第5章空間數(shù)據(jù)管理

1、-1-地理信息系統(tǒng)原理地理信息系統(tǒng)原理 胡守成胡守成 第第5 5章章 空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理-2- 第第5章章 空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理本章重點：本章重點：地圖切片與影像金字塔管理地圖切片與影像金字塔管理 空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理空間索引空間索引元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)-3- 目目 錄錄1 1、空間數(shù)據(jù)庫概述、空間數(shù)據(jù)庫概述 2 2、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計 3 3、空間數(shù)據(jù)庫管理、空間數(shù)據(jù)庫管理 4 4、地圖切片與影像金字塔管理、地圖切片與影像金字塔管理 5 5、空間數(shù)據(jù)庫引擎、空間數(shù)據(jù)庫引擎 6 6、空間數(shù)據(jù)組織與管理、空間數(shù)據(jù)組織與管理 7 7、數(shù)據(jù)入

2、庫與更新、數(shù)據(jù)入庫與更新 8 8、空間索引、空間索引 9 9、元數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù) 思考題思考題 -4- 第第1 1節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概述空間數(shù)據(jù)庫概述 1.1 DBMS1.1 DBMS基礎(chǔ)基礎(chǔ) 1.2 1.2 空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫 -5- 第第1 1節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概述空間數(shù)據(jù)庫概述 1.1 1.1 DBMSDBMS基礎(chǔ)基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)管理指的是對數(shù)據(jù)的分類、組織、編碼、數(shù)據(jù)管理指的是對數(shù)據(jù)的分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護。數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展可以大存儲、檢索和維護。數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展可以大體歸為三個階段：人工管理、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫體歸為三個階段：人工管理、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)。1.1.人

3、工管理人工管理 2.2.文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段3.3.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段4.4.數(shù)據(jù)庫模型數(shù)據(jù)庫模型-6- 第第1 1節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概述空間數(shù)據(jù)庫概述 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng) 層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng) 對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫中常采用的數(shù)據(jù)模型有層次模型、數(shù)據(jù)庫中常采用的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型以及面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型以及面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型4 4種。種。-7- 第第1 1節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概述空間數(shù)據(jù)庫概述 1.2 1.2 空間

4、數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫 空間數(shù)據(jù)庫指的是空間數(shù)據(jù)庫指的是GISGIS在計算機物理存儲介質(zhì)在計算機物理存儲介質(zhì)上存儲的與應(yīng)用相關(guān)的某一區(qū)域內(nèi)所有地理空間數(shù)上存儲的與應(yīng)用相關(guān)的某一區(qū)域內(nèi)所有地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式據(jù)的總和，一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式組織在存儲介質(zhì)之上的。換句話說，空間數(shù)據(jù)庫是組織在存儲介質(zhì)之上的。換句話說，空間數(shù)據(jù)庫是G I SG I S 中 用 于 存 儲 和 管 理 空 間 數(shù) 據(jù) 的 場 所 。中 用 于 存 儲 和 管 理 空 間 數(shù) 據(jù) 的 場 所 。 與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比，空間數(shù)據(jù)庫具有如下特點：與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比，空間數(shù)據(jù)庫具有如下特點：數(shù)

5、據(jù)量龐大。數(shù)據(jù)量龐大。 空間數(shù)據(jù)模型復(fù)雜?？臻g數(shù)據(jù)模型復(fù)雜。 屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)聯(lián)合管理。屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)聯(lián)合管理。 具有高效訪問性。具有高效訪問性。 數(shù)據(jù)應(yīng)用廣泛。數(shù)據(jù)應(yīng)用廣泛。-8- 第第2 2節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計 2.1 2.1 概念設(shè)計概念設(shè)計 2.2 2.2 邏輯設(shè)計邏輯設(shè)計2.3 2.3 物理設(shè)計物理設(shè)計 -9- 第第2 2節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計 通常空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括需求分析、概念設(shè)計、邏通常空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計與物理設(shè)計四個步驟。輯設(shè)計與物理設(shè)計四個步驟。需求分析概念設(shè)計邏輯設(shè)計物理設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫地理現(xiàn)象和過程數(shù)據(jù)庫概念模型

