矢量地图数据库
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◦ 这种编码可能是按国家标准、行业标准或地区标准进行的，也 可能是全球性的。
◦ 通过分类编码将空间数据和属性数据关联起来。
（5）多尺度特征：
◦ 由于空间认识水平、认知精度和比例尺等不同，地理实体的表现 形式也不相同。
◦ 这就要求空间数据库具备有效的多尺度空间数据组织与管理功能， 这也是一般关系型数据库所不具备的。
（6）海量性特征：
◦ 由于地理区域的广大性、地理数据的多源性以及空间数据分辨率 的不断提高，GIS中的数据量往往要比一般事务性信息系统的数据 量大得多。
◦ 例如，一个城市GIS数据量可能达几十个GB，若考虑影像数据的存 储，则可能超过几百个GB。
◦ 因为数据量巨大，需要在二维空间上划分为块和图幅、在垂直方 向上划分为层来进行管理。
（2）用单向指针指向属性数据，此方法的优点在于属 性数据多少不受限制，且对图形数据没有什么坏影响。 缺点是仅有从图形到属性的单向指针，因此，互相参 照非常麻烦。
2. 对通用DBMS扩展以增加空间数据的管理能力 这种方式使空间数据和属性数据在同一个DBMS管理 之下，这不仅使空间和属性数据之间的联系比较密 切，还便于利用某些DBMS产品的现成功能（如：多 用户的控制，客户机/服务器的运行模式等）；但为 了使空间数据适应关系模型，须牺牲软件运行的效
第二章 矢量地图数据库
教学内容 1.地图数据模型总论，包括地图数据的基本组成、图 形数据的构模、专题属性数据构模以及图形数据与专 题属性数据的连接。 2.矢量数据模型，包括地理实体向数据处理目标的转 化、实体信息的数据化、实体间关系的逻辑实现。
2.1 地图数据模型总论
地图数据是一个基于空间参考的数据，它以定点、 定线或定面的方式与地球表面建立位置关系。图像数 据如遥感数据；图形数据如普通地图、专题地图等； 地理统计数据以及环境监测数据等，均是地图数据的 重要代表。 本节结构是： （1） 地图数据的基本组成 （2） GIS中图形数据的特征 （3） 矢量图形数据构模 （4） 图形数据与专题属性数据的连接
2.1.2 GIS中图形数据的特征
（1）空间特征：
◦ 空间特征包括空间位置（坐标）和空间分布，这就要求GIS除了必 须具备通用数据库管理系统或文件系统的关键字索引和辅助关键 字索引之外，还需建立空间索引机制。
（2）非结构化特征：
◦ 弧段点记录是不确定的； ◦ 多边形记录可能是多条弧段的嵌套。 ◦ 这种变长记录和不定结构的要求，是一般关系数据库所不能满足
2.2 矢量数据模型
本节结构是： （1） 地理实体的目标化； （2） 实体信息的数据化；
（3）空间关联关系的类型； （4） 实体关系的逻辑实现；
2.2.1 地理实体向数据处理目标的 转化
地理实体是指含义完整的物体，而地图 数据库中所处理的独立逻辑单元是目标 （edge≈object）。目标的特点是在整个 线段范围内只能有同一类属性，不允许 其中一段具有属性A，另一段具有属性 C等。 (Flash2.2.1)
的。
（3）空间关系特征：
◦ 空间数据除了要描述地理实体的空间坐标和空间分布之外，还 要描述地理实体之间的空间关系以及实体组成元素之间的拓扑 关系（如点与线、线与面等）。
◦ 这给空间数据的一致性和完整性维护增加了困难。
（4）分类编码ห้องสมุดไป่ตู้征：
◦ 为了惟一识别地理实体和共享空间数据，每一个地理实体均分 配一个分类编码。
率。
3. 属性数据与图形数据具有统一的 结构 此结构中有双向指针参照，且由 一个数据库管理系统来控制，使 灵活性和应用范围均大为提高。 这一方案能满足许多部门在建立 信息系统时的要求。
4. 图形数据与属性数据自成体 系
此方案为图形数据和属性数 据彼此独立地实现系统优化 提供了充分的可能性，以进 一步适合于不同部门的数据 处理方法。这里属性数据有 其专用的数据库系统，许多 情况下是用于事务管理的商 业数据库，并且在它基础上 建立了能够从属性到图形的 反向参照功能。
