第5章 几种常见的空间数据模型
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2013-8-1 中南大学GIS研究中心 10
地理相关(关系)模型(GeoRelational model,Coverage)
GeoDatabase数据模型
5.2.1 地理相关（关系）模型 ——GeoRelational model
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中南大学GIS研究中心
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ARC/INFO的地理数据表示方式
2013-8-1
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5.2.3 什么是 Geodatabase?
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Geodatabase概述
1、Geodatabase是ArcInfo8引入的一种全新的面向 对象的空间数据模型，是建立在DBMS之上的统一 的、智能的空间数据模型。 2、Geodatabase是一种面向对象的数据模型，在此 模型中，空间中的实体可以表示为具有性质、行 为和关系的对象。 3、Geodatabase描述地理对象主要通过以下以下四 种形式： (1)用矢量数据描述不连续的对象； (2)用栅格数据描述连续对象； (3)用TINs描述地理表面； (4)用Location或者Address描述位址。
矢量数据间的拓扑关系得以保存
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5.2.2 ArcView数据模型
ArcView GIS2.0软件引入了一种新的数据 格式文件，称之为Shape文件，以满足对简 单特征数据集的需求。
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Shape所有文件均使用“8.3”命名规则， 主文件、索引文件和dBASE文件具有相同 的前缀，其后缀分别为“.shp”、“.shx” 和“.dbf”。例如：
主文件：counties.shp 索引文件：counties.shx dBASE文件：counties.dbf
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Geodatabase 数据模型
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Geodatabase的内部结构
Geodatabase Feature datasets
对象，对象类 要素，要素类 关系，关系类 几何网络 要素数据集 有效性规则，值域 空间参考 栅格 Tin及其它数据集类型
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5.1 MapInfo数据模型
MapInfo采用层次结构对空间数据进行组织， 即根据不同的专题将地图分层，每个图层 存储为若干个基本文件。 MapInfo采用双数据库存储模式，其空间数 据与属性数据是分开存储的。
属性数据存储在关系数据库的若干属性表中 空间数据则以MapInfo自定义格式保存于若干 文件之中 两者之间通过一定的索引机制联系起来。
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5.2 Arc/Info--ArcGIS的数据模型
Arc/Info问世于七十年代，是ESRI系列产品中 最经典的、功能最强大的专业GIS产品 后ESRI公司积累了三十余年的GIS理论研究和产 品开发经验，结合了最新的IT主流技术，对其产 品结构及技术进行了优化和重构，推出新一代的 GIS平台ArcGIS系列产品。
ArcGIS
ArcView ArcEditor ArcInfo
ArcInfo Desktop ArcInfo Workstation(继承ArcInfo早期版本内容)
ArcSDE ArcIMS, ArcGIS Server
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2013-8-1
ArcInfo的地理数据模型进展
中南大学GIS研究中心
Spatial reference can be inside or Feature classes, subtypes outside of feature Relationship classes Geometric networks datasets
MapInfo还包括其他几种辅助的文件类型：
工作空间文件(.Wor) MapInfo交换格式文件(.Mif、.Mid)
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属性数据表结构定义了地图属性数据的表结构。 形式上.Tab文件是一个文本文件，一般比较小。 属性数据文件存放完整的地图属性数据。这个文 件一般比较大。 交叉索引文件用于连接数据和对象，记录地图中 每一个空间对象在空间数据文件(.Map)中的位置 指针。指针排列的顺序与属性数据(.Dat)中属性数 据记录存放的顺序一致。这个文件实际上是一个 空间对象的定位表。 空间数据文件具体包含各类地图对象的空间数据。 索引文件并非必须，只有当用户规定了数据库的 索引字段后，MapInfo才会自动生成索引文件。
矢量数据表示特征（如：Coverage）
矢量数据表示的主要形式
栅格数据表示的主要形式 适合于表达连续表面
GRID
TIN
属性表 影像
用作地理特征的描述性数据
CAD图形
用作地理特征的描述性数据
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Coverage数据模型-地理相关模型
结点
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弧段
位置数据：存储在ARC文件中。 属性数据：存储在属性表AAT中。
位置数据：由一组弧段和位于多边形内的一个 标示点来定义。它不直接存储坐标信息，坐标 信息存储在ARC文件、LAB文件中。
多边形
Cover#, Cover_ID, Lab#, Arc#1…Arc#n。
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ArcView Shape文件说明
Shape文件保存数据中的空间特征信息， 包括不具有拓扑关系的几何信息和属性信 息，
特征的几何信息存贮为一个由一组矢量坐标 组成的Shape。 属性由dBASE（dBASE是一种通用的关系数 据库）格式文件管理，每个属性记录与相关 的Shape记录一一对应。
采用一种混合数据模型定义和管理地理数据， 空间数据采用无拓扑关系的矢量数据，属性 数据采用关系数据库表示。
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Shape模型概述
