空间数据库引擎
《地理信息系统教程》专业术语 名词解释
《地理信息系统教程》专业术语第一章信息指音讯、消息、通讯系统传输和处理的对象，泛指人类社会传播的一切内容。
地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。
地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。
地理信息系统是在计算机硬、软件的支持下，对整个或部分地球表层的有关地理分布数据进行采集、存储、显示、处理、分析、输出的计算机系统。
空间查询利用空间索引机制，从数据库中找出符合该条件的空间数据。
空间分析操纵空间数据使之成为不同的形式，并且提取其潜在的信息。
工具型GIS具有GIS的基本功能、供其他系统调用或用户进行二次开发的操作平台应用型GIS是根据用户的需求和应用目的而设计的一类或多类专门型GIS 数字地球是利用数字技术和方法将地球及其上的活动和环境的时空变化数据,按地球的坐标加以整理，存入全球分布的计算机中，构成一个全球的数字模型网格GIS它是利用现有的网格技术、空间信息基础设施、空间信息网络协议规范，形成一个虚拟的空间信息管理与处理环境，将空间地理分布的、异构的各种设备与系统进行集成，为用户提供一体化的空间信息应用服务的智能化信息平台。
虚拟现实GIS 指一种专门用于研究地球科学的，或以地球系统为对象的虚拟现实技术移动GIS是以移动互联网为支撑、以智能手机或平板电脑为终端、结合北斗、GPS或基站为定位手段的GIS系统第二章大地水准面：可以假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。
大地体指由大地水准面所包围的地球形体。
地球椭球一个形状和大小与大地水准面最为接近的旋转椭球椭球定位地球椭球的形状、大小确定之后，还应该进一步确定地球椭球与大地体的最佳拟合位置，才能作为测量计算的基准面，这一过程称为椭球定位。
天文地理坐标系表示地面点在大地水准面上的位置,它的基准是铅垂线和大地水准面,它用天文经度λ和天文纬度φ两个参数来表示地面点在球面上的位置.大地地理坐标系是依托地球椭球用定义原点和轴系以及相应基本参考面标示较大地域地理空间位置的参照系空间直角坐标系是在参考椭球上建立的三维直角坐标系O-XYZ高斯—克吕格平面直角坐标系是根据高斯—克吕格投影，并以经投影后的中央子午线和赤道这两条相互正交的直线为坐标轴而建立的平面直角坐标系。
国内外gis基础软件对比分析报告
国外主流GIS基础软件对比分析报告1.国国际主要GIS产品国地理信息系统市场在近几年得到飞越发展，各行各业都广泛使用GIS软件开展应用。
国际著名GIS软件厂商和产品有美国ESRI公司开发的ArcGIS系列、美国MapInfo公司开发的MapInfo系列产品、美国AutoDesk公司开发MapGuide 系列产品、美国Intergraph公司开发的GeoMedia产品。
国也涌现出一批优秀国产GIS软件，主要有中国地质大学开发的MapGIS、中科院地理所超图公司开发SuperMap、大学开发的GeoStar等。
目前在国市场占据主导地位的国际著名GIS软件有ArcGIS、MapInfo，国产GIS软件有MapGIS、SuperMap。
下面针对这四种产品进行比较。
2.产品体系比较按照用途将GIS软件四类软件：空间数据库引擎、基于SOA的服务GIS、网络地图发布WEBGIS、高端客户端二次开发组件、高端桌面GIS软件、中低端客户端二次开发组件、中低端桌面GIS软件、嵌入式GIS软件。
从技术门槛来看前面五类软件的技术门槛较高。
高端GIS产品线方面明显存在不足。
3.产品功能性能比较3.1.空间数据库引擎空间数据库引擎是地理信息系统最核心的模块，其功能、性能决定了整个GIS 软件的主要性能，主要空间数据库引擎情况如下表：（1）数据模型和存储：在数据模型方面各个空间数据库引擎均支持常规的地理信息数据模型，包括矢量、栅格、DEM模型，能够支持二维、三维、线性、拓扑等多种结构，其中ArcSDE对矢量数据采取整型存储，在数据库中占用的存储空间较少。
ArcSDE在栅格方面支持金字塔结构和栅格目录方式。
ArcSDE支持数据完整性约束和规则。
（2）基本功能方面：均支持编辑和版本管理，ArcSDE支持地理数据建模、分布式空间数据复制、基于版本的长事务管理。
（3）空间索引和速度：在多个空间数据库引擎的对比中，ArcSDE空间索引机制效率最高，其访问速度和空间算子的计算速度在多个空间数据库引擎中最快，特别在空间运算方面遥遥领先于国产空间数据库引擎。
空间数据库引擎概述
２、 Ｏｒ ａ ｃ ｌ ｅ Ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ 一三、 工 作 原 理
