第四章 空间数据库
合集下载
空间数据库的第四章讲稿-PPT课件
面向对象的概念（核心概念）
（五）类和实例(CIass、Instance) 类是对具有共同特征的一组对象的抽象，具有相同的属性类型、消息接 口和方法定义的所有对象构成一个类。类中的一个具体对象称为其所属类的 一个实例，每个实例具有各自不同的状态（属性值）。类有三种主要类型： 1、抽象类(AbstractClass)：不能创建对象，只能作为父类。 2、伴随类（CoClass)：可创建类。可直接创建新对象或实例化。 3、类(Class)：可实例化类。不能直接创建新对象，但在其他类的属性 中可创建它的对象，可以被另一个类的对象实例化，可以被其他类引用，是
面向对象数据模型
一个空间类（非基本类）的实例可以作为元件类实例，聚合成另一 个不同类型空间类的实例。聚合与引用关系表达了类与类之间的横向构 成关系，构成了空间数据库的类复合等级结构。一个复杂的空间对象由 多个其他的空间对象组成，如交通网络由交叉路口、服务设施、道路等 组成。图4-3为复合引用与弱引用举例：
Back
面向对象空间数据模型 （应用问题描述）
一、数据 应用涉及行政区划、城市间路网和土地使用三类数据。 抽象为七个专题： （一）行政区划 行政区域的层次结构划分为国家、省和县三层。 抽象为三个专题： 1、国家country（国家名name，几何属性geometry） 2、省province（省名name，几何属性geometry） 3、县county（县名name，人口population，几何属 性geometry）
Back
面向对象数据模型
一、对象与封装性（encapsulation） 每个概念实体模型化为一个对象，一个对象由描 述该对象状态的一组属性数据和表达其行为的一组方 法组成，是属性数据和行为的统一体。 一个对象object可定义成一个三元组：
地理信息系统空间数据库
三、关系模型
用二维表来表达实体和实体之间的联系。使得设 计、操纵较为容易。
四、三种传统数据模型的比较
§4.3 空间数据库概念模型设计 —语义模型和面向对象模型
• 传统数据模型的弱点： （1）以记录为基础的结构不能很好面向用户
传统模型－记录；现实世界－事务、实体。有时不对应。
（2）不能以自然对象（Object)：实体的抽象（基本元素），封装了数据和操作集 的实体。
• 消息（Message）：请求 对象执行某一操作或回答 某些信息的要求。
• 类：描述一组对象的共同特征。类和实体是抽象与具 体的关系。
3. 对象的性质
• 封装：
• 继承：某类对象可以自然地拥有另一类对象的某些特 征和功能。不必重复实现，减少代码。
2. 概念模型（空间特征，关系描述）
（1）空间特征：点、线、面、体四种基本类型； （2）实体在空间、时间、属性三方面存在联系： • 空间联系：空间位置、分布、关系、运动等； • 时间联系：客体随时间变化，可构成时态数据库； • 属性关系：属性多级分类中的从属关系、聚类关系、相
关关系。
3. 空间数据库的数据模型设计
层次、网状显式地描述关系，但不自然；关系模型联系隐 含，必须检索全部记录才能确定。
（3）语义贫乏
用单一结构描述描述“交互”、“从属”、“构成”等众 多联系，语义上无法区别。
（4）数据类型太少
只提供常用的简单数据类型，不能自定义新的数据类型。
一、语义数据模型
－实体联系模型（E –R模型）
• 提供三种语义概念：
（1）实体：客观存在的起独立作用的客体。 （2）联系：实体间的相互作用或对应关
系:1:1,1:N,M:N, （3）属性：对实体和联系特征的描述。
《空间数据库》PPT课件
网络模型用连接指令或指针来确定数据间的显式连 接关系，是具有多对多类型的数据组织方式 。
学校名称 西科大
学院 教师数 学生数 研究生
环资系系名名
教师数 学生数 研究生 52教师数 300学生数 70研究生
土木 信控
49
257
71
学号 姓名 年级 籍贯
系名 00231系2 名
张教三教师师数数
学3学生生数数广东研究生
2
b
3e
M
5
a
Ⅰc
Ⅱ
f
1
d
4
g
6
地图
M
Ⅰ
Ⅱ
多边形
Ⅰa b c d Ⅱc e f g
Ⅰ
a
1
2
线
Ⅰ
b
2
3
Ⅰ
c
3
4
Ⅰ
d
4
1
Ⅱ
e
3
5
Ⅱ
f
5
6
Ⅱ
g
6
4
点
1 x1 y1
2 x2 y2 3 x3 y3 4 x4 y4 5 x5 t5 6 x6 y6
关系数据库模型的优、缺点
优点： 结构特别灵活，具有严密的数学基础和操作代数
GIS数据库的特征（2）
非结构化特征：在当前通用的关系数据库管理系统中，数 据记录一般是结构化的，即它满足关系数据模型的第一范 式要求，也就是说每一条记录是定长的，数据项表达的只 能是原始数据，不允许镶嵌记录，而空间数据则不能满足 这种结构化要求。
