地理信息系统第五章空间数据组织与管理

目前，采用面向对象数据模型，建立面向对象数据库系统， 主要有三种实现方式：
扩充面向对象程序设计语言(OOPL)，在OOPL中增加 DBMS的特性
•数据库通讯 •数据库维护 •数据管理 •数据库的装入 •数据库定义
•重新定义 •数据重新组织 •性能监督与分 析
•数据库整理 •故障恢复
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•数据库管理系 统
•数据库通讯 •数据库维护 •数据管理 •数据库的装入 •数据库定义
•操作系统接口处理 •各种语言接口 •远程操做接口处理
方法：是对象接收到消息后应采取的动作序列的描述。
实例：是由一特定类描述的具体对象。
元类：是相似的类的共同属性的抽象，元类的实例是类，类 的实例是对象。
对象具有封装性和继承性，涉及到分类（classification）、概 括（generalization）、聚集（aggregation）、联合（ association） 、继承（inheritance）和传播（propagation） 等概念。
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基本概念
协议：是一个对象对外服务的说明。 封装：是将某件实物包围起来，使外界不
必知道其实际内容。 继承：从某类对象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。引入类的继承，就出 现了类的层次结构，也就有了超类（基类 ）、子类（派生类）的概念。
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关系数据模型
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
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面向对象数据库系统
面向对象（object-oriented，oo）的概念起源于 程序设计语言——面向对象的编程语言(简称 OOPL)，强调对象概念的统—，引入对象、对 象类、方法、实例等概念和术语，采用动态联 编和单继承性机制。它以OOPL为核心，集各 种软件开发工具为一体，建立OO计算环境， 配有很强的图形功能和多窗口用户界面。
•记录
•数据项或数据项组集合,对文件 进行存取操作的基本单位
•文件 •给定类型逻辑记录的全部
具体值的集合
•数据库
•文件的集合，文件之间存在某种联 系，不能孤立存在
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二、常用数据文件
•它是 物理顺 序与逻 辑顺序 一致的 文件
• 倒排文件 •索引文件 •随机文件 •顺序文件
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基本出发点就是以对象作为最基本的元素，尽可 能按照人类认识世界的方法和思维方式来分析 和解决问题。
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基本概念
对象：是对客观世界实体的抽象描述，由信息（数据）和对 数据的操作组合而成。
类：是对多个相似对象共同特性的描述。
消息：是对象之间通信的手段，用来指示对象的操作。分公 有消息和私有消息。
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•DBMS组 成
•语言处理程序
•运பைடு நூலகம்控制程序
•数据描述语言（DDL ）
•数据操作语言（DML ）
•终端命令解译
•系统控制 •数据存取 •数据更新 •并发控制 •数据完整性
•建立与维护程序
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•数据装入 •性能监控 •工作日志 •重新组织 •数据转储 •系统恢复
介质上。
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•二、常用数据文件
• 倒排文件 •索引文件 •随机文件 •顺序文件
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•按照一些辅关 键字来组织索引 称为辅索引，带 有这种辅索引的 文件称为倒排文 件。
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•第二节 空间数据库
•数据 •存储
•数 •据 •库
•数据 •管理
•原始信息 •数据库
•程序库 •(数据库软件)
管道、污水管道、电信管道、供热管道、
供气管道等，另一方面，几种具有相同属 性和操作的类型可综合成一个超类。
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面向对象数据库系统的实现方式
面向对象的数据模型从概念上将人们对GIS的理解提高到了一 个新的高度。 一方面，它巧妙地容纳了GIS中拓扑数据结 构的思想，能有效地表达空间数据的拓扑关系。另一方面 ，面向对象数据模型在表达和处理属性数据时，又具有许 多独特的优越性。
地理信息系统第五章空 间数据组织与管理
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020年4月12日星期日
第一节 数据层次与文件组织
数据层次（数据项、记录、文件、数据库） 数据间的逻辑联系（一对一、一对多、多对
多） 用数据文件（顺序、直接、索引、到排文件
）
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•一、数据的层次单位
不适合于拓扑空间数据的组织
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网络数据模型
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 •徐州师大
•系名 •教师 •学生 •研究
•城•环系•系名名 系•数系•化学学
•数5•2教数•教师师 •3数•0学0数•学生生 •49数 •25数7
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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。
1、一对一的联系(1：1)
2、一对多的联系(1：N) 3、多对多的联系(M：N)
•A• •A
• •B •B
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•22
数据模型
数据模型是数据库系统中实体与实体之 间的联系方式，是衡量数据库能力强 弱的主要形式之一。
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面向对象的属性数据模型
GIS中的地物可根据国家分类标准或实际情况 划分类型。如一个大学GIS的对象可分为建 筑物、道路、绿化、管线等几大类，地物
类型的每一大类又可以进一步分类，如建
筑物可再分成教学楼、科研实验楼、行政
办公楼、教工住宅、学生宿舍、后勤服务
建筑、体育楼等子类，管线可再分为给水
• （3）物理级 物理数据库对应于内模式，又称 为存贮模式，内模式描述的是数据在存贮介质上 的物理配置与组织，是存放数据的实体，也是系 统程序员才能看到的数据库。
•
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• 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部 通过DBMS进行。
•数据的修改不方便（指针必须修改）
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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。
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•点 1 x1 y1 2 x2 y2 3 x3 y3 4 x4 y4 5 x5 t5 6 x6 y6
•模式
•数据库
•存储模式
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数据组织层次
数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据项、 记录、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、字段等。
2 记录：由若干相关联的数据项组成。
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。
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，这些文件之间存在某种联系 ，不能孤立存在。
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，面向对象模型。
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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。
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数
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•课程 •课程 •周学 •学分
•A号•0系1•系名名 •G名•I教S数•教师师 时••4学数•学生生 •5 •研究
数
数
生
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网络数据模型
•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
传播：作为联合和聚集的一种工具，通过一种强 制性的手段将子对象的属性信息传递给复杂对象 。例如西安市大学生数量可以由各个大学的学生 数求和派生得到。
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•面向对象的几何抽象类型
GIS中的各种地物，在几何性质方面不外乎表现为四种类型，即点状地物 、线状处物、面状地物以及由它们混合组成的复杂地物，因而这四种类 型可以作为GIS中各种地物类型的超类。
•生7•0研生•研究究 •71生
系
•学号 •姓名 •年级 •籍贯
•00•2系3•1系名名 •张•三教数•教师师 ••3学数•学生生 •广东•研究
2
数
数
生
•教师 •姓名 •年龄 •职称
•号6•6系•系名名 •王•一教数•教师师 •3•0学数•学生生 •教授•研究
数
数
生
•学号 •课程
•00•2系3•1系名名 •A号01•教师
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基本概念
概括：是把一组具有相同特征和操作的对象归纳 在一个更一般的超类中。
联合：是相似对象的抽象组合，可看作是更高层 次的集合对象。如西安市是新城区、雁塔区、碑 林区等区的联合。又联合关系的对象叫成员。