客 户 端 发 出请 求 由 客 户 端 Ａ Ｐ Ｉ函数 进 行 处 理 ， 通过 应用服务 器将请求转换 为标 准 Ｓ Ｑ Ｌ语句 ， 间接 使用 Ｓ Ｑ Ｌ引擎 执行搜 索 ， 最 后通过服务器端的 Ａ Ｐ Ｉ 建立 与 Ｒ Ｄ Ｂ ＭＳ的通 信 ， 将 满足要 求 的结 果 由Ｓ Ｄ Ｅ返 回给 客 户 端 。或 者 不 通 过 Ａ ｒ ｃ Ｓ Ｄ Ｅ应 用 服 务 器 直 接 访 问空间数 据库 。由 客户 端 直接 把 请 求转 换 成 Ｓ ＱＬ命 令 发 送 给 Ｒ ＤＢ ＭＳ ， 然后将数据返回客户端 。
空 问数 据 库 引擎概 述
路 军
（ 天津师范大学城 市与环境科 学学院
【 摘 要】 由于空 间数 据 管理 的复 杂， 通 过 空 间数据 库 引 擎 实现 海量 多 源数据 的共 享和 互操 作 。本 文介 绍 了引擎 的 功能 、 体 系以及 典 型空 间 数 据库 引 擎如 何进 行选取 。 【 关键词 】 空间数据 库 引擎 ； 三层 结构 ； Ａ ｒ ｃ Ｓ Ｄ Ｅ ； Ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ
四、 基 本 功 能
Ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ 提供了基于 Ｓ ＱＬ语句及包 、 函数 、 过程 等函数与过 程 ， 存储管理和高效访问空间数据 。１ ０ ｇ提 供 矢 量 数 据 、 栅格数据 、 拓 扑数据和网络数据多种模 型。包括几方面 ： （ １ ） 用来 描述 空间数据 存储 、 语法 、 语义的模式 ， 即 ＭＤ Ｓ Ｙ Ｓ 。（ ２ ） 空间索引机制 ， 包括 Ｒ树 索 引及其 函数 。（ ３ ） 提供管 理工 具 ， 将 空 间和属 性数据 一体 化存 储， 降低 了系统管理 的复杂度 。可 以在 Ｄ Ｂ ＭＳ中存储矢 量数据与 栅格数据 ， 为用户提供空问支持 。（ ４ ） 提供 空间分析操作 符和 函数 集 。Ｅ ２ ３ Ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ 矢量数据通过 元数 据表 、 Ｓ Ｄ Ｏ Ｇ Ｅ ＯＭＥ Ｔ Ｒ Ｙ和 空 间 索 引管理 ， 提供 空间查 询和分析 函数， 让用户深 层应 用开发 。［ ２ ］ 栅 格 数 据 模 型 逻 辑 分 图层 或 物 理 分 波 段 ， 用 栅 格 表 和 栅 格 数 据 表 组 织 。栅格表 Ｓ Ｄ Ｏ Ｇ Ｅ Ｏ Ｒ Ａ Ｓ Ｔ Ｅ Ｒ存 储影像 属性 和元数据 信息 。栅 格数据表 的 Ｓ Ｄ Ｏ Ｒ ＡＳ Ｔ Ｅ Ｒ利用 Ｂ Ｌ ＯＢ类 型来 存储影像 的像 素数 据。
空间数据库
一、空间数据空是存放空间数据的数据库、更确切地说空间数据是描述物体的位置数据、位置数据元素（点、线、面）之间拓扑关系及描述这些物体的属性数据二、空间数据库的特点1、空间数据库管理的实现世界中相关性大的连续数据，要求进行综合管理2、空间数据库中描述数据实体类型多、关系复杂，是数据模型复杂3、空间数据库储存的空间数据具有非结构化特征，不满足关系数据模型的范式要求三、基于OR-DBMS.OODBMS的SDBMS1、一个SDBMS是一个软件模块，它利用一个底层数据库管理系统（如：OR-DBMS.OODBMS）2、 SDBMS支持多种空间数据模型，相应的空间抽象数据类型（ADT）以及一种能够调用这些ADT的查询语言3、 SDBMS支持空间索引，高效的空间操作算法以及用于直接优化的特定领域规则四、三层体系结构在OR-DBMS上搭建SDBMS的体系结构示意图（即三层体系结构）顶层为空间应用，如gis MMIS CAD，该应用层并不直接与OR-DBMS打交道，而需要经过一个中间层与OR-DBMS交互，而这个中间层称之为空间数据库SDB，中间层是封装大多数空间领域知识的地方并被“插入”到OR-DBMS中五、矢量数据交换格式（CNSDTF-VCT）：（1）文件头，一类是基本的必须信息不可缺省一类是扩充的附加信息可以缺省。
（2）要素类型参数属性数据结构几何图形数据注记属性数据，要素类型编码，要素类型名称，几何类型，属性表名，缺省颜色，用户项。
（3）点状要素数据格式，线状要素数据格式，面状要素数据格式。
六、Arciew的shapefile文件格式：（1）shapefile是arcview的原生数据格式，属于简单要素类，用点线多边形的形式存储要素的形状，却不能存储拓扑关系，具有简单、快速显示的优点。
（2）在shapefile中的信息可分为两种：一种与数据有关如主文件的记录信息一种与数据的组织管理有关，如文件和记录的长度。
空间数据引擎名词解释
空间数据引擎名词解释
空间数据引擎（Spatial Data Engine）是一种数据库服务器，它可以储存、管理和处理空间数据，提供强大的空间查询、分析和绘图服务。
空间数据引擎可以帮助用户深入了解空间关系，更好地管理地理信息，从而可以更方便地决策。
空间数据引擎所使用的数据类型包括空间定位、地理坐标和几何图形，该数据可以储存于关系型数据库或者格式化地址中。
由于空间数据引擎可以支持多种数据格式，因此它可以被广泛用于多种空间数据应用程序中，比如地理信息系统（GIS）、空间分析和地图服务。
此外，空间数据引擎使得用户可以在网络和本地计算机上访问空间数据。