分类编码特征：一般而言，每一个空间对象都有一个分类 编码，而这种分类编码往往属于国家标准，或行业标准， 或地区标准，每一种地物的类型在某个GIS中的属性项个 数是相同的。因而在许多情况下，一种地物类型对应于一 个属性数据表文件。
《空间数据库》PPT课件
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
网络数据库模型的优、缺点
优点：
能明确而方便地表示数据间的复杂关系。 数据加了用户查询和定位的困难。 需要存储数据间联系的指针，使得数据量增大。 数据的修改不方便（指针必须修改）。
关系数据库模型
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
地图
M
Ⅰ
Ⅱ
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
Ⅰ 多边形 Ⅱ a c b e c f d g
点 1 x1 x2 x3 x4 x5 x6 y1 y2 y3 y4 t5 y6
Ⅰ 线 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ
a b c d e f g
层次数据库模型
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。
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
M
Ⅰ
Ⅱ
a 1 2 2
b 3 3
c 4 4
d 1 3
非结构化特征：在当前通用的关系数据库管理系统中，数据记录 分类编码特征：一般而言，每一个空间对象都有一个分类编码， 海量数据特征：空间数据库的数据量比一般的通用数据库要大得 应用面广的特征：GIS数据应用于地理研究、环境保护、土地利
标准DBMS存储空间数据的局限性
空间数据管理：空间数据库
促进产业发展
空间数据库的发展和应用推动了地理信息产业的快速发展，为智慧城 市、环境保护、资源调查等领域提供了重要的技术支撑。
空间数据库的应用领域
智慧城市
空间数据库在智慧城市建设 中发挥着重要作用，支持城 市规划、交通管理、公共安 全等方面的应用。
环境保护
资源调查
空间数据库可用于环境监测、 生态保护、灾害预警等领域， 为环境保护提供科学依据。
数据管理层
负责数据的逻辑存储，包括数据表、索引、视图等数 据结构。
应用层
负责提供数据访问接口，包括查询语言、应用程序接 口等。
空间数据库的存储方式
分布式存储
将数据分散存储在多个节点上，以提高数据存储的可靠性和可扩 展性。
列式存储
按照列进行数据存储，有利于数据的压缩和快速查询。
图式存储
将数据以图的方式进行存储，适用于具有复杂关系的数据。
3
人工智能还可以实现空间数据的预测和优化，为 决策提供更加精准的依据。
THANKS
感谢观看
特点
空间数据库具有空间索引、空间关系和空间分析等特性，能够高效地处理和查 询空间数据，支持地理信息系统（GIS）的应用。
空间数据库的重要性
数据整合与共享
空间数据库能够整合不同来源和格式的空间数据，实现数据的共享 和交换，提高数据利用率。
决策支持
空间数据库能够提供强大的空间分析功能，支持各种地理信息应用， 为政府、企业和学术界的决策提供有力支持。
空间数据库的性能优化
01
索引优化
合理使用索引，提高数据检索速度。
缓存技术
利用缓存技术减少对数据库的频繁 访问，提高系统响应速度。
03
02
查询优化
空间数据库的发展和应用推动了地理信息产业的快速发展，为智慧城 市、环境保护、资源调查等领域提供了重要的技术支撑。
空间数据库的应用领域
智慧城市
空间数据库在智慧城市建设 中发挥着重要作用，支持城 市规划、交通管理、公共安 全等方面的应用。
环境保护
资源调查
空间数据库可用于环境监测、 生态保护、灾害预警等领域， 为环境保护提供科学依据。
数据管理层
负责数据的逻辑存储，包括数据表、索引、视图等数 据结构。
应用层
负责提供数据访问接口，包括查询语言、应用程序接 口等。
空间数据库的存储方式
分布式存储
将数据分散存储在多个节点上，以提高数据存储的可靠性和可扩 展性。
列式存储
按照列进行数据存储，有利于数据的压缩和快速查询。
图式存储
将数据以图的方式进行存储，适用于具有复杂关系的数据。
3
人工智能还可以实现空间数据的预测和优化，为 决策提供更加精准的依据。
THANKS
感谢观看
特点
空间数据库具有空间索引、空间关系和空间分析等特性，能够高效地处理和查 询空间数据，支持地理信息系统（GIS）的应用。
空间数据库的重要性
数据整合与共享
空间数据库能够整合不同来源和格式的空间数据，实现数据的共享 和交换，提高数据利用率。
决策支持
空间数据库能够提供强大的空间分析功能，支持各种地理信息应用， 为政府、企业和学术界的决策提供有力支持。
空间数据库的性能优化
01