6、數(shù)據(jù)庫邏輯模型數(shù)據(jù)庫物理模型現(xiàn)實世界信息世界計算機世界-10- 第第2 2節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計2.1 2.1 概念設(shè)計概念設(shè)計 概念設(shè)計是通過對錯綜復(fù)雜的現(xiàn)實世界的認(rèn)概念設(shè)計是通過對錯綜復(fù)雜的現(xiàn)實世界的認(rèn)識與抽象，最終對地理實體形成空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)識與抽象，最終對地理實體形成空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用系統(tǒng)所需的模型。及其應(yīng)用系統(tǒng)所需的模型。 OpenGISOpenGIS協(xié)會推薦的一種簡單幾何特征數(shù)據(jù)集協(xié)會推薦的一種簡單幾何特征數(shù)據(jù)集 -11- 第第2 2節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計2.2 2.2 邏輯設(shè)計邏輯設(shè)計 概念設(shè)計的基礎(chǔ)上，按照不同的轉(zhuǎn)換規(guī)則將概念模概念設(shè)計的基礎(chǔ)上，按照

7、不同的轉(zhuǎn)換規(guī)則將概念模型轉(zhuǎn)換為具體型轉(zhuǎn)換為具體DBMSDBMS支持的關(guān)系數(shù)據(jù)模型的過程，即導(dǎo)出支持的關(guān)系數(shù)據(jù)模型的過程，即導(dǎo)出具體具體DBMSDBMS可處理的地理數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)可處理的地理數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)( (或外模式或外模式) )，包括確定數(shù)據(jù)項、記錄及記錄間的聯(lián)系、安全性、完整包括確定數(shù)據(jù)項、記錄及記錄間的聯(lián)系、安全性、完整性和一致性約束等。性和一致性約束等。 -12- 第第2 2節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計從從ERER模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的主要過程為：模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的主要過程為： 確定各實體的主關(guān)鍵字；確定各實體的主關(guān)鍵字； 確定并寫出實體內(nèi)部屬性之間的數(shù)據(jù)關(guān)系表達式，確定并寫

8、出實體內(nèi)部屬性之間的數(shù)據(jù)關(guān)系表達式，即某一數(shù)據(jù)項決定另外的數(shù)據(jù)項；即某一數(shù)據(jù)項決定另外的數(shù)據(jù)項； 把經(jīng)過消冗處理的數(shù)據(jù)關(guān)系表達式中的實體作為把經(jīng)過消冗處理的數(shù)據(jù)關(guān)系表達式中的實體作為相應(yīng)的主關(guān)鍵字相應(yīng)的主關(guān)鍵字 根據(jù)根據(jù)、形成新的關(guān)系。形成新的關(guān)系。 完成轉(zhuǎn)換后，進行分析、評價和優(yōu)化。完成轉(zhuǎn)換后，進行分析、評價和優(yōu)化。 在地理數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計中還包括：定義拓撲關(guān)聯(lián)、在地理數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計中還包括：定義拓撲關(guān)聯(lián)、確定規(guī)則與關(guān)系、制定坐標(biāo)系統(tǒng)以及各種容差定義。確定規(guī)則與關(guān)系、制定坐標(biāo)系統(tǒng)以及各種容差定義。-13- 第第2 2節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計2.3 2.3 物理設(shè)計物理設(shè)計 物理設(shè)

