第7章空间数据库系统设计分析
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➢ 线-线关系检索。邻接、相交、平行、重叠以及方向距离 关系
➢ 点-点关系检索。点与点之间距离、方向以及重叠关系
➢ 线-面关系检索。线与面之间距离、方向、相交及重叠关 系
第7章空间数据库系统设计分析
➢ 点-线关系检索。点与线之间距离、方向、相交及重叠关系 ➢ 点-面关系检索。点与面之间距离、方向及包含等关系
对于GIS叠置分析 大有好处，也可进 行缓冲区检索
用属性数据的数据 项与运算符来构建 条件表达式
是基于空间关系的检索，包括拓扑关 空间检索 系、顺序关系（如左、右、上、下、
前、后等）、度第7量章空关间系数据（库系如统距设计离分析）
目前还不是很成熟
基于拓扑关系的空间检索
➢ 面-面关系检索。相邻、包含、相交以及方向距离关系
几何数据 属性数据
宗地数据举例
第一种 第二种 第三种
不变 改变 改变
改变
一块宗地形状未变，权属变
不变
一块宗地形状变，权属不变
改变
一块宗地形状变，权属也变
第7章空间数据库系统设计分析
数据更新模型
➢ 连续快照模型：用一系列状态所对应的地图来反映地理现象 的时空演化过程。
➢ 底图修改模型：首先确定数据的初始状态，然后仅记录时间 片段后发生变化的区域，通过叠加操作来建立现时的状态数 据。
➢ 边缘匹配检索。多幅地图的数据文件之间进行检索时，需要 应用边缘匹配处理技术，建立跨越图幅边界的多边形，提取 与查询相关联的图幅数据，然后将这些数据自动地组织到连 续的窗口范围内 。 图库必须建立在统一坐标体系、统一坐标原点、统一投影类 型下，每个图幅至少要有四个控制点，并建立空间索引。
第7章空间数据库系统设计分析
（2）确定输出设备与介质 （3）输出格式设计
必须考虑到用户的要求和习惯，尽量与现行系统的表格形式相一致。
第7章空间数据库系统设计分析
空间数据输出设计原则
• 应从美学原则出发，布局图中各个内容的位置，调配大小 和色彩，设计优美的地图整饰等
• 空间数据的输出应带有很大的灵活性，允许用户对输出内 容进行动态组合
…
分幅D
…
图层1
…
图层K
…
分幅J 图层M
图形数据
属性数据
第7章空间数据库系统设计分析
总目录 第一级子目录 第二级子目录 第三级子目录
（二）空间数据检索设计
➢ 目的：从空间数据库中快速高效地检索出所需要的数据 ➢ 实质：按一定条件对空间实体的图形数据和属性数据进行
查询检索，形成一个新的空间数据子集 ➢ 方法：根据GIS应用的实际要求，用SQL语言、扩展SQL
➢ 时空合成模型：将每一次独立的叠加操作转换为一次性的合 成叠加。这样，变化的积累形成最小变化单元，由这些变化 单元构成的图形文件和记录变化历史的属性文件相联系。
第7章空间数据库系统设计分析
（一）空间数据输入设计
1、确定输入内容 模块结构图---输入模块
2、确定输入设备和介质 3、确定输入格式 4、输入数据正确性检验设计
第7章空间数据库系统设计分析
空间数据输入内容
➢ 图形数据：地图、遥感图象、实测数据等。 手扶跟踪数字化和扫描数字化（屏幕跟踪） 几何坐标（如COGO）和现有数据转换
语言和具有检索功能的GIS命令（如Arc/Info中的#Merge、 #Overlay、#select、#Polygon、#Assess等）来实现 ➢ 最常见空间数据检索是基于拓扑关系（包括邻接、关联、 包含等）的空间检索
第7章空间数据库系统设计分析
GIS中数据检索类型及其特点
检索类型
检索方法
特点
检验等功能，使用户快速而准确地输入数据
第7章空间数据库系统设计分析
空间数据输入设计考虑因素
➢ 数据的组织和存放 ➢ 设计并建立完整的符号库
点状符号、线状符号、面状符号和特殊符号 ➢ 良好的输入界面和数据接口
第7章空间数据库系统设计分析
数据组织存放目录结构示意图
要素1
GIS数据库
…
பைடு நூலகம்
要素N
…
要素P
分幅A
鼠标定位于图形区域得到相应属性数 鼠标定位 据；鼠标指向属性数据则高亮显示相
检索 应图形数据
在分层组织和存储的GIS数据中，检索 分层检索 某一特定图层的图形数据和属性数据
实现了图形数据和 属性数据的双向查 询检索
