《空间数据库》PPT课件
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空间数据库设计PPT课件
子类的一个很重要的特征是继承，子类继承超类的所有抽象 。
从一个类产生其子类的操作称为特化，反过来，从类产生超 类的操作成泛化。特化和泛化互为反操作。
另外，同一实体类型若干子类之间可能相交，也可能不相交 ，这取决于子类本身的定义。
土地利用
建筑物
d
o
图斑 线状地物 零星地物
住宅
农庄
精品课件
22
3）ER模型的操作：在利用ER模型进行数据设计 时，常常要对ER图进行各种变换，即ER模型的 操作。这些操作包括实体类型、联系类型各种 属性的分裂与合并、增加与删除、转位等。
精品课件
39
假设Li（i=1，2，…，n）为任一数据层，则一幅 完整的地图。L=L1∪L2 ∪…∪Ln，数据层L数据分层可以按①专题，②时间，③垂直高度等 方式来划分。
• 专题分层就是根据一定的目的和分类指标对底图 上专题要素进行分类，按类设层，每类作为一个 图层，对每一个图层赋予一个图层名。分类可以 从性质、用途、形状、尺度、色彩等五个方面因 素考虑。
一、空间数据库设计概念
• 数据库设计：
– 数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最 优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之 能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求 （信息要求和处理要求）
• 空间数据库设计：
– 空间数据库的设计是指在现在数据库管理系统的基 础上建立空间数据库的整个过程
精品课件
16
精品课件
17
ER模型（ Entity Relationship Model）
ER模型即实体联系模型，它是概念设计的主要方法 和最常用的表达形式。
ER模型可以形象地用图表表示，称为ER图。 在ER图中，以矩形框表示实体类型，用椭圆表示实 体类型和联系类型的属性，所有类型和属性都以相应 的名称记入框内。联系类型和相关实体类型间以直线 相连，并在直线的两端标明联系的种类（?）。
从一个类产生其子类的操作称为特化，反过来，从类产生超 类的操作成泛化。特化和泛化互为反操作。
另外，同一实体类型若干子类之间可能相交，也可能不相交 ，这取决于子类本身的定义。
土地利用
建筑物
d
o
图斑 线状地物 零星地物
住宅
农庄
精品课件
22
3）ER模型的操作：在利用ER模型进行数据设计 时，常常要对ER图进行各种变换，即ER模型的 操作。这些操作包括实体类型、联系类型各种 属性的分裂与合并、增加与删除、转位等。
精品课件
39
假设Li（i=1，2，…，n）为任一数据层，则一幅 完整的地图。L=L1∪L2 ∪…∪Ln，数据层L数据分层可以按①专题，②时间，③垂直高度等 方式来划分。
• 专题分层就是根据一定的目的和分类指标对底图 上专题要素进行分类，按类设层，每类作为一个 图层，对每一个图层赋予一个图层名。分类可以 从性质、用途、形状、尺度、色彩等五个方面因 素考虑。
一、空间数据库设计概念
• 数据库设计：
– 数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最 优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之 能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求 （信息要求和处理要求）
• 空间数据库设计：
– 空间数据库的设计是指在现在数据库管理系统的基 础上建立空间数据库的整个过程
精品课件
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精品课件
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ER模型（ Entity Relationship Model）
ER模型即实体联系模型，它是概念设计的主要方法 和最常用的表达形式。
ER模型可以形象地用图表表示，称为ER图。 在ER图中，以矩形框表示实体类型，用椭圆表示实 体类型和联系类型的属性，所有类型和属性都以相应 的名称记入框内。联系类型和相关实体类型间以直线 相连，并在直线的两端标明联系的种类（?）。
空间数据库PPT课件
空间概念和数据模型
• 数据抽象和数据建模 • 空间信息模型
– 概念模型 – 基于场的模型 – 基于对象的模型
• 空间数据类型、空间对象关系 • 两种拓扑关系代数：9IM，RCC
2021
1
数据库设计的三个步骤
• 概念模型
– 按用户的观点从现实应用中抽象出事物以及 事物之间的联系
• 逻辑建模
– 建立概念和联系的逻辑结构
– 联系：表达实体间的关联
