2_04矢量GIS的数据模型与结构
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三级范式
String
Variable-length character string, up to 32767 bytes long Fixed-length character string (where length
▪ 为了增强数据库的完整
String
*
length
dictates to 32767
▪ 2-Cell (多边形): ▪ 指每一组相连的 1-Cell构成的闭合区域;且不包括任何不 属于该区域边界的1-Cell。
平面增强前的数据特点
▪ 面条结构 ▪ 两个相邻的多边形可能重叠,或
分离 ▪ 多边形不闭合 ▪ 过头(Overshoot)线 ▪ 缩头(Undershoot)线 ▪ ……
平面增强的结果
▪ 1NF:当且仅当关系表的记录没有重复的属性(字段值), 则称该表处在1NF之中。
▪ 违例:关系R1 ={学号,姓名,系别,选修课程}
2NF 与 3NF
▪ 2NF:当关系表满足1NF的条件,且每一个非主键值完全函 数依赖于主键值,则称该表处在2NF之中。
▪ 3NF:当关系表满足2NF的条件,同时非主键值彼此独立, 则称该表处在3NF之中。
▪ 每个目标表示为一对或一对以上顺序排列的( x, y )坐标组 成的记录
▪ 缺点:空间关系隐含;相邻边界两度存储
▪ 优点:有利于显示与硬拷贝输出
⑶ 拓扑结构 p.38
▪ 仅存储点的(x,y) 坐标。线段(弧)由节点与形态点组成, 多边形由线段组成
▪ 优点:坐标仅存储一次;有利于空间分析 ▪ 缺点:输出效率略低于面条结构
⑷ 拓扑关系的表达 Connectivity p.33
▪ 连通性:指弧在节点彼此连接
拓扑关系的表达 Area definition
▪ 区域定义:环绕一个区域的弧定义一个多边形;0 指明其后 的弧定义了多边形的内部边界(岛屿或洞)
拓扑关系的表达 Contiguity
▪ 邻接性:弧的左右侧多边形相邻
⑸ 平面增强过程
⒋ 矢量GIS的数据模型与结构
▪ 矢量数据模型的概念 ▪ 面条结构 ▪ 拓扑结构 ▪ 拓扑关系的表达 ▪ 平面增强过程与拓扑关系生成 ▪ 关系模型与关系数据库 ▪ 关系表及其结构 ▪ 三级范式 ▪ 基本操作 ▪ 空间数据与属性数据的连接
⑴ 矢量数据模型的概念
矢量数据模型的概念
▪ 矢量数据模型,又称目标模型,
5800
1464
100000
7182
100000
4456
130000
6184
120000
3299
160000
4191
150000
8838
▪ 关系 R 是定义在笛卡儿乘积D1×D2×…×Dn 之上的元组的集合。
码(关键字 key)
▪ 候选码(candidate key)为关系中能唯一地标识每个元组的某一属性 或属性组。
该记录的左右多边形字段的值。 ▪ 顺序连接及呼应检测;必要时作记录顺序调整。
⑹ 关系模型与关系数据库 p.120
▪ 关系模型是基于集合论的关系(relation)概念的数据模型。 (E.F. Codd ,1970)
▪ 关系数据结构:元组与属性、关系、码 ▪ 关系的三类完整性约束 ▪ 关系操作与SQL语言
▪ 学生关系的班长属性值(学号),同样可取空或本关系中某个元组的学号值。
▪ 用户定义的完整性 :如某个属性的取值范围
关系操作
▪ 查询操作:
▪ 选择、投影、连接 ▪ 除、并、交、差
▪ 更新操作
▪ 增、删、改
▪ 特点:
▪ 采用集合操作方式;操作对象和结果都是集合。 ▪ 使用SQL语言,高度的非过程化;用户只需告诉系统“做什么”,而无需告诉“怎
交换该记录的起、终点字段的值。 ▪ 顺序连接及闭合检测;必要时作记录顺序调整。
节点连接编辑
▪ 编辑节点N2,使其关联弧段的左右多边形顺序连接且首尾呼应; ▪ 若不呼应,或存在多余记录,则表示这些记录需要改正。
▪ 算法步骤:
▪ 从起、终节点字段中选择含有N2值的记录。 ▪ 若起节点字段中有N2值,则将其与同记录的终节点字段中的值交换;且交换
