地球物理勘探PPT 1
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功能—函数、方法。 对象的划分：根据对象的共性，及对它的研究目的来划分，与具体 的目的、性质相联系，不同的目的就会有不同划分。 •划分原则：找共同点，所有具有共性的系统成份就可为一种对象。
地 质 第31页 GIS基础－－the basics of GIS
类
共享同一属性和方法集的所有对象的集合构成类。如河流均 具有共性，如名称、长度、流域面积等，以及相同的操作方法， 如查询、计算长度、求流域面积等，因而可抽象为河流类。
要问题包括： 1）在GIS中，空间数据记录是变长的，因为需要存储的坐标点 的数目是变化的，而一般数据库都只允许把记录的长度设定为固定 长度。不仅如此，在存储和维护空间数据拓扑关系方面，DBMS也 存在着严重的缺陷。因而，一般要对标准的DBMS增加附加的软件 功能。 2）DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠 加等基本操作。 3）GIS需要一些复杂的图形功能，一般的DBMS不能支持。
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 系名谢元礼 教师数 30 学生数教授 研究生
学号 课程号 系名 002312 系名 A01 教师数
地 质
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
4.1 空间数据库概念
空间数据库系统
c.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。
地 质
第8页
GIS基础－－the basics of GIS
地 质
第9页
GIS基础－－the basics of GIS
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；
地 质 第22页 GIS基础－－the basics of GIS
5.3 GIS数据库中数据组织方式
2)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
5.3 GIS数据库中数据组织方式
一、数据组织的分级
数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据项、记录、 A B 文件和数据库。 1）数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、基本项、 A B 字段等。
2）记录：由若干相关联的数据项组成。 记录 3）文件：文件是一给定类型的(逻辑)记录的全部具体值的集合。 文件 4）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 数据项 录的集合。数据库的内部构造是文件的集合，这些文件之间存 数据项组 在某种联系，不能孤立存在。
5.1 空间数据库概念
空间数据库的作用
海量数据 地理系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各
种地理要素，尤其是要素的空间位置，其数据量往往很大。
地理要素的属性数据和空间数据，
空间数据即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种 数据之间具有不可分割的联系。
数据应用广泛。
例如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态 环境、市政管理、道路建设等。
地 质
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 据 库 的 装 入
数 数 数 据 据 据 应用数据装入数据库 库 管 库 通 理 a)键盘输入； 维 讯 护 b)接受另一个系 统 的数据文件
第14页 GIS基础－－the basics of GIS
地 质
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 据 库 的 装 入
数 据 管 理
数 数 运行控制据 据 库 库 数据存取、更新 通 维 讯 数据完整性、有效性 护 数据公享
GIS基础－－the basics of GIS
地 质
第15页
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 数 据 据 重新定义 管 库 数据重新组织 理 的 装 性能监督与分析 入
数据库整理 故障恢复
1 x1 x2 x3 x4 y1 y2 y3 y4
Ⅰ 线 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ
地 质
a b c d e
第26页
1 2 3 4 3 5 6
2 3 4 1 5
2 3 4
6
5
6wk.baidu.com
x5
x6
t5
y6
Ⅱ Ⅱ
f g
6 GIS基础－－the basics of GIS 4
关系数据库模型
优点：
结构特别灵活，满足所有布尔逻辑运算和数学运算规
别适用于文献目录、土壤分类、部门机构等分级数据的组织。
地 质 第20页 GIS基础－－the basics of GIS
层次模型
2 a 1 d b Ⅰ c 4
M
3
e Ⅱ g
5 f
M
6
Ⅰ
Ⅱ
a 1 2
地 质
b 2 3 3
c 4 4
d 1
第21页
c 3 4 3
e 5 5
f 6 6
g 4
GIS基础－－the basics of GIS
用户设计 的数据库
商业数据库
空间数据库 不具备管理属 性数据能力
地 质
属性数据库 不具备管理空 间数据能力
空间及属性 数据库
仅为附加空间 数据管理能力
第30页
空间及属性 数据库
需要重新设计 两功能都有
GIS基础－－the basics of GIS
5.4 面向对象数据库系统
一、基本概念
属性—数据
5.3 GIS数据库中数据组织方式
1）用于GIS地理数据库存在的主要问题是：
①
难于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层次结构的根结点开始，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
数 据 库 维 护
数 据 库 通 讯
地 质
第16页
GIS基础－－the basics of GIS
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 数 数 据 据 据 管 操作系统接口处理 库 库 理 的 各种语言接口 维 装 护 远程操做接口处理 入
数 据 库 通 讯
地 质
第17页
GIS基础－－the basics of GIS
用户界面。
地 质
第6页
GIS基础－－the basics of GIS
5.1 空间数据库概念
空间数据库系统
a.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 用有关的地理空间数据的总和。
b.空间数据库管理系统