9、計是指有效地將空間數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)在物物理設(shè)計是指有效地將空間數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)在物理存儲器上實現(xiàn)，確定數(shù)據(jù)在介質(zhì)上的物理存儲結(jié)構(gòu)，理存儲器上實現(xiàn)，確定數(shù)據(jù)在介質(zhì)上的物理存儲結(jié)構(gòu)，其結(jié)果是導(dǎo)出地理數(shù)據(jù)庫的存儲模式其結(jié)果是導(dǎo)出地理數(shù)據(jù)庫的存儲模式( (內(nèi)模式內(nèi)模式) )。 物理設(shè)計的好壞對地理數(shù)據(jù)庫的性能影響很大，物理設(shè)計的好壞對地理數(shù)據(jù)庫的性能影響很大，一個好的物理存儲結(jié)構(gòu)必須滿足兩個條件：一是地一個好的物理存儲結(jié)構(gòu)必須滿足兩個條件：一是地理數(shù)據(jù)占有較小的存儲空間；二是對數(shù)據(jù)庫的操作理數(shù)據(jù)占有較小的存儲空間；二是對數(shù)據(jù)庫的操作具有盡可能高的處理速度。在完成物理設(shè)計后，要具有盡可能高的處理速度。在

10、完成物理設(shè)計后，要進行性能分析和測試進行性能分析和測試。 -14- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理 3.1 3.1 矢量數(shù)據(jù)管理矢量數(shù)據(jù)管理 3.2 3.2 柵格數(shù)據(jù)管理柵格數(shù)據(jù)管理 -15- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理 GISGIS數(shù)據(jù)存儲一般有以下幾種方式：數(shù)據(jù)存儲一般有以下幾種方式：空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)采用同一個數(shù)據(jù)文件存儲；空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)采用同一個數(shù)據(jù)文件存儲；空間數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)文件存儲，屬性數(shù)據(jù)采用數(shù)空間數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)文件存儲，屬性數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫存儲；據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫存儲；空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)采用同一關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)采用同一關(guān)系型數(shù)

11、據(jù)庫存儲；儲；空間數(shù)據(jù)存儲在一個數(shù)據(jù)庫中，屬性數(shù)據(jù)存儲空間數(shù)據(jù)存儲在一個數(shù)據(jù)庫中，屬性數(shù)據(jù)存儲在幾個不同的數(shù)據(jù)庫中；在幾個不同的數(shù)據(jù)庫中；分布式數(shù)據(jù)庫解決方案：空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)分布式數(shù)據(jù)庫解決方案：空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)都分別存儲在幾個不同的數(shù)據(jù)庫中，并關(guān)聯(lián)為一個都分別存儲在幾個不同的數(shù)據(jù)庫中，并關(guān)聯(lián)為一個系統(tǒng)。系統(tǒng)。-16- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理 3.1 3.1 矢量數(shù)據(jù)管理矢量數(shù)據(jù)管理 1.數(shù)據(jù)文件管理數(shù)據(jù)文件管理GIS應(yīng)用軟件空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)文件-17- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理 2.文件文件-關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理 空間數(shù)據(jù)采用

12、數(shù)空間數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)文件存儲，屬性數(shù)據(jù)文件存儲，屬性數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲的儲的GIS系統(tǒng)通常稱系統(tǒng)通常稱為混合系統(tǒng)。為混合系統(tǒng)。 GIS應(yīng)用軟件空間數(shù)據(jù)文件屬性數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)管理軟件商業(yè)DBMS-18- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理 3.全關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理全關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理圖形和屬性數(shù)據(jù)庫GIS應(yīng)用軟件擴展的IDX Y ZID屬性坐標(biāo)表屬性表商業(yè)DBMSGIS應(yīng)用軟件修改的DBMSIDX Y ZID屬性坐標(biāo)表屬性表ID鏈接ID鏈接全關(guān)系數(shù)據(jù)模型全關(guān)系數(shù)據(jù)模型 -19- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理 GIS應(yīng)用軟件關(guān)系表空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)（變長記錄）