提高了检索速度
在屏幕上任意开一个窗口，检索窗口 开窗检索 内的图形数据和属性数据
根据属性条件来检索图形数据，常用 条件检索 的地址匹配检索属于条件检索之一
➢ 属性数据：有关空间实体的属性信息。输入一般采用表格 形式，以ID码实现与图形数据的连接。
第7章空间数据库系统设计分析
空间数据输入设计原则
➢ 良好的交互性 确认输入、确认删除、确认取消等都为用户提供反馈信息 和帮助信息
➢ 允许用户进行简单的数据编辑 ➢ 提供恢复功能
允许恢复到错误输入前的正确状态 ➢ 对于表格数据的输入，要提供缺省值、输入格式、有效性
几何查询：线
查询线
第7章空间数据库系统设计分析
属性查询：属性对应的空间位置分布
第7章空间数据库系统设计分析
属性查询：SQL查询
条件：面积大于2000平方公里且每平方公里人口大于100的地区
第7章空间数据库系统设计分析
（三）空间数据输出设计
（1）确定输出内容
1、根据模块结构图中的输出模块 2、参考同行业用户相应系统的输出 3、与用户（特别是实际业务人员）讨论
第七章 空间数据库系统设计
一、 二、空间数据的逻辑预处理 三、空间数据库的概念设计 四、空间数据库的逻辑设计 五、空间数据库的功能设计 六、空间数据采集建库
第7章空间数据库系统设计分析
五、空间数据库的功能设计
（一） 空间数据输入设计 （二） 空间数据检索设计 （三） 空间数据输出设计 （四） 空间数据更新设计 （五） 空间数据共享设计
• 为常用的输出格式设计模板以方便用户 • 输出数据的表达形式尽可能多样化，如采用多媒体技术等
第7章空间数据库系统设计分析
（四）空间数据更新设计
➢ 数据更新成为制约GIS发展的瓶颈 ➢ 空间数据包括几何数据、属性数据和拓扑数据三种，根据
空间数据发生变化的数据类型，可以将空间数据的变更分 为三种类型:
空间查询：方式、内容与结果
方式 几何查询 属性查询 拓扑查询 SQL查询
内容 临近空间对象
与属性 空间对象分布
空间关系
空间对象与属性
第7章空间数据库系统设计分析
结果
高亮度显示 属性列表 统计地图
几何查询：点
鼠标选 取此点
查询结果
第7章空间数据库系统设计分析
几何查询：面
鼠标选 取此面
第7章空间数据库系统设计分析
➢ 点-点关系检索。点与点之间距离、方向以及重叠关系
➢ 线-面关系检索。线与面之间距离、方向、相交及重叠关 系
第7章空间数据库系统设计分析
➢ 点-线关系检索。点与线之间距离、方向、相交及重叠关系 ➢ 点-面关系检索。点与面之间距离、方向及包含等关系
对于GIS叠置分析 大有好处，也可进 行缓冲区检索
用属性数据的数据 项与运算符来构建 条件表达式
是基于空间关系的检索，包括拓扑关 空间检索 系、顺序关系（如左、右、上、下、
前、后等）、度第7量章空关间系数据（库系如统距设计离分析）
目前还不是很成熟
基于拓扑关系的空间检索
➢ 面-面关系检索。相邻、包含、相交以及方向距离关系
几何数据 属性数据
宗地数据举例
第一种 第二种 第三种
不变 改变 改变
改变
一块宗地形状未变，权属变
不变
一块宗地形状变，权属不变
改变
一块宗地形状变，权属也变
第7章空间数据库系统设计分析
数据更新模型
➢ 连续快照模型：用一系列状态所对应的地图来反映地理现象 的时空演化过程。
➢ 底图修改模型：首先确定数据的初始状态，然后仅记录时间 片段后发生变化的区域，通过叠加操作来建立现时的状态数 据。
➢ 边缘匹配检索。多幅地图的数据文件之间进行检索时，需要 应用边缘匹配处理技术，建立跨越图幅边界的多边形，提取 与查询相关联的图幅数据，然后将这些数据自动地组织到连 续的窗口范围内 。 图库必须建立在统一坐标体系、统一坐标原点、统一投影类 型下，每个图幅至少要有四个控制点，并建立空间索引。
第7章空间数据库系统设计分析
（2）确定输出设备与介质 （3）输出格式设计
必须考虑到用户的要求和习惯，尽量与现行系统的表格形式相一致。
第7章空间数据库系统设计分析
空间数据输出设计原则
• 应从美学原则出发，布局图中各个内容的位置，调配大小 和色彩，设计优美的地图整饰等
• 空间数据的输出应带有很大的灵活性，允许用户对输出内 容进行动态组合
…
分幅D
…
图层1
…
图层K
…
分幅J 图层M
图形数据