Point Simple line
Line
Area
„Nil‟ shape 没有几何特征 任何shape都可能是multi-part的
采用一种混合数据模型定义和管理地理数据； 在ARC/INFO中，
“ARC”是指用于定义地物空间位置和关系的拓扑数据结 构， “INFO”是指用于定义地物属性的表格数据（关系数据） 结构； 位置数据用矢量(X,Y) ； 相互关系用拓扑结构表示; 属性数据存储在一组数据库表格中； 通过空间和属性数据的连接实现对空间数据的查询、分 析和制图输出。
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MapInfo的数据组织
1. 属性数据的表结构文件（.tab） 2. 属性数据文件（.dat） 3. 交叉索引文件（.id） 4. 空间数据文件（.map） 5.如果对属性数据进行索引，还需要索引文件 （.Ind）
第5章 几种常见的空间数据模型
——空间数据库课程
2013-8-1
1
5.1 MapInfo 5.2 Arc/Info--ArcGIS的数据模型
地 理 相 关 模 型 (GeoRelational Coverage) Shapefile数据模型 GeoDatabase数据模型
model,
5.3 Oracle Spatial的数据模型
属性数据：存储在它的属性表（PAT）中。
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控制点
存储于tic文件中。
存储于bnd文件中。
覆盖范围
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Coverage的特点 空间数据与属性数据关联
空间数据放在建立了索引的二进制文件中，属性数据 则放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的标识 编码连接。 由此拓扑关系信息，我们可以得知多边形是哪些弧段 （线）组成、弧段（线）由哪些点组成、两条弧段是 否相连以及一条弧段（线）的左或右多边形是谁？这 是通常所说的“平面拓扑”。
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由于Shape文件不处理拓扑数据结构，因此 有快速绘图和编辑能力等优点，其显著特点 还在于所需的磁盘空间更少和更易于读写。
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ArcView的Shape文件包括一个主文件、一个索 引文件和一个dBASE表文件。 主文件是一个直接存取的变长记录的文件，其 一条记录描述了一个用一系列点表示的Shape； 索引文件的每条记录存贮与之相应的主文件记 录从文件头开始的偏移量； dBASE文件的每条记录包含一个特征的属性， 基于记录号的几何信息和属性信息一一对应， dBASE文件的记录必须与主文件的记录顺序一 致。
CAD数据模型
计算机辅助制图系统 二进制文件格式存储地理数据，并以点、线、面形式表达 保存极少的属性数据
在Arc/Info 7.X及更早期的版本中使用； 是混合数据模型 强调的是空间要素的拓扑关系 GeoDatabase是ArcGIS引入的一个全新的空间数据模型 是建立在DBMS之上的统一的、智能化的空间数据库。
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为什么用DBMS?
所有数据集中管理
备份/恢复简易 管理 共享
索引 查询优化 安全性 事务处理
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个人化和企业化Geodatabase
• 个人化的Geodatabases通 过Microsoft Jet存取数据 (Access使用的数据库引擎) • 企业化的Geodatabase能 ArcGIS 通过ArcSDE存在Oracle, 直接 ArcSDE SQL Server, Informix, DB2 连接 连接 中 个人 • 个人和企业 Geodatabase 企业 GeoDatabase GeoDatabase 有相同的Geodatabase数 据模型 – 数据可以相互复制
表和层是MapInfo中两个重要的概念。
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表
MapInfo是以表的形式来组织信息的，是数据与 地图有机联系的枢纽，分为：数据表和栅格表。 数据表有记录、字段，而栅格表无记录、字段， 只是一种能在地图窗口中显示的图像。
层
Mapinfo中，图层是计算机地图的构筑块，计算 机地图实际上是多个图层的集合。 图层就是含有图形对象的表。每个含有图形对象Fra Baidu bibliotek的数据库表都可显示为一个图层。
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支持空间目标的矢量表示；
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ARC/INFO （UNIX/NT）
基本空间特征
点（Point）：空间的一套X，Y或X，Y，Z坐标 线（Line）：一系列有顺序的空间点 面（Polygon）：由一组或多组线围成的多边形 结点：线的起点和终点
悬挂结点：只作为一条线的起点或终点 伪结点：有两条线通过，或既是一条线的起点又 是其终点 结点是一复杂的特征，不能单独存在，通过检查 节点类型可以知道线与线的连接关系和多边形特 征是否能正确完成。
注记
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数据组织
标示点
位置数据：存储在LAB文件中。 属性数据：存储在PAT文件中。 位置数据：不明显的存储，而是作为弧段的起始节点 和终止结点存储在ARC文件中。 属性数据：存储在结点属性表NAT中。
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Geodatabase——地理数据库
面向对象的空间数据模型
对要素建模提供更全面的支持 使得GIS数据集中的特征更加智能化 使得物理数据模型与其逻辑模型更加接近
建立在标准的关系数据库之上，空间和属 性数据存储在一个DBMS中。
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地理相关(关系)模型(GeoRelational model,Coverage)
GeoDatabase数据模型
5.2.1 地理相关（关系）模型 ——GeoRelational model
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ARC/INFO的地理数据表示方式
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5.2.3 什么是 Geodatabase?