13、屬性數(shù)據(jù)（定長記錄）二進制 全全關(guān)關(guān)系系空空間間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)管管理理-20- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理 對于變長結(jié)構(gòu)的圖形數(shù)據(jù)，一般可采用兩種方法處理對于變長結(jié)構(gòu)的圖形數(shù)據(jù)，一般可采用兩種方法處理 ：1 1）對變長記錄的空間幾何數(shù)據(jù)進行關(guān)系范式分）對變長記錄的空間幾何數(shù)據(jù)進行關(guān)系范式分解，分解成定長的數(shù)據(jù)表進行存儲管理解，分解成定長的數(shù)據(jù)表進行存儲管理。2 2）將空間幾何數(shù)據(jù)的變長部分采用二進制的數(shù)據(jù)）將空間幾何數(shù)據(jù)的變長部分采用二進制的數(shù)據(jù)塊（塊（Binary Data BlockBinary Data Block）存儲解決。）存儲解決。 -21- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫

14、管理空間數(shù)據(jù)庫管理 4.4.對象對象- -關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理對象對象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理模式關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理模式 GIS應(yīng)用軟件空間屬性數(shù)據(jù)庫商業(yè)DBMS空間數(shù)據(jù)管理專用模塊-22- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理 5.5.分布式數(shù)據(jù)庫管理分布式數(shù)據(jù)庫管理GIS用戶分布式數(shù)據(jù)庫管理模式分布式數(shù)據(jù)庫管理模式數(shù)據(jù)庫1數(shù)據(jù)庫2數(shù)據(jù)庫3網(wǎng)絡(luò) 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由分布在不同計算機上的數(shù)據(jù)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由分布在不同計算機上的數(shù)據(jù)庫組成，這些數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡(luò)的支持下緊密集成，可以庫組成，這些數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡(luò)的支持下緊密集成，可以看作一個系統(tǒng)。看作一個系統(tǒng)。-23- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫管理空

15、間數(shù)據(jù)庫管理 3.2 3.2 柵格數(shù)據(jù)管理柵格數(shù)據(jù)管理 1.1.數(shù)據(jù)文件管理數(shù)據(jù)文件管理影像數(shù)據(jù)序列1影像數(shù)據(jù)的文件管理方式影像數(shù)據(jù)序列2影像數(shù)據(jù)序列3影像數(shù)據(jù)序列n對應(yīng)元數(shù)據(jù)影像數(shù)據(jù)序列1影像數(shù)據(jù)文件+元數(shù)據(jù)庫影像數(shù)據(jù)序列2影像數(shù)據(jù)序列3影像對應(yīng)元數(shù)據(jù)-24- 第第3 3節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)庫管理 2.2.全關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理全關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理 由于采用數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)安全、由于采用數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)安全、共享以及數(shù)據(jù)恢復(fù)機制等優(yōu)點，并在矢量數(shù)共享以及數(shù)據(jù)恢復(fù)機制等優(yōu)點，并在矢量數(shù)據(jù)的管理中獲得了成功，越來越多的據(jù)的管理中獲得了成功，越來越多的GISGIS用用戶采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來

16、對柵格數(shù)據(jù)進行管理。戶采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來對柵格數(shù)據(jù)進行管理。-25- 第第4 4節(jié)節(jié) 地圖切片與影像金字塔管理地圖切片與影像金字塔管理 4.1 4.1 地圖切片與影像金字塔結(jié)構(gòu)地圖切片與影像金字塔結(jié)構(gòu) 4.2 4.2 地圖切片與影像金字塔組織地圖切片與影像金字塔組織 4.3 4.3 地圖切片與影像金字塔應(yīng)用地圖切片與影像金字塔應(yīng)用 -26- 第第4 4節(jié)節(jié) 地圖切片與影像金字塔管理地圖切片與影像金字塔管理 4.1 4.1 地圖切片與影像金字塔結(jié)構(gòu)地圖切片與影像金字塔結(jié)構(gòu) 地圖切片是指將大幅影像切分為大量相同分辨率地圖切片是指將大幅影像切分為大量相同分辨率的切片圖，用戶每次查看影像時，實際只對少