索引优化
合理使用索引，提高数据检索速度。
缓存技术
利用缓存技术减少对数据库的频繁 访问，提高系统响应速度。
03
02
查询优化
第四章 GIS空间数据库gis
①建立实际的空间数据库结构；
②以实验性数据进行系统测试；
③加载实际数据，实现空间数据库的建立。
2、空间数据库的运行与维护
第二节 空间数据库概念模型设计: 语义模型与对象模型
• 语义数据模型
E-R模型。实体、联系、属性等概念
面向对象的基本概念：
• 面向对象的数据模型
对象、类； 继承； 重载； 概括与聚集。
2) 概 括：
概括是把几个类中某些具有部分 公共特征的属性和操作方法抽象出 来，形成一个更高层次、更具一般 性的超类的过程。 子类和超类用来表示概括的特 征，表明它们之间的关系是“即 是”(is-a)关系，子类是超类的一 个特例。如多边形对象类和弧段对象
类概括形成空间对象类
3） 聚 集：
聚集是将几个不同类的对象组合 成一个更高级的复合对象的过程。 “复合对象”用来描述更高层 次的对象，“部分”或“成分” 是复合对象的组成部分。“成分” 与“复合对象”的关系是“部 分”(parts—of)的关系。如多边
② 设计全局的E-R模型：
③ 全局E-R模型的优化：实体类型尽可能少，所 含属性尽可能少，实体类型之间联系无冗余。 优化的方式： 把有联系的实体类型合并； 冗余属性的消除； 冗余联系的消除。
二、面向对象的数据模型
1、基本思想：我们通过对问题领域进行 自然分割，用更接近人类通常思维的方式建 立问题领域的模型，从而将客观世界的一切 实体模型化为对象。 每一种对象都有各自的内部状态（结构 模拟）和运动规律（行为模拟）；不同对象 之间的相互联系和相互作用就构成了各种不 同的系统，并使系统尽可能地直接表现出问 题的求解过程。
空间数据库的分类：
从应用性质上空间数据库可分为基础 地理空间数据库和专题数据库。
②以实验性数据进行系统测试；
③加载实际数据，实现空间数据库的建立。
2、空间数据库的运行与维护
第二节 空间数据库概念模型设计: 语义模型与对象模型
• 语义数据模型
E-R模型。实体、联系、属性等概念
面向对象的基本概念：
• 面向对象的数据模型
对象、类； 继承； 重载； 概括与聚集。
2) 概 括：
概括是把几个类中某些具有部分 公共特征的属性和操作方法抽象出 来，形成一个更高层次、更具一般 性的超类的过程。 子类和超类用来表示概括的特 征，表明它们之间的关系是“即 是”(is-a)关系，子类是超类的一 个特例。如多边形对象类和弧段对象
类概括形成空间对象类
3） 聚 集：
聚集是将几个不同类的对象组合 成一个更高级的复合对象的过程。 “复合对象”用来描述更高层 次的对象，“部分”或“成分” 是复合对象的组成部分。“成分” 与“复合对象”的关系是“部 分”(parts—of)的关系。如多边
② 设计全局的E-R模型：
③ 全局E-R模型的优化：实体类型尽可能少，所 含属性尽可能少，实体类型之间联系无冗余。 优化的方式： 把有联系的实体类型合并； 冗余属性的消除； 冗余联系的消除。
二、面向对象的数据模型
1、基本思想：我们通过对问题领域进行 自然分割，用更接近人类通常思维的方式建 立问题领域的模型，从而将客观世界的一切 实体模型化为对象。 每一种对象都有各自的内部状态（结构 模拟）和运动规律（行为模拟）；不同对象 之间的相互联系和相互作用就构成了各种不 同的系统，并使系统尽可能地直接表现出问 题的求解过程。
空间数据库的分类：
从应用性质上空间数据库可分为基础 地理空间数据库和专题数据库。
空间数据管理-空间数据库
空间数据管理-空间数据 库
contents
目录
• 空间数据库概述 • 空间数据库的核心技术 • 空间数据库的应用领域 • 空间数据库面临的挑战与解决方案 • 空间数据库的未来发展趋势
空间数据库概述
01
定义与特点
定义
空间数据库是一种用于存储和管理空 间数据的数据库系统，它能够存储、 检索、更新和管理空间数据，包括地 理信息、地图数据、遥感数据等。
空间数据查询语言
空间数据查询语言是用于查询和管理 空间数据库的标准语言，它提供了丰 富的空间函数和操作符，用于对空间 数据进行各种复杂的查询和操作。
常见的空间数据查询语言包括SQL、 PostGIS等。
空间数据模型与结构
空间数据模型与结构是描述空间数据的组织和表达方式，它决定了空间数据的表示、存储和查询方式 。
环境监测与保护是空间数据库的重要应用领域之一。 环境监测部门需要利用空间数据库来分析环境质量、 生态状况等信息，为环境保护提供决策支持。
环境监测与保护还包括污染治理、生态修复等领域。
空间数据库面临的挑
04
战与解决方案
数据安全与隐私保护
数据加密
采用先进的加密算法对空间数据进行加密， 确保数据在存储和传输过程中的安全性。
访问控制
实施严格的访问控制策略，对不同用户设定不同的 权限级别，防止未经授权的访问和数据泄露。
