GIS空间分析实验教程

选址问题
生 成 距 离 图
重 分 类 距 离 图
人 口 密 度 图
人 口 密 度 重 分 类 图
土 地 利 用 矢 量 转 栅 格 图
土 地 利 用 重 分 类 图
综 合 评 定 指 标 图
地理信息系统空间数据库
地理信息系统空间数据库
空间数据库基本概念
空间数据库传统的数据模型
层次模型
polygon1
polygon2
六、 空间数据模型 网状数据模型 网络数据模型是数据模型的另一种重要结构，它反映着显 示世界中实体间更为复杂的联系，其基本特征是，结点数 据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。如图所示的四个城市的交通联系，不仅是双向的 而且是多对多的。
北京 西安 广州 上海
二、 空间数据模型
数据结构：是指数据的组织形式，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。数据模型是数据库系统中关于 数据和联系的逻辑组织的形式表示。每一种数据模型都以 不同的数据抽象与表示能力来反映客观事物，有其不同的 处理数据联系的方式。
四、数据库的系统结构 数据库是一个复杂的系统。数据库的基本结构可以分 成三个层次：物理级（内模式）、外模式、概念级（概 念模式）和用户级。 1、物理级：数据库最内的一层。它是物理设备上实际存储 的数据集合(物理数据库)。它是由物理模式(也称内部模 式)描述的。 2、概念级（外模式）：数据库的逻辑表示，包括每个数据 的逻辑定义以及数据间的逻辑联系。它是由概念模式定 义的，这一级也被称为概念模型。 3、用户级：用户所使用的数据库，是一个或几个特定用户 所使用的数据集合(外部模型)，是概念模型的逻辑子集。 它由外部模式定义。
2 a 1 d b Ⅰ c 4
M
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
Ⅰ
Ⅱ
a 1 2 2
b 3 3
c 4 4
d 1 3
c 4 3
e 5 5
f 6 6
g 4
二、 空间数据模型 层次数据模型实例 总结层次模式的限制条件：
1、有且公有一个结点无父结点，即根结点 2、除根结点之外，所有结点有且公有一个父结点
二、 空间数据模型
层次数据库模型优缺点
优点： 存取方便且速度快 结构清晰，容易理解 数据修改和数据库扩展容易实现 检索关键属性十分方便 缺陷： 结构呆板，缺乏灵活性 同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边） 不适合于拓扑空间数据的组织
六、 空间数据模型 网状数据模型
网状模型用连接指令或指针来确定数据间的连接关 系，是具有多对多类型的数据组织方式 。
距离模型 What is the difference between these two pictures? Why?
选址图制作 要求：
建立离开现有中学距离图
1 离现有中学不能太近，如何实现？ 2 应选在人口密集地方，如何实现？ 3 某些用地不应该建中学 建立人口密度图
具体指标：
离开现有中学：
0-500:0,500-1000:1,1000-1500:2,>1500:3 人口密度(人/hm2)： 0-50：0, 50-100:1, 土地使用： 工业或绿地：0, 商业:1, 居民地:2 100-200:2, >200:3
两者之间的关系：混合的交叉关系，并不一一对应。 传统的数据模型主要指层次、网状和关系三种模型，它
们是计算机中以文件系统组织的数据模型的继承和发展。
三、空间数据库的主要特征
减少空间数据存储的冗余量
稳定的数据结构 高效的查询功能 反映空间数据的复杂性 较强的应用适用性
较高的共享性
数据独立性 统一管理
六、 空间数据模型
层次数据模型
它的特点是将数据组织成一对多关系的结 构。 层次结构采用关键字来访问其中每一层次 的每一部分。 层次数据库结构特别适用于文献目录、土 壤分类、部门机构等分级数据的组织。
六、 空间数据模型
层次数据模型
层次模型是数据处理中发展较早、技木上也 比较成熟的一种数据模型。它的特点是将数据组 织成有向有序的树结构。层次模型由处于不同层 次的各个结点组成。除根结点外，其余各结点有 且仅有一个上一层结点作为其“双亲”，而位于 其下的较低一层的若干个结点作为其“子女”。 结构中结点代表数据记录，连线描述位于不同结 点数据间的从属关系