能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语义和 逻辑上的定义。
地 质 第7页 GIS基础－－the basics of GIS
部通过DBMS进行。
地 质
第12页
GIS基础－－the basics of GIS
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 数 数 数 据 据 提供书写各种模式的语 据 据 库 管 库 库 言及其支撑软件，并把 通 理 的 维 各种定义信息也存贮于 讯 装 护 系统之中。它勾画出数 入 据库的框架。
第13页 GIS基础－－the basics of GIS
第24页 GIS基础－－the basics of GIS
网络数据库模型
优点：
能明确而方便地表示数据间的复杂关系
数据冗余小
缺陷：
网状结构的复杂，增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）
地 质 第25页 GIS基础－－the basics of GIS
5.3 GIS数据库中数据组织方式
三、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。 数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。
1. 层次模型
层次模型反映了实体之间的层次关系，简单、直观，易于理解，并在 一定程度上支持数据的重构。其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
整性，保护系列必须与空间数据一起存储，否则一条记录的改 变就会使其他数据文件产生错误。一般的DBMS都难以保证这 些。
地 质
第29页
GIS基础－－the basics of GIS
5 GIS的数据管理方法
GIS应用软件
GIS应用软件 GIS应用软件
管理空间 数据的软件
管理属性 数据的DBMS
扩展DBMS 以容纳空间数据
b.数据库管理系统（Database Management System，
DBMS） 提供数据库建立，使用和管理工具的软件系统
地 质
第5页
GIS基础－－the basics of GIS
4.1 空间数据库概念
数据库系统（Data Base System）
c.数据库应用系统
满足特定的用户数据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
3 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
利用各种地理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。
地图 M Ⅰ Ⅱ
点
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f
M
多边形
Ⅰ Ⅱ
a c
b e
c f
d g
3) 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
地 质 第23页 GIS基础－－the basics of GIS
2. 网络数据库模型
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 河南理工 大学 系名 教师数 学生数 研究生 系名 教师数 学生数 研究生 地科系 系名 20 教师数 300 学生数 70 研究生 49 257 71 地质系 化学系
地 质 第10页 GIS基础－－the basics of GIS
5.2 空间数据库 数 据 库
数据 存储
原始信息 数据库
地 质
数据 管理
程序库 (数据库软件)
第11页
GIS基础－－the basics of GIS
数据库管理系统
数据库管理系统是处理数据库存取和各
种管理控制的软件，应用程序对数据库的操作全
地 质 第18页 GIS基础－－the basics of GIS
5.3 GIS数据库中数据组织方式
二、数据间的逻辑联系
数据间的逻辑联系主要是指记录与记录之间的联系。 A 1）一对一的联系(1：1)
B
2）一对多的联系(1：N)
3）多对多的联系(M：N)
A
A
B
B
A
B
A
B
地 质
A
B
第19页
GIS基础－－the basics of GIS
地 质
第28页
GIS基础－－the basics of GIS
4）单个地理实体的表达需要多个文件、多条记录、或包括 大地网、特征坐标、拓扑关系、空间特征量测值、属性数据的 关键字以及非空间专题属性等，一般的DBMS也难以支持。 5）具有高度内部联系的GIS数据记录需要更复杂的安全性
维护系统，为了保证空间数据库的完整性，保护数据文件的完
行为—方法
地理对象
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。如一个城市、一棵树均可作为地理对象。
•具有一个唯一的标识，以表明其存在的独立性；
• 具有一组描述特征的属性，以表明其在某一时刻的状态——静态 属性—数据；
• 具有一组表示行为的操作方法，用以改变对象的状态。--作用、
教学重点与难点
本章重点
•
GIS数据的组织方式
•
面向对象数据模型
地 质
第4页
GIS基础－－the basics of GIS
5.1 空间数据库概念
数据库系统（Data Base System）
a.数据库
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。
第四章
地 质
第1页
GIS基础－－the basics of GIS
第五章地理信息系统空间数据库
地 质
第2页
GIS基础－－the basics of GIS
教学目的与要求
通过本章的学习，了解空间数据库的基本 概念和常用的数据模型，掌握 GIS数据的
组织方式，熟悉面向对象数据模型。
地 质
第3页
GIS基础－－the basics of GIS
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
地 质 第27页 GIS基础－－the basics of GIS
4 采用标准DBMS存储空间数据的主要问题
用标准的DBMS来存储空间数据，不如存储表格数据那样好，其主
地 质 第31页 GIS基础－－the basics of GIS
类
共享同一属性和方法集的所有对象的集合构成类。如河流均 具有共性，如名称、长度、流域面积等，以及相同的操作方法， 如查询、计算长度、求流域面积等，因而可抽象为河流类。
要问题包括： 1）在GIS中，空间数据记录是变长的，因为需要存储的坐标点 的数目是变化的，而一般数据库都只允许把记录的长度设定为固定 长度。不仅如此，在存储和维护空间数据拓扑关系方面，DBMS也 存在着严重的缺陷。因而，一般要对标准的DBMS增加附加的软件 功能。 2）DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠 加等基本操作。 3）GIS需要一些复杂的图形功能，一般的DBMS不能支持。
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 系名谢元礼 教师数 30 学生数教授 研究生