隐私保护
在数据采集、处理和使用过程中，采取匿名 化、去标识化等技术手段保护用户隐私。
高性能查询优化
索引技术
利用空间索引技术提高查询效率，如 R-tree、Quadtree等。
查询策略优化
根据查询需求和数据特点，优化查询 路径和算法，减少计算量和I/O负载。
contents
目录
• 空间数据库概述 • 空间数据库的核心技术 • 空间数据库的应用领域 • 空间数据库面临的挑战与解决方案 • 空间数据库的未来发展趋势
空间数据库概述
01
定义与特点
定义
空间数据库是一种用于存储和管理空 间数据的数据库系统，它能够存储、 检索、更新和管理空间数据，包括地 理信息、地图数据、遥感数据等。
空间数据查询语言
空间数据查询语言是用于查询和管理 空间数据库的标准语言，它提供了丰 富的空间函数和操作符，用于对空间 数据进行各种复杂的查询和操作。
常见的空间数据查询语言包括SQL、 PostGIS等。
空间数据模型与结构
空间数据模型与结构是描述空间数据的组织和表达方式，它决定了空间数据的表示、存储和查询方式 。
环境监测与保护是空间数据库的重要应用领域之一。 环境监测部门需要利用空间数据库来分析环境质量、 生态状况等信息，为环境保护提供决策支持。
环境监测与保护还包括污染治理、生态修复等领域。
空间数据库面临的挑
04
战与解决方案
数据安全与隐私保护
数据加密
采用先进的加密算法对空间数据进行加密， 确保数据在存储和传输过程中的安全性。
访问控制
实施严格的访问控制策略，对不同用户设定不同的 权限级别，防止未经授权的访问和数据泄露。
隐私保护
在数据采集、处理和使用过程中，采取匿名 化、去标识化等技术手段保护用户隐私。
高性能查询优化
索引技术
利用空间索引技术提高查询效率，如 R-tree、Quadtree等。
查询策略优化
根据查询需求和数据特点，优化查询 路径和算法，减少计算量和I/O负载。
第四章 空间数据库
4 点-线查询 查询某点实体一定范围内的线实体。步骤
： (1)激活点图层，选择一个点
本次您浏览到是第三十二页，共四十三页。
(2)SQL查询 激活线图层，输入查询条件
本次您浏览到是第三十三页，共四十三页。
5 线-线查询
查询与某个线实体相连的其他线实体。步骤：
(1)激活线图层，选择一条线
本次您浏览到是第三十四页，共四十三页。
本次您浏览到是第十三页，共四十三页。
本次您浏览到是第十四页，共四十三页。
网状模型用连接指令或指针来确定数据间的显 式连接关系，是具有多对多类型的数据组织方 式 。网络模型将数据组织成有向图结构，结构 中结点代表数据记录，连线描述不同结点数据间 的关系。
存在以下问题：1）结构复杂，增加了用户查询 和定位的困难。要求用户熟悉数据的逻辑结构， 知道自身所处的位置。（2）网状数据操作命令 具有过程式性质（3）不直接支持对于层次结构 的表达。
(2)SQL查询
输入查条件
本次您浏览到是第三十五页，共四十三页。
6 面-线查询 查询经过某个面实体的线实体。步骤：
(1)激活面图层，选择一个面
本次您浏览到是第三十六页，共四十三页。
(2)SQL查询 激活线图层，输入查询条件
本次您浏览到是第三十七页，共四十三页。
7 点-面查询
查询某个点实体被包含在哪个面实体内部。 步骤： (1)激活点图层，选择一个点
本次您浏览到是第二十四页，共四十三页。
点、线、面实体相互关系的9种查询： 1 点-点查询
查询某点实体给定距离范围内的其他点 实体。如200km。步骤： (1)激活点图层，选择一个点
本次您浏览到是第二十五页，共四十三页。
(2)SQL查询（200km以内的其他点）
(GIS)第四章-空间数据库
• 类：是对多个相似对象共同特性的描述。共享同一属性和方法
集的所有对象的集合构成类。 • 实例：是由一特定类描述的具体对象。
• 类和实例之间是抽象和具体的关系，实例是某类的一个具体对
象，类是多个实例的抽象综合。
（二）继承及类之间的层次关系
继承：是一种现实世界中对象之间独特的关系，它使得某类对象 可以得到另一类对象的特征和能力。如饭店子类从建筑物类继承地址、 建筑日期等属性。
ORM图可以表达子类型的关系。
示，强制性约束用圆点表示。
第三节 空间数据库逻辑模型设计
数据库逻辑设计的任务是把数据库概念设计阶段产生的概念数据库 模式变换为逻辑数据库模式，即适应于某种特定数据库管理系统所支持 的逻辑模型。
传统的数据模型 层次模型
网状模型
关系模型
一、层次模型
• • 概念：层次模型是以记录类型为结点的有向树或森林，能 很好地表达1:N的关系。 主要特点：
的约束来表达业务规则。
ORM图是用图形符号的形式表现对象角色建模的结果。它用对象类 型和谓词来表ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一个事实。
