有过程式性质，存在与层次模型相同的问题 3）不直接支持对于层次结构的表达 4）基本不具备演绎功能和操作代数基础。
二、传统的数据模型
2.网状数据模型
? 网状模型将数据组织成有向图结构，图中的结点代表数据记录，连线描述不同
结点数据间的联系。
? 基本特征是，结点数据之间没有明确的从属关系，一个结点可与其它多个结点
建立联系，即结点之间的联系是任意的，任何两个结点之间都能发生联系，可 表示多对多的关系。
2.5 GIS空间数据模型
2.5 GIS空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
3.关系数据模型用于GIS地理数据库的局限性
在GIS分析中，需要综合运用实体之间的空间关系和属性数据，要求GIS数据库
能对实体的属性数据和空间数据进行综合管理。
找离火车站 最近的汽车
站？
距离最近 的汽车站
GIS分析
属性为火 车站的点
检索
二维表是同类实体的各种属性的集合，每个实体对应表中的一行，在关系中称为元组，相 当于通常的一个记录； 表中的列表示属性，称为域，相当于通常的记录中的数据项。满足一定条件的规范化关系 的集合，就构成了关系模型。
? 使用SQL语言对其进行操作。
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
3.关系数据模型
2.5 GIS空间数据模型
三、面向对象模型
1.面向对象的基本思想
通过对问题领域进行自然的分割， 用更接近人类通常思维的方式建立问题领域的模型， 并进行结构模拟和行为模拟， 从而使设计出的软件能尽可能地直接表现出问题的求解过程。
2.5 GIS 空间数据模型
三、面向对象模型
2.基本概念
地理 对象
属性 — 数据 行为—方法
空
间
计
算
所有属性为
汽车站的点
检索
空间 Leabharlann Baidu据库
2.5 GIS 空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
3.关系数据模型用于GIS地理数据库的局限性
对属性数据用通用RDBMS可以很好管理，但对于空间数据一般DBMS却有局限， 表现为： 1）无法用递归和嵌套的方式来描述复杂关系的层次和网状结构，模拟和操作
优点：结构简单灵活； 容易维护和理解，表现在数据的修改和更新方便； 有些系统甚至采用关系数据库系统管理几何图形数据。
缺点：效率不高； 难以表达对象，尤其是复杂对象。
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
4.传统数据模型的比较
2.5 GIS空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
1.层次数据模型用于GIS地理数据库的局限性
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
1.层次数据模型
由树的定义知，一棵树有且仅有一个无双亲结点 的称为根的结点；其余结点有且仅有一个双亲结点
优点：将数据组织成有向有序结构 反映了现实世界中实体之间 的层次关系
缺点：不能表示多对多的关系难以 顾及实体之间的拓扑关系导 致数据冗余
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
2.网状数据模型
优点：可以描述现实世界中极为常 见的多对多的关系
缺点：结构的复杂性限制了它在空 间数据库的使用
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
3.关系数据模型
? 在关系数据模型中，数据的逻辑结构为满足一定条件的二维表，表具有固定的
列数和任意行数，在数学上称为“关系”。
数据模型的三要素：数据结构、数据操作和数据的约束条件 数据结构：指数据的组织形式，在计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构 数据模型：是描述实体及其相互关系的数学描述，是空间数据库建立的逻辑 模型。 两者之间的关系：混合的交叉关系，并不一一对应。
2.5 GIS空间数据模型
二、传统的数据模型
1.层次数据模型
3.关系数据模型用于GIS地理数据库的局限性
对属性数据用通用RDBMS可以很好管理，但对于空间数据一般DBMS却有局限， 表现为：
4）一般RDBMS难于存储和维护变长的空间数据及其拓扑关系 5）一般RDBMS难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠加基本操作。 6）一般DBMS不能支持GIS需要的一些复杂图形功能 7）一般RDBMS难以支持复杂的地理信息 8）一般RDBMS难以维护系统数据的完整性。
复杂地理对象的能力较弱 2）描述本身具有复杂结构和涵义的地理对象时，需对地理实体进行不自然的分
解，导致存储模式、查询途径及操作等方面均显得语义不甚合理 3）由于概念模式和存储模式的相互独立性，及实现关系之间的联系需要执行系
统开销较大的联接操作，运行效率不够高。
2.5 GIS 空间数据模型
二、传统数据模型存储空间数据的局限性
?对象：含有数据和操作方法的独立模块，可以认为是数据和行为的统一体。 对于一个对象，应具有如下特征：