属性数据
第7章空间数据库系统设计分析
总目录 第一级子目录 第二级子目录 第三级子目录
（二）空间数据检索设计
➢ 目的：从空间数据库中快速高效地检索出所需要的数据 ➢ 实质：按一定条件对空间实体的图形数据和属性数据进行
查询检索，形成一个新的空间数据子集 ➢ 方法：根据GIS应用的实际要求，用SQL语言、扩展SQL
➢ 时空合成模型：将每一次独立的叠加操作转换为一次性的合 成叠加。这样，变化的积累形成最小变化单元，由这些变化 单元构成的图形文件和记录变化历史的属性文件相联系。
第7章空间数据库系统设计分析
（一）空间数据输入设计
1、确定输入内容 模块结构图---输入模块
2、确定输入设备和介质 3、确定输入格式 4、输入数据正确性检验设计
第7章空间数据库系统设计分析
空间数据输入内容
➢ 图形数据：地图、遥感图象、实测数据等。 手扶跟踪数字化和扫描数字化（屏幕跟踪） 几何坐标（如COGO）和现有数据转换
语言和具有检索功能的GIS命令（如Arc/Info中的#Merge、 #Overlay、#select、#Polygon、#Assess等）来实现 ➢ 最常见空间数据检索是基于拓扑关系（包括邻接、关联、 包含等）的空间检索
第7章空间数据库系统设计分析
GIS中数据检索类型及其特点
检索类型
检索方法
特点
检验等功能，使用户快速而准确地输入数据
第7章空间数据库系统设计分析
空间数据输入设计考虑因素
➢ 数据的组织和存放 ➢ 设计并建立完整的符号库
点状符号、线状符号、面状符号和特殊符号 ➢ 良好的输入界面和数据接口
第7章空间数据库系统设计分析
数据组织存放目录结构示意图
要素1
GIS数据库
…
பைடு நூலகம்
要素N
…
要素P
分幅A
鼠标定位于图形区域得到相应属性数 鼠标定位 据；鼠标指向属性数据则高亮显示相
检索 应图形数据
在分层组织和存储的GIS数据中，检索 分层检索 某一特定图层的图形数据和属性数据
实现了图形数据和 属性数据的双向查 询检索
提高了检索速度
在屏幕上任意开一个窗口，检索窗口 开窗检索 内的图形数据和属性数据
根据属性条件来检索图形数据，常用 条件检索 的地址匹配检索属于条件检索之一
➢ 属性数据：有关空间实体的属性信息。输入一般采用表格 形式，以ID码实现与图形数据的连接。
第7章空间数据库系统设计分析
空间数据输入设计原则
➢ 良好的交互性 确认输入、确认删除、确认取消等都为用户提供反馈信息 和帮助信息
➢ 允许用户进行简单的数据编辑 ➢ 提供恢复功能
允许恢复到错误输入前的正确状态 ➢ 对于表格数据的输入，要提供缺省值、输入格式、有效性
几何查询：线
查询线
第7章空间数据库系统设计分析
属性查询：属性对应的空间位置分布
第7章空间数据库系统设计分析
属性查询：SQL查询
条件：面积大于2000平方公里且每平方公里人口大于100的地区
第7章空间数据库系统设计分析
（三）空间数据输出设计
（1）确定输出内容
1、根据模块结构图中的输出模块 2、参考同行业用户相应系统的输出 3、与用户（特别是实际业务人员）讨论
第七章 空间数据库系统设计
一、 二、空间数据的逻辑预处理 三、空间数据库的概念设计 四、空间数据库的逻辑设计 五、空间数据库的功能设计 六、空间数据采集建库
第7章空间数据库系统设计分析
五、空间数据库的功能设计
（一） 空间数据输入设计 （二） 空间数据检索设计 （三） 空间数据输出设计 （四） 空间数据更新设计 （五） 空间数据共享设计
• 为常用的输出格式设计模板以方便用户 • 输出数据的表达形式尽可能多样化，如采用多媒体技术等
第7章空间数据库系统设计分析
（四）空间数据更新设计
➢ 数据更新成为制约GIS发展的瓶颈 ➢ 空间数据包括几何数据、属性数据和拓扑数据三种，根据
空间数据发生变化的数据类型，可以将空间数据的变更分 为三种类型:
空间查询：方式、内容与结果
方式 几何查询 属性查询 拓扑查询 SQL查询
内容 临近空间对象
与属性 空间对象分布
空间关系
空间对象与属性
第7章空间数据库系统设计分析
结果
高亮度显示 属性列表 统计地图
几何查询：点
鼠标选 取此点
查询结果
第7章空间数据库系统设计分析
几何查询：面
鼠标选 取此面
第7章空间数据库系统设计分析