空间数据库管理及属性编辑
空间数据的编辑与管理
空间数据的处理
4）空间数据的压缩处理
▪ 垂距和偏角法 这两种方法是按垂距或偏角的限差选取符合或超过限差的点
a—垂距算法；
b—偏角算法
空间数据的处理
4）空间数据的压缩处理
▪ Douglas-Peucker方法 把一条曲线首末两点连成一条直线，其直线方程为 Ax By C 0
计算曲线上各点到该直线的距离为
▪ 转换的方式有两种： 一是建立两种系统的数据格式转换模块，直接转换，这种方式要 求知道其它系统所采用的数据格式，如ARC/INFO系统提供了20多 种数据格式相互转换的命令； 二是把不同系统的图形文件和属性文件转换成DXF（图形交换文 件）和DBF格式，然后再由DXF和DBF格式转换成其它系统能识别 的数据格式。其中DXF文件是标准的ASCII文本文件，很容易转换 成其它图形文件格式。
a—原始空间数据； b—属性重新分类； c—邻接线段删除； d—空间数据综合结果
空间数据的处理
3）空间与属性数据连接
ARC/INFO中多边形与属性的连接
空间数据的处理
4）空间数据的压缩处理
▪ 间隔取点法 给定临界距离 D临 。首先，保留曲线始点，然后计算P2点与P1点 之间的距离D21，若 D21 D临 ，则保留第2点，否则舍去P2点。 依此方法，逐一比较P3与 P2点…以确定舍去那些离已选点比规 定距离更近的点（如图），但曲线的末尾点要保留。
点在多边形内
空间数据的更新
为什么更新（简要了解）
▪ 空间数据是经常变化的，如行政区边界的更改，土地利用类型的变 化以及自然因素引起土壤侵蚀情况变化等等。总之，由于空间数据 具有时间性，需通过对其编辑，以便及时更新数据，确保数据库中 数据的现势性。
空间数据的处理
空间数据库
1. 空间数据库定义：空间数据库是存放空间数据的数据库，更确切的说，空间数据库是描述空间物体的位置数据元素（点、线、面、体）之间的拓扑关系及描述这些物体的属性数据的数据库。
2. 空间数据库的特点：1.空间数据库管理的是现实世界中相关性大的连续数据，要求进行综合管理。
2.空间数据库中描述的实体类型多，关系复杂，使数据模型复杂。
3.空间数据库存储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。
3. 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查询优化的特定领域规则。
4. 矢量数据交换格式（NSDTF-VCT）《矢量数据交换格式》的组成：《文件头》《要素类型参数》《属性数据结构》《几何图形数据》《注记》《属性数据》5. ArcView的Shapefile文件格式shapefile是ArcView的原生数据格式属于简单要素，用点、线、多边形存储要素的形状却不能存储拓扑关系，具有简单快捷显示的优点。
在shapefile中的信息可分成两种类型，一种与数据有关，如，主文件的记录信息。
主文件文件头有关数据描述的字段（特征类型、围矩等），另一种与数据的组织管理有关，如文件盒记录的长度，记录的偏移等。
这些信息是以文件的方式进行存储的，每个shapefile至少由固定的3个文件组成：主文件（.shp文件）、索引文件（.shx文件)、dbase表文件（.dhp)，其中主文件和索引文件为二进制文件，dbase为数据库文件。
6. 空间数据库引擎（SDE）的特点：1.空间数据库引擎采用RDBMS高级组织和管理海量空间数据，具有大型RDBMS管理数据的许多优点，通过空间数据引擎，能访问RDBMS中的空间数据和GIS软件的传统数据格式文件，还能实现传统格式文件盒RDBMS中空间数据的相互转换，并能很好的平衡服务器和客户端的网络负担。
GIS6空间数据管理
栅格数据的形状、尺寸及相关问题
• 由于栅格结构对地表的离散，在计算面积、长 度、距离、形状等空间指标时，若栅格尺寸较 大，则造成较大的误差 。
• 由于栅格单元中存在多种地物，而数据中常常 只记录一个属性值，这会导致属性误差。比如， 遥感数据中的“混合像元”问题。
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II 栅格数据结构的特点
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III 决定栅格单元代码的方 式
4.百分比法 • 处理方法：根据栅格区域内各地理要素所占面积的百分比数确定栅 格单元的代码 • 适用于地物面积具有重要意义的分类体系
例如：可记面积最大的两 类BA，也可以根据B类和 A类所占面积百分比数在 代码中加入数字
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III 决定栅格单元代码的方 式
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1.3 数据与文件组织
一、数据的层次单位
物理单位: 位(比特)、字节、字、块(物理记录)、桶和卷
逻辑单位: 数据项、数据项组、记录、文件和数据库
文件
逻辑数据单位之间的关系
记录
数据项 数据项组
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1.3 数据与文件组织
最基本的不可分割的数据单位,具有
数据项 独立的逻辑意义
在地理信息系统中的压缩编码多采用信 息无损编码，而对原始遥感影像进行压 缩时也可以采取有损压缩编码方法。
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压缩编码方式
1 链码（Chain Codes） 链式编码又称为弗里曼链码（Freeman，
1961）或边界链码。该编码方法将数据 表示为由某一原点开始并按某些基本方 向确定的单位矢量链。 基本方向可定义为：东＝0，东南＝1， 南＝2，西南＝3，西＝4，西北＝5，北 ＝6，东北＝7 等八个基本方向。
空间数据库 管理及属性编辑