• 一对一、一对多、多对多
2021
7
E-R图
姓名 学号 系别 课程名 先修课 主讲老师
学生 选修
实体
联系 成绩
2021
课程
属性
8
面向对象模型
• 现实世界被看作若干对象类（class），由属性 （attribute）来描述性质，方法（method）来 描述行为，通过关系（relationship）互相关联
2021
37
度量空间
• 设X是一个非空集合，如果已知X中任何一对元 素x,y，均给定一个实数d(x,y)与之对应，而且 满足下列条件
– d(x,y)>=0（非负）； – d(x,y)=0x=y（到自身距离为0）； – d(x,y)=d(y,x)（对称）； – d(x,y)<=d(x,z)+d(z,y)（三角不等式）
– 类：现实中具有相同性质的对象的封装
– 属性：描述对象的性质
– 方法：修改对象的状态，体现对象的功能
– 关系：类之间的关联
• 聚合aggregation：整体-部分关系 • 泛化generalization：一般-特殊关系 • 关联association：其它关系
2021
9
category name
• 数据抽象和数据建模 • 空间信息模型
– 概念模型 – 基于场的模型 – 基于对象的模型
• 空间数据类型、空间对象关系 • 两种拓扑关系代数：9IM，RCC
2021
1
数据库设计的三个步骤
• 概念模型
– 按用户的观点从现实应用中抽象出事物以及 事物之间的联系
• 逻辑建模
– 建立概念和联系的逻辑结构
– 联系：表达实体间的关联
• 一对一、一对多、多对多
2021
7
E-R图
姓名 学号 系别 课程名 先修课 主讲老师
学生 选修
实体
联系 成绩
2021
课程
属性
8
面向对象模型
• 现实世界被看作若干对象类（class），由属性 （attribute）来描述性质，方法（method）来 描述行为，通过关系（relationship）互相关联
2021
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度量空间
• 设X是一个非空集合，如果已知X中任何一对元 素x,y，均给定一个实数d(x,y)与之对应，而且 满足下列条件
– d(x,y)>=0（非负）； – d(x,y)=0x=y（到自身距离为0）； – d(x,y)=d(y,x)（对称）； – d(x,y)<=d(x,z)+d(z,y)（三角不等式）
– 类：现实中具有相同性质的对象的封装
– 属性：描述对象的性质
– 方法：修改对象的状态，体现对象的功能
– 关系：类之间的关联
• 聚合aggregation：整体-部分关系 • 泛化generalization：一般-特殊关系 • 关联association：其它关系
2021
9
category name
空间数据组织与管理课件(PPT-56页)
• 一个城市地理信息系统数据量可达几十GB，如果考虑影 像数据的存储，可能达到几百个GB
• 需要在二维空间上划分块或图幅，在垂直方向上划分层进 行数据组织
空间数据管理
• 通用数据库管理系统在管理空间数据时，面临的问题：
– GIS需要一些复杂的图形功能，一般的DBMS不能支持 – DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠
– 数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储 存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩 展性，并可为各种用户共享
数据库基础
• 最常用的数据模型
– 层次模型（HierarchicalModel）
非关系模型
– 网状模型（NetworkModel） – 关系模型（RelationalModel） – 面向对象模型（ObjectOrientedModel）
矢量数据的管理
• 全关系型数据库管理
– 图形数据与属性数据都采用现有的关系型数据库存 储，使用关系数据库标准连接机制进行空间数据与 属性数据的连接
属性数据 （定长记录）
GIS界面
空间数据 （变长记录）
关系表
二进制块
DBMS
空间数据库 全关系管理空间数据
矢量数据的管理
• 对变长结构的空间几何数据的处理方法：
• 1996年，ESRI公司与Oracle等数据库开发商 合作，开发出一种能将空间图形数据也存放到 大型关系数据库中管理的产品，将其定名为 “spatialdatabaseengine”，简称SDE，即 为“空间数据库引擎”
空间数据库引擎
• 之后许多的GIS厂商和数据库厂商纷纷提出自己的商 业化的产品和解决方案，比较成熟的有GIS厂商ESRI 公司的ArcSDE，MapInfo公司的SpatialWare，数 据库厂商Oracle公司的Spatial，Informix公司的 SpatialDataBlade等产品和技术