Spatial_Obj
Polygon
Polygon_ID
具有/属于
对象类型：表示实际对象或概念的类型，必须以大写字母开头的英文
名词的形式出现，必须具有唯一的定义，且在模型范围内只能被定义一次。 对象类型有两类：
•
较强的应用适应性
设计技术
数据设计者使用的设计工具，其中包括各种算法、文本化方法、用
户组织的图形表示法、各种转化规则、数据库定义的方法及编程技 术。
设计技术分为两类：数据分析技术和技术设计技术。
四、空间数据库的实现和维护
第四章-空间数据库
1 2 3 4 5
x
26.7 28.4 46.1 31.3 68.4
y
23.5 46.5 42.5 45.6 38.7
地 图
M
Ⅰ
Ⅱ
2 a 1
b Ⅰ d c 4
3
e Ⅱ g
5 f
M
多 形 边
Ⅰ Ⅱ
点
a c b e c f d g
1 2 3 4
x1 x2 x3 x4 x5 x6
y1 y2 y3 y4 t5 y6
学校名称 西北大学
系名 教师数 学生数 研究生 系名 教师数 学生数 研究生 城资系 系名 52 教师数 300 学生数 70 研究生 49 257 71 地质系 化学系
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
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
数据库技术是20世纪 年代初开始发展起来的一 数据库技术是 世纪60年代初开始发展起来的一 世纪 门数据管理自动化的综合性新技术。 门数据管理自动化的综合性新技术。 一、数据库 数据库： 为了一定的目的 ， 在计算机系统中以特定的 数据库 ： 为了一定的目的， 结构组织、存储和应用的相关联的数据集合。 结构组织、存储和应用的相关联的数据集合。 空间数据库： 即地理信息系统的数据库， 空间数据库 ： 即地理信息系统的数据库 ， 是某区域内 关于一定地理要素特征的数据集合。 关于一定地理要素特征的数据集合。
1、计算机对数据的管理阶段
经过了三个阶段 ： 程序管理阶段 文件管理阶段 数据库管理阶段
（1）程序管理阶段 变量赋值、运算、输出均在一个程序中进行，值变程 序就变。 如：add.c #include “stdio.h” main() { int a,b,c; a=3; b=5; c=a+b; printf(“c=%d\n”,c); } 编译后生成add.exe。
x
26.7 28.4 46.1 31.3 68.4
y
23.5 46.5 42.5 45.6 38.7
地 图
M
Ⅰ
Ⅱ
2 a 1
b Ⅰ d c 4
3
e Ⅱ g
5 f
M
多 形 边
Ⅰ Ⅱ
点
a c b e c f d g
1 2 3 4
x1 x2 x3 x4 x5 x6
y1 y2 y3 y4 t5 y6
学校名称 西北大学
系名 教师数 学生数 研究生 系名 教师数 学生数 研究生 城资系 系名 52 教师数 300 学生数 70 研究生 49 257 71 地质系 化学系
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
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
数据库技术是20世纪 年代初开始发展起来的一 数据库技术是 世纪60年代初开始发展起来的一 世纪 门数据管理自动化的综合性新技术。 门数据管理自动化的综合性新技术。 一、数据库 数据库： 为了一定的目的 ， 在计算机系统中以特定的 数据库 ： 为了一定的目的， 结构组织、存储和应用的相关联的数据集合。 结构组织、存储和应用的相关联的数据集合。 空间数据库： 即地理信息系统的数据库， 空间数据库 ： 即地理信息系统的数据库 ， 是某区域内 关于一定地理要素特征的数据集合。 关于一定地理要素特征的数据集合。
1、计算机对数据的管理阶段
经过了三个阶段 ： 程序管理阶段 文件管理阶段 数据库管理阶段
（1）程序管理阶段 变量赋值、运算、输出均在一个程序中进行，值变程 序就变。 如：add.c #include “stdio.h” main() { int a,b,c; a=3; b=5; c=a+b; printf(“c=%d\n”,c); } 编译后生成add.exe。
GIS第四章地理信息系统空间数据库 ppt课件
二、空间数据库系统由哪几部分组成？ 三、空间数据库设计的基本过程是什么？ 四、空间数据库如何加以实现和维护？
PPT课件
4
第一节 空间数据库概述
空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质存 储的与应用相关的地理空间数据的总和，以一系列特定 结构的文件形式组织后存储在介质上。
PPT课件
5
第一节 空间数据库概述