2.1.1 地图数据的基本组成
地图数据包括三个主要信息范畴： 1. 空间数据
（1）空间定位—能确定在什么地方有什么事物或发生 什么事情；
（2）空间量度—能计算诸如物体的长度、面积、物体 之间的距离和相对方位等；
（3）空间结构—能获得物体之间的相互关系； （4）空间聚合—空间数据与各种专题信息相结合，实
2.1.3 矢量图形数据构模
1. 矢量图形数据模型 矢量数据模型+面片数据模型
2. 专题属性数据模型 在层次、网状和关系模型中，最常用于地理信息系统 的专题属性数据模型是关系模型。关系模型的优点在 于它简单（所有数据均用简单表格存贮）、灵活（表 格可以灵活的联结）、存贮效率高（通过认真设计表 格，排除数据冗余）以及它的非过程化性质（对关系 数据库的查询无需顾及数据的内部组织）。
2.1.4 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
这种方式没有集中控制的数据库管理系统，它有两种 管理形式：
（1）属性数据是作为图形数据记录的一部分进行存贮 的，大量的属性数据加载于图形记录上会导致系统响 应时间的普遍延长，但其主要的缺点在于属性数据的 存取必须经由图形记录才能进行。
现多介质的图、数和文字信息的集成处理，为应用 部门、区域规划和决策部门提供综合性的依据。
2. 非空间数据 非空间数据(又叫非图形数据)主要包括：
(1)专题属性数据-对地理物体进行语义 定义，表明该物体是什么；
(2)质量描述数据-包含一些补充性的质 量、数量、等级等描述信息。
3、时间因素
地理要素的空间与规律是地理信息系统的中心研究内 容，但是空间和时间是客观事物存在的形式，两者之 间是互相联系，而不能分割的。因此，往往要分析地 理要素的时序变化，阐明地理现象的过程和规律。时 间因素为地理信息增加了动态性质，地理信息的这种 动态变化特征，一方面要求信息及时获取并定期更新， 另一方面要重视自然历史过程的积累和对未来的预测 和预报，以免使用过时的信息导致决策的失误，或者 缺乏可靠的动态数据而不能对变化中的地理事件或现 象作出合乎逻辑的预测预报和科学论证。
◦ 通过分类编码将空间数据和属性数据关联起来。
（5）多尺度特征：
◦ 由于空间认识水平、认知精度和比例尺等不同，地理实体的表现 形式也不相同。
◦ 这就要求空间数据库具备有效的多尺度空间数据组织与管理功能， 这也是一般关系型数据库所不具备的。
（6）海量性特征：
◦ 由于地理区域的广大性、地理数据的多源性以及空间数据分辨率 的不断提高，GIS中的数据量往往要比一般事务性信息系统的数据 量大得多。
◦ 例如，一个城市GIS数据量可能达几十个GB，若考虑影像数据的存 储，则可能超过几百个GB。
◦ 因为数据量巨大，需要在二维空间上划分为块和图幅、在垂直方 向上划分为层来进行管理。
（2）用单向指针指向属性数据，此方法的优点在于属 性数据多少不受限制，且对图形数据没有什么坏影响。 缺点是仅有从图形到属性的单向指针，因此，互相参 照非常麻烦。
2. 对通用DBMS扩展以增加空间数据的管理能力 这种方式使空间数据和属性数据在同一个DBMS管理 之下，这不仅使空间和属性数据之间的联系比较密 切，还便于利用某些DBMS产品的现成功能（如：多 用户的控制，客户机/服务器的运行模式等）；但为 了使空间数据适应关系模型，须牺牲软件运行的效
第二章 矢量地图数据库
教学内容 1.地图数据模型总论，包括地图数据的基本组成、图 形数据的构模、专题属性数据构模以及图形数据与专 题属性数据的连接。 2.矢量数据模型，包括地理实体向数据处理目标的转 化、实体信息的数据化、实体间关系的逻辑实现。
2.1 地图数据模型总论
地图数据是一个基于空间参考的数据，它以定点、 定线或定面的方式与地球表面建立位置关系。图像数 据如遥感数据；图形数据如普通地图、专题地图等； 地理统计数据以及环境监测数据等，均是地图数据的 重要代表。 本节结构是： （1） 地图数据的基本组成 （2） GIS中图形数据的特征 （3） 矢量图形数据构模 （4） 图形数据与专题属性数据的连接