空间数据库实验报告姓名：鞠月闯班级：测绘1601 学号：5120161671空间数据库管理及属性编辑一、实验目的1.利用ArcCatalog管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabase空间数据库模型的有关概念。
2.掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。
3.掌握根据GPS 数据文件生成矢量图层的方法和过程。
4.理解图层属性表间的连接(Join)或关联(Link)关系。
二、实验内容利用Arcgis的系列软件完成空间数据库管理及属性编辑。
三、软硬件环境ArcCatalog、ArcMap。
四、实验过程1.打开ArcCatalog，建立到练习数据的链接，预览地理数据库中的要素类。
图 1 预览要素图 2 预览要素图 3 Countries94 的属性表然后XY坐标系选择WGS-84，Z坐标选择none，字段如图添加，关系选择一对多图 4 坐标系图 5 字段2.导出元数据，格式为HTML。
图 6 元数据导出图7 导出成功3.创建个人地理数据库，导入要素。
（开始不知如何创建，后来在同学的指导下完成创建）图8 导入要素图9 导入要素图10 数据库Yunan.mdb 4.在数据库Yunan.mdb中新建要素集Kunming。
图11 要素集Kunming图12 指定XY坐标系图13 指定Z坐标系5.在要素集Kunming中新建要素—公交站点。
图14 公交站点图15 新增字段6.在要素集Kunming中新建数据表—公交线路。
7.创建公交站点到公交线路一对多的关系。
8.打开ArcMap中，将要素类－“公交站点”及属性数据表“公交线路”拖放到ArcMap中。
9.在地图显区内随意地添加3 个公交站点，在图层中选择公交站点并打开属性表，在其中输入站点名称和公交站点编号。
10.选择属性表－“公交线路”，输入几条公交线路（公交站点编号、公交线路）。
11.将“公交站”和表“公交线路”关联起来。
（第一次做的时候，因为之前的字段输入错误，所以关联错误，重新做一遍之后关联正确）12.导入GPS 数据，生成图层。
《GIS软件应用》课程标准
《GIS软件应用》课程标准一、课程定位通过本课程的学习，使学生更好地认识GIS，并熟练掌握GIS软件的使用，加深对地理信息的认识和空间数据的可视化表达方法，并了解各种软件的空间数据转换关系，了解空间数据的采集、编辑和空间数据的分层处理方法、空间数据的分析功能等。
二、课程目标通过《GIS软件应用》课程的学习，使学生具备地理信息数据采集、储存、处理、分析、地图制作所必需的专业知识和技能，培养勤于思考的工作习惯、严谨的工作作风以及团队协作精神等基本素质，并在教学中通过专题交流和知识拓展训练，逐步培养可持续发展能力。
具体的课程教学目标分解如下：1.知识目标（1）掌握GIS的基本原理；（2）了解ArcGis产品体系及结构；（3）掌握空间数据的管理与编辑方法（4）掌握对空间数据可视化处理的方法（5）掌握空间数据的编辑方法（6）掌握空间数据的转换方法（7）掌握空间数据的基本处理（8）掌握软件的空间分析方法；2.能力目标（1）会安装GIS软件；（2）具备GIS数据库建立与维护能力（3）利用GIS空间分析工具解决实际问题的能力（4）能够自主收集、查阅专业技术资料（5）会进行CAD和GIS软件之间数据格式的转换；（6）会对矢量地图和栅格地图进行几何纠正和投影变换；（7）会对空间数据进行插值处理；（8）利用GIS软件制作地图符号库的能力；3.素质目标（1）具备实践动手能力；（2）具备利用网络、文献等获取信息（行业规范）能力；（3）具备良好的人际沟通和团队协作能力；（4）具备勤于思考、做事认真的良好作风；（5）具备良好的职业素养（职业道德、习惯、素质）和质量服务意识；（6）具有能够吃苦耐劳精神并服从管理；（7）具有主动学习能力，分析问题解决问题能力。
三、课程设计1.设计思想高职学生应当具有扎实的实践操作能力。
因而本课程在教学设计时，注重动手能力的培养，因此要求课程可操作性和实践性强。
当今市场上GIS软件体系中，以ArcGis软件最为成熟和流行。
GIS实验1-2
实验一、使用ArcMap浏览地理数据1.学习本实验预备知识相关材料，结合GIS原理总结ArcGIS Desktop 主要特点。
在ESRI ArcGIS Desktop中分别用ArcCatalog（GIS是一套地理数据集的观点）、ArcMap（GIS 是一幅智能的地图）和ArcToolbox（GIS是一套空间处理工具）来表达。
这三部分是组成一个完整GIS的关键内容，并被用于所有GIS应用中的各个层面。
ArcCatalog用于组织和管理所有GIS数据。
它包含一组工具用于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。
ArcCatalog应用模块帮助你组织和管理你所有的GIS信息，比如地图，数据集，模型，元数据，服务等。
ArcMap是ArcGIS Desktop中一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括制图、地图分析和编辑。
2.GIS 中两种基本查询的原理是什么？根据位置查询要素属性或通过属性来查询要素的功能是每个桌面GIS 软件必须提供的功能。
查询，通常是通过语句或表达式来定义的，用以在从地图上及数据库中选择要素。
知道要素的重要特征，他想要找出具有这些特征的那些要素的具体位置。
要素的位置，但是想进一步了解与之相关的特征。
在GIS中，这是很容实现的，因为地图显示区中的地理要素与它们的属性是(描述性的特征)相互关联的，属性信息是存储在数据库中的。
在GIS 中，你可以在地图上点击一个要素来查看数据库中与之相关联的属性。
另一类型的GIS查询是确定符合给定条件的要素它的位置在哪里。
在这种情况下，用户最普通的GIS查询就是确定在指定的位置有什么。
在这类查询中，用户知道他感兴趣的3.(a) 在ArcMap中, 打开Redlands.mxd。
街道名称为“NEW YORK”的是什么类型的道路？Local street（本地街道）Minor street（次要街道）Interstate（州际道路）Major street（主要街道）(b). 在ArcMap中, 打开Redlands.mxd 。