一、基本概念
空间数据库管理系统
一般由专业GIS软件提供，如 Oracle,SDE
是指能够对物理介质上存储的土地空间数据进行语义和 逻辑上的定义；
提供必须的空间数据查询、检索和存取功能；
能够空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。
空间数据库应用系统
提供给用户访问和操作空间数据库的用户界面，是应用 户数据处理需求而建立的具有数据库访问功能的应用软 件。 一般需要进行二次开发。
二、 空间数据模型 关系数据模型实例
地图 M Ⅰ Ⅱ
Ⅰ
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f
M
多边形 Ⅱ
a c
b e
c f
d g
Ⅰ
a b c d e f g
1 2 3 4 3 5 6
2
1 x1 x2 x3 x4 x5 x6 y1 y2 y3 y4 t5 y6
6
线
Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ
3 4 1 5 6 4
六、 空间数据模型 网状数据模型 学生甲、乙、丙、丁、选修课程，其中的联系也属于网络 模型。
实
学生甲 学生乙
例
学生丙 学生丁
课程 1
课程 2
课程 3
课程 4
二、 空间数据模型 网状数据模型实例
学校名称 系名 教师数 学生数 研究生 系名 教师数 学生数 研究生 国测系 系名 52 教师数 300 学生数 70 研究生 49 257 71 地质系 化学系 教师号 姓名 年龄 职称 系名 教师数 学生数 66 系名 李四 教师数 30 学生数教授 研究生
优点： •能明确而方便地表示数据间的复杂关系 •数据冗余小 的指针，使得数据量 增大 •数据的修改不方便（指针必须修改）
二、 空间数据模型 关系数据模型
关系数据库模型是以记录组或数据表的形式组织数 据，以便于利用各种土地实体与属性之间的关系进 行存储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据 和属性数据之间关系的一种非常有效的数据组织方 法。
师范大学
学号 姓名 年级 籍贯 系名 教师数 学生数 002312 系名 张三 教师数 3 学生数广东 研究生
学号 课程号 系名 002312 系名 A01 教师数
课程号 课程名 周学时 学分 系名 教师数 学生数 A01系名 GIS 教师数 4学生数 5研究生
二、 空间数据模型 网状数据模型优缺点
一、基本概念
空间数据库定义：
是信息系统在计算机物理存储介 质上存储和应用的相关的空间数据 的总合。一般是以一系列特定结构 的文件的形式组织在存储介质之上 的。 数据库就是为了一定的目的，在 计算机系统中以特定的结构组织、 存储、管理和应用的相关联的数据 集合。 空间数据库与空间数据库系统不同
网状模型
关系模型
概述：
空间数据库是地理信息系统中空间数据的存储场所，在
一个项目的工作过程中，空间数据库发挥着核心的作用。
空间数据库在土地信息系统中的重要性是不言而喻的。
是信息系统发挥作用的关键
空间数据库设计的成败。直接影响到信息系统开发与应
用水平及成效。
通常，数据库是空间数据库系统的简称。
2 3 4 5 6
二、 空间数据模型 关系数据模型优缺点
优点： 结构特别灵活，满足所有布尔逻辑运算和数学 运算规则形成的查询要求 能搜索、组合和比较不同类型的数据 增加和删除数据非常方便 缺陷： 数据库大时，查找满足特定关系的数据费时 对空间关系无法满足
六、 空间数据模型
层次数据模型
Coverages 记录 polygons 记录 arcs 记录
arcs 记录
arcs 记录 层次数据结构
层次数据模型
根结点、父结点、子结点、叶结点
六、 空间数据模型
层次数据模型实例
二、 空间数据模型 层次数据模型实例
二、 空间数据模型 层次数据模型实例
五、空间数据库的数据模型
数据模型是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组 织的形式表示。每一个具体的数据库都是由一个相应的 数据模型来定义。每一种数据模型都以不同的数据抽象 与表示能力来反映客观事物，有其不同的处理数据联系 的方式。数据模型的主要任务就是研究记录类型之间的 目前，数据库领域采用的数据模型有层次模型、网 联系。 状模型和关系模型，其中应用最广泛的是关系模型。