▪ 但空间属性为二进制数据流,空间语义不清,对空间查询与分析无益。 关系操作在此失效。
▪ 对空间数据的操作必须在RDBMS外实现。这方面的功能,ArcInfo 提 供了空间数据库引擎(SDE)。MapInfo 提供了Spatialwere。
个范式(Normal Form)
Alias Pen
Column name Pen (line) style setting
之中。
Brush Font Symbol
Brush (fill) style setting Font (text) style setting Symbol (point-marker) style setting
3NF的违例: ⑼ 基本操作:投影
▪ 选出感兴趣的字段,并生成一张新表
基本操作:选择
▪ 选出满足条件的记录,并生成一张新表。
▪ 条件:(库存量> 0) and (单价≥ 50)
基本操作:连接
▪ 从两个表格中选出满足连接条件的对应行, 组合成新表。
▪ 连接条件:产品.产品ID=定单明细.产品ID
⑽ 空间与属性数据的 连接
▪ 关系数据库基于关系模型,为一系列关系表的集合。
元组与属性
▪ 元组(tuple)是以某种方式联结在一起的事实的集合。
▪ 属性(attribute)是实体的特征,表现为各种事实,各种事实
的值域为属性域。
▪ 如,元组 上海市={5800 km2,1464万人}
面积:值域(0,960万km2)
总人口数:值域(0,13亿)
关系的定义
▪ 一般地,设 D1,D2,…,Dn 为 n 个值域,则元组是值 di (1 ≤ i ≤n)的集合,即 t = { d1, d2,…,dn },其中 d1 是 D1 的 元素,……,dn 是 Dn 的元素。 各个值域称为属性或属性域。
省名
上海 江苏 浙江 安徽 福建 江西 山东
面积(km2) 总人口(万人)
⑻ 关系表的规范化: Float
Whole numbers from -32767 to 32767 (inclusive); stored in 2 bytes Whole numbers from -2,147,483,647 to +2,147,483,647 (inclusive); stored in 4 bytes Floating point value; stored in eight-byte IEEE format
拓扑编辑功能 p.39
多边形连接编辑
▪ 编辑多边形P1,使组成P1的弧段顺序连接且闭合。 ▪ 若组成P1的弧段顺序连接但不闭合、或存在多余记录,则表示这些记
录需要改正。 ▪ 算法步骤:
▪ 从左、右多边形字段中选择含有P1值的记录。 ▪ 若左多边形字段中有P1值,则将其与同记录的右多边形字段中的值交换;且
必须一致,且有相同的值。
▪ 如:
▪ Grade关系中的课程ID是引用Course关系的外键; ▪ Course中的先修课程ID是引用本关系主键的值的外键。
关系表格的结构
▪ 关系表的结构指字段名及其数据类型。
▪ 注意Access的数据类型 Variable Type
Description
MapInfo 数据类型 SmallInt Integer
▪ 如:Local SQL是美国 SQL-92标准的的一个子集, 适用于dBASE、Paradox、 和FoxPro数据库表格。
⑺ 关系表及其结
构
▪ 关系表由行列组成:
▪ 行 = 元组 = 记录(record) ▪ 列 = 属性 = 字段(field)
主键
▪ 主键为关系表的标识(identifier)字段,或字段组合;
▪ 混合数据模型(Hybrid Data Model)
▪ 在一张关系表与一个数据文 件之间建立起联系,使一个空 间目标的唯一的ID与一条关 系数据表的记录相对应。
空间与属性数据的连接
来自百度文库▪ 集成数据模型(Integrated Data Model)
空间与属性数据的连接
▪ 空间数据连同属性数据都以关系表格文件形式存储,并由RDBMS统 一管理,可利用其管理机制保证了较好的数据一致性、安全性、并发 控制和事务管理。