空间数据库设计最终归结为空间数据模型设计。
PPT课件
14
空间数据设计的过程和步骤
需求分析
概念设计
逻辑设计
物理设计
数据库
地理现象 和过程
现实世界
数据库的 概念模型
信息世界
数据库的 逻辑模型
数据库的 存储模型
计算机世界
PPT课件
15
1、空间数据库设计步骤：
（1）需求分析：系统分析特定的专业应用需求。 （2）概念设计：把用户的需求加以解释，并用概念模型表 达出来。概念模型是对现实世界的抽象。主要描述数据及其 之间的语义关系。如实体-联系模型、面向对象数据模型。
PPT课件
20
四、 空间数据库的实现和维护
3、空间数据库的运行和维护 维护空间数据库的安全性和完整性 监测并改善数据库性能 增加新的功能 修改错误
PPT课件
21
内容小结
一、数据管理技术发展阶段 二、空间数据库系统的组 三、空间数据库的设计 四、空间数据库的实现和维护
第四章 地理信息系统空间数据库
PPT课件
1
第四章 地理信息系统空间数据库
第一节 空间数据库概述
第二节 空间数据库概念模型设计
第三节 空间数据库逻辑模型设计
第四节 空间数据库的物理设计
PPT课件
4
第一节 空间数据库概述
空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质存 储的与应用相关的地理空间数据的总和，以一系列特定 结构的文件形式组织后存储在介质上。
PPT课件
5
第一节 空间数据库概述
空间数据库设计最终归结为空间数据模型设计。
PPT课件
14
空间数据设计的过程和步骤
需求分析
概念设计
逻辑设计
物理设计
数据库
地理现象 和过程
现实世界
数据库的 概念模型
信息世界
数据库的 逻辑模型
数据库的 存储模型
计算机世界
PPT课件
15
1、空间数据库设计步骤：
（1）需求分析：系统分析特定的专业应用需求。 （2）概念设计：把用户的需求加以解释，并用概念模型表 达出来。概念模型是对现实世界的抽象。主要描述数据及其 之间的语义关系。如实体-联系模型、面向对象数据模型。
PPT课件
20
四、 空间数据库的实现和维护
3、空间数据库的运行和维护 维护空间数据库的安全性和完整性 监测并改善数据库性能 增加新的功能 修改错误
PPT课件
21
内容小结
一、数据管理技术发展阶段 二、空间数据库系统的组 三、空间数据库的设计 四、空间数据库的实现和维护
第四章 地理信息系统空间数据库
PPT课件
1
第四章 地理信息系统空间数据库
第一节 空间数据库概述
第二节 空间数据库概念模型设计
第三节 空间数据库逻辑模型设计
第四节 空间数据库的物理设计
空间数据库4
图4-11 空间数据的纵向分层组织
4.5.2 横向分块组织
不进行分割存储可能会受到以下限制：
磁盘容量有限 数据可能会被破坏 数据库维护不便 查询分析效率不高
1. 横向分块
分块的主要方式：标准经纬度分块、矩形分块、任意区域多边形分块
2. 分块尺寸
一个图块不能太大 图块划分的原则：存取频率、合理的数据量、利于更新与维护 在多数情况下，图块按照地图图幅大小来划分。
第4章 空间数据组织与管理
4.1 文件组织与数据库 4.2 空间数据管理方式 4.3 空间数据引擎 4.4 空间数据与属性数据的连接 4.5 空间数据组织 4.6 栅格数据存储与管理
4.1 文件组织与数据库
4.1.1 数据文件
文件是由大量性质相同的记录组成的集合，是数据组织的较高层次。 数据项记录文件 键及组合键 键-址变换
文件一般存放在外存上，因而文件组织指是数据记录以某种结构方式在外存 设备上的组织。基本的文件组织方式有： 顺序组织、索引组织、散列组织、链组织
对应的文件称为：顺序文件、索引文件、散列文件、多关键字文件 复杂文件组织方式实际是这四种基本文件组织方式的各种组合。 具体采用何种文件组织方式，取决于应用程序对文件中的记录的使用方式和
2. Oracle Spatial的对象-关系模型
由一组对象数据类型、一种类型的索引方法和这些类型上的操作符组成。
一个空间实体用一行具有SDO_GEOMETRY字段的记录来存储，存为对象对象。 空间索引由基本的SQL的DDL和DML语句实现。
3. SDO_GEOMETRY对象类型
SDO_GEOMETRY是一个对象类型的字段，由5个对象属性组成。 一个空间实体的所有空间信息全部存储在这5个对象属性里。
4.5.2 横向分块组织
不进行分割存储可能会受到以下限制：
磁盘容量有限 数据可能会被破坏 数据库维护不便 查询分析效率不高
1. 横向分块
分块的主要方式：标准经纬度分块、矩形分块、任意区域多边形分块
2. 分块尺寸
一个图块不能太大 图块划分的原则：存取频率、合理的数据量、利于更新与维护 在多数情况下，图块按照地图图幅大小来划分。
第4章 空间数据组织与管理
4.1 文件组织与数据库 4.2 空间数据管理方式 4.3 空间数据引擎 4.4 空间数据与属性数据的连接 4.5 空间数据组织 4.6 栅格数据存储与管理