ARCMAP实验报告
地理实验综合报告地理信息系统应用姓名邢婉学号 1256408067 成绩一、实验目的1、利用影像配准（georeferencing）工具进行影像数据的地理配准。
2、扫描地图中点、线、多边形的数字化（编辑器editor的使用）。
3、掌握arcmap下各种渲染方式的使用方法，通过渲染方式的应用将地图属性信息以直观的方式表现为专题地图。
4、使用arcmap layout（布局）界面制作专题地图。
5、地理信息查询。
二、实验准备1、软件准备：arcgis desktop 9.2软件的arcmap模块、arccatalog模块2、实验数据：地形图扫描图像、省会城市、地级城市驻地、国界线、线状省界、主要公路、省级行政区、hillshade_10k三、仪器设备微型电子计算机一台、arcgis desktop 9.2软件一套四、实验步骤1、影像数据配准第一步：加载控制栏、加载图层、输入控制点添加georeferencing工具栏加载地形图,jpg，点击点击link table ，，在图上添加控制点，输入正确的方里网坐标（7个以上），检查残差,注意要保持残差在2.0以下。
结果如图1-1：图1-1 第二步：设置数据框属性右键点击layers查看属性，设置data frame properties页中的数据框属性（图1-1），设置general页中units display为meters（图1-2），设置coordinate system页中投影的类型（predefined>projected coordinate systems>gauss kruger>xian 1980>xian 1980 3 degree gk cm 126e）（图1-3），属性设置完成。
图1-1 图1-2 图1-3 第三步：矫正并重采样栅格生成新的栅格文件点击georeferencing下拉菜单中的rectify，对配准的影像文件根据设置的变换公式进行重新采样，另存为一个新的影像文件（图1-4）。
第五章 空间数据管理：空间数据库
Ⅰ 多边形 Ⅱ
a c
b e
c f
d g
Ⅰ 线 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ
a b c d e f g
1 2 3 4 3 5 6
2 3 4 1 5 6 4
关系数据模型示意图
优点：
1、能够以简单、灵活的方式表达现实世界中各种实体及其 相互间关系，使用与维护也很方便 。关系模型通过规范化的 关系为用护提供一种简单的用户逻辑结构。所谓规范化，实 质上就是使概念单一化，一个关系只描述一个概念，如果多 于一个概念，就要将其分开来。 2、关系模型具有严密的数学基础和操作代数基础——如关 系代数、关系演算等，可将关系分开，或将两个关系合并， 使数据的操纵具有高度的灵活性； 3、在关系数据模型中，数据间的关系具有对称性，因此， 关系之间的寻找在正反两个方向上难度程度是一样的，而在 其它模型如层次模型中从根结点出发寻找叶子的过程容易解 决，相反的过程则很困难。
5.3.3专题属性数据的构模
常用的专题属性数据构模是关系数据模型
5.3.4、图形数据与专题属性数据的连接
1、图形数据与专题属性数据分别管理
第五章
空间数据管理：空间数据库
§5-1数据库管理概述
一、数据库的基本概念
1、数据库：（Data Base)是计算机系统对数据资源的一种管理
技术，是存储在计算机内的有序结构的数据集合。
逻辑单位：从应用的角度来观察数据，是从数据与其所描述 的对象之间的关系来划分数据层次，一般可分为数据项、数 据项组、记录、文件和数据库。
第五章
空间数据管理：空间数据库
§5-1数据库管理概述 三、数据库管理系统
数据库管理系统是在文件处理系统的基础上进一步发展的系统，在 用户应用程序和数据文件之间起到了桥梁作用。它的最大优点是提供了 两者之间的数据独立性，即应用程序访问数据文件时，不必知道数据文 件的物理存储结构。当数据文件的存储结构改变时，不必改变应用程序。
GIS软件应用实验指导书
GIS实验指导书张明媚地质测绘工程系2017年5月目录实验一、使用ARCMAP浏览地理数据 (1)一、实验目的 (1)二、实验准备 (1)三、实验步骤及方法 (3)第1步启动ArcMap (3)第2步检查要素图层 (5)第3步显示其它图层 (6)第4步查询地理要素 (7)第5步检查其它属性信息 (9)第6步设置并显示地图提示信息 (11)第7步根据要素属性设置图层渲染样式 (14)第8步根据属性选择要素 (18)第9步使用空间关系选择地理要素 (20)第10步退出ArcMap (22)四、实验报告要求 (23)实验二、空间数据库管理及属性编辑 (24)一、实验目的 (24)二、实验准备 (24)三、实验内容及步骤 (25)第1步启动ArcCatalog打开一个地理数据库 (25)第2步预览地理数据库中的要素类 (26)第3步创建缩图，并查看元数据 (28)第4步创建个人地理数据库(Personal Geodatabase-PGD) (29)第5步拖放数据到ArcMap中 (37)第6步编辑属性数据及进行1：M的空间查询 (38)第7步导入GPS数据，生成图层 (40)四、实验报告要求 (44)实验三、影像配准及矢量化 (46)一、实验目的 (46)二、实验准备 (46)三、实验内容及步骤 (46)第1步地形图的配准－加载数据和影像配准工具 (46)第2步输入控制点 (47)第3步设定数据框的属性 (49)第4步矫正并重采样栅格生成新的栅格文件 (52)第5 步分层矢量化－在ArcCatalog中创建一个线要素图层 (53)第6步从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中 (58)第7步根据GPS观测点数据配准影像并矢量化的步骤 (59)四、实验报告及要求 (65)实验四、空间数据处理 (66)一、实验目的 (66)二、实验准备 (66)三、实验内容及步骤 (68)空间数据处理 (68)第1步裁剪要素 (68)第3步要素融合 (71)第4步图层合并 (72)第5步图层相交 (74)定义地图投影 (75)第6步定义投影 (75)第7步投影变换――地理坐标系－>北京1954坐标系转换－>西安80坐标系 (76)四、实验报告要求 (77)实验五、空间分析基本操作 (79)一、实验目的 (79)二、实验准备 (79)三、实验内容及步骤 (80)空间分析模块 (80)1. 