学号 课程号 系名 002312 系名 A01 教师数
地 质
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
4.1 空间数据库概念
空间数据库系统
c.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。
地 质
第8页
GIS基础－－the basics of GIS
地 质
第9页
GIS基础－－the basics of GIS
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；
地 质 第22页 GIS基础－－the basics of GIS
5.3 GIS数据库中数据组织方式
2)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
5.3 GIS数据库中数据组织方式
一、数据组织的分级
数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据项、记录、 A B 文件和数据库。 1）数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、基本项、 A B 字段等。
2）记录：由若干相关联的数据项组成。 记录 3）文件：文件是一给定类型的(逻辑)记录的全部具体值的集合。 文件 4）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 数据项 录的集合。数据库的内部构造是文件的集合，这些文件之间存 数据项组 在某种联系，不能孤立存在。
5.1 空间数据库概念
空间数据库的作用
海量数据 地理系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各
种地理要素，尤其是要素的空间位置，其数据量往往很大。
地理要素的属性数据和空间数据，
空间数据即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种 数据之间具有不可分割的联系。
数据应用广泛。
例如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态 环境、市政管理、道路建设等。
地 质
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 据 库 的 装 入
数 数 数 据 据 据 应用数据装入数据库 库 管 库 通 理 a)键盘输入； 维 讯 护 b)接受另一个系 统 的数据文件
第14页 GIS基础－－the basics of GIS
地 质
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 据 库 的 装 入
数 据 管 理
数 数 运行控制据 据 库 库 数据存取、更新 通 维 讯 数据完整性、有效性 护 数据公享
GIS基础－－the basics of GIS
地 质
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数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 数 据 据 重新定义 管 库 数据重新组织 理 的 装 性能监督与分析 入
数据库整理 故障恢复
1 x1 x2 x3 x4 y1 y2 y3 y4
Ⅰ 线 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ
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a b c d e
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1 2 3 4 3 5 6
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Ⅱ Ⅱ
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6 GIS基础－－the basics of GIS 4
关系数据库模型
优点：
结构特别灵活，满足所有布尔逻辑运算和数学运算规
别适用于文献目录、土壤分类、部门机构等分级数据的组织。
地 质 第20页 GIS基础－－the basics of GIS
层次模型
2 a 1 d b Ⅰ c 4
M
3
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5 f
M
6
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Ⅱ
a 1 2
地 质
b 2 3 3
c 4 4
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c 3 4 3
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GIS基础－－the basics of GIS
用户设计 的数据库
商业数据库
空间数据库 不具备管理属 性数据能力
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属性数据库 不具备管理空 间数据能力
空间及属性 数据库
仅为附加空间 数据管理能力
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空间及属性 数据库
需要重新设计 两功能都有
GIS基础－－the basics of GIS
5.4 面向对象数据库系统
一、基本概念
属性—数据
5.3 GIS数据库中数据组织方式
1）用于GIS地理数据库存在的主要问题是：
①
难于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层次结构的根结点开始，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
数 据 库 维 护
数 据 库 通 讯
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GIS基础－－the basics of GIS
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 数 数 据 据 据 管 操作系统接口处理 库 库 理 的 各种语言接口 维 装 护 远程操做接口处理 入
数 据 库 通 讯
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GIS基础－－the basics of GIS
用户界面。
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GIS基础－－the basics of GIS
5.1 空间数据库概念
空间数据库系统
a.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 用有关的地理空间数据的总和。
b.空间数据库管理系统