• 需要在二维空间上划分块或图幅，在垂直方向上划分层进 行数据组织
空间数据管理
• 通用数据库管理系统在管理空间数据时，面临的问题：
– GIS需要一些复杂的图形功能，一般的DBMS不能支持 – DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠
– 数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储 存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩 展性，并可为各种用户共享
数据库基础
• 最常用的数据模型
– 层次模型（HierarchicalModel）
非关系模型
– 网状模型（NetworkModel） – 关系模型（RelationalModel） – 面向对象模型（ObjectOrientedModel）
矢量数据的管理
• 全关系型数据库管理
– 图形数据与属性数据都采用现有的关系型数据库存 储，使用关系数据库标准连接机制进行空间数据与 属性数据的连接
属性数据 （定长记录）
GIS界面
空间数据 （变长记录）
关系表
二进制块
DBMS
空间数据库 全关系管理空间数据
矢量数据的管理
• 对变长结构的空间几何数据的处理方法：
• 1996年，ESRI公司与Oracle等数据库开发商 合作，开发出一种能将空间图形数据也存放到 大型关系数据库中管理的产品，将其定名为 “spatialdatabaseengine”，简称SDE，即 为“空间数据库引擎”
空间数据库引擎
• 之后许多的GIS厂商和数据库厂商纷纷提出自己的商 业化的产品和解决方案，比较成熟的有GIS厂商ESRI 公司的ArcSDE，MapInfo公司的SpatialWare，数 据库厂商Oracle公司的Spatial，Informix公司的 SpatialDataBlade等产品和技术
空间数据库-空间数据库-吴信才 PPT课件
2 空间数据库
24
内容
Spatial Data Why？ What？
25
空间数据
数据 是指客观事务的属性、数量、位置及其相互 关系等的符号描述。
空间数据 是对现实世界中空间对象（事物）的描述， 其实质是指以地球表面空间位置为参照，用 来描述空间实体的位置、形状、大小及其分 布特征等诸多方面信息的数据。
M 1a
eⅠ 2 4 bc
dⅡ 3
18
层次模型例
19
网络模型例
20
关系模型例
21
面向对象的几何数据模型
Class M
tuple (name: string, geometry: Region, polygons: set (Ploygon))
Class Line
tuple (name: string, geometry: line, points: set (Point))
50
文件系统阶段
20世纪60年代中期 把数据的存取抽象为一种模型，使用时给
出文件名称、格式和存取方式等，其余的 由文件管理系统完成
51
文件系统阶段(Cont.)
特点：
➢ 数据冗余较大 ∵每个文件都是为特定的用途设计的 ∴同样数据在多个文件中重复存储 ➢ 程序和数据之间的独立性较差，应用程序依赖于文件的存储
空间数据库
1
Summarization of Spatial Database
版权：遥感信息工程学院 地理信息系统教研1室
空间数据库
课程名称：空间数据库 学时： 45 学习方法：理论讲授与上机实践相结合 考核： 平时30-40% 考查70-60% 联系Email： zplcy@ 授课教师： 张鹏林
空间数据库7PPT课件
2021/3/9
*
语法分析与翻译 优化 执行
语法分析与翻译
关系代数表达式
执行计划
优化器
查询语句
执行引擎
查询结果
有关数据的统计值
数据
查询处理基本步骤
2021/3/9
*
查询优化概念
查询优化是为关系代数表达式的计算选择最有效的查询计划的过程 查询执行计划：用于计算查询的原语序列 执行原语：加了“如何执行”注释的关系代数运算（选择、投影……） 根据选择的算法对文件记录进行操作
2021/3/9
*
查询处理与优化
查询处理概览 代价估算 基本运算的实现与代价 关系代数表达式实现 关系代数表达式转换 选择执行计划 空间查询处理与优化
2021/3/9
*
查询处理概览
查询处理是指从数据库中提取数据的一系列活动。主要包括： 将用高层数据库语言表示的查询语句翻译为能在文件系统这一物理层次上实现的表达式 为优化查询而进行各种转换 查询的实际执行 输入：SQL语句； 输出：满足查询条件的数据
2021/3/9
*
连接运算：嵌套循环
优点：对参加运算的关系没有要求，适合于任何连接条件。 代价： 最坏情况（缓冲区只能够容纳每个关系的一个块）： nr*bs + br 或 ns*br + bs 最好情况（内层关系s能完全放在内存中）： bs + br
2021/3/9
*