它提供强大的搜索功能，能够帮助用户快速查询想要的数据，还可以支持大规模的空间查询操作，帮助用户分析抽象数据和复杂空间关系。
空间数据库引擎名词解释
空间数据库引擎名词解释
空间数据库引擎是一种用于管理和维护空间数据的数据库管理系统,通常用于存储和检索卫星图像、地图、气象数据等空间数据。
空间数据库引擎的主要功能包括数据管理、数据存储、数据分析和数据可视化等。
数据管理功能是指负责数据的创建、修改、删除和查询等操作。
数据存储功能是指负责将数据存储到数据库中,并提供数据的安全性和可靠性。
数据分析功能是指负责对数据进行统计分析和挖掘,以便更好地理解数据并做出决策。
数据可视化功能是指负责将数据转换成图表、图像等形式,以便更好地展示数据并让用户更好地理解数据。
空间数据库引擎还可以与其他技术结合使用,例如机器学习、人工智能等,以便更好地处理和分析空间数据。
例如,可以使用机器学习算法来识别卫星图像中的建筑物、道路等特征,从而更好地理解空间数据。
随着空间数据的不断增长,空间数据库引擎已成为空间科学研究和应用领域中不可或缺的工具。
空间数据库引擎的发展将推动空间数据的管理和分析能力的提升,为更好地理解和利用空间数据做出贡献。
B-Tree、Hash等数据库存储引擎技术的优劣势分析
1. 什么是数据库的存储引擎技术数据库的存储引擎是什么？它主要解决什么问题？很多数据库管理员可能对存储引擎并不熟悉，因为大多数常见关系型数据库基本只有一种存储引擎，没有给我们选择和设计的机会，例如Oracle、SQL Server。
但是如果我们接触MySQL以及其他一些NoSQL分布式数据库比较多的人可能对存储引擎就会深有感受。
首先，我们认为存储引擎就是为了实现数据存储以及数据检索而实现的解决方案，如何建立索引，如果实现更新，如何检索数据等都是它的功能实现范畴。
常见的存储引擎有哈希存储引擎和树存储引擎，树存储引擎又分为B-Tree、B+Tree、LSM-Tree等若干种。
不同的存储引擎对数据的结构、数据的存储方式、数据的读取方式等都有不同的要求和特点。
2. 不同存储引擎如何建立索引2.1 B-TreeB树数据结构其实是在我们大学当中所学数据结构课程当中的二叉树基础上的一种升级和改进。
最早是由德国计算机科学家Rudolf Bayer等人于1972年在论文《Organization and Maintenance of Large Ordered Indexes》提出。
如图所示，B树事实上是一种平衡的多叉查找树，也就是说最多可以开m个叉（m>=2），我们称之为m阶b树。
总的来说，m阶B树满足以下条件：（1）每个节点至多可以拥有m棵子树。
（2）根节点，只有至少有2个节点（极端情况，就是一棵树就一个根节点)。
（3）非根非叶的节点至少有Ceil(m/2)个子树( 图中5阶B树，每个节点至少有3个子树)。
（4）非叶节点中信息包括[n,A0,K1,…,Kn,An]，其中n表示该节点保存的关键字个数，K为关键字且Ki（对应到关系型数据库当中的信息，就是二位表当中记录的主键信息）。
（5）从根到叶子的每一条路径都有相同的长度，也就是指向这些节点的指针为空。
2.2 B+TreeB+树实际上是B-Tree的升级版，它是基于原有数据结构的不足支持进行系列改造之后形成的存储引擎技术，如图所示：从图中所示的状况我们可以很直观感受到：B+树与B树最大的不同是所有数据记录都保存在叶子节点中，叶子结点是有指针将所有数据连接起来的。
空间数据引擎
空间数据引擎，简称SDE，是一种空间数据库管理系统的实现方法，即在常规数据库管理系统之上添加一层空间数据库引擎，以获得常规数据库管理系统功能之外的空间数据存储和管理的能力。
代表性的是ESRI的SDE。
（黄杏元、马劲松、汤勤，《地理信息系统概论》）空间数据引擎在用户和异种空间数据库的数据之间提供了一个开放的接口，它是一种处于应用程序和数据库管理系统之间的中间件技术。
使用不同厂商GIS的客户可以通过空间数据引擎将自身的数据提交给大型关系型DBMS，由DBMS 统一管理；同样，客户也可以通过空间数据引擎从关系型DBMS中获取其他类型GIS 的数据，并转化成客户可以使用的方式。
空间数据库的设计一、空间数据库的设计数据库因不同的应用要求会有各种各样的组织形式。
数据库的设计就是根据不同的应用目的和用户要求，在一个给定的应用环境中，确定最优的数据模型、处理模式、存贮结构、存取方法，建立能反映现实世界的地理实体间信息之间的联系，满足用户要求，又能被一定的DBMS接受，同时能实现系统目标并有效地存取、管理数据的数据库。
简言之，数据库设计就是把现实世界中一定范围内存在着的应用数据抽象成一个数据库的具体结构的过程。
空间数据库的设计是指在现在数据库管理系统的基础上建立空间数据库的整个过程。
主要包括需求分析、结构设计、和数据层设计三部分。
1、需求分析需求分析是整个空间数据库设计与建立的基础，主要进行以下工作：1）调查用户需求：了解用户特点和要求，取得设计者与用户对需求的一致看法。
