土地信息系统第4章 土地信息数据库
土地信息数据库
市政管理、道路建设等。
4.1.4 数据库的分级结构
SPARC分级结构
土 地 信
SPARC是美国国家标准协会 (ANSI)下属的标准规划和要求委
息 员会的缩称。这一模型将数据库
系 统
划分为内模式、概念模式和外模 式三级,被称为SPARC模型 。
①内模式(internal schema) 存储模式:它
斑面积通过扣除与线状地物相联系又可区分 为一对一（１：１）、一对多（１：Ｍ）、 多对多（Ｍ：Ｎ）等类型。
①Ｅ－Ｒ图的基本成份(续)
土 属性 表示实体或联系的某种特征。例如，
地 信 息
线状地物有图斑、线状序号、长、宽和面积。 值得注意的是，联系也可以有属性。例如， 图斑与线状地物的面积有“数量”属性。当 然，并不是所有的联系都必须有属性。
系
统
②用Ｅ－Ｒ图描述概念模型
下面以土地面积量算信息系统为例，说明用 Ｅ－Ｒ方法来建立概念模型的具体步骤。
土
地 信 息 系 统
第一步：确定Ｅ－Ｒ模型应含的实体。如前 面所指出的，每一实体可用来代表一类数据 的集合。所以在本例中，可以暂定量算过的 3种表格为模型的第一批实体，并分别取名 为“图幅”、“图幅分划值计算表”、“线
息 外模式就是用来定义满足不同用户
系 （例如地籍规划、地价评估等）需要
统 的数据库。一个数据库只能有一个概
念模式，但却允许有多个外模式。
应用程序
应用程序
应用程序
用户视图(用户级 逻辑数据库)
土
地
信 DBA视图（全局逻
息
辑数据库）
系
统
系统程序员视图 （物理数据库）
外模式A
外模式B
外部 / 概念映射
土地信息系统课程习题库和参考答案
第七章 土地信息的表示与可视化
1.土地信息的表示方法有哪些？ 2.地图与土地信息系统有何联系与区别？ 3.地图符号的涵义、作用、构成。 4.实现自动注记放置的系统应具备的功能。 5.面状专题内容的表示方法。 6.专题地图设计的内容。 7.如何进行土地信息的可视化？ 8.空间可视化的类型。 9.何为虚拟地理环境，有何特点？
2、 简述土地信息系统的组成、基本功能。
土 地 信 息 系 统 的 组 成 ： 一般由硬件、软件、数据库和人组成。硬件的配置主要包括输入设 备(如数字化仪、扫描仪、键盘等)，输出设备(如绘图仪、打印机、显视器等)，计算机系统，数 据存贮设备(如磁盘和光盘驱动器、磁带机等)；信息系统的软件由管理软件和功能软件组成； 土地信息系统的核心是数据库(Data Base)，用于存贮各种空间位置、拓扑关系和非空间数据。 其基本功能：1、数据采集、检验与编辑； 2、数据格式化、转换、概化；3.数据的存储与组织 4.查询、统计、计算 5、空间分析 6、显示
10 设计题：随着土地管理工作的深入，地籍、地类历史数据的查询与检索越来越频繁，土
地管理工作者对于土地信息系统时空数据管理功能的要求也越来越高。目前，即使一座中等 规模的城市，每天土地使用权交易量平均都可达十宗以上。存储并使用这些与日俱增的大量 数据对土地信息系统的时空数据管理功能是一个巨大的挑战。为满足实际工作对时空数据的 管理功能要求，提出你的设计方案。
土地信息管理及其数据库和系统建设概述
土地信息管理及其数据库和系统建设概述土地信息管理是指在土地资源管理的基础上，通过对土地信息的收集、整理、存储、传输和利用，实现对土地资源的有效管理和利用的过程。
土地信息管理的目的是为了提高土地资源的利用效益，保护土地资源环境，促进可持续发展。
土地信息管理的核心是建立土地信息数据库和系统。
土地信息数据库是土地信息管理的基础，通过对土地资源的相关信息进行统一存储和管理，实现对土地资源的动态管理。
土地信息系统是土地信息管理的工具，它是通过计算机技术和信息管理技术，将土地资源信息数据库与决策分析模型相结合，实现对土地资源的分析和决策支持。
土地信息数据库的建设包括数据采集、数据整理、数据存储和数据管理等环节。
数据采集是通过不同的方式和手段，收集土地资源相关的数据和信息，如土地利用状况、土地所有权、土地价格等。
数据整理是对采集到的数据进行清洗、筛选和加工，确保数据的准确性和可用性。
数据存储是将整理好的数据存储到数据库中，通过建立合理的数据库结构和索引，实现对数据的高效存取。
数据管理是对数据库进行维护和更新，保证数据的及时性和完整性。
土地信息系统的建设包括系统规划、系统设计、系统开发和系统运行等阶段。
系统规划是根据土地资源管理的需求，确定土地信息系统的功能和性能指标，制定系统开发的目标和计划。
系统设计是根据系统规划的要求，确定系统的结构和功能模块，进行数据流程和界面设计。
系统开发是根据系统设计的要求，利用计算机编程和数据库管理工具，开发出符合功能需求的土地信息系统。
系统运行是将开发好的系统投入使用，并进行系统维护和更新，确保系统的稳定性和可持续运行。
土地信息管理及其数据库和系统建设的意义在于提高土地资源的管理效率和利用效益，实现土地资源的科学、合理和可持续发展。
通过统一数据管理和决策支持，能够对土地资源进行全面监测和评估，为土地资源的合理利用提供科学依据。