连接运算：块嵌套循环
块嵌套循环连接：以块的方式循环，以减少块读写次数 for each 块Br of r do begin for each 块Bs of s do begin for each 元组tr in Br do begin for each 元组ts in Bs do begin 测试元组对(tr,ts)是否满足连接条件θ 如果满足，把tr ts加到结果中 end end end end
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语法分析与翻译 优化 执行
语法分析与翻译
关系代数表达式
执行计划
优化器
查询语句
执行引擎
查询结果
有关数据的统计值
数据
查询处理基本步骤
2021/3/9
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查询优化概念
查询优化是为关系代数表达式的计算选择最有效的查询计划的过程 查询执行计划：用于计算查询的原语序列 执行原语：加了“如何执行”注释的关系代数运算（选择、投影……） 根据选择的算法对文件记录进行操作
2021/3/9
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查询处理与优化
查询处理概览 代价估算 基本运算的实现与代价 关系代数表达式实现 关系代数表达式转换 选择执行计划 空间查询处理与优化
2021/3/9
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查询处理概览
查询处理是指从数据库中提取数据的一系列活动。主要包括： 将用高层数据库语言表示的查询语句翻译为能在文件系统这一物理层次上实现的表达式 为优化查询而进行各种转换 查询的实际执行 输入：SQL语句； 输出：满足查询条件的数据
2021/3/9
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连接运算：嵌套循环
优点：对参加运算的关系没有要求，适合于任何连接条件。 代价： 最坏情况（缓冲区只能够容纳每个关系的一个块）： nr*bs + br 或 ns*br + bs 最好情况（内层关系s能完全放在内存中）： bs + br
2021/3/9
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连接运算：块嵌套循环
块嵌套循环连接：以块的方式循环，以减少块读写次数 for each 块Br of r do begin for each 块Bs of s do begin for each 元组tr in Br do begin for each 元组ts in Bs do begin 测试元组对(tr,ts)是否满足连接条件θ 如果满足，把tr ts加到结果中 end end end end
空间数据库体系结构 PPT课件
统集成环境
间 数
数 据
据
访
库
问
应用程序API
引
对
擎
象
操作 系统
库空 间 数 据
25
4、空间数据库系统的集中式体系结构
空间数据库
存储器
磁盘控制器
外设控制器
存储控制器
CPU
系统总线
26
5、数据库系统的客户/服务器体系结构
（1）主机－终端式网络 使用大型主机作为服务器，通过终端来访问数
据。
Modem
Mainframe DBMS
录之间的对应关系。逻辑独立性 模式/存储模式映射：定义概念数据库与物理数
据库之间的对应关系。物理数据独立性 用户数据库是概念数据库的部分抽取；概念数据
库是物理数据库的抽象表示；物理数据库是概念数据 库的具体实现。
18
3、数据语言 （1）数据定义语言 ①模式DDL ②子模式DDL ③物理DDL ④数据描述的独立性问题 （2）数据操纵语言
空间数据库
空间数据库 ...... 空间数据库 34
3、分布式空间数据库系统的体系结构 采用了Client/server结构。
客户端应用 客户端应用
客户端应用
分布式空间数据库管理系统
全局元数据
计算机网络
空间数据库 空间数据库
管理系统
管理系统
空间数据库 管理系统
空间数据库
空间数据库
空间数据库
35
分布式多空间数据库的关键技术： ① 集成技术 ② 全局空间索引 ③ 事务管理 ④ 并发控制
合。它既可直接应用于国民经济各行业，又可作为背景 从中提取自然地理和社会经济信息，还可用于评价其他 测绘数据的精度、现势性和完整性。 （4）数字栅格地图库
《空间数据库》PPT课件
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 西科大
学院 教师数 学生数 研究生
环资系系名名
教师数 学生数 研究生 52教师数 300学生数 70研究生
土木 信控
49
257
71
学号 姓名 年级 籍贯
系名 00231系2 名
张教三教师师数数
学3学生生数数广东研究生