4.1 文件组织与数据库
4.1.1 数据文件
文件是由大量性质相同的记录组成的集合，是数据组织的较高层次。 数据项记录文件 键及组合键 键-址变换
文件一般存放在外存上，因而文件组织指是数据记录以某种结构方式在外存 设备上的组织。基本的文件组织方式有： 顺序组织、索引组织、散列组织、链组织
对应的文件称为：顺序文件、索引文件、散列文件、多关键字文件 复杂文件组织方式实际是这四种基本文件组织方式的各种组合。 具体采用何种文件组织方式，取决于应用程序对文件中的记录的使用方式和
2. Oracle Spatial的对象-关系模型
由一组对象数据类型、一种类型的索引方法和这些类型上的操作符组成。
一个空间实体用一行具有SDO_GEOMETRY字段的记录来存储，存为对象对象。 空间索引由基本的SQL的DDL和DML语句实现。
3. SDO_GEOMETRY对象类型
SDO_GEOMETRY是一个对象类型的字段，由5个对象属性组成。 一个空间实体的所有空间信息全部存储在这5个对象属性里。
地理信息系统纲要
数据的不一致性
程序与数据之间的独立性不高 应用程序 数据缺乏统一的管理和控制 安全性、完整性 、并发操作、数据破坏后的恢复 子系统的问题 ：大量重复程序、技术难度
OS
数据2
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
数据库系统阶段
20世纪60年代后期: 硬件方面出现了大容量且价格低廉的磁盘 软件方面操作系统已开始成熟，为数据技术的发展提供了良好的 基础 数据处理的规模越来越大，数据共享的要求越来越强烈
地 理 信 息 系 统 原 理
第一节 空间数据库的概念
• 3°数据库维护功能：数据入库需要维护，通常包括如下工作：
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第一节 空间数据库的概念
• 2.数据库的主要特征 • 数据库方法与文件系统方法相比，具有更强的数据管 理能力。数据库具有如下主可以供多个用户使用，每个用户只与 GIS 库中的一部分数据发生联系；用户数据可以重叠，用户可以同时存取 数据而互不影响，大大提高了数据库的使用效率。
地 理 信 息 系 统 原 理
第一节 空间数据库的概念
• 改善系统的性能：及时掌握数据库的性能变化，性能下降 时应进行干预，如对数据进行重新整理和组织。 • 受损后的复原：一方面应能防止各种伤害数据库的行为， 另一方面当数据库受损后，应具有复原的手段。 • 用户管理：对用户应统一管理，分配使用权限，防止非法 使用。 • 拓宽数据库用户的要求：根据用户要求，修改数据模式， 根据新模式重新组织数据。 GIS • 4°通讯功能：应具有与操作系统的接口、与各种语言的接 口、与其它数据库通讯等能力。
地 理 信 息 系 统 原 理
第一节 空间数据库的概念
• 一、数据模型的概念 • 在数据库系统中，现实世界中的事物及联系是用数据模型来描 述的，数据库中各种操作功能的实现是基于不同的数据模型的， 因而数据库的核心问题是模型问题。数据模型是数据库中对数 据的逻辑组织形式的描述。 • 数据模型：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 GIS 象的形式描述和反映一个部门或系统的业务活动和信息流程。
石大地理信息系统讲义04地理信息系统空间数据库
第四章地理信息系统空间数据库主要内容第一节空间数据库概述第二节空间数据库概念模型设计——传统的数据模型第三节空间数据库概念模型——语义数据模型和面向对象数据模型第四节空间数据库逻辑模型设计和物理设计第五节 GIS空间时态数据库第一节空间数据库概述一、空间数据库概述二、空间数据库的设计三、空间数据库的实现和维护一、空间数据库概述1、数据库通常，数据库是数据库系统的简称。
数据库是比文件更大的数据组织。
数据库是具有特定联系的数据的集合，也可以看成是具有特定联系的多种类型的记录集合。
数据库的内部构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系，不能孤立存在。
2、数据组织的分级按逻辑单位分级——从应用的角度来观察数据的，是从数据与其所描述的对象之间的关系来划分数据层次的。
层次有：数据项、记录、文件和数据库。
按物理单位分级——指数据在存储介质上的存储单位，层次是：比特、字节、字、块（物理记录）、桶和卷。
3、数据项（field)•数据项是可以定义数据的最小单位，也叫基本项、字段等。
•数据项与现实世界实体的属性相对应•数据项有一定的取值范围，称为域。
•每个数据项都有一个名称，称为数据项目。
•数据项的值可以是数值的、字母的、字母数字的、汉字的等形式。