2）需求数据的收集和分析：包括信息需求(信息内容、特征、需要存储的数据)、信息加工处理要求(如响应时间)、完整性与安全性要求等。
3）编制用户需求说明书：包括需求分析的目标、任务、具体需求说明、系统功能与性能、运行环境等，是需求分析的最终成果。
需求分析是一项技术性很强的工作，应该由有经验的专业技术人员完成，同时用户的积极参与也是十分重要的。
在需求分析阶段完成数据源的选择和对各种数据集的评价2、结构设计指空间数据结构设计，结果是得到一个合理的空间数据模型，是空间数据库设计的关键。
数据库引擎的区别
数据库中的存储引擎其实是对使用了该引擎的表进行某种设置，数据库中的表设定了什么存储引擎，那么该表在数据存储方式、数据更新方式、数据查询性能以及是否支持索引等方面就会有不同的“效果”。
在MySQL数据库中存在着多种引擎（不同版本的MySQL数据库支持的引擎不同），熟悉各种引擎才能在软件开发中应用引擎，从而开发出高性能的软件，MySQL数据库中的引擎有哪些呢？一般来说，MySQL有以下几种引擎：ISAM、MyISAM、HEAP（也称为MEMORY）、CSV、BLACKHOLE、ARCHIVE、PERFORMANCE_SCHEMA、Inn-oDB、Berkeley、Merge、Federated和Cluster/NDB等，除此以外我们也可以参照MySQL++API创建自己的数据库引擎。
下面逐次介绍一下各种引擎：ISAM该引擎在读取数据方面速度很快，而且不占用大量的内存和存储资源；但是ISAM不支持事务处理、不支持外来键、不能够容错，也不支持索引。
该引擎在MySQL5.1及其以上版本的数据库中不再支持。
MyISAM该引擎基于ISAM数据库引擎，除了提供ISAM里所没有的索引和字段管理等大量功能，MyISAM还使用一种表格锁定的机制来优化多个并发的读写操作，但是需要经常运行OPTIMIZE TABLE命令，来恢复被更新机制所浪费的空间，否则碎片也会随之增加，最终影响数据访问性能。
MyISAM还有一些有用的扩展，例如用来修复数据库文件的MyISAMChk 工具和用来恢复浪费空间的MyISAMPack工具。
MyISAM强调了快速读取操作，主要用于高负载的select，这可能也是MySQL深受Web开发者喜爱的主要原因：在Web开发中进行的大量数据操作都是读取操作，所以大多数虚拟主机提供商和Internet平台提供商（Internet Presence Provider，IPP）只允许使用MyISAM格式。
MyISAM类型的表支持三种不同的存储结构：静态型、动态型和压缩型。
GIS原理 总复习 总结 试题
将2n×2n像元组成的图像(不足的用背景补上)按四个象限进行递归分割，并判断属性是否单一，单一：不分；不单一：递归分割。最后得到一颗四分叉的倒向树。
1）从四叉树的特点可知，一幅2n *2n栅格阵列图，具有的最大深度数为n，可能具有的层次为0，1，2，……..n、
2）每一层的栅格宽度，即每层边上包含的最大栅格数，反映了所在叶结点表示的正方形集合的大小，其值为：2（最大深度-当前层次）
百分比法
根据矩形区域内各要素所占面积的百分比数确定栅格单元的代码参与，如可记面积最大的两类BA也可根据B类和A类所占面积百分比数在代码中加入数字。
其它方法
10完全栅格数据结构
特点：最直观、最基本的网格存贮结构，没有进行任何压缩数据处理。
A
A
A
A
A
B
B
B
A
A
B
B
A
A
B
B
1）每行都从左到右记录；
AAAAABBBAABBAABB
在链状双重独立数据结构中，主要有四个文件：多边形文件、弧段文件、弧段坐标文件、结点文件。
链状双重独立式编码特点：
1.拓扑关系明确，也能表达岛信息，而且以弧段为记录单位，满足实际应用需要。
2、当图形数据修改、删除、增加点、线、面要素后，其拓扑关系也发生改变，所以，需重新建拓扑。
5)曲面数据结构
拓扑关系的类型（点线面之间关系）
第三章空间数据结构
1.空间数据结构概念
空间数据结构指对空间数据进行合理组织，以便于进行计算机处理，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述，是数据模型和文件格式之间的中间媒介。
2.从现实世界到计算机世界四个层次（地理空间数据建模）
常用的数据库引擎有哪些_数据库引擎分类
常用的数据库引擎有哪些_数据库引擎分类数据库引擎是用于存储、处理和保护数据的核心服务。
利用数据库引擎可控制访问权限并快速处理事务，从而满足企业内大多数需要处理大量数据的应用程序的要求。
使用数据库引擎创建用于联机事务处理或联机分析处理数据的关系数据库。
这包括创建用于存储数据的表和用于查看、管理和保护数据安全的数据库对象（如索引、视图和存储过程）。
可以使用SQL Server Management Studio 管理数据库对象，使用SQL Server Profiler 捕获服务器事件。
常用的数据库引擎有哪些1.数据库引擎Microsoft JET （Joint Engineering Technologe）是Access和Visual Basic所提供的内嵌数据库功能的核心元素。