了解栅格数据 (81)2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据) (83)3. 栅格重分类(Raster Reclassify) (86)4. 栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator) (87)5. 面积制表（Tabulate Area） (88)6. 分区统计(Zonal Statistic) (90)7. 缓冲区分析(Buffer) (92)8. 空间关系查询 (95)9. 采样数据的空间内插(Interpolate) (96)10. 栅格单元统计（Cell Statistic） (100)11. 邻域统计（Neighborhood） (102)四、实验报告要求 (104)实验六、缓冲区分析应用(综合实验) (105)一、实验目的 (105)二、实验准备 (105)三、实验内容及步骤 (105)1. 距离制图－创建缓冲区 (105)1.1 点要素图层的缓冲区分析 (105)1.2 线要素图层的缓冲区分析 (107)1.3 多边形图层的缓冲区分析 (109)2．综合应用实验 (110)2.1 水源污染防治 (110)2.2 受污染地区的分等定级 (112)2.3 城市化的影响范围 (115)四、实验报告要求 (118)实验七、地形分析-----TIN及DEM的生成及应用(综合实验) (119)一、实验目的 (119)二、实验准备 (119)三、实验内容及步骤 (119)1. TIN 及DEM 生成 (119)1.1由高程点、等高线矢量数据生成TIN转为DEM (119)1.2 TIN的显示及应用 (122)2. DEM的应用 (133)2.1坡度：Slope (133)2.2 坡向：Aspect (136)2.3提取等高线 (138)2.4计算地形表面的阴影图 (139)2.5可视性分析 (142)2.6地形剖面 (144)四、实验报告要求 (145)实验八、MODEL BUILDER 土壤侵蚀危险性建模分析(综合实验) (146)一、实验目的 (146)二、实验准备 (146)三、实验内容及步骤 (146)1. 认识ModelBuilder操作界面 (146)2. 确定目标，加载数据 (147)3. 创建模型 (147)4. 编辑模型 (150)5. 执行模型，查看结果 (164)四、实验报告要求 (165)实验九、水文分析-DEM应用 (169)一、实验目的 (169)二、实验准备 (169)三、实验内容及步骤 (172)1. 数据基础：无洼地的DEM (172)2. 关键步骤：流向分析 (173)3. 计算流水累积量 (174)4. 提取河流网络 (175)5．流域分析 (178)6. 其它应用--降水分析(选做) (180)四、实验报告要求 (181)实验十、网络分析 (182)一、实验目的 (182)二、实验准备 (182)三、实验内容及步骤 (183)1．寻找最佳路径 (183)2. 确定最近设施 (187)3. 创建服务区域 (189)四、实验报告要求 (192)实验十一、3D 可视分析 (193)一、实验目的 (193)二、实验准备 (193)三、实验内容及步骤 (193)1．GIS数据三维显示 (193)2. 三维飞行动画制作 (199)四、实验报告要求 (201)实验十二、ARCMAP制图－地图版面设计 (202)一、实验目的 (202)二、实验准备 (202)三、实验内容及步骤 (202)第1步渲染图层要素－唯一值符号 (202)第2步标注图层要素 (207)第3步渲染图层要素—分类渲染 (209)第4步渲染图层要素—点密度渲染 (213)第5步渲染图层要素—图表渲染 (215)第6步创建地图版面 (216)第7步添加各种元素到地图版面中 (221)第8步打印输出地图 (227)四、实验报告要求 (230)实验十三、基于GIS的城镇土地分等定级(综合实验) (231)一、实验目的 (231)二、实验准备 (231)三、实验内容及步骤 (231)四、实验报告要求 (232)参考文献： (233)实验一、使用ArcMap浏览地理数据一、实验目的1.了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的。
实验一使用ArcMap浏览地图数据
实验一使用ArcMap浏览地图数据实验五空间数据库管理及属性编辑一、实验目的1、利用ArcCatalog管理地理空间数据库，并在空间数据库中建立各种要素及要素类；2、掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作；3、学会建立要素之间的关联；二、实验准备软件准备：确保你的计算机中已经正确安装了ArcGISDektop9.某软件。
三、实验内容及步骤1.在新建的文件夹下创建个人地理数据库单击实验五文件夹右键，在其下拉菜单中选择New→Folder，然后给文件命名为Mydatabae，接着单击Mydatabae文件夹右键选择New→PeronalGeodatabae即可。
2.在数据库中完成已知数据的导入（云南县城、县界、道路）在单击NewPeronalGeodatabae右键，在下拉菜单中选择Input→FeatureCla（multiple），然后在FeatureClatoGeodataba （multiple）窗口中，点击打开InputFeature窗口，最后把所有图层文件选中，点击Add，最后点击ok即可。