通过建立土地信息数据库和系统，可以实现对土地资源信息的共享和传递，提高决策者和公众对土地资源的认识和参与度。
4土地信息的数据模型与数据库
4.1 土地信息的数据模型
一、层次模型——构建
用树状结构来表示实体之间联系的模型称为层次模 型。它是以结点来表示数据库中的记录类型的有向 树
4.1 土地信息的数据模型
一、层次模型——限制条件 有且只有一个结点无父结点，即根结点 除根结点之外，所有节点有且仅有一个父结点 优缺点：容易理解，单码查找速度快，易于更新和 扩充；但是多码查找比较困难，一般需要较大的索 引文件，所以产生数据冗余，不能表示实体之间多 对多的联系。
在所有可能的三角网中，狄洛尼（Delaunay)三 角网在地形拟合方面运用的较普遍，因此常被用 于TIN的生成。在狄洛尼三角网中的每个三角形 可视为一个平面，平面的几何特征完全由三个顶 点的空间坐标值（x,y,z）所决定。存储的时候 ，每个三角形分别构成一个记录，每个记录包括 ：三角形标识码、该三角形的相邻三角形标识码 、该三角形的顶点标识码等。顶点的空间坐标值 则另外存储。
关系模型——基本概念 关系模型是一个数学化的模型，它把数据的逻辑
结构归结为满足一定条件的二维表中的元素，这 种表称为关系，关系的集合就构成关系模型。 关系是一个二维表，表的每行对应一个元组，表 的每列对应一个域。 关系中的某一属性组，若它的值唯一的标识了一 个元组，则称该属性组为候选关键字。若一个关 系中有多个候选关键字，则选定一个为主关键字 。该关键字的诸属性称为主属性，其余属性叫非 主属性
4.2 空间信息的数据结构
4.2 空间信息的数据结构
半隐式表达
4.2 空间信息的数据结构
4、拓扑关系9元组
在四元组基础上，Egenhofer将此扩展到九元组，即空间拓扑 关系可由两实体的边界(∂A、∂B)、内部(A0、B0)和外部(A−1 ， B−1)三部分相交构成的3×3九元组来决定,即A的内部（A0）、 边界（∂A）和外部（A−1 ）与B的内部（B0）、边界（∂B）和 外部（B−1）之间的交,可表达为:
土地信息系统(4.1.1)--第一节土地信息的数据模型
第 4 章 土地信息的数据模型与数 据库
4.2 土地信息的数据模型
层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型 时空模型
土地信息的数据模型
概述
数据模型则是土地系统要素的属性及关系规范化表达和数据存储的 核心，也是土地数据库建立的核心。
最常用有层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型和时空模 型等五种的数据模型。
选择和建立数据模型的目的是用最佳的方式反映本部门的业 务对象及信息流程和以最佳的方式为用户提供访问数据库的 逻辑接口。数据结构、数据操作和数据的约束条件是数据模 型的三要素。
空间数据库的数据模型
实体是可以相互区别而又可以被人识别的事、物、概念的统称 ，有具体的，也有抽象的；有物理上存在的，也有概念性的。 实体的属性是指描述实体的若干特征。 联系指实体与实体之间会有各种关系 码指唯一标识实体的属性集 域指属性的取值范围
层次模型
层5
a
Ⅰ
c
Ⅱ
f
g
6
1
d
4
地图 map
地图 map 的层次模型表 达
层次模型
层次模型——特点
有且仅有一个结点无父结点，即根结点 除根结点之外，所有结点有且仅有一个父结点 层次模型的优点是容易理解，单码查找速度快，易于更新和扩充；
但是多码查找比较困难，一般需要较大的索引文件，所以产生数据 冗余；不能直接表示实体之间多对多（ m:n ）的联系
空间数据库的数据库应用系统是由土地信息系统的空间分 析模型和应用模型所组成的软件，它是为了满足用户数据处 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用户界面。
数据库的主要特征
空间信息的数据结构
矢量数据结构 第四章 土地信息数据库
常用的几种矢量数据结构为包括：完整多边形结构、二元 独立地图编码文件结构、弧一结点结构、关系结构、数字 化线图形等
X xmax xmin J
Y ymax ymin I
式中：X ,Y 分别表示每个栅格单元的边长。 ymax, ymin xmax, xmin 分别表示矢量坐标中的最大 值和最小值。
矢-栅转换
第四章 土地信息数据库
1）点的转换
点的转换实质上是将点的矢量坐标转换成栅格数据中行列值i和j，从而得到 点所在栅格元素的位置。其中：
矢量数据结构 第四章 土地信息数据库
2）二元独立地图编码文件结构（DIME）
二元独立地图编码文件本身不生成地理信息系统的相应数据库组 织，它只是作为可用于不同系统的数据交换格式，其结构由两结 点或终点的线段来定义
特点： • 以线段为主的记录方式，这里的线段是用起始结点，终止结点 及相邻的左多边形和右多边形作为基本代码形成拓扑关系
第4 章 土地信息的数据模型与数据库
4.4 土地信息的数据结构
空间数据的拓扑关系 矢量数据结构 栅格数据结构