2
b
3e
M
5
a
Ⅰc
Ⅱ
f
1
d
4
g
6
地图
M
Ⅰ
Ⅱ
多边形
Ⅰa b c d Ⅱc e f g
Ⅰ
a
1
2
线
Ⅰ
b
2
3
Ⅰ
c
3
4
Ⅰ
d
4
1
Ⅱ
e
3
5
Ⅱ
f
5
6
Ⅱ
g
6
4
点
1 x1 y1
2 x2 y2 3 x3 y3 4 x4 y4 5 x5 t5 6 x6 y6
关系数据库模型的优、缺点
优点： 结构特别灵活，具有严密的数学基础和操作代数
GIS数据库的特征（2）
非结构化特征：在当前通用的关系数据库管理系统中，数 据记录一般是结构化的，即它满足关系数据模型的第一范 式要求，也就是说每一条记录是定长的，数据项表达的只 能是原始数据，不允许镶嵌记录，而空间数据则不能满足 这种结构化要求。
分类编码特征：一般而言，每一个空间对象都有一个分类 编码，而这种分类编码往往属于国家标准，或行业标准， 或地区标准，每一种地物的类型在某个GIS中的属性项个 数是相同的。因而在许多情况下，一种地物类型对应于一 个属性数据表文件。
高级数据库技术-第10章 空间数据库.ppt
2020/7/9
8
• （5）网络（Network）网络是由若干点和 一些点与点之间的联线组成。例如公路网、 河网、电力网、电话网、交通线路图等都 是网络的例子。
2020/7/9
9
10.2.2空间对象所处的环境
• 1.欧氏空间
• 设R表示实数域，V是R上向量的非空集合，如果 在V上定义了满足如下条件并称之为内积的一个 二元函数<x，y>，则称V为R的欧氏空间：
• [max{ x1A，x1B }<min{ x2A，x2B }]和 [max{ y1A，y1B }<min{ y2A，y2B }]
2020/7/9
32
10.2.6空间关系的代数描述与运算
• 空间代数运算的特点在于选择条件或连接 条件中出现空间谓词。投影、集合运算不 涉及空间谓词，与关系代数没有本质区别。 下面讨论空间选择和空间连接。
• 对象的这六个部分分别构成九种相交情况： • A∩ﹾB， A∂∩ﹾB，A ∩ﹾB- ； • ∂A∩Bﹾ， ∂A ∩∂B，∂A∩ B-； • A- ∩ B ﹾ， A-∩∂B， A-∩B-。
2020/7/9
15
• 考虑到{0，1}取值情况{0，1}，可以确定有 29=512种二元拓扑关系，这里，人们研究 其中的八种彼此互斥关系：
线、区域 • ● CDT 集合型（collection）空间数据类型，例
如网络、划分等
2020/7/9
21
• ● PT 点 • ● LN 线 • ● RG 区域 • ● PTN 划分 • ● NTW 网络
2020/7/9
22
• 2.基于拓扑的描述 • ●两个同类型空间数据是否相等（= 或 ≠） • PT×PT →Bool • LN×LN→ Bool • RG×RG → Bool • ●空间数据SDT是否在区域RG中（INSERT） • SDT× RG →Bool
空间数据库导论讲稿ppt课件
第二阶段：符号模型 ：以数值方程为根底，在空间参照系统中用数学方 法表示空间实体的位置和关系，用平面符号化地图对现实世界作全面地描画， 准确数值表示的纸质地图成为地理空间的笼统/符号/概括模型。
第三阶段：空间数据模型 ：从信息科学角度来认识、解释与分析客观世 界 ，空间数据模型是地理空间中空间实体集合的质量、数量、时间、空间特 性的全面笼统和概括，是地理空间特征与构造的数字表现方式。
笼统
空间属性 主题属性 时态属性
地理实体〔普通概念〕 或
实体对象〔面向对象〕
现实世界
概念世界
空间要素是独一命名的、可以相互区分的、具有完好地理含义的 笼统信息概念，它用“空间实体〞这个笼统概念，以数字方式来组织和 存储“空间景象〞的信息构造，以“符号地图〞对所表达的内容进展可 视化展现。
空间要素
空间景象--------表达内容 空间实体--------数字方式 地图符号--------展现方式
3、运用目的的复杂性：运用的广泛性欲不同的运用需求。 4、不断的开展变化：实际、技术、运用途于不断开展过程中。
Back
空间数据库与地理信息系统
1、空间数据库 2、数据库与空间数据库 3、空间数据库与地理信息系统 4、GIS与空间数据库的开展过程
Back
空间数据库〔内容〕
1、地图数据库：包括线划地图数据库、数字高程模型数据库、数字栅格地 图数据库、数字正射影像数据库和地名数据库。
具有地理分类编码，同类空间要素具有一样的主题属性构造。
8、可视性：以笼统化的图形符号模型来展现。
9、空间计算：维护、管理、处置、查询、分析和可视化需求空间计算。
10、多源性：多种来源的空间数据存在语义、内容、定位基准、比例尺、
《空间数据库》课件
数据输入/输出
1
数据采集
通过GPS、人工控制等方式，采集野外原始空间数据。
2
数据处理
使用专业软件系统对采集得到的数据进行处理、分析和清理，消除数据异常和重 复。
3
数据输出
数据输出常见形式有数字地图、地理信息服务、数据库输出和在线信息系统等。