JET是一种全能关系数据库引擎，可用来处理大多数中小型数据库。
所谓数据库引擎是应用程序和数据库存储之间的一种接口，它将与数据库有关的内存管理、游标管理和错误管理等具体而复杂的细节问题抽象为一个既高度一致又简化的编程接口。
Jet数据库引擎包含在一组动态链接库（DLL）文件中，在运行时，这些文件被链接到Visual Basic程序。
它把应用程序的请求翻译成对.mdb文件或其他数据库的物理操作。
它真正读取、写入和修改数据库，并处理所有内部事务，如索引、锁定、安全性和引用完整性等。
它还包含一个查询处理器，用于接收并执行结构化查询语言（SQL）的查询来实现所需的数据库操作。
另外，Jet数据库引擎还包含一个结果处理器．用来管理查询所返回的结果。
2.ODBCOpen DataBase Connectivity（ODBC，开放数据库互连）是由Microsoft定义的一种数据库访问标准，它提供一种标准的数据库访问方法以访问不同平台的数据库。
一个ODBC应用程序既可以访问在本地PC机上的数据库，也可以访问多种异构平台上的数据库，例如SQL Server、Oracle或者DB2。
三种关系型空间数据库比较
spatial 是一个管理模块，这个模块是甲骨文公司提供的，用 来管理空间数据，它是 Oracle 数据库强大的核心功能，提供 了一系列快速查询和检索空间数据的功能。它由几何数据 类型、空间索引机制、操作函数和管理工具组成。与传统的 空间数据库功能一样，可以查询、存储、管理数据。可以存储 和检索简单的点、线和面空间元素。Oracle spatial 是一个引 入了对象-关系数据模型的数据库，因此它是一个关系型空 间数据库。在给定的应用领域中，实体和实体之间的连接集 构成关系数据库。关系，就是一个表，因此空间数据就可以 存储在关系表中，每个表格都包含了行和列，其中，列用来 表示数据种类，行用来表示数据实体。因此，在创建一个关 系型空间数据库时，可以进一步约束行和列。Oracle spatial 定义了一种字段类型 SDO-GEOMETRY（可以自定义），也 可以单独存储在表中的某一列中。因此，Oracle spatial 在管 理空间数据时可以依赖属性字段，空间属性字段可以作为 空间表区别于其他表的标志。同一层的空间对象存储在同 一个关系表中，空间数据和属性数据可以同时存储，实现了 一体化存储。
数据库的功能主要体现在数据的存储和管理上。在 GIS 中， 管理经历了从文件到数据库的发展过程，使得空间数据库
用户获取的空间数据来自空间数据库，因为地理信息系统 不断完善和创新。
具有空间分析能力。在对数据进行空间分析之后，将结果存
空间数据库可分为关系型和非关系型。关系，其实就是
储在空间数据库中。因此，空间数据库在存储空间数据方面 一个表。在组织数据的时候，所利用的模型是关系数据模
研究视界
科技创新与应用 Technology Innovation and Application
空间数据库系统与空间数据库管理系统(优质PPT文档)
➢ 规划管理
数字正射影象（DOG） ArcInfo数据交换格式
数据库管理系统（➢DBMS）：
分布式空间数据库管理系统
➢ 道路数据
数字栅格地图（DR➢G）数字栅格地图（DRG） ➢ …
➢ 元数据库（MD）
数字栅格地图数据库（DRG）
数字高程模型数据库（DEM）
等高线
空 间
数字正射影像数据库（DOM）
高档微机 专门的图形工作站专用服务器
图形工作站：
➢ 图形显示器 ➢ 高速CPU ➢ 硬件图形加速器 ➢ 快速存储系统
UNIX的SGI、SUN、IBM、HP等
微机： 线-多边形拓扑关系生成
数字正射影象（DOG）
线-多边形拓扑关系生成 空间数据访问对象（GDAO）：由一组能够完成数据库访问功能的C++对象组成，封装空间数据库的访问。 用来存储磁盘块的副本的主存的一部分 最流行，最有效，增长最快； ArcInfo数据交换格式 内容：关于数据类型的工具表，给出数据的名字、定义、组成和属性 程序需要磁盘上的块，向缓冲区管理器发出请求； 数据库管理系统集成环境 矢量地形要素数据库（DLG） 空间数据库管理系统（SDBMS） 关闭数据块：内存到硬盘 应用程序分割为用户服务层，业务处理层，数据服务层 点-线拓扑关系生成——结点匹配算法
数据分发 与服务
数据定义功能——定义数据 空间数据获取与处理 空间数据运行管理 空间数据操纵功能 数据处理与空间关系建立 空间数据的检索 数据输出与符号化 数据维护功能
6、空间数据库管理员
负责全面地管理和控制空间数据库系统 决定数据库中的信息内容和结构 决定数据库的存储结构和存取策略 定义数据的安全性要求和完整性约束条件 监控数据库的使用和运行 数据库的改进和重组 数据访问授权 数据库的日常维护
空间数据引擎与空间数据管理系统
06
未来展望与挑战
大数据处理与分析
01
02
03
大数据处理
随着空间数据的爆炸式增 长，需要更高效的大数据 处理技术来满足实时分析 和查询需求。
数据整合
将不同来源、不同格式的 空间数据进行整合，以提 供统一、全面的数据服务。