空间数据的拓扑关系
拓扑关系是明确定义空间关系的一种数学方法。在 土地信息系统中用来描述并确定空间的点、线、面 之间关系及属性，并可实现相关的查询和检索。
结点之间拓扑关系
空间数据的拓扑关系
面块之间拓扑关系
空间数据的拓扑关系
3）拓扑关系的关联表达 ➢ 全显式表达
全显式表达不仅明确表示空间数据->弧段->点之间拓扑关系， 同时还明显表达点->弧段多边形之间的关系。
第四章 土地数据库1
1.2.2 空间数据库管理系统
空间数据库管理系统:建立在常规 数据库管理系统之上，除了完成 常规数据库管理系统所必备的功 能之外，还能够对地理空间数据 进行管理。 LIS的数据库管理系统属空间数据 库管理系统
1.2.3 空间数据库管理系统的实现方法
两种方法 ： 一是直接对常规数据库管理系统进行功能扩展 , 加入一定数量的空间数据存储与管理功能, 运用这一种方法比较有代表性的是Oracle等系 统; 另一种方法是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。 代表性的系统是ESRI的SDE(Spatial Database Engine)等。
网状模型示例
表示自然要素、 社会经济要素和 地理位臵之间联 系的示例
•网状模型较层次模型扩充了实体之间联系的限制, 可以较灵 活地表示实体之间的多种关系, 对确定的数据表示效率较高, 数据冗余也较小, 适合于表示关系较复杂的地理数据和具有 网络状特征的地理实体, 但网状模型的数据指针比较复杂, 数据更新也较为繁琐。
这是现实世界中最复杂的联系,即对于实体集A 中的一个元素ai , 在集合B中存在一个实体子 集 Bi={ bi1,bi2—bin}与之相联系;反之亦然。 地理实体中的多对多联系是很多的。 例如,泵站与河流之间有多对多联系,一个泵站 可以属于不同的河流,一条河流又有多个泵站。 地理环境与种植的作物之间有多对多联系, 同 一种地理环境可以生长不同的作物,同一种作 物又可生长在不同地理环境中,见图 5-1(c) 。
1、数据库、数据库管理系统和 数据库应用系统 2、数据库的主要特征 3、数据库的系统结构 4、空间数据库的数据模型
1、数据库、数据库管理系统和数据库
土地信息系统
川农土地信息系统期末复习资料整理人：彼时花开时间：2016.5.20第一章土地信息系统概述土地数据：是各种土地特征和现象，包括空间位置、属性和时域特征及相互关系的符号化表示。
土地信息：是表征土地系统要素特征与相互联系以及实体的数量、质量、分布状况和变化规律的总称。
土地信息系统：是以土地管理决策服务为驱动，在集成计算机软件技术、数据库技术和GIS技术的计算机软、硬件环境中，对土地相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，能采用专业模型与分析方法适时提供、应用和传播多种多维的、动态的土地信息的计算机技术系统。
土地信息的特征：1. 空间特征；2. 多维特征；3. 时变特征。
土地信息系统的特征：1.具有采集、管理、分析和输出多种处理土地空间信息的能力2.以土地研究和土地决策为目的，以模型方法为手段，由计算机系统支持进行土地数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的土地分析方法，作用于空间数据，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测等能力，能产生高层次的有用的土地信息土地信息系统的构成: 硬件、软件、数据、用户土地信息系统的功能:1.数据采集、检验与编辑;2.数据格式化、转换及概化;3.数据的存储和组织;4.查询、统计、计算;5.空间决策分析;6.显示与输出第二章土地信息的空间数学基础土地信息系统使用的几种坐标系:地理坐标系、空间大地直角坐标系、投影坐标系、城市坐标系、高程参考系统、设备坐标系我国的国家基本比例尺包括哪些？1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万等11种。
我国基本比例尺地图采用的投影坐标系：高斯-克吕格投影为主，1:100万图的是Lambert投影在我国, 除1:1000000 地形图采用Lambert（正轴等角割圆锥）投影外, 其余基本比例尺地图（1:500 000、1:250 000、1:100 000、1:50 000、1:25 000、1:10 000、1:5 000）均采用高斯-克吕格（横轴等角切椭圆柱）投影。
土地信息系统ppt-课件
指一切有关土地的自然、社会、经济属性和土地管理内容 的数字、文字、符号、语言、图形及图像的总称。
二、构成
（一）地理空间信息 1999年5月成立国土资源部信息化领导小组，后更名为国土资源部信息化工作办公室
缓冲区分析、 叠合分析、 5 土地信息系统相关学科与技术 这些信息就是地理空间信息，它们常用于描述各宗地或各地块的多边形边的走向、特征及其长度、转折点的三维坐标、多边形面积等。
➢ 地理信息系统的数据主要分为两大类