17、量的切的切片圖，用戶每次查看影像時，實際只對少量的切片圖進行操作。片圖進行操作。 影像金字塔是指在同一的空間參照下，根據(jù)用戶影像金字塔是指在同一的空間參照下，根據(jù)用戶需要以不同分辨率進行存儲與顯示，形成分辨率由粗需要以不同分辨率進行存儲與顯示，形成分辨率由粗到細、數(shù)據(jù)量由小到大的金字塔結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有利到細、數(shù)據(jù)量由小到大的金字塔結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有利于圖像在移動和縮放過程中的快速顯示。于圖像在移動和縮放過程中的快速顯示。 -27- 第第4 4節(jié)節(jié) 地圖切片與影像金字塔管理地圖切片與影像金字塔管理 通常情況下，會將地圖切片與影像金字塔結(jié)合通常情況下，會將地圖切片與影像金字塔結(jié)合在一起使用，形成地圖

18、切片與影像金字塔結(jié)構(gòu)。在一起使用，形成地圖切片與影像金字塔結(jié)構(gòu)。 -28- 第第4 4節(jié)節(jié) 地圖切片與影像金字塔管理地圖切片與影像金字塔管理 4.2 4.2 地圖切片與影像金字塔組織地圖切片與影像金字塔組織 通常情況下，地圖切片與影像金字塔的組織被認(rèn)為是四叉數(shù)的組織結(jié)構(gòu)，即金字塔級別每提高一個級別，就要用較高分辨率的4張地圖切片來替代原來較低分辨率的1張地圖切片。地圖四叉數(shù)結(jié)構(gòu)1111213141_1_12_1_12_1_22_2_12_2_2xyz地圖x-y-z組織結(jié)構(gòu) x-y-z的立體坐標(biāo)系組織結(jié)構(gòu)是將影像金字塔級別定義為z，把地圖切片按照x-y方向進行排序 。-29- 第第4 4節(jié)節(jié) 地

19、圖切片與影像金字塔管理地圖切片與影像金字塔管理 4.3 4.3 地圖切片與影像金字塔應(yīng)用地圖切片與影像金字塔應(yīng)用 1 1桌面桌面GISGIS應(yīng)用應(yīng)用2 2服務(wù)器服務(wù)器GISGIS應(yīng)用應(yīng)用-30- 第第5 5節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)庫引擎5.1 Oracle Spatial地理擴展 5.2 ArcSDE數(shù)據(jù)庫引擎 5.3 SpatialWare數(shù)據(jù)庫引擎 -31- 第第5 5節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)庫引擎GIS應(yīng)用軟件空間屬性數(shù)據(jù)庫通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)空間分析功能屬性處理功能擴展的數(shù)據(jù)庫管理模式擴展的數(shù)據(jù)庫管理模式空間數(shù)據(jù)庫引擎-32- 第第5 5節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)庫引擎5.1

20、Oracle Spatial5.1 Oracle Spatial地理擴展地理擴展 1 1矢量數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù) Oracle Spatial地理擴展中對矢量的支持使用的是SDO_Geometry類型。SDO_Geometry表示一個幾何對象，可以是點、線、面、多點、多線、多面或混合對象。2. 2. 柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù) Oracle Spatial在升級到10g之后新增了GeoRaster模塊。它用于存儲、索引、查詢、分析和發(fā)布柵格數(shù)據(jù)。GeoRaster數(shù)據(jù)在Oracle的文檔中定義為柵格影像（raster image）和網(wǎng)格數(shù)據(jù)（gridded data），以及與它們相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)（metadata

21、）。 -33-第第5 5節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)庫引擎 ArcSDE是一個基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的地理數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，是對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的一個擴展。他可以運行于Oracle、SQL Server、DB2、Informix等大型數(shù)據(jù)庫之上。與數(shù)據(jù)庫間形成了一種Client/Server三重體系結(jié)構(gòu)。5.2 ArcSDE5.2 ArcSDE數(shù)據(jù)庫引擎數(shù)據(jù)庫引擎 ArcSDE 的空間數(shù)據(jù)庫連接分為兩種：應(yīng)用服務(wù)器連接和直接連接。 -34-第第5 5節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)庫引擎ArcSDE客戶端（直接）ArcSDE客戶端（間接）TCP/IP服務(wù)器部分ArcSDE應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)文件SQL引擎存儲管