3.在数据库中新建要素集，将要素集的坐标定义WGS1984；在单击NewPeronalGeodatabae右键，在下拉菜单中选择New→FeatureDataet，出现NewFeatureDataet窗口，将其命名kunming，点击下一步，选则GeographicCoordinateSytem→Word→WGS1984，点击下一步，再点击Finih。
4.在已建立的要素集下新建要素类（公交站点）5.在数据库中新建表格（公交线路）并与公交站点建立关联；6.根据已知坐标值，输入公交站点坐标；打开ArcMap，在Layer出单击右键，选择AddData，然后选择“公交站点”添加。
在Layer出单击右键，选择Propertie，Diplay一栏中选择“degreeminuteecond”，点击确定。
在工具栏中打开Editor，点击tartEditing，点击，在右边界面中随意右击，然后在其下拉菜单中选择7.在已建立的公交站点图层和公交线路表中输入数据，最后通过属性查询工具检验结果的正确性，进行属性查询检验结果的正确性。
J05 空间数据组织与管理
系统的整体性能，它是空间数据库和地理信息系统的一 项关键技术。
空间索引一般采用自顶向下、逐级划分空间的各种数据
结构。
5.4 空间索引
对 象 范 围 索 引
D
B C 查询窗口
A E F
图5.13 基于实体范围的空间数据检索
5.4 空间索引
格网索引
21 20 17 16 5 4 1 0 23 22 19 18 7 29 28 25 24 13 12 9 8 31 30 27 26 15 14 11 10 53 52 49 48 37 36 33 32 55 54 51 50 39 38 35 34 61 60 57 56 45 44 41 63 62 59 58 47 46 43 42
5.4 空间索引
D
B C 查询窗口
A E F
基于实体范围的空间数据检索
5.4 空间索引
空间索引：指依据空间对象的位置和形状或空间
对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一 种数据结构，其中包含有空间对象的概要信息。
空间索引介于空间操作算法和空间对象之间。 空间索引的性能的优劣直接影响空间数据库和地理信息
图形用户界面
属性用户界面
图形处理系统
DBMS
图形处理
DBMS 图形文件库 属性数据库
图形文件库
属性数据库 图5.5 图形和属性结合的混合处理模式
图5.4 图形数据和属性数据的连接方式
5.2 空间数据管理
文件-关系数据库管理的缺点：
1. 属性数据和图形数据通过ID联系起来，使查询 运算，模型操作运算速度慢； 2. 数据发布和共享困难；
影像数据003
影像数据004
影像数据005
Arcgis实验二(空间数据库管理及属性编辑)
Arcgis实验二(空间数据库管理及属性编辑)ArcGIS是一款集成了地图制作、空间分析、数据管理等多种功能的GIS软件。
其中，空间数据库管理和属性编辑是ArcGIS常见的功能之一，可以用来存储、管理和编辑空间数据的属性信息。
下面，我们将介绍ArcGIS实验二中有关空间数据库管理及属性编辑的具体内容。
一、实验目的1. 了解ArcGIS中的空间数据库管理和属性编辑功能；2. 掌握ArcGIS中的要素类和要素集的概念及其属性编辑方法；4. 了解ArcGIS中的地理数据库和文件数据库的区别及其管理方法。
二、实验内容本实验主要包括四个方面的内容：1. 要素集的创建和属性编辑要素集是ArcGIS中的一个重要概念，用于存储和管理一组相关的要素类。
在本实验中，我们将从要素集创建、要素类添加和属性编辑三个角度来介绍要素集的使用方法。
2. 属性表设计与查询属性表是存储要素类属性信息的表格，对于空间数据的管理和分析具有非常重要的作用。
在本实验中，我们将介绍如何设计属性表，并学习查询属性表中的数据。
3. 地理数据库管理地理数据库是一种用来存储地理数据的关系数据库，与传统的文件数据库相比，具有更好的数据结构和查询效率。
在本实验中，我们将介绍地理数据库的创建和管理方法。
三、实验步骤（1）创建一个新的要素集要素集创建有两种方式：一种是使用ArcCatalog的工具栏，在空间数据库中新建要素集并设置相关属性；另一种是在ArcMap中使用“创建要素集”工具创建。
（2）添加要素类要素类是指一组具有相同要素结构和属性类型的要素，可以是点、线、面、多点等类型。
要素类的创建方式和要素集类似，也可以使用ArcCatalog或ArcMap中的“创建要素类”工具，创建完成后再将其添加到要素集中。
（3）属性编辑要素属性是描述空间要素特征的信息，例如点的名称、线的长度、面的面积等。
属性编辑可以在ArcMap的属性表中直接进行，也可以在ArcCatalog中进行。
空间数据库简单介绍
对空间数据进行压缩，以减少存 储空间占用和提高数据传输效率 。
数据索引
R树索引
一种用于空间数据库的索引结构 ，通过将空间对象按照一定规则 组织成树形结构，提高空间查询 和范围查询的效率。
Quadtree索引
一种用于栅格数据的索引结构， 通过将栅格区域按照一定规则组 织成四叉树结构，提高栅格数据 的查询和检索效率。
大规模数据处理和高性能计算的需求。
与大数据技术的融合
02
大数据技术可以提供高效的数据处理和分析能力，与空间数据
库结合可以实现更复杂的数据分析和挖掘。
与人工智能的融合
03
人工智能技术可以提供智能化的数据处理和决策支持，与空间
数据库结合可以实现更加智能化的空间信息应用。
空间数据库的未来展望
更加广泛的应用领域
提供数据更新和维护的功能，保证空间数据的实时性和准确性。
数据转换与共享
支持多种数据格式的转换和数据共享，方便与其他系统进行数据交互。
主流的空间数据库管理系统
PostGIS
基于PostgreSQL的扩展，提供强大的地理 信息系统功能。
Spatialite
轻量级的关系型空间数据库管理系统。
Oracle Spatial
感谢观看
实时数据处理
随着物联网、遥感等技术的普及，空间数据库将 需要处理大量的实时数据，因此需要提高数据处 理的速度和实时性。
数据安全与隐私保护
随着数据安全和隐私保护问题的日益突出，空间 数据库将加强数据加密、访问控制等安全措施， 以确保数据的安全和隐私。