高性能计算
利用高性能计算技术，提 高空间数据处理的效率， 满足大规模数据分析和可 视化需求。
交通物流管理
交通物流管理是空间数据管理系统的另一个应用领域。交 通物流管理需要对运输路线、物流节点等进行优化和管理 ，以提高运输效率和管理水平。
通过空间数据管理系统，可以对运输路线和物流节点进行 优化设计，提高运输效率和管理水平。同时，系统还可以 对车辆和货物进行实时监控和调度，提高物流管理的可靠 性和安全性。
GIS在城市规划与管理中发挥着重要作用，如城市规划设计、土地利用规划、交通规划等。 通过GIS技术，可以对城市空间布局进行优化，提高城市规划的科学性和合理性。
GIS在遥感数据处理中也有广泛应用，如卫星遥感数据的处理和分析。通过GIS技术，可以 对遥感数据进行处理、分类、识别和提取，为资源调查、环境监测等领域提供数据支持。
促进地理信息共享与互操作
作为中间件，空间数据引擎能够实现不同GIS软件之间的数据共享 和互操作，促进地理信息的应用和发展。
空间数据引擎的历史与发展
早期发展：早期的空间数据引擎主要基于文件管 理和简单的索引技术。
面向对象数据库与NoSQL数据库的兴起：近年来 ，面向对象数据库和NoSQL数据库的兴起为空间 数据引擎的发展提供了新的机遇，支持更加灵活 的数据模型和高效的存储与查询。
数据隐私与安全
数据加密
采用先进的加密技术，确 保空间数据在传输和存储 过程中的安全。
简述arcgis空间数据库
简述arcgis空间数据库arcgis数据库是地质地理学中制图的重要组成部分，通过对地质地理信息地图符号中的点、线、面等进行信息编辑，以符号为基础创建模型库和模型组件，最终实现集分析、测绘、构图为一体的arcgis空间数据库的创建。
1. arcgis空间数据库概念arcgis空间数据库主要帮助地质研究进行构图，是制图过程中的重要组成部分。
arcgis空间数据库通过将地质岩性、地质性质、矿产资源、地质界线和年代等信息进行统一调配，数据库建立成功后会在短时间内通过计算机构成大量完整的图，提高制图的效率。
arcgis是一个功能强大的信息处理管理平台，能够对大量数据进行管理、编辑、分析，最终显示出来。
由于arcgis完全COM化，因此，在需要结构扩充和程序独立多层次开放的高级应用来说，其潜在的价值还是非常大的，具有很大的灵活性。
arcgis的功能核心的AO，同时也是其功能扩展的开发平台，通过对AO进行嵌入式开发，在空间数据库建立中引用模型开发和组件技术，不仅能够提高空间数据库的灵活性，更有利于数据库的管理。
2. arcgis模型开发2.1组件技术与GIS的结合arcgis空间数据库模型开发需要组件技术与GIS技术相结合，随着GIS技术的发展，其软件模式从功能模块发展到包式软件，再到核心式软件，最终发展到组件式GIS和WebGIS。
通过组件技术与GIS技术的结合，帮助GIS軟件向大众化和集成化方向发展。
组件技术具有一定的结构和功能，遵循接口标准，不仅能够单独完成规定功能设置，还可以与其他组件共同完成。
组件技术开发方法以硬件设计理论为基础，通过多个重要组件组合而成，其与结构化方法中的模块和面向对象方法中的对象不同，其具有独立的结构层次，在应用程序中是完全动态的。
组件技术在重用性方面存在不稳定特性，与GIS技术结合后，通过对多种格式数据的解读、图形编辑多样性的变化等，在遵循COM标准的基础上，协调编辑环境，提高重用性。
关系数据库接口技术与空间数据库引擎
4、ActiveX数据对象（ADO） ADO即ActiveX数据对象（ActiveX Data Object），是一种高层的访问技术，也是Microsoft开 发数据库应用程序的面向对象的新接口。 ADO技术基于通用对象模型（COM），它提供了 多种语言的访问技术，同时，由于ADO提供了访问自动 化接口，所以， ADO可以用描述的脚本语言来访问 VBScript等。
国内主要GIS软件及数据库机制
名称 SuperMap 开发单位 北京超图地理 信息技术有限 公司 数据库机制 基于ADO的空间数据库访问技术。提供了大型关 系数据库SQL Server和Oracle存储/管理海量空间数 据的能力，充分利用ADO数据库访问技术在数据 管理方面的优势，实现了空间属性数据的高效一体 化存储和管理。 完备的空间分析工具；高性能的空间数据库管理： ①客户机/服务器结构；②动态外挂数据库的连接； ③多媒体属性库管理 通过ODBC可以与各种商用数据库管理系统连接， 如SQL Server、Sybase、Oracle等；通过自行开发 的空间数据交换模块可以与当前流行的GIS软件及 我国的空间数据交换格式交换数据。
1、SDE的基本概念 从空间数据管理的角度来看，SDE可看成是一个连 续的空间数据模型，借助这一模型，我们可将空间数据 加入到关系数据库管理系统中去。SDE允许向关系数据 库中加入空间数据、提供地理要素的空间位置及形状等 信息。 SDE只负责底层的数据管理问题，而上层的应用功 能需要在它的基础上开发。
MFC应用程序
ODBC驱动程序管理程序