22、理SQL命令SDE命令SQL命令RDBMSArcSDEArcSDE工作原理工作原理-35-第第5 5節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)庫引擎 采用ArcSDE管理地理數(shù)據(jù)，使ArcGIS的共享、安全、維護和數(shù)據(jù)處理能力方面大大超過老一代地理信息系統(tǒng)。ArcSDE有以下5個比較明顯的特點：1）ArcSDE是ArcGIS的專用的地理數(shù)據(jù)共享服務(wù)器。 2）ArcSDE是一個高效的地理數(shù)據(jù)服務(wù)器。3）ArcSDE可以管理海量的無縫地理數(shù)據(jù)。 4）ArcSDE是一個地理數(shù)據(jù)事務(wù)處理系統(tǒng)。 5）ArcSDE是一個安全的地理數(shù)據(jù)庫。 -36- 第第5 5節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)庫引擎5.3 SpatialWa

23、re 5.3 SpatialWare 數(shù)據(jù)庫引擎數(shù)據(jù)庫引擎 MapInfo SpatialWare是高效存儲、管理和維護空間數(shù)據(jù)管理工具，是完整的基于服務(wù)器的空間信息管理系統(tǒng)。 MapInfo SpatialWare是通過在數(shù)據(jù)庫中定義空間數(shù)據(jù)類型、空間索引存儲過程、空間操作函數(shù)集來使數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的支持。 MapInfo SpatialWare主要包括3個部分：1)空間數(shù)據(jù)類型。 2)空間索引。 3)空間函數(shù)集。 -37- 第第5 5節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)庫引擎空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯SpatialWare函數(shù)集與存儲過程EasyLoaderMapInfo ProMapInf

24、o MapX客戶端ODBCODBCODBCMaInfo SpatialWareMaInfo SpatialWare操作示意操作示意-38- 第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理6.1 空間數(shù)據(jù)分類與編碼 6.2 空間數(shù)據(jù)組織 6.3 屬性數(shù)據(jù)組織 空間數(shù)據(jù)組織原則：空間數(shù)據(jù)組織原則：平面分塊平面分塊 空間分層空間分層 -39- 第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理6.1 6.1 空間數(shù)據(jù)分類與編碼空間數(shù)據(jù)分類與編碼 1.1.空間數(shù)據(jù)分類空間數(shù)據(jù)分類 空間數(shù)據(jù)的分類，是指根據(jù)系統(tǒng)功能及空間數(shù)據(jù)的分類，是指根據(jù)系統(tǒng)功能及國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性或特征的國家規(guī)范

25、和標(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開來的過程，要素區(qū)別開來的過程，以便從邏輯上將空間以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層，為數(shù)據(jù)采集、存數(shù)據(jù)組織為不同的信息層，為數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、查詢和共享提供依據(jù)。儲、管理、查詢和共享提供依據(jù)。 -40- 第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理序號序號要素大類要素大類要素中類要素中類1定位基礎(chǔ)測量控制點、 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2水系河流、溝渠、湖泊、水庫、海洋要素、其它水系要素、水利及附屬設(shè)施3居民地及設(shè)施居民地、工礦及其設(shè)施、農(nóng)業(yè)及其設(shè)施、公共服務(wù)及其設(shè)施、名勝古跡、宗教設(shè)施、科學(xué)觀測站、其他建筑物及其設(shè)施4交通鐵路、城際公路、城市道路、鄉(xiāng)村

