空间数据库

空间数据库

——国内外空间数据库技术发展现状、存在问题及发展趋势

系部名称：地理信息科学

班级：2013级地理信息科学1班

学号：20131389026

学生姓名：林彬彬

指导教师：毕硕本

时间：2015年4月8日

目录

摘要 (1)

一、引言........................................................ 错误！未定义书签。

二、空间数据库技术发展现状...................................... 错误！未定义书签。

（一）检索技术发展现状...................................... 错误！未定义书签。

（二）管理存储技术发展现状 (2)

（三）数据模型发展现状 (4)

（四）应用现状 (4)

三、空间数据库存在的问题 (5)

（一）数据共享问题 (5)

（二）数据“瓶颈”问题 (5)

（三）数据安全问题 (5)

四、空间数据库发展趋势 (6)

（一）海量空间数据管理 (6)

（二）时空空间数据库 (6)

（二）空间信息与移动通信的集成应用 (7)

五、对空间数据库的个人认识 (7)

参考文献 (7)

国内外空间数据库技术发展现状、存在问题

及发展趋势

摘要：空间数据库是近年来数据库技术研究的热点之一。本文主要论述了国内外空间数据库技术的发展现状、空间数据库存在的问题以及其发展趋势。

关键词：空间数据库发展现状存在问题发展趋势

一：引言

空间数据库指的是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，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。所谓空间数据是指与空间位置和空间关系相联系的数据。归纳起来它具有以下5个基本特征:

1、空间特征

每个空间对象都具有空间坐标,即空间对象隐含了空间分布特征。这意味着在空间数据组织方面,要考虑它的空间分布特征。除了通用性数据库管理系统或文件系统关键字的索引和辅关键字索引以外,一般需要建立空间索引。

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,每一条记录是定长的,数据项表达的只能是原子数据,不允许嵌套记录。而空间数据则不能满足这种结构化要求。若将一条记录表达一个空间对象,它的数据项可能是变长的,例如, 1条弧段的坐标,其长度是不可限定的,它可能是2对坐标,也可能是10万对坐标; 其二, 1个对象可能包含另外的1个或多个对象, 例如, 1个多边形,它可能含有多条弧段。若1条记录表示1条弧段,在这种情况下, 1条多边形的记录就可能嵌套多条弧段的记录,所以它不满足关系数据模型的范式要求,这也就是为什么空间图形数

据难以直接采用通用的关系数据管理系统的主要原因。

3、空间关系特征

空间数据除了前面所述的空间坐标隐含了空间分布关系外。空间数据中记录的拓扑信息表达了多种空间关系。这种拓扑数据结构一方面方便了空间数据的查询和空间分析,另一方面也给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。特别是有些几何对象,没有直接记录空间坐标的信息,如拓扑的面状目标,仅记录组成它的弧段的标识,因而进行查找、显示和分析操作时都要操纵和检索多个数据文件方能得以实现。

4、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。当然,如果几种地物类型的属性项相同,也可以多种地物类型共用一个属性数据表文件。

5、海量数据特征

空间数据量是巨大的,通常称海量数据。之所以称为海量数据,是指它的数据量比一般的通用数据库要大得多。一个城市地理信息系统的数据量可能达几十GB,如果考虑影像数据的存贮,可能达几百个GB。这样的数据量在城市管理的其他数据库中是很少见的。正因为空间数据量大,所以需要在二维空间上划分块或者图幅,在垂直方向上划分层来进

行组织。[.1]

二：空间数据库技术发展现状

（一）空间数据库检索技术发展现状

1、5、60年代是地理信息系统出现和探索的初期。1963 年，加拿大测量学家

R.F.Tomlinson 首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个实用的地理信息系统——加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。

2、70年代步入了地理信息系统快速发展的年代。加拿大、联邦德国、瑞典、日本等国也相继发展了自己的专业 GIS。随着 GIS系统渐渐为更多的人所熟知，除了专业人士，更多的普通群众也想享受到 GIS 为人们生活中带来的便捷。

3、80 年代是 GIS 理论趋于成熟的时期，也是 GIS 应用为人们所了解的时期。在理论上，大量的研究人员都投入到对 GIS 的研究中，在各大会议、期刊上都发表了大量关于 GIS 系统方面的文章，使人们对 GIS 有了更加深入的了解。实践中，商业性的咨询公司、软件制造商大量涌现，加大投入，积极开发关于 GIS 系统的产品，并提供专业化的咨询。各国政府更加重视 GIS 系统给他们在军事上带来的优势，投入资金，筹划建造自己的 GIS 系统，如美国于 1987 年成立了国家地理信息与分析中（NCGIA），英国于 1987 年成立了地理信息协会。并且国与国之间也加强合作，不再局限于国家的界限，大力发展GIS 系统。与此同时，计算机性能的提高，软件开发技术的逐渐成熟和数据库相关技术的大力发展，也使地理信息系统进一步加快发展。进入 90 年代以来，伴随着计算机技术的迅猛发展，Internet 的普及，再加上微机的高性价比，使得地理信息系统的应用得到了空前的发展。与此同时，群众对地理信息系统从不了解到略有所闻，再到认识逐渐加深，人们对地理信息系统使用的热情也变得无比的高涨。它往往能成为各大企事业单位，政府机关所使用微机的必备装机软件。各国的政府纷纷把 GIS 提到战略部署的高度来对待。同时，在计算机操作系统的不断发展，也使地理信息系统具有更广阔的发展空间，成为跨平台、跨系统的高科技产品，为广大客户带来便利。

4、在新的世纪里，世界各国对 GIS 科技的开发和研究，主要集中在以空间信息分析的新模式和新方法、空间关系及数据模型（包括与时间有关的四维数据结构）、人工智能和专家系统的引入、显示与输出技术、GIS 的效益评价以及保密性等方面。当前，国际上GIS 已从具备储存、分析评价、查询检索、自动制图等一般功能向信息采样自动化、多样化、多功能的综合分析评价模型，智能化专家系统，与遥感遥测直接对接进行信息更新，以及规范化、标准化和信息充分共享等方面发展。[2]

（二）空间数据库管理存储技术发展现状

1、20世纪60一70年代,地理信息系统最初脱胎于计算机制图"由于CAD软件在制图方面的优势。CAD存储格式不能完全表达空问要素的属性信息,空问数据之间当然也不可能建立拓扑关系或实现空间分析"存储结构的局限使CAD数据模型随地理信息系统的发展而逐步被淘汰。文件与关系数据库混合管理系统的出现使GIS空间数据库技术的发展进入了第二阶段。

2、20世纪80年代的大部分GIS软件采用混合管理的模式。即用文件系统管理几何图形数据,用商用关系数据库管理系统管理属性数据,它们之间的联系通过目标标识或者内