1、空间数据(用于描述实体的地理位置分布)
2、属性数据(用于描述实体的属性)
空间数据－－栅格数据与矢量数据
栅格（光栅）数据
矢量数据
空间数据－－矢量数据
➢ 矢量数据就是代表地图图形的各离散点平面坐标（x，y）的有序集合。 ➢ 地理信息系统可对矢量图形及其属性进行检索、更新和综合分析 ➢ MAPGIS把矢量数据分为点、线、区三类
省、市、县三级国土资源部门以省为单位在 行政上实施垂直管理，省级国土资源部门为 省级人民政府组成部门，市、县级国土资源 部门为同级人民政府的工作部门，而乡镇国 土所则为县级国土资源局的派驻机构。
1.2 土地信息系统概述
土地信息 一、概念 二、构成 三、土地信息与地理信息 四、土地信息的特点
土地信息
地理信息系统应用
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓
✓作战指挥 ✓宏观决策 ✓… …
3. GIS新技术
3S集成技术、网络GIS、组件式GIS、 数字地球、三维GIS、时态GIS…
4. GIS应用技能
MapGIS软件
MAPGIS系统结构
输入子系统 数字化仪输入 扫描矢量化 文件转换 外 业测 量、GPS及 其它 数据源
• 能力要求：掌握LIS基础软件各项功能的应用方法及基本操作。 掌握LIS在土地管理各业务中的应用，能够完成各类土地数据的 录入、建库，能够对LIS中的数据进行处理、存储、分析，并掌 握成果资料的打印输出方法。
土地信息管理及其数据库和系统建设概述
土地信息管理及其数据库和系统建设概述土地信息管理是指对土地资源进行统一管理、科学开发利用的过程。
土地信息管理需要建立完善的数据库和系统来存储和处理土地信息。
本文将对土地信息管理及其数据库和系统建设进行概述。
一、土地信息管理的意义土地是一种有限资源，对土地资源进行合理利用和管理具有重要的意义。
土地信息管理可以帮助政府和相关部门了解土地资源的分布、用途和利用状况，为制定土地规划、土地利用政策提供科学依据。
土地信息管理也可以帮助土地经营者进行土地交易、改造等活动，提高土地利用效率，推动经济社会发展。
二、土地信息数据库的建设1. 数据采集土地信息数据库的建设首先需要进行数据采集工作。
数据采集可以通过摄影测量、遥感技术、测绘和调查等手段获取土地信息。
数据采集的内容包括土地的位置、面积、用途、所有权等基本信息，还包括土地质量、环境状况、水资源等相关信息。
2. 数据存储采集到的土地信息需要进行整理和存储，建立起土地信息数据库。
土地信息数据库可以采用关系数据库管理系统（RDBMS）来存储数据，例如MySQL、Oracle等。
数据库的设计要考虑到数据的结构和关系，以方便后续的数据查询和分析。
3. 数据管理土地信息数据库需要进行数据管理工作，包括数据的录入、更新、删除、查询等操作。
数据管理可以使用数据库管理软件进行，通过用户界面和SQL语言来操作数据库，以保证数据的完整性和一致性。
1. 系统架构土地信息系统的建设需要根据具体的需求制定系统架构。
常见的土地信息系统可以分为三层架构：用户界面层、业务逻辑层和数据访问层。
用户界面层提供给用户进行数据输入、查询和分析的界面；业务逻辑层对用户的操作进行处理，并调用数据访问层获取数据；数据访问层负责与数据库进行交互，进行数据的读写操作。
2. 功能设定土地信息系统的功能包括数据输入、查询、分析、报表生成等。
数据输入功能可以包括数据采集和数据录入两部分，数据采集可以通过遥感技术获取土地信息，数据录入可以由用户手动录入数据。
第四章 土地信息系统的数据获取与输出ppt课件
4 GPS的应用与发展
（4）多元化的空间资源环境 ➢美国的GPS ：1993年全部建成。
➢俄罗斯的GLONASS（GLObal NAvigation Satellite System ） ：1996年开始运行，计划发射3
包括硬件、软件（数据处理包）两部分。
2 GPS的特点
1）全球地面连续覆盖； 2）功能多，精度高，应用广； 3）实时定位，可提供三维坐标； 4）抗干扰性号，保密性强； 5）全天候作业，操作简便。
3 美国SA政策与差分GPS
（1）SA政策 ➢美国SA( Selective Availability) 政策：
3）SPOT卫星影像：空间分辨率 10米
4）中巴资源卫星：空间分辨率 19.5米
5）小卫星系列： IKONOS 卫星(最高分辨率1米)
Quickbird(最高分辨率0.61米)
6）雷达影像：(航天雷达，机载雷达(预警机))
这张30米分 辨率的卫星 图像是 2000.9.14 日广州地区 ETM遥感图 像。由7、4、 2波段合成 的彩色图像
2）数据处理。（几何纠正、辐射纠正、影像增强、
影像复合、彩色合成、分类判读等）常用遥感软 件图像处理软件：Erdas、ENVI、Idrisi等）
3）数据分析。（对数据进行分析、解决实际应用
问题）
二、遥感概述 5 遥感发展方向
1）定量遥感。（从定性描述一>定量模型） 2）高分辨率、高光谱。（空间分辨率高，多波