空间数据库与其他技术的融合
与云计算的融合
01
云计算提供了弹性的计算和存储资源，可以满足空间数据库对
实验二 空间数据库管理及属性编辑
实验二、空间数据库管理及属性编辑一、实验目的1.利用ArcCatalog管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabse空间数据库模型的有关概念。
2.掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。
3.掌握根据GPS数据文件生成矢量图层的方法和过程。
二、实验数据数据文件：National.mdb ，GPS.txt （GPS野外采集数据）。
三、实验内容及步骤第1步启动ArcCatalog打开一个地理数据库当ArcCatalog打开后，点击File,，选择Connect to Folder（连接到文件夹）. 建立到包含练习数据的连接（比如“D:\ArcGIS实验\Ex2”）,在ArcCatalog窗口左边的目录树中, 点击上面创建的文件夹的连接图标旁的(+)号，双击个人空间数据库－National.mdb。
打开它。
.在National.mdb中包含有2个要素数据集、1个关系类和1个属性表第2步预览地理数据库中的要素类在ArcCatalog窗口右边的数据显示区内，点击“预览”选项页切换到“Preview（预览）”视图界面。
在目录树中，双击数据集要素集－“WorldContainer”，点击要素类－“Countries94”激活它。
在此窗口的下方，“预览”下拉列表中，选择“表格”。
现在，你可以看到Countries94的属性表。
查看它的属性字段信息。
花几分钟，以同样的方法查看一下National.mdb地理数据库中的其它数据。
第3步创建个人地理数据库(Personal Geodatabase-PGD)在PGD数据库中创建属性表然后录入数据。
●在创建的地理数据库之间要完成数据库的概念设计，每一个图层对应一个数据表，在ArcCatalog中“要素类”（Feature Class）的概念与之对应。
可以将多个要素类组织成为一个“要素集”（Feature DataSet），在同一个要素集中的要素类都具有相同的地理参考（坐标系相同）。
空间数据库
PPT思考题：绪论：地理信息是描述地表形态及其所附的自然和人文地物特征和属性的总称。
地理空间是一个相对空间，是一个空间实体组合排列集，强调宏观的空间分布和空间实体间的相关关系。
空间数据是指带有空间坐标的数据（非结构化特征）。
1、什么是空间数据库？是以特定的信息结构和数据模型表达、存储和管理从地理空间中获取的某类空间信息，以满足不同用户对空间信息需求的数据库。
2、空间数据库系统包括哪几部分？（1）矢量地形图数据库（2）数字高程模型库（3）影像数据库（4）数字栅格地形图（5）专题数据（6）电子地图（7）元数据3、空间数据库主要作用有哪些？（1）海量数据的管理能力（2）空间分析功能（3）设计方式灵活，满足用户要求（4）支持网络功能4、当前空间数据库存在的主要问题是什么？空间数据的获取与处理空间数据组织空间数据库系统空间数据共享研究5、影响空间数据库发展的关键因素是哪几个?空间数据库的计算平台；空间数据模型；空间数据库的组织管理模式。
第二章空间现象计算机表达1、空间实体：具有确定的位置和形态特征并具有地理意义的地理空间的物体2、空间索引相关概念及其包括哪些索引方式？空间索引：依据空间对象所在位置及分布特征，按一定顺序编排的一种数据结构，且该数据结构包含有对象标识和定位这些对象的内容的信息空间数据索引：是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系，按一定顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针空间检索: 给定查询条件，利用空间索引从数据库中找出符合条件的空间数据的一种操作索引方式：BSP树、K－D－B树、R树、R+树和CELL树3、数据挖掘，空间数据挖掘有哪些方法？数据挖掘：一般是指从大量的数据中通过算法搜索隐藏于其中信息的过程方法：分类、回归分析、聚类、关联规则、特征、变化和偏差分析、Web页挖掘等4、地理系统：是指各自然地理要素通过能量流、物质流和信息流的作用结合而成的，具有一定结构和功能的整体，即一个动态的多等级开放系统5、栅格结构与矢量结构的比较第三章空间数据的物理组织文件管理：文件系统把有关数据组织成为文件并予以命名分页技术：即把内、外存空间按同样大小分成若干页面系统缓冲区：是主存中特别指定的一块存储空间，以存放从外存读入内存的数据或从内存写进外存的数据缓冲区管理：就是将缓冲区分成若干块，系统用一个程序分配这些缓冲块，并采用分配算法使缓冲区的利用为最佳文件组织：就是按一定的逻辑结构把有关联的数据记录组织成为文件（称为逻辑文件），用体现这种逻辑结构的物理存储形式把文件中的数据存放到某种存储设备上，使之构成物理文件的机构动态存储管理：研究数据结构的空间分配、回收的方法，以满足某种结构对存储的不同要求流水文件：是一种最简单的文件组织方法，即按照数据到达文件的时间顺序依次连续地存储数据，对数据不分析、不规范，记录的类型既可相同，也可不同索引文件：将每页的最后一个单词与页号列表，那么查单词可先查表（称为索引表），等确定页面号后，再细查该页面。
空间数据库管理及属性编辑
3-1、空间数据库管理及属性编辑一、实验目的与要求1. 利用ArcCatalog 管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabse 空间数据库模型的有关概念。
2. 掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。
3. 掌握根据GPS数据文件生成矢量图层的方法和过程。
4. 理解图层属性表间的连接(Join)或关联(Link)关系。
二、实验准备预备知识：ArcCatalog 用于组织和管理所有GIS 数据。
它包含一组工具用于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。