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Geodatabase概述
1、Geodatabase是ArcInfo8引入的一种全新的面向 对象的空间数据模型，是建立在DBMS之上的统一 的、智能的空间数据模型。 2、Geodatabase是一种面向对象的数据模型，在此 模型中，空间中的实体可以表示为具有性质、行 为和关系的对象。 3、Geodatabase描述地理对象主要通过以下以下四 种形式： (1)用矢量数据描述不连续的对象； (2)用栅格数据描述连续对象； (3)用TINs描述地理表面； (4)用Location或者Address描述位址。
矢量数据间的拓扑关系得以保存
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ArcView GIS2.0软件引入了一种新的数据 格式文件，称之为Shape文件，以满足对简 单特征数据集的需求。
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Shape所有文件均使用“8.3”命名规则， 主文件、索引文件和dBASE文件具有相同 的前缀，其后缀分别为“.shp”、“.shx” 和“.dbf”。例如：
主文件：counties.shp 索引文件：counties.shx dBASE文件：counties.dbf
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Geodatabase 数据模型
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Geodatabase的内部结构
Geodatabase Feature datasets
对象，对象类 要素，要素类 关系，关系类 几何网络 要素数据集 有效性规则，值域 空间参考 栅格 Tin及其它数据集类型
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5.1 MapInfo数据模型
MapInfo采用层次结构对空间数据进行组织， 即根据不同的专题将地图分层，每个图层 存储为若干个基本文件。 MapInfo采用双数据库存储模式，其空间数 据与属性数据是分开存储的。
属性数据存储在关系数据库的若干属性表中 空间数据则以MapInfo自定义格式保存于若干 文件之中 两者之间通过一定的索引机制联系起来。
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5.2 Arc/Info--ArcGIS的数据模型
Arc/Info问世于七十年代，是ESRI系列产品中 最经典的、功能最强大的专业GIS产品 后ESRI公司积累了三十余年的GIS理论研究和产 品开发经验，结合了最新的IT主流技术，对其产 品结构及技术进行了优化和重构，推出新一代的 GIS平台ArcGIS系列产品。
ArcGIS
ArcView ArcEditor ArcInfo
ArcInfo Desktop ArcInfo Workstation(继承ArcInfo早期版本内容)
ArcSDE ArcIMS, ArcGIS Server
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ArcInfo的地理数据模型进展
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Spatial reference can be inside or Feature classes, subtypes outside of feature Relationship classes Geometric networks datasets
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属性数据表结构定义了地图属性数据的表结构。 形式上.Tab文件是一个文本文件，一般比较小。 属性数据文件存放完整的地图属性数据。这个文 件一般比较大。 交叉索引文件用于连接数据和对象，记录地图中 每一个空间对象在空间数据文件(.Map)中的位置 指针。指针排列的顺序与属性数据(.Dat)中属性数 据记录存放的顺序一致。这个文件实际上是一个 空间对象的定位表。 空间数据文件具体包含各类地图对象的空间数据。 索引文件并非必须，只有当用户规定了数据库的 索引字段后，MapInfo才会自动生成索引文件。
矢量数据表示特征（如：Coverage）
矢量数据表示的主要形式
栅格数据表示的主要形式 适合于表达连续表面
GRID
TIN
属性表 影像
用作地理特征的描述性数据
CAD图形
用作地理特征的描述性数据
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Coverage数据模型-地理相关模型
结点
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弧段
位置数据：存储在ARC文件中。 属性数据：存储在属性表AAT中。
位置数据：由一组弧段和位于多边形内的一个 标示点来定义。它不直接存储坐标信息，坐标 信息存储在ARC文件、LAB文件中。
多边形
Cover#, Cover_ID, Lab#, Arc#1…Arc#n。
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ArcView Shape文件说明
Shape文件保存数据中的空间特征信息， 包括不具有拓扑关系的几何信息和属性信 息，
特征的几何信息存贮为一个由一组矢量坐标 组成的Shape。 属性由dBASE（dBASE是一种通用的关系数 据库）格式文件管理，每个属性记录与相关 的Shape记录一一对应。
采用一种混合数据模型定义和管理地理数据， 空间数据采用无拓扑关系的矢量数据，属性 数据采用关系数据库表示。
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Shape模型概述
Point Simple line
Line
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„Nil‟ shape 没有几何特征 任何shape都可能是multi-part的