第四章 土地信息系统的数据获取与输出
第一节 遥感、全球定位系统与土地数 据获取
土地信息系统知识点汇总
土地信息系统知识点汇总第一章1 .信息与数据信息是一个抽象的概念，是客观世界事物的特征及诸事物之间相互关系的一种抽象反应。
数据（data）是为了满足处理，传播的需要，通过文字、数字、符号、图形、图像和声音等多种可以识别的符号或介质表示或者记录事件、事物、现象等的内容、数量或特征的信息载体。
2 .土地信息特征空间特征：土地属于空间信息，其空间位置的识别是和数据联系在一起的，这是土地信息区别与其他类型信息的最显著的标志。
多维特征：在二维空间的基础上，土地信息还具有多维的属性特征，对应的土地数据有时又称为非空间数据，是描述特定空间目标的自然、经济或社会特征的定性或定量指标。
时变特征：地球自身和人类活动使得土地系统一直处于动态变化之中，因此土地信息时序变化的特征如周期性变化，波动性变化十分明显。
3 .土地信息系统的基本构成土地信息系统的基本构成要素包括硬件设备、计算集软件设备、数据和用户。
4 .土地信息系统的主要功能与其他应用软件一样，土地信息系统一般包括数据输入，预处理，数据库管理，数据处理，产品输出，以及用户接口等等。
土地信息系统采集、管理土地数据，分析和输出土地数据的主要功能如下：1）数据采集、检验与编辑。
2）数据格式化、转换、概化。
3）数据存储与组织。
4）查询、统计与计算。
5）空间决策分析。
6）信息显示与输出。
第二章1地球椭球体大地水准面是一个假想的与处于流体静力平衡状态的海洋面重合，并延申扩展到大陆内部形成的不规则的闭合曲面。
大地水准面是一个重力等位面。
测量上把与大地水准面符合的最理想的旋转椭球体叫地球椭球体。
2 .参考椭球体参考椭球体是一个数学定义上的地球表面，就是一种具有几何参数的地球椭球，通常以参考椭球体的长半轴a、短半轴b和扁率阿尔法来表示地球的形状和大小。
我国在1952年以前采用的是还福特椭球体，从1953年起改用克拉索夫斯基（北京1954坐标系），1978年决定采用1975年第十六届国际大地测量以及地球物理联合会推荐的新球体，称为GRS （1975）,并以此建立了我国独立的大地坐标系（西安1980坐标系）。
土地信息系统第1章_土地信息系统概述
地
信
息
土地短视频
系
统
LIS
土 地 信 息 系 统
LIS
什么是土地？
土 地
土地是山川之根
信 土地是万物之本
息 系
土地是人类衣食父母
统 土地是一切财富之源
LIS 所有的物华天宝都是土生土长
土地是过去的一切，也是将来的全部
1-1 土地系统与土地信息
土 1. 土地系统 地 信 土地系统是一个复杂的开放系统，可以看作是
息 技术方法原理
系 ✓测量和遥感: 不但为LIS提供快速、可靠、多时相的获 统 取多种信息源的手段，而且它们的许多理论和方法可直
➢ 它是计算机处理的对象，也是计算机处理的结果
图形数据与属性数据
土 • 图形数据：
地
பைடு நூலகம்
✓ 位置数据：描述地理实体与位置有关的数据
信
✓ 拓扑（Topology）数据：描述地理实体间相互关系
息
的数据
系 • 属性数据： 统
描述地理实体非图形数据的数据部分称为属性数据
LIS
面积：4500亩
权属：四川农业大学
中国地质大学（武汉） 信息工程学院开发
土 地 信 息 系 统
LIS
MapGIS
土 地 信 息 系 统
LIS
数据（LIS的处理对象和结果）
土 地 信 息 系 统
LIS 基础数据
土地信息系统
专业数据
中间数据
成果数据
人（系统管理人员或用户）
土
地
✓ 输入
信 息
✓ 编辑
系
✓ 分析
统
✓ 开发
LIS
GIS平台
土地信息系统数据库数据模型课件
2019/11/14
11
3.2 土地数据模型
• 土地信息系统的开发和应用需要经历一个由现实世 界到概念世界，再到计算机信息世界的转化过程。
• 目前，数据库领域中最常用的数据模型有五种：层 次模型、网络模型、关系模型、面向对象模型和时 空数据模型。
2019/11/14
12
• 1. 层次模型
• 用树状结构来表示实体之间联系的模型称为层次模型。 • 它是以结点来表示数据库中的记录类型的有向树。 • 一对多的联系。
• 是时间快照模型和基态修正模型的折衷模型，其 最大的缺点是在于多边形碎化和对关系数据库的 过分依赖。
2019/11/14
32
• （4）全信息对象模型
• 是运用面向对象的设计方法，将土地现象和过程 的空间与属性信息随时间的变化封装成由时态版 本组成的对象，即全信息对象。
• 时间、空间及属性在每个时空对象中具有同等重 要的地位，不同的应用中可根据具体重点关心的 方面，分别采用基于时间（事件）、基于对象（ 基于矢量）或基于位置（基于栅格）的系统构建 方式。
14
• 2. 网络模型 • 用网络结构来表示实体之间的联系。
2019/11/14
15
地貌 地质 土壤 植被 水文 人口
产值
自然要素数据库
社会经济要素数据库
自然景观单元
行政单元
地形现状
交通网络
居民地
2019/11/14
地理位置数据库
16
• 特点：