常见的空间分析
空间查询分析
对空间数据进行分类和查询，并进行高效 的检索和分析。
空间数据的重要性
空间数据是现代科学技术、经济社会发展、国土管理和安全国防建设等领域的重要数据之一。
空间数据的存储基础
硬盘和服务器
使用大容量数据硬盘和服务器进行存储，常规 的备份和恢复策略推荐。
光盘和存储架
可以使用CD和DVD存储光盘对空间数据库进行 数据备份，并使用存储架进行物理存储。
云存储服务
基于云架构进行空间数据的备份和存储，灵活 度高且成本低。
空间模型分析
对空间系统进行模拟和仿真，提炼空间数 据共性和相关性。
空间统计分析
对空间数据进行空间查询和统计分析，为 计算空间数据相关性提供基础。
空间可视化分析
通过数字地图、可视化工具实现对空间数 据的视觉化分析，并提高数据分析效能。
空间数据库应用案例
城市规划
通过地图分析，实现城市规划的数据管理和决 策支持。
《空间数据库》PPT课件
欢迎来到《空间数据库》课程！本课程将为您详细介绍空间数据的定义、分 类及其在存储和分析中的应用。
什么是空间数据？
空间数据的定义
空间数据是指带有空间位置和属性信息的数据，通常表达在地理坐标系或投影坐标系中。
空间数据的分类
空间数据可以分为矢量数据、栅格数据和基础数据，每种数据类型都有其独特的表达方式和 适用范围。
第四章空间数据库优品ppt
网状模型
q 优点： v 可以描述多对多关系； v存取效率较高。
q 缺点： v 结构复杂； v缺乏完整性约束。
层次模型与网络模型相比较
图1
网络模型实例
E
图2
关系模型
q基本组成是一张二维表，一个数据库则由许多个 有一定关系的表组系模型实例
关系模型
优点：
网状模型
限制条件： （1）允许一个以上的结点无双亲； （2）一个结点可以有多个双亲。
网状模型
E
网状模型实例
（1）允许一个以上的结点无双亲； 限制条件： 基本组成是一张二维表，一个数据库则由许多个有一定关系的表组成。 空间数据库管理系统:能够定义、查询、检索和维护地理空间数据 空间数据库应用系统：由空间分析模型和应用模型组成 层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。 空间数据库管理系统:能够定义、查询、检索和维护地理空间数据 难以表示多对多的关系及实体之间的拓扑关系； 三种常用的传统数据模型比较 难以表示多对多的关系及实体之间的拓扑关系； 反映了现实世界实体之间的层次关系。 限制条件： 反映了现实世界实体之间的层次关系。 反映了现实世界实体之间的层次关系。 反映了现实世界实体之间的层次关系。 可以描述多对多关系； 空间数据库:指地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和。
E
层次模型实例
多对多联系分解方法
S# SN SS m
S-C n
C# CN
S# SN SS C# CN C# CN S# SN SS
S# SN SS C# CN
V.C
V.S
层次模型
q 优点： v 较简单； v 反映了现实世界实体之间的层次关系。
q 缺点： v 难以表示多对多的关系及实体之间的拓扑关系； v 导致数据冗余。
空间数据库 PPT
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design, 10 years experience
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design, 10 years experience
welcome to use these powerpoint templates, New Content design, 10 years experience
ADD YOUR TITLE
式组织在存储介质
之上的。
空间数据库的特点
1.数据量庞大。
2.具有高度的可访问性。
3.空间模型复杂。
4.属性数据和空间数据联合管理。
5.应用范围广泛。
www,
空间数据库的设计
空间数据库的设计是指在现在数据库管理系 统的基础上建立空间数据库的整个过程。
主要包括需求分析、结构设计、和数据层设 计三部分。
www,
Diagram
ADD YOUR TITLE
welcome to use these powerpoint templates, New Content design, 10 years experience welcome to use these powerpoint templates, New Content design, 10 years experience welcome to use these powerpoint templates, New Content design, 10 years experience
welcome to use
地信第四章空间数据库PPT