Xbase驱动程序 DLL
SQL服务器驱动 程序BC体系结构图
2、数据访问对象DAO 数据访问对象是第一个面向对象的接口，它显露了 Microsoft Jet数据库引擎，并允许Visual Basic开发者 像通过ODBC对象直接连接到其他数据库一样，直接连 接到Access表。 DAO最适用于单系统应用程序或小范围本地分布使 用。
空间数据库体系结构
数据库管理系 统集成环境
应用程序API
空 间 数 据 库 引 擎
空 间 数 据 访 问 对 象
操作 系统
据空 库间 数
4、空间数据库系统的集中式体系结构
空间数据库
存储器
磁盘控制器
外设控制器
存储控制器
CPU
系统总线
5、数据库系统的客户/服务器体系结构 （1）主机－终端式网络
使用大型主机作为服务器，通过终端来访问数 据。
（2）子模式 它是用户与数据库的接口，是用户看到的并获准 使用的那部分数据的逻辑结构，借此来操作数据库中 的数据。 它接口简单，使用方便；提供数据共享性；孤立 数据，安全保密。 （3）模式 它是对整个数据库的全局逻辑描述，是对数据模 型的一种等价处理或具体实现。模式的主体是数据模 型，模式只能描述数据库的逻辑结构，而不涉及具体 存取细节。
空间数据库
空间数据库
空间数据库
分布式多空间数据库的关键技术：
① 集成技术 ② 全局空间索引 ③ 事务管理
④ 并发控制
思考题
1、什么是数据字典？什么是聚类？ 2、空间数据库系统由哪几部分组成？ 3、空间数据库系统的体系结构主要有哪些？
（4）模式与子模式之间的关系 所有用户子模式的最小并集是模式，从模式中可 以导出各种子模式。 （5）存储模式 用来描述数据在存储装置上的物理配置和组织问 题。又称为内模式。
2、映射与数据独立 映射实质上是两个事物之间的对应关系，它包括 两种不同的映射。 子模式/模式映射：定义概念记录与用户逻辑记 录之间的对应关系。逻辑独立性
第六章 空间数据库体系结构
一、空间数据库系统 二、数据库系统的体系结构
三、空间数据库系统的体系结构
四、分布式空间数据库系统
空间数据库引擎的基本特征
空间数据库引擎的基本特征空间数据库引擎是一种专门用于处理和管理空间数据的数据库管理系统（DBMS）。
它具有一些基本特征，使其适用于处理和分析空间数据。
以下是空间数据库引擎的一些基本特征：1. 空间数据类型：空间数据库引擎支持对空间数据进行存储和查询。
它可以处理各种空间数据类型，如点、线、面和多边形等。
此外，它还可以支持具有时间维度的空间数据。
2. 空间索引：为了提高空间数据的查询效率，空间数据库引擎可以使用空间索引。
它可以根据空间位置对数据进行索引和存储，以快速定位和检索数据。
常用的空间索引方法包括R树、四叉树和网格索引等。
3. 空间查询语言：空间数据库引擎提供了特定的查询语言，以支持对空间数据的查询和分析。
这些查询语言通常扩展了传统的SQL语言，添加了对空间数据的操作和函数。
4. 空间分析功能：空间数据库引擎提供各种空间分析功能，以支持对空间数据的分析和处理。
例如，它可以计算两个空间对象之间的距离、判断一个点是否在多边形内部等。
5. 数据完整性和一致性：空间数据库引擎能够保证空间数据的完整性和一致性。
它可以定义约束和规则来确保空间数据的有效性和一致性。
6. 多用户并发访问：空间数据库引擎支持多用户并发访问。
它可以处理多个用户同时对数据库进行读取和写入操作，保证数据的一致性和安全性。
7. 可扩展性：空间数据库引擎具有良好的可扩展性，可以处理大规模的空间数据。
它可以根据需求扩展存储容量和计算能力，以满足不断增长的数据需求。
总之，空间数据库引擎是一种专门用于处理和管理空间数据的数据库管理系统。
它具有支持多种空间数据类型和索引方法、提供空间查询语言和分析功能、保证数据完整性和一致性、支持多用户并发访问以及具有良好的可扩展性等基本特征。
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• 超大数据量 • 大用户数 • 开放性需求 • 快速响应
ArcSDE—空间数据库引擎
用RDBMS管理空间数据 面向对象数据模型（Geodatabase） 开放的应用程序接口(API) Client/Server 工作模式 海量空间数据管理
ArcSDE—空间数据库引擎
•Intersect
数据的运算（6） •叠加运算
•Difference
数据的运算（7） •叠加运算
•异 或
数据的运算（8） •叠加运算
•Union
数据的运算（9） •Clip
数据访问模型
连接
条件
结果集指针
结果
属性或图形
定义查询
•查询的数据源：
layers, DBMS tables, …
•可定义基于
多边形文件
1
2
B
3
A
线文件 点文件
读取一个要素至少需要三次磁盘动作
空间索引表（S）
1、每个要素在一个或多个网格中 2、每个网格可含多个要素 3、要素不真正被网格分割
空间索引表(S)
数数据据集集
空间要素表(F)
要素属性表 (A)
专题图层 索引网格 空间对象 外部属性表
拓扑关系在哪里
?