• 可以有零个或多个节点无父节点 • 至少有一个节点有多于一个父节点 • 允许两个节点之间有两种或多种联系
土地数据库
1
内容提纲
• 数据库的一般概念 • 土地数据模型
土地信息系统数据库数据模型课件
2021/5/16
30
• （2）叠加模型（基态修正模型）
• 首先确定空间数据的初始状态，即底图数据。 • 然后按照适宜的时间间隔记录数据随时间发生的
2021/5/16
33
感谢聆
• 主要有四种基本的时空数据模型：时间快照模型 、叠加模型、时空复合模型和全信息对象模型。
2021/5/16
29
• （1）时间快照模型
• 它是将一系列时间片断的快照保存起来，各个切 片分别对应不同时刻的状态图层，以此来反映地 理现象的时空演化过程，根据需要对指定时间片 断进行播放。
• 优点：可以直接在当前的地理信息系统软件中实 现；当前的数据库总是处于有效状态。
2021/5/16
11
3.2 土地数据模型
• 土地信息系统的开发和应用需要经历一个由现实世 界到概念世界，再到计算机信息世界的转化过程。
• 目前，数据库领域中最常用的数据模型有五种：层 次模型、网络模型、关系模型、面向对象模型和时 空数据模型。
2021/5/16
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• 1. 层次模型
• 用树状结构来表示实体之间联系的模型称为层次模型。 • 它是以结点来表示数据库中的记录类型的有向树。 • 一对多的联系。
• 数据的约束条件：是一组完整性规则的集合。完整性规则是 给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则， 用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保 证数据的正确、有效和相容。此外，数据模型还应提供定义 完整性约束条件的机制。
2021/5/16
10
土地信息系统(4.4.1)--第四节数据访问与数据库引擎
特点： 地方自治性 相互协作性 位置透明性 副本的透明性 全局优化 效率和灵活性
分布式数据库
2. 体系结构
DDBMS 的结构 包括：数据库管理系统、数据通讯子系统、全局数据字典和分 布式数据库管理系统
2. 体系结构
分布式数据库
分布式数据库
3. 分布式数据库设计
1 ）设计目标 适应部门分布的组织结构，降低费用 可靠性和可用性 均匀工作负荷，充分利用网上资源，调节网上各结点工 作的 不均状态，提高并行度 存贮的价格与可用性
2 ）设计步骤 设计全局数据模式 设计片段 设计分配 设计局部的物理数据库
数据库管理系统
2. 数据库维护
数据库的维护功能主要是指系统应具备对数据库重新定义、数据重 新组织、性能监督和分析以及对数据库整理和发生故障时恢复运行 能力。包括以下几方面的内容 改善系统的使用性能 数据库受损后的复原 用户应用管理 拓宽数据库用户的需求
3. 数据库通讯
通讯功能是指数据库系统具备与操作系统的接口处理，与各种语言 的接口以及与远程操作的接口处理等。如前所述，由于数据库数据 的共享性，除本系统的专业用户能够方便地应用数据库中的数据外 ，还应该能与其它数据库系统进行通讯，发送或接收到其它数据库 系统的数据。
第 4 章 土地信息的数据模型与数 据库
4.5 数据库管理系统
数据库定义 数据库维护 数据库通讯
数据库管理系统
主要功能
数据库管理系统的主要功能应包括：数据库定义、数据库管理、数 据库维护和数据库通讯等几个方面。其基本结构如下图
数据库管理系统
1. 数据库定义
数据库定义是通过数据提供的数据描述语言实现的。描述语言用来 定义数据库的逻辑结构，数据库的结构框架，定义数据级，建立记 录类型，定义记录间的联系，指定安全性控制要求，指定数据完整 性控制设备等。一般而言数据库的逻辑结构应满足下列要求 在综合考虑处理速度、数据吞吐量、操作响应时间、可维护性 和存贮要求因素的基础上，使数据资源共享，降低数据输入以及 数据维护的事务处理方面都达到最大效率 保证数据质量，使数据内容与格式的一致性，减少数据冗余， 减少或限制数据误差及其不确定因素的影响 为最大限度地发挥数据库系统的性能，应具有灵活简便的数据 检索、分析功能；能支持各种用户视图并有利于用户进行应用开 发 数据模型应独立于计算机的硬件和软件并且是面向应用的，易 于为用户理解的。
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数据库概述
3.数据字典的元数据内容 元数据是有关数据的数据。它是对一个数据集的内容、 质量条件及操作过程等的描述。目前在美国，联邦政府的地 理数据委员会（FGDC）已将元数据内容规范化，并要求所 有政府部门实施这个标准。不仅政府部门已普遍地使用这一 标准，私营商业及学术机构也一并效法，使整个社会均使用 统一的标准。
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土地信息系统
4.1
数据库概述