•数据项的物理特点在于它具有确定的物理长度，一般用字节数表示。
4、记录（record)•记录由若干相关联的数据项组成。
记录是应用程序输入—输出的逻辑单位。
•对大多数数据库系统而言，记录是处理和存储信息的基本单位。
•记录是关于一个实体的数据总和，构成该记录的数据项表示实体的若干属性。
5、文件（file)文件是一给定类型的（逻辑）记录的全部具体值的集合。
文件用文件名标识。
6、数据库系统o一个完整的数据库系统应该包括数据库、数据库管理系统（Database Management System,DBMS）和数据库应用系统三个组成部分o数据库是按照一定的结构组织在一起的相关数据的集合；o数据库管理系统是提供数据库建立、使用和管理工具的软件系统；o数据库应用系统则是为了满足特定的用户处理需求而建立起来的，具有数据库访问功能的应用软件，它提供给用户一个访问和操作特定数据库的用户界面。
第四章 空间数据管理库优品ppt
地物ID 属性1 属性2
数据的物理分布性和逻辑整体性 数据物理上分布在不同结点上，但逻辑上有相关性；
5、基于对象---关系型数据库系统(Extended Model)
以记录为单位的数据模型不能很好的面向对象，不能嵌套和递归地描述复杂关系的层次和网络结构；
2）基于四叉树的格网索引
以记录为单位的数据模型不能很好的面向对象，不能嵌套和递归地描述复杂关系的层次和网络结构；
SELECT 的简单查询功能是对一个数据库表进行查询，以便选择表 中某些列或某些行。
数据的查询动词是SELECT
1）
SELECT
的简单查询功能
对数据库查询只涉及到一张表，查询的是选择符合条件的某些列或
行。
SELECT语句的一般形式为：
集函数运算时集是否取消重复值
选择形成的结果表
SELECT
查询条件
1、数据库及数据库管理系统 1）数据库（Data Base DB)
22））从应数用的据角度库看关管系模理型的系限制统(Data Base Management System DBMS)
使查询运算，模型操作运算速度慢；
沟道
4
因此它只适用于功能简单的GIS。
3）数据库系统（Data Base System DBS） 地物ID 坐标点系列
3、随机文件（Direct Access File）
通过HASH函数把关键字转换为地址进行存取的文件。
4、倒排文件 （Inverted File ）
地块号 地貌类型 坡度 坡向 利用现状
1
缓坡
5-10o 半阴 林地
2
垣面
<3 o 阳
农地
3
陡坡
> 15o 阳
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四章空间数据库
1.名词解释：
数据库：就是为了一定目的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储和应用的相关联的数据集合。
空间数据库：地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关联的地理空间数据的综合。
面向对象：无论怎么样复杂的事物都可以准确的有一个对象表示，这个对象是一个包含了数据集和操作集的实体。
2.填空：
数据库的三个阶段：程序管理阶段、文件管理阶段、数据库管理阶段。
数据库结构：物理级、概念级、逻辑级。
数据库中的数据组织分为四级：数据项、记录、文件、数据库。
数据间逻辑联系：一对一、一对多、多对多。
数据库设计技术：数据分析技术、技术设计技术。
数据库常用模型：层次模型、网状模型、关系模型。
层次模型数据存储方法：树遍历法、通用选择法。
数据库组合模型：混合结构模型、扩展结构模型、统一结构模型。
数据库设计内容包括了数据模型的三个方面：数据结构、数据操作、完整性约束，具体区分为静态特性设计、动态特性设计、物理设计
3.简答题：
数据库的特征：
1）.数据集中控制
2）.数据冗余度小
3）.数据独立性
4）.复杂的数据模型
5）.数据保护特征
数据库设计原则：
1）.尽量减少空间数据村数的冗余度
2）.提供稳定的空间数据结构
3）.满足用户对空间数据即时访问的需求，并能高效的提供用户所需的空间数据查询结果。
4）.在数据元素间维持复杂的联系，以反映空间数据的复杂性。
5）.支持多样的决策需要，具有较强的应用适宜性。
数据库设计步骤：
1）.需求分析
2）.概念设计
3）逻辑设计
4）.物理设计
三种传统数据模型的比较
空间数据库特征：
1）.数据量特别大
2）.不仅有地理要素的属性数据还有大量的空间数据
3）.数据应用面相当广
地理现象和实体的空间联系：
1）.客体间的联系大体上可以分为空间位置、空间分布、空间形态、空间关系、空间相关、空间统计、空间趋势、空间对比和空间运动等等联系形式。
2）.可体检的时间联系一般可以通过客体变化过程来反映
3）.客体剑的属性联系主要体现为属性多级分类体系中的从属关系、聚类关系、相关关系。