有向图结构比层次结构具有更大的灵活性和更 强的数据建模能力。 网络模型的优点是可以描述现实生活中极为常 见的多对多的关系，其数据存贮效率高于层次 模型，但其结构的复杂性限制了它在空间数据 库中的应用。 网络模型在一定程度上支持数据的重构，具 有一定的数据独立性和共享特性，并且运行效 率较高。
网状模型的缺点
域
系模型不是人为地设置指针，而是由数据本身自然地 建立它们之间的联系，并且用关系代数和关系运算来 操纵数据，这就是关系模型的本质。 在生活中表示实体间联系的最自然的途径就是二维表 格。表格是同类实体的各种属性的集合，在数学上把 这种二维表格叫做关系。二维表的表头，即表格的格 式是关系内容的框架，这种框架叫做模式，关系由许 多同类的实体所组成，每个实体对应于表中的一行， 叫做一个元组。表中的每一列表示同一属性，叫做域。
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。文件用文件名称标识。 文件根据记录的组织方式和存取方法可以分为： 顺序文件、索引文件、直接文件和倒排文件等 等。
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。
1、网状结构的复杂，增加了用户查询和定位 的困难。它要求用户熟悉数据的逻辑结构，知 道自身所处的位置。 2、网状数据操作命令具有过程式性质。 3、不直接支持对于层次结构的表达。
三、关系模型
在层次与网络模型中，实体间的联系主要是通 过指针来实现的，即把有联系的实体用指针连 接起来。而关系模型则采用完全不同的方法。 关系模型是根据数学概念建立的，它把数据的 逻辑结构归结为满足一定条件的二维表形式。 此处，实体本身的信息以及实体之间的联系均 表现为二维表，这种表就称为关系。一个实体 由若干个关系组成，而关系表的集合就构成为 关系模型。
网状模型的缺点
域
系模型不是人为地设置指针，而是由数据本身自然地 建立它们之间的联系，并且用关系代数和关系运算来 操纵数据，这就是关系模型的本质。 在生活中表示实体间联系的最自然的途径就是二维表 格。表格是同类实体的各种属性的集合，在数学上把 这种二维表格叫做关系。二维表的表头，即表格的格 式是关系内容的框架，这种框架叫做模式，关系由许 多同类的实体所组成，每个实体对应于表中的一行， 叫做一个元组。表中的每一列表示同一属性，叫做域。
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。文件用文件名称标识。 文件根据记录的组织方式和存取方法可以分为： 顺序文件、索引文件、直接文件和倒排文件等 等。
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。
1、网状结构的复杂，增加了用户查询和定位 的困难。它要求用户熟悉数据的逻辑结构，知 道自身所处的位置。 2、网状数据操作命令具有过程式性质。 3、不直接支持对于层次结构的表达。
三、关系模型
在层次与网络模型中，实体间的联系主要是通 过指针来实现的，即把有联系的实体用指针连 接起来。而关系模型则采用完全不同的方法。 关系模型是根据数学概念建立的，它把数据的 逻辑结构归结为满足一定条件的二维表形式。 此处，实体本身的信息以及实体之间的联系均 表现为二维表，这种表就称为关系。一个实体 由若干个关系组成，而关系表的集合就构成为 关系模型。
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学号 课程号 系名 002312 系名 A01 教师数
课程号 课程名 周学时 学分 系名 教师数 学生数 A01系名 GIS 教师数 4 学生数 5 研究生
网络数据库模型的优、缺点
优点：
能明确而方便地表示数据间的复杂关系。 数据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。 数据的修改不方便（指针必须修改）。
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
地图
M
Ⅰ
Ⅱ
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
Ⅰ 多边形 Ⅱ a c b e c f d g
点 1 x1 x2 x3 x4 x5 x6 y1 y2 y3 y4 t5 y6
Ⅰ 线 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ
a b c d e f g
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。 层次数据库结构特别 适用于文献目录、土 壤分类、部门机构等 分级数据的组织。
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