能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语义和 逻辑上的定义。
地 质 第7页 GIS基础－－the basics of GIS
部通过DBMS进行。
地 质
第12页
GIS基础－－the basics of GIS
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 数 数 数 据 据 提供书写各种模式的语 据 据 库 管 库 库 言及其支撑软件，并把 通 理 的 维 各种定义信息也存贮于 讯 装 护 系统之中。它勾画出数 入 据库的框架。
第13页 GIS基础－－the basics of GIS
第24页 GIS基础－－the basics of GIS
网络数据库模型
优点：
能明确而方便地表示数据间的复杂关系
数据冗余小
缺陷：
网状结构的复杂，增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）
地 质 第25页 GIS基础－－the basics of GIS
5.3 GIS数据库中数据组织方式
三、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。 数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。
1. 层次模型
层次模型反映了实体之间的层次关系，简单、直观，易于理解，并在 一定程度上支持数据的重构。其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
整性，保护系列必须与空间数据一起存储，否则一条记录的改 变就会使其他数据文件产生错误。一般的DBMS都难以保证这 些。
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第29页
GIS基础－－the basics of GIS
5 GIS的数据管理方法
GIS应用软件
GIS应用软件 GIS应用软件
管理空间 数据的软件
管理属性 数据的DBMS
扩展DBMS 以容纳空间数据
b.数据库管理系统（Database Management System，
DBMS） 提供数据库建立，使用和管理工具的软件系统
地 质
第5页
GIS基础－－the basics of GIS
4.1 空间数据库概念
数据库系统（Data Base System）
c.数据库应用系统
满足特定的用户数据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
3 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
利用各种地理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。
地图 M Ⅰ Ⅱ
点
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
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5 f
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多边形
Ⅰ Ⅱ
a c
b e
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3) 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
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2. 网络数据库模型
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 河南理工 大学 系名 教师数 学生数 研究生 系名 教师数 学生数 研究生 地科系 系名 20 教师数 300 学生数 70 研究生 49 257 71 地质系 化学系
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5.2 空间数据库 数 据 库
数据 存储
原始信息 数据库
地 质
数据 管理
程序库 (数据库软件)
第11页
GIS基础－－the basics of GIS
数据库管理系统
数据库管理系统是处理数据库存取和各
种管理控制的软件，应用程序对数据库的操作全
地 质 第18页 GIS基础－－the basics of GIS
5.3 GIS数据库中数据组织方式
二、数据间的逻辑联系
数据间的逻辑联系主要是指记录与记录之间的联系。 A 1）一对一的联系(1：1)
B
2）一对多的联系(1：N)
3）多对多的联系(M：N)
A
A
B
B
A
B
A
B
地 质
A
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GIS基础－－the basics of GIS
4）单个地理实体的表达需要多个文件、多条记录、或包括 大地网、特征坐标、拓扑关系、空间特征量测值、属性数据的 关键字以及非空间专题属性等，一般的DBMS也难以支持。 5）具有高度内部联系的GIS数据记录需要更复杂的安全性
维护系统，为了保证空间数据库的完整性，保护数据文件的完
行为—方法
地理对象
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。如一个城市、一棵树均可作为地理对象。
•具有一个唯一的标识，以表明其存在的独立性；
• 具有一组描述特征的属性，以表明其在某一时刻的状态——静态 属性—数据；
• 具有一组表示行为的操作方法，用以改变对象的状态。--作用、
教学重点与难点
本章重点
•
GIS数据的组织方式
•
面向对象数据模型
地 质
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GIS基础－－the basics of GIS
5.1 空间数据库概念
数据库系统（Data Base System）
a.数据库
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。
第四章
地 质
第1页
GIS基础－－the basics of GIS
第五章地理信息系统空间数据库
地 质
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GIS基础－－the basics of GIS
教学目的与要求
通过本章的学习，了解空间数据库的基本 概念和常用的数据模型，掌握 GIS数据的
组织方式，熟悉面向对象数据模型。
地 质
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GIS基础－－the basics of GIS
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
地 质 第27页 GIS基础－－the basics of GIS
4 采用标准DBMS存储空间数据的主要问题
用标准的DBMS来存储空间数据，不如存储表格数据那样好，其主