4.1.2 数据库管理系统
3.数据库通信
通信功能是指数据库系统具备与操作系统的接口处理， 与各种语言的接口以及与远程操作的接口处理等。
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4.1
4.1.3 数据字典
数据库概述
数据字典是对于整个空间数据库的总体和详细的小结， 可把它视为一个LIS数据库的蓝图，可以帮助用户理解整个数 据库组织和内容以便更好地使用数据库。 1.数据字典的内容 数据字典实际上是数据库的元数据，它描述数据库的整 体结构、数据内容和定义等。 一个数据字典通常包括以下几个内容：（1）数据库的 总体组织结构；（2）数据库总体设计的框架；（3）各数据 层的详细内容定义及结构；（4）数据命名的定义；（5）元 数据内容等。
矢量数据结构的主要缺点是：数据结构复杂，处理位置关系 （包括相交、通过、包含等）费时，地图叠加分析较困难，边 界复杂模糊的事物难以描述，不能直接处理图像信息，与数据 三角模型DTM和遥感RS结合困难等。
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土地信息系统
4.4 土地信息数据结构
4.4.1 矢量数据结构
一般常用的几种矢量数据结构为： （1）完整多边形结构（whole polygon structure）；
地貌 地质 土壤 植被 水文 人口 产值
自然要素数据库 自然景观单元 地形线型 交通网络 地理位置数据库
社会经济要素数据库 行政单元 居民地
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土地信息系统
4.2
4.2.3 关系模型
土地信息系统数据模型
一个实体可由若干关系组成，而关系表的集合就构成关系模 型。对这种数字化的模型，每个关系都应满足下列条件：
线类 面类 点类
线特征
面特征 开始 弧段 终止 结点
点特征
面 向 对 象 数 据 库 模 型
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土地信息系统
4.3
土地信息系统数据库建模方法
4.3.1 独立系统模式
独立的文件系统是早期的管理模式，由于它对属性数 据的管理功能极弱，在20世纪80年代基本已经被淘汰，但 某些GIS还保留着。
（2）二元独立地图编码文件结构［dual independent map encoding (DIME)file structure］；
（3）弧—结点结构（arc-node structure）；
（4）POLYVRT数据结构；
（5）关系结构(relational structure)。
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土地信息系统
4.1
数据库概述
4.1.4 数据库系统的运行
1.人机交互方式 在数据库管理系统中，数据库与用户程序之间的联系是 靠逻辑接口来实现的，逻辑接口用于数据库的建立、检索和 更新，而用户程序与菜单之间的联系是靠用户接口来实现的， 用户接口用于启动各功能模块。
2.批处理方式 利用数据库系统的各项功能都是模块结构的特点，可以 编制各种批处理程序，来完成一些特定的任务，例如批量录 入、合并数据文件、备份数据库等。
土地信息系统
4.1
数据库概述
4.1.2 数据库管理系统
2.数据库维护 对数据库的维护功能主要是指系统应具备对数据库重新 定义、数据重新组织、性能监督和分析以及对数据库整理和 发生故障时恢复运行的能力。数据库维护工作应包括以下几 方面的内容： （1）改善系统的使用性能 （2）数据库受损后的复原 （3）用户应用管理 （4）拓宽数据库用户的需求
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土地信息系统
4.4 土地信息数据结构
4.4.1 矢量数据结构
矢量数据是土地图形处理和制图中最常用的数据，它是通过记 录坐标的方式来表示点、线、多边形等实体的。由于坐标的连 续性，它可以精确确定实体的空间位置和大小。
矢量数据结构的优点是：数据占存储空间小，空间位置精度高， 空间关系描述全面，容易建立拓扑关系，对线状和网络状事物 分析方便，空间和属性数据综合查询更新方便，普通地图可直 接数字化成矢量数据结构。
删 除 其 他 信 息
关 闭 当 前 目 标
关 闭 数 据 库
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4.1
数据库概述
4.1.5 数据库系统的运行
1.对用户规定使用权限 2.对数据进行逻辑检查 3.对并发操作要做适当处理
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4.2
土地信息系统数据模型
4.2.1 层次模型
群属性表 头代 码 1000 1001 邮编 93106 93117 地区代 码 805 805