ArcCatalog 应用模块帮助你组织和管理你所有的GIS 信息，比如地图，数据集，模型，元数据，服务等。
它包括了下面的工具：● 浏览和查找地理信息。
● 记录、查看和管理元数据。
● 创建、编辑图层和数据库● 导入和导出geodatabase 结构和设计。
● 在局域网和广域网上搜索和查找的GIS 数据。
● 管理ArcGIS Server。
ArcGIS 具有表达要素、栅格等空间信息的高级地理数据模型，ArcGIS支持基于文件和DBMS(数据库管理系统)的两种数据模型。
基于文件的数据模型包括Coverage、Shape 文件、Grids、影像、不规则三角网(TIN)等GIS数据集。
Geodatabase 数据模型实现矢量数据和栅格数据的一体化存储，有两种格式，一种是基于Access 文件的格式－称为Personal Geodatabase，另一种是基于Oracle 或SQL Server 等RDBMS关系数据库管理系统的数据模型。
GeoDatabase是geographic database 的简写，Geodatabase 是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型。
Geodatabase是ArcGIS软件中最主要的数据库模型。
Geodatabase 支持在标准的数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息。
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实验二、空间数据库管理及属性编辑一、实验目的1.利用ArcCatalog管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabse空间数据库模型的有关概念。
2.掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。
3.掌握根据GPS数据文件生成矢量图层的方法和过程。
4.理解图层属性表间的连接(Join)或关联(Link)关系。
二、实验准备预备知识：ArcCatalog 用于组织和管理所有 GIS 数据。
它包含一组工具用于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。
ArcCatalog 应用模块帮助你组织和管理你所有的 GIS 信息，比如地图，数据集，模型，元数据，服务等。
它包括了下面的工具：●浏览和查找地理信息。
●记录、查看和管理元数据。
●创建、编辑图层和数据库●导入和导出 geodatabase 结构和设计。
●在局域网和广域网上搜索和查找的 GIS 数据。
●管理 ArcGIS Server。
ArcGIS 具有表达要素、栅格等空间信息的高级地理数据模型，ArcGIS支持基于文件和DBMS(数据库管理系统)的两种数据模型。
基于文件的数据模型包括Coverage、Shape文件、Grids、影像、不规则三角网(TIN)等GIS数据集。
Geodatabase 数据模型实现矢量数据和栅格数据的一体化存储，有两种格式，一种是基于Access文件的格式－称为Personal Geodatabase，另一种是基于Oracle或SQL Server 等RDBMS关系数据库管理系统的数据模型。
GeoDatabase是 geographic database 的简写，Geodatabase 是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型。
Geodatabase是ArcGIS软件中最主要的数据库模型。
Geodatabase 支持在标准的数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息。
在Geodatabase数据库模型中，可以将图形数据和属性数据同时存储在一个数据表中，每一个图层对应这样一个数据表。
Geodatabase可以表达复杂的地理要素（如，河流网络、电线杆等）。
比如：水系可以同时表示线状和面状的水系。
基本概念：要素数据集、要素类数据准备：数据文件：National.mdb ，GPS.txt （GPS野外采集数据）。
软件准备：ArcGIS Desktop 9.x ---ArcCatalog三、实验内容及步骤第1步启动ArcCatalog打开一个地理数据库当ArcCatalog打开后，点击, 按钮（连接到文件夹）. 建立到包含练习数据的连接（比如“E:\ARCGIS\EXEC2”）,在ArcCatalog窗口左边的目录树中, 点击上面创建的文件夹的连接图标旁的 (+)号，双击个人空间数据库－National.mdb。
打开它。
.在National.mdb中包含有2个要素数据集、1个关系类和1个属性表第2步预览地理数据库中的要素类在ArcCatalog窗口右边的数据显示区内，点击“预览”选项页切换到“预览”视图界面。
在目录树中，双击数据集要素集－“WorldContainer”，点击要素类－“Countries94”激活它。
在此窗口的下方，“预览”下拉列表中，选择“表格”。
现在，你可以看到Countries94的属性表。
查看它的属性字段信息。
花几分钟，以同样的方法查看一下National.mdb地理数据库中的其它数据。
第3步创建缩图，并查看元数据在目录树中，选择地理数据库National中的要素类－Countries94，切换到“预览视图”，点击工具栏上的放大按钮，将图层放大到一定区域，然后再点，生成并更新缩略图。
这时，切换到“内容”视图界面下，并在目录树中选择要素集－“WorldContainer”，数据查看方式更改为“缩略图方式”。
.注意，此时，要素类“Countries94”的缩图图是不是发生了改变点击“元数据”选项页，查看当前要素类的元数据，了解当前要素类是采用什么坐标系，都有哪些属性字段，字段的类型等信息。
在元数据工具栏中，从样式表中选择不同的样式，可以看到，元数据显示的格式发生了变化。