▪ 0-Cells 或是孤立的点,或是邻接一个或多个1-Cells 的节点。
▪ 所有的1-Cells ,恰好结束于两个0-Cells。 ▪ 相邻的两个0-Cells之间的每个线段被指定为一个1-Cell。 ▪ 所有的1-Cells 恰好位于两个2-Cells 之间。 ▪ 线段两两之间的区域被指定为单个2-Cell(制图区以外的区域也是一个2-Cell,其
如果关系表满足规定的条 Date
year, one byte for the month, one byte for the day
件集合,则称该表处在某 Object
Graphical object (Point, Region, Line, Polyline, Arc, Rectangle, Rounded Rectangle, Ellipse, Text, or Frame)
ID常设定为 0 )。
点坐标文件
弧段-点索引文件
弧段文件
节点文件
多边形文件
平面增强(基于Mapinfo)的步骤
▪ 弧段交点计算 ▪ 更新弧段目标 ▪ 生成 Vertex、Polyline_Vertex、Polyline的始终点、 Node 表 ▪ 确定 Polyline 的左右多边形 ▪ 过头线、断头线的编辑 ▪ 生成 Polygon 表
▪ 主键值应是唯一的,且不为空;从而可以区分记录; ▪ 主键值唯一决定了其他属性值。
▪ 如可定义下列关系:
▪ Course(课程ID,课程名,学分,开课时间,先修课程ID) ▪ Grade(学号,课程ID,成绩)
外键
▪ 外键是引用其他关系或本关系的键
▪ 作为一种属性出现在另外一张关系表中或本关系的主键 ▪ 两张表通过外键连接,可理解为双方有共有字段,该字段数据类型
▪ 主码(primary key)为一个关系的候选码之一。主码中的各属性为主 属性。
▪ 在最简单的情况下,只有一个候选码,并只包含一个属性;如上表中 的“省名”属性。
完整性约束 p.121
▪ 实体完整性规则:主属性不能取空值。 ▪ 参照完整性规则 :外码值或是某一关系某个元组的主码值,或取空
值。
▪ 如有学生(学号,专业号,班长,…)和专业(专业号,专业名)两个关系, 学生关系中专业号的取值,或为空(未定专业),或为专业关系中专业号的值。
使用点或有向线段构成的图形
元素来描述地理空间。
▪ 该模型假设现实世界是空的空
间,离散分布着各类地理实体。
▪ 实体可被表达为有点、线、多
边形等目标。
▪ 目标模型:{e, a, s, t}
▪ 一定区域里某一类实体的集合,称专题(theme)。每个专题的所有
实体,其属性在区域内呈现地理变化。
⑵ 面条结构
p.37
么做”。
SQL语言
▪ SQL( Structured Query Language)为标准化的关系数据库语言。 1981年由IBM公司最先推出,至1986年为美国国家标准协会(ANSI) 正式发布。
▪ 不同RDBMS系统的SQL的细节有区别,但大同小异。故学会了 SQL 的用户,只要查一下具体系统的用户说明书,均能操作自如;而用 SQL 编写的程序,其操作和运行结果是相同的。
▪ 平面增强(plane enforcement)是为了解决空间数据中存在 的数据不完整性而提出的一组规则。
▪ 通过平面增强过程,使数据规范化,使点、线段和多边形之 间形成拓扑关系。
平面增强的规则
▪ 0-Cell(节点): ▪ 指线段的端点和两条线段的交点。
▪ 1-Cell (弧): ▪ 指两个相连的 0-Cell 之间的线段。
the length of the string, in bytes); fixed-length strings
bytes, up are padded
with trailing blanks
性,关系表始终应规范化。 Logical
TRUE or FALSE, stored in 1 byte: zero=FALSE, non-zero=TRUE Date, stored in four bytes: two bytes for the