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4.4 土地信息数据结构
4.4.1 矢量数据结构
2.二元独立地图编码文件结构
现状地物拓扑信息 地址 街道名 册 山东路 河北路 北京路 结点 起始 12 34 41 宗地 左 右 头代码
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4.3
土地信息系统数据库建模方法
4.3.4 完整系统模式
其指按照面向对象理论完全重新设计的真正对象数据库， 能很好地模拟和操纵复杂对象。在这种系统中，空间数据与 属性数据按更接近人类思维的方式建立模型。利用这种模式 构造的系统适合定义复杂的地理实体和对复杂对象的直接操 作，因此面向对象数据库成为比较理想的统一管理GIS空间 数据的有效模型。
用树状结构来表示实体之间联系的模型称为层次模型。 它是以结点来表示数据库中的记录类型的有向树。
MAP 2 a 1 b 3 e 5 f g 4 6
Ⅰ
d
c
Ⅱ
树 状 结 构 的 层 次 模 型
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4.2
4.2.2 网状模型
土地信息系统数据模型
网状模型就是用网络结构来表示实体之间联系的模型。
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4.4 土地信息数据结构
4.4.1 矢量数据结构
2.二元独立地图编码文件结构
北道 甲不动产 京 路 路
4 3 1 2
山东路 河北路
结点位置： 点号 X 1 2 3 4 地块 14 14 127.251 127.352 127.350 127.256
Y 1340.600 1040.604 1040.584 1040.502
4.2
土地信息系统数据模型
关系3：结点坐标关系表
4.2.3 关系模型
结点号
x坐标
y坐标
1 2 3 4 5 6
x1 x2 x3 x4 x5 x6
y1 y2 y3 y4 y5 y6
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4.2
土地信息系统数据模型
4.2.4 面向对象数据模型
面向对象数据模型是集图形、图像、属性数据于一体的整 体空间数据模型。
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4.1
数据库概述
4.1.2 数据库管理系统
1.数据库定义 数据库定义是通过数据提供的数据描述语言实现的。描 述语言用来定义数据库的逻辑结构、数据库的结构框架，定 义数据级，建立记录类型，定义记录间的联系，指定安全性 控制要求，指定数据完整性控制设备等。
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4.1
4.1.3 数据字典
2.数据文件的命名方法
例 ：
数据库概述
名称=专题+序号+操作
S001 IDG S0 01 DG
专题： S0——土壤 序号： 01——第一次 操作： DG——数据字化
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4.1
4.1.3 数据字典
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土地信息系统
曲卫东 韩琼 编著
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土地信息系统
第4章
土地信息数据库
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4.1
数据库概述
4.1.1 数据库的概念和特点
所谓数据库，是指在计算机存储设备上合理存放的相互关联 的数据集，满足下面几个要求： （1）最小冗余度原则：数据尽可能不重复。 （2）应用程序对数据资源的共享原则：以最优的方式服 务于一个或多个应用程序。 （3）数据独立性原则：数据的存放尽可能地独立于使用 它的应用程序。 （4）统一管理原则：能够用一个软件统计管理这些数据， 例如对数据的维护、更新、增删和检索等一系列操作。
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4.4 土地信息数据结构
4.4.1 矢量数据结构
1.完整多边形结构 该法文件结构简单，易于实现以多边形为单位进行的运算和显 示。但是也有如下缺点：
（1）多边形之间的公共边被数字化和存储两次，由此产生数据冗余 和边界不重合. （2）每个多边形自成体系而缺少相邻多边形信息，难以进行邻域处 理。如，合并同类时要消除共边。 （3）“岛”只作为一个单个图形构造，没有与其外包多边形的联系。 （4）不易对边界的拓扑关系进行检查。
左边 右边
— — —
甲不动产 甲不动产 甲不动产
高
101 103
低
175 177
高
102 104