2.1.2 GIS中图形数据的特征
（1）空间特征：
◦ 空间特征包括空间位置（坐标）和空间分布，这就要求GIS除了必 须具备通用数据库管理系统或文件系统的关键字索引和辅助关键 字索引之外，还需建立空间索引机制。
（2）非结构化特征：
◦ 弧段点记录是不确定的； ◦ 多边形记录可能是多条弧段的嵌套。 ◦ 这种变长记录和不定结构的要求，是一般关系数据库所不能满足
2.2 矢量数据模型
本节结构是： （1） 地理实体的目标化； （2） 实体信息的数据化；
（3）空间关联关系的类型； （4） 实体关系的逻辑实现；
2.2.1 地理实体向数据处理目标的 转化
地理实体是指含义完整的物体，而地图 数据库中所处理的独立逻辑单元是目标 （edge≈object）。目标的特点是在整个 线段范围内只能有同一类属性，不允许 其中一段具有属性A，另一段具有属性 C等。 (Flash2.2.1)
的。
（3）空间关系特征：
◦ 空间数据除了要描述地理实体的空间坐标和空间分布之外，还 要描述地理实体之间的空间关系以及实体组成元素之间的拓扑 关系（如点与线、线与面等）。
◦ 这给空间数据的一致性和完整性维护增加了困难。
（4）分类编码ห้องสมุดไป่ตู้征：
◦ 为了惟一识别地理实体和共享空间数据，每一个地理实体均分 配一个分类编码。
率。
3. 属性数据与图形数据具有统一的 结构 此结构中有双向指针参照，且由 一个数据库管理系统来控制，使 灵活性和应用范围均大为提高。 这一方案能满足许多部门在建立 信息系统时的要求。
4. 图形数据与属性数据自成体 系
此方案为图形数据和属性数 据彼此独立地实现系统优化 提供了充分的可能性，以进 一步适合于不同部门的数据 处理方法。这里属性数据有 其专用的数据库系统，许多 情况下是用于事务管理的商 业数据库，并且在它基础上 建立了能够从属性到图形的 反向参照功能。
2.1.1 地图数据的基本组成
地图数据包括三个主要信息范畴： 1. 空间数据
（1）空间定位—能确定在什么地方有什么事物或发生 什么事情；
（2）空间量度—能计算诸如物体的长度、面积、物体 之间的距离和相对方位等；
（3）空间结构—能获得物体之间的相互关系； （4）空间聚合—空间数据与各种专题信息相结合，实
2.1.3 矢量图形数据构模
1. 矢量图形数据模型 矢量数据模型+面片数据模型
2. 专题属性数据模型 在层次、网状和关系模型中，最常用于地理信息系统 的专题属性数据模型是关系模型。关系模型的优点在 于它简单（所有数据均用简单表格存贮）、灵活（表 格可以灵活的联结）、存贮效率高（通过认真设计表 格，排除数据冗余）以及它的非过程化性质（对关系 数据库的查询无需顾及数据的内部组织）。
2.1.4 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
这种方式没有集中控制的数据库管理系统，它有两种 管理形式：
（1）属性数据是作为图形数据记录的一部分进行存贮 的，大量的属性数据加载于图形记录上会导致系统响 应时间的普遍延长，但其主要的缺点在于属性数据的 存取必须经由图形记录才能进行。
现多介质的图、数和文字信息的集成处理，为应用 部门、区域规划和决策部门提供综合性的依据。
2. 非空间数据 非空间数据(又叫非图形数据)主要包括：
(1)专题属性数据-对地理物体进行语义 定义，表明该物体是什么；
(2)质量描述数据-包含一些补充性的质 量、数量、等级等描述信息。
3、时间因素
地理要素的空间与规律是地理信息系统的中心研究内 容，但是空间和时间是客观事物存在的形式，两者之 间是互相联系，而不能分割的。因此，往往要分析地 理要素的时序变化，阐明地理现象的过程和规律。时 间因素为地理信息增加了动态性质，地理信息的这种 动态变化特征，一方面要求信息及时获取并定期更新， 另一方面要重视自然历史过程的积累和对未来的预测 和预报，以免使用过时的信息导致决策的失误，或者 缺乏可靠的动态数据而不能对变化中的地理事件或现 象作出合乎逻辑的预测预报和科学论证。