不必预先存储拓扑关系 拓扑关系是实时计算的
空间检索和分析
数据的运算 •布尔运算
•Equals
•Touches
数据的运算（2） •布尔运算
•Within
•Contains (与Within反之)
数据的运算（3） •布尔运算
•Crosses
•Overlaps
(同维数椐间)
数据的运算（4） •布尔运算
•Disjoint
数据的运算（5） •叠加运算
1.38
1.17
1.25
0.50
0.00 8
16
32
64
96
并发访问用户数
ArcSDE 技术
SDE的数据存 储
空间要素类型
点 点簇 相遇相交的线 相遇不相交的线 环线 多边形 含洞多边形
SDE的数据组织
Dataset
数据集
Layers Features
数据层 要素
SDE的空间数据表达
属性、空间、或两者的查询
定义属性查询
•用标准的SQL语句
Select taxes.parcel_id, , taxes.taxes from taxes, owners where taxes > 500 and taxes.parcel_id = owner.parcel_id
ArcSDE
空间数据库引擎
ESRI产品构架
嵌入式GIS
MapObjects
ArcView GIS
桌面GIS
ARC/INFO
专业GIS
?
ArcSDE 空间数据库引擎
什么是 ArcSDE ？
GIS的发展阶段
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• 较小数据量 • 少数用户共享数据 • 无须开放 • 响应要求不高
用RDBMS管理空间数据 面向对象数据模型（Geodatabase） 开放的应用程序接口(API) Client/Server 工作模式 海量空间数据管理
ArcSDE—空间数据库引擎
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•只有通过过滤器的shape才被加到结果集中
过滤器： SM_SC （全包含）
结果 shapes
查询shapes 候选shapes
空间索引表
每一个要素 落在
某一级、某一个Grid中
FeatureID GridID
空间检索
例：邻近分析
空间检索
FeatureID GridID
FeatureID Grid ID FeatureIDs 比较Envelope 比较坐标 得到结果
F Table 空间要素表 要素描述表
S Table
空间索引表
A Table
空间属性表
地理要素描述结构
外部属性表（A） Shape(FID) 直 径
3632
12
空间项
长度 47.58
空间索引表（S） FID Grid Coordinate
3632
要素表（F） FID Coordinates 3632
OWNERS parcel_id name
1000 Joe 1000 Bob 2000 Tom 4000 Tim 4000 Joe
TAXES parcel_id year taxes
1000 94 500 1000 95 600 1000 93 700
查询中增加空间限制条件
•空间限制条件
由一组空间过滤器（spacial filters）实现
扩展的RDBMS
客户端
服务器
API
工具
空间数据 RDBMS
SDE 的体系结构
ห้องสมุดไป่ตู้
应用
客户库
网络
空间服务器
用户接口 应用逻辑
C-API, 数据访问
网络数据传输
空间类型模拟 空间数据检索 DBMS 交 互
RDBMS
数据存储 SQL 处理
SDE 的开放策略
APIs
SDE RDBMS 硬件平台
多硬件平台； 多数据库；多编程环境；多客户端
空间要素表（F ）
FID Date Entity ....... Numofpts Envelope BLOB
x1,y1,x2,y2, ...
B
...xn,yn
A
一个要素的所有坐标存储在一条记录 读取一个要素只需一次磁盘动作
基于要素的数据读取
SDE
需读 一取 次一 磁个 盘要 动素 作只
分解的图形数据存储
ArcSDE—空间数据库引擎
用RDBMS管理空间数据 面向对象数据模型（Geodatabase） 开放的应用程序接口(API) Client/Server 工作模式 海量空间数据管理
ArcSDE—空间数据库引擎
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SDE 与应用的关系
数据浏览/发布
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SDE的性能
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数据: 全美街区
平均响应时间（秒）
1.50
1.06
1.11
1.00
SDE的数据层
F Table 空间要素表 要素描述表
S Table
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A Table
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公共点 公共边 重合 相交 包含 穿越