点击元数据导出按钮，可以将元数据导出为多种格式，这里我们选择为“HTML”格式，确定后，元数据将被保存在指定路径下的.htm文件中，从资源管理器中，打开这个.htm 文件，查看导出后的元数据信息。
第4步创建个人地理数据库(Personal Geodatabase-PGD)在PGD数据库中创建属性表然后录入数据。
●在创建的地理数据库之间要完成数据库的概念设计，每一个图层对应一个数据表，在ArcCatalog中“要素类”（Feature Class）的概念与之对应。
可以将多个要素类组织成为一个“要素集”（Feature DataSet），在同一个要素集中的要素类都具有相同的地理参考（坐标系相同）。
●在ArcCatalog的目录树中，定位到E：盘，右键点击这E:盘，在出现的菜单中，选择[新建]>>[文件夹]，文件夹名称改为myGeoDB 。
右键选中这个文件夹，在出现的菜单中，点击[新建]>>[个人Geodatabase]，这时会创建一个名称为“新建个人Geodatabase.mdb”的数据库文件，将之改名为：“Yunnan”。
●右键点击数据库文件“Yunan.mdb”,在出现的菜单中，选择[导入]>>[要素类multiple],在出现的对话框中，打开要导入要素：云南县界prj.shp/云南县城prj.shp/云南道路prj.shp (这些文件在Exece2文件夹下，按住Shift键并点击鼠标可同时选择多个Shape文件)确定后可以看到这三个图层已经被导入到数据库Yunan.mdb中●右键点击数据库文件“Yunan.mdb”,在出现的菜单中，选择[新建]>>[要素集]●在出现的对话框中输入要素集的名称、点击按钮“编辑”为其指定一个坐标系在这里，我们设定坐标系为：GCS_WGS_1984（即Geographic Coordinate System>>World>>WGS 1984.prj），这是一种被GPS采用的地理坐标系。
右键点击新建的要素集-Kunming，在出现的菜单中选择[新建]>>[要素类]，在出现的对话框中输入要素类的名称－公交站点，点击<下一步>,再次点击<下一步>按钮。
在出现的对框中选择“Shape”字段，修改字段的几何类型为“点”（表示此要素类中将要存储的要素类型是点要素，我们准备用来存储公交站点）注意：要素类的空间参考也被默认地设置为GCS_WGS_1984 ，与要素集中指定的坐标系相同。
在出当前的对话框中，我们新加两个字段“站点名称”、“公交站点编号”，数据类型都设置为“Text”.点击“完成”按钮。
●这样我们就完成了要素类的定义。
可以将这个要素类（图层）加入的ArcMap中，进行数字化的工作，从背景地图中提取公交站点的位置。
●新建数据表：右键点击地理数据库－Yunnan.mdb，在出现的菜单中，选择[新建]>>[表]，输入表名称：公交线路，点<下一步>,再次点<下一步>，在对话框中，新添加两个字段“公交站点编号”、“公交线路”（数据类型都设为Text）点击“完成”，结束属性表的定义。
●创建公交站点到公交线路一对多的关系（1:M）：右键选择地理数据库－Yunnan.mdb，在出现的菜单中选择<新建>-<关系类>，对以下内容进行设定，其它设置接受默认选项即可。
指定源表和目标表选择关系类型为一对多关系，这样可以建立公交站点到公交线路一对多的关系，因为经过一个公交站点的公交线路有多条，这样，在我们从公交站点分布图是查询某个公交站点时就可以查询经过这个站点的所有公交线。
设定主键和外键点击下一步，直到完成关系类的定义。
以上步骤完成后，ArcCatalog中就可以看到，在地理数据库Yunana.mdb中，有一个要素集（Kunming），其中包含一个要素类(公交站点)、一个数据表（公交线路）、一个关系类（公交站及公交线1:M）第5步拖放数据到ArcMap中启动ArcMap，新建一个空的地图文档，通过拖放的方式添加上面所创建的数据到ArcMap 中：在ArcCatalog中，点击“内容”选项页，在目录树中，点击地理数据库－Yunnan.mdb，将要素类－“公交站点”及属性数据表“公交线路”拖放到ArcMap中。
关闭ArcCatalog，激活ArcMap窗口。
第6步编辑属性数据及进行1：M的空间查询为了让大家了解属性编辑的过程，我们需要在要素类公交站点中添加3个公交站点。
（这只作演示使用，实际的数字化过程还需要加载经过配准后的扫描地图作为背景）。
首先，在工具栏显示区的空白处点击右键，在出现的菜单在选中“编辑器”，从而打开编辑器工具栏。
在编辑器工具栏中，点击“编辑器”下拉菜单，选择“开始编辑”命令。
按下按钮，在地图显区内随意地添加3个公交站点。
在图层列表控制面板（TOC）中，右键选择图层－“公交站点”，在出现的菜单中，选择“打开属性表”命令，将显示公交站点的属性编辑窗口，在其中输入站点名称和公交站点编号。
字段OBJECTID是关键字段，是自动生成的不需要输入。
在图层列表控件面板（TOC）中，点击“数据源”选项页，切换到数据源视图下，右键选择属性表－“公交线路”，在出现的菜单中，选择“打开”命令，将会显示“公交线路”的属性编辑窗口。
按下图所示输入几条公交线路（公交站点编号、公交线路）。
点击“编辑器”工具栏中的“编辑器”下拉菜单，选择“停止编辑”命令，将以上所作的编辑结果保存。
点击属性查询按钮，查询地图显示区中任意公交站点的属性，可以看到经过公交站－“云南大学”的公交线路有3条，可进一步查询每条公交线路的详细数据。
第7步导入GPS数据，生成图层各类手持GPS接收机采集到的数据可以通过相关软件（比如MapSource等）导入到ArcMap中。
GPS数据文件启动ArcMap，切换到数据源视图。
点击按钮添加GPS数据，选择对应的GPS数据文件(可以是.txt格式、dBase等格式)，这里GPS数据文件为：澜沧江GPS.txt选中要添加的GPS数据文件根据GPS数据生成图层：执行菜单命令：[工具] >>[添加XY数据]，在“添加XY数据”窗口中，选择已添加的XY数据表，指定X坐标字段（东经）和Y坐标字段（北纬），按“编辑”按钮，选择坐标系统。
一般GPS系统采用的坐标系统为WGS_1984。