M
Ⅰ
Ⅱ
a 1 2 2
b 3 3
c 4 4
d 1 3
非结构化特征：在当前通用的关系数据库管理系统中，数据记录 分类编码特征：一般而言，每一个空间对象都有一个分类编码， 海量数据特征：空间数据库的数据量比一般的通用数据库要大得 应用面广的特征：GIS数据应用于地理研究、环境保护、土地利
标准DBMS存储空间数据的局限性
空间数据记录是变长的，而一般的数据库都只允许把记 在存储和维护空间数据拓扑关系方面存在着严重缺陷。 一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠加 不能支持复杂的图形功能。 单个地理实体的表达需要多个文件、多条记录，一般的 难以保证具有高度内部联系的GIS数据记录需要的复杂
3
数据库中数据组织方式
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。数据项的取值范围，称为域。 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。
1 2 3 4 3 5 6
2 3 4 1 5 6 4
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关系数据库模型的优、缺点
优点： 结构特别灵活，具有严密的数学基础和操作代数基础 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，模拟和操作复杂对象的能力较
本节结束
§3 空间数据库
地理信息系统中的数据库是一种专门化的数据库 空间数据库的作用 GIS数据库的特征 标准DBMS存储空间数据的局限性 GIS中空间数据库的组织形式 目前空间数据库存在的问题
空间数据库的作用
对海量数据的管理能力：GIS数据库解决了数据库的冗 空间分析功能：GIS实现了对空间数据进行属性数据查 设计方式灵活，满足用户需求。 支持网络功能。
学校名称
西科大
学院 教师数 学生数 研究生 系名 教师数 学生数 研究生 环资 系名 52 教师数 300 学生数 70 研究生 49 257 71 土木 信控
教师号 姓名 年龄 职称 系名 教师数 学生数 66 系名谢元礼 教师数 50 学生数教授 研究生
学号 姓名 年级 籍贯 系名 教师数 学生数 002312 系名 张三 教师数 3学生数广东 研究生
GIS数据库的特征（1）
空间特征：是空间数据最主要的特征，它描述空间物体的位置、 抽象特征：空间数据描述的是真实世界所具有的综合特征，非常 空间关系特征：空间数据除了空间坐标隐含了空间分布关系外， 多尺度与多态性：不同观察尺度具有不同的比例尺和精度，同一
GIS数据库的特征（2）
c 4 3
e 5 5
f 6 6
g 4
层次数据库模型的优、缺点
优点： 存取方便且速度快 结构清晰，容易理解 检索关键属性十分方便 缺陷： 结构呆板，缺乏灵活性 同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边） 不适合于拓扑空间数据的组织
网络数据库模型
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 。
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2018/11/24
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。
A B
A
B
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
B
A
B
A
B
A
B
本节结束
§2 传统数据库系统的数据模型
数据模型是数据库系统中关于数据和联系 的逻辑组织的形式表示。 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，其中应用最广泛的 是关系模型。
息系统基础
2018/11/24
1
第四章 空间数据库
数据库概述 传统数据库系统的数学模型 空间数据库 SuperMap GIS空间数据解决方案 思考与练习
2
§1 数据库概述
建立数据库不仅仅是为了保存数据，扩展人的记忆，而主 要是为了帮助人们去管理和控制与这些数据相关联的事物。 定义：数据库就是为了一定的目的，在计算机系统中以特 定的结构组织、存储、和应用的相关联的数据集合。 计算机对数据的管理经过了三个阶段 ：程序管理阶段 、 文件管理阶段 、数据库管理阶段 数据库管理数据的优点：数据独立于应用程序而集中管理， 实现了数据共享、减少了数据冗余，提高了效益；在数据 间建立了联系，从而使数据库能反映出现实世界中信息的 联系。 数据库系统的出现是计算机应用的里程碑，它使得计算机 应用从科学计算为主转向以数据处理为主，从而使计算机 得以在各行各业乃至家庭普遍使用。