采用一种混合数据模型定义和管理地理数据； 在ARC/INFO中，
“ARC”是指用于定义地物空间位置和关系的拓扑数据结 构， “INFO”是指用于定义地物属性的表格数据（关系数据） 结构； 位置数据用矢量(X,Y) ； 相互关系用拓扑结构表示; 属性数据存储在一组数据库表格中； 通过空间和属性数据的连接实现对空间数据的查询、分 析和制图输出。
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MapInfo的数据组织
1. 属性数据的表结构文件（.tab） 2. 属性数据文件（.dat） 3. 交叉索引文件（.id） 4. 空间数据文件（.map） 5.如果对属性数据进行索引，还需要索引文件 （.Ind）
第5章 几种常见的空间数据模型
——空间数据库课程
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5.1 MapInfo 5.2 Arc/Info--ArcGIS的数据模型
地 理 相 关 模 型 (GeoRelational Coverage) Shapefile数据模型 GeoDatabase数据模型
model,
5.3 Oracle Spatial的数据模型
属性数据：存储在它的属性表（PAT）中。
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控制点
存储于tic文件中。
存储于bnd文件中。
覆盖范围
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Coverage的特点 空间数据与属性数据关联
空间数据放在建立了索引的二进制文件中，属性数据 则放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的标识 编码连接。 由此拓扑关系信息，我们可以得知多边形是哪些弧段 （线）组成、弧段（线）由哪些点组成、两条弧段是 否相连以及一条弧段（线）的左或右多边形是谁？这 是通常所说的“平面拓扑”。
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由于Shape文件不处理拓扑数据结构，因此 有快速绘图和编辑能力等优点，其显著特点 还在于所需的磁盘空间更少和更易于读写。
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ArcView的Shape文件包括一个主文件、一个索 引文件和一个dBASE表文件。 主文件是一个直接存取的变长记录的文件，其 一条记录描述了一个用一系列点表示的Shape； 索引文件的每条记录存贮与之相应的主文件记 录从文件头开始的偏移量； dBASE文件的每条记录包含一个特征的属性， 基于记录号的几何信息和属性信息一一对应， dBASE文件的记录必须与主文件的记录顺序一 致。
CAD数据模型
计算机辅助制图系统 二进制文件格式存储地理数据，并以点、线、面形式表达 保存极少的属性数据
在Arc/Info 7.X及更早期的版本中使用； 是混合数据模型 强调的是空间要素的拓扑关系 GeoDatabase是ArcGIS引入的一个全新的空间数据模型 是建立在DBMS之上的统一的、智能化的空间数据库。
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所有数据集中管理
备份/恢复简易 管理 共享
索引 查询优化 安全性 事务处理
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个人化和企业化Geodatabase
• 个人化的Geodatabases通 过Microsoft Jet存取数据 (Access使用的数据库引擎) • 企业化的Geodatabase能 ArcGIS 通过ArcSDE存在Oracle, 直接 ArcSDE SQL Server, Informix, DB2 连接 连接 中 个人 • 个人和企业 Geodatabase 企业 GeoDatabase GeoDatabase 有相同的Geodatabase数 据模型 – 数据可以相互复制
表和层是MapInfo中两个重要的概念。
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表
MapInfo是以表的形式来组织信息的，是数据与 地图有机联系的枢纽，分为：数据表和栅格表。 数据表有记录、字段，而栅格表无记录、字段， 只是一种能在地图窗口中显示的图像。
层
Mapinfo中，图层是计算机地图的构筑块，计算 机地图实际上是多个图层的集合。 图层就是含有图形对象的表。每个含有图形对象Fra Baidu bibliotek的数据库表都可显示为一个图层。
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支持空间目标的矢量表示；
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ARC/INFO （UNIX/NT）
基本空间特征
点（Point）：空间的一套X，Y或X，Y，Z坐标 线（Line）：一系列有顺序的空间点 面（Polygon）：由一组或多组线围成的多边形 结点：线的起点和终点
悬挂结点：只作为一条线的起点或终点 伪结点：有两条线通过，或既是一条线的起点又 是其终点 结点是一复杂的特征，不能单独存在，通过检查 节点类型可以知道线与线的连接关系和多边形特 征是否能正确完成。
注记
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数据组织
标示点
位置数据：存储在LAB文件中。 属性数据：存储在PAT文件中。 位置数据：不明显的存储，而是作为弧段的起始节点 和终止结点存储在ARC文件中。 属性数据：存储在结点属性表NAT中。
2013-8-1 中南大学GIS研究中心 28
Geodatabase——地理数据库
面向对象的空间数据模型
对要素建模提供更全面的支持 使得GIS数据集中的特征更加智能化 使得物理数据模型与其逻辑模型更加接近
建立在标准的关系数据库之上，空间和属 性数据存储在一个DBMS中。
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