26、道路、道路構(gòu)造物及附屬設(shè)施、水運設(shè)施、航道、空運設(shè)施、其它交通設(shè)施5管線電力線、通信線、 油（氣、水）輸送主管道、城市管道6境界與政區(qū)國外地區(qū)、國家行政區(qū)、省級行政區(qū)、地級行政區(qū)、縣級行政區(qū)、鄉(xiāng)級行政區(qū)、其他區(qū)域7地貌等高線、高程注記點、水域等值線、水下注記點、自然地貌、人工地貌8植被與土質(zhì)農(nóng)林用地、城市綠地、土質(zhì)基礎(chǔ)地理信息要素分類（大類、中類）基礎(chǔ)地理信息要素分類（大類、中類） -41-第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理2.2.空間數(shù)據(jù)編碼空間數(shù)據(jù)編碼 空間數(shù)據(jù)編碼，是指將空間數(shù)據(jù)分類的結(jié)空間數(shù)據(jù)編碼，是指將空間數(shù)據(jù)分類的結(jié)果，用一種易于被計算機和人識別的符號系統(tǒng)果，用一

27、種易于被計算機和人識別的符號系統(tǒng)表示。表示。編碼通常由數(shù)字或字符組成，或由它們共同組成的混合碼，一般情況下，編碼通常采用主碼和子碼來組合。 我國基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼采用6位十進制數(shù)字碼表示。分別為按數(shù)字順序排列的大類、中類、小類和子類碼。具體代碼結(jié)構(gòu)如圖 大類中類小類子類-42- 第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理 我國的行政分區(qū)可參考GB/T 2260-1999中華人民共和國行政區(qū)劃代碼，在中華人民共和國國家統(tǒng)計局網(wǎng)站上有最新縣及縣以上行政區(qū)劃代碼，其中?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）占兩位，地級市（地區(qū)、自治州、盟）占兩位,縣級市（縣、旗、區(qū)）占兩位(圖5-21)，圖5-21中

28、的320106代表筆者所在地為江蘇省南京市鼓樓區(qū)。320106省直轄市自治區(qū)市地區(qū)自治州盟縣旗區(qū)-43- 第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理分類代碼分類代碼要素名稱要素名稱1：5001：20001：5 0001：100 0001：250 0001：1 000 000200000 200000 水系水系210000 210000 河流河流210100 常年河210101 地面河流210102 地下河段220000 220000 溝渠溝渠220100 運河220200 干渠220201 地面干渠（雙線溝渠）220202 高于地面干渠（雙線）220900 涵洞230000 2300

29、00 湖泊湖泊230100 常年湖、塘230101 湖泊230102 池塘230103魚塘部分水系地理編碼部分水系地理編碼-44- 第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理3.3.地理編碼地理編碼 地理編碼（Geocoding）又稱地址匹配（address-matching），是指建立地點描述與坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系的過程。通俗地說就是將地理坐標(biāo)（如經(jīng)緯度，X、Y）賦予地名地址、單位及部分興趣點、標(biāo)志物的過程。 地理編碼的過程如圖 地址數(shù)據(jù)地址分割、標(biāo)準(zhǔn)化地址匹配給地址賦空間坐標(biāo)-45- 第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理6.2 6.2 空間數(shù)據(jù)組織空間數(shù)據(jù)組織 空間數(shù)據(jù)的

30、常見組織方式為圖幅方式，GIS管理的所有空間數(shù)據(jù)對應(yīng)一個范圍，可稱之為區(qū)域或圖幅，由于GIS管理范圍通常較大，需要對空間數(shù)據(jù)進行分塊管理，也就是分幅管理。對應(yīng)于平面分塊的方式，圖幅也有兩種分幅方式，即規(guī)則分幅和自然分幅規(guī)則分幅和自然分幅。 -46- 第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理 一個大型一個大型GISGIS工程通常分為若干個工作區(qū)工程通常分為若干個工作區(qū)（WorkSpaceWorkSpace），工作區(qū)一般有若干幅圖組成，如以），工作區(qū)一般有若干幅圖組成，如以城市管理城市管理GISGIS工程為例，可以以下面的市縣作為工作工程為例，可以以下面的市縣作為工作區(qū)。區(qū)。 GIS工

31、程工作區(qū)1工作區(qū)2工作區(qū)n工作層1工作層2工作層m地物類1地物類2地物類p地物1地物2地物q GIS GIS工程數(shù)據(jù)組織工程數(shù)據(jù)組織-47-第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理工作區(qū)居民點道路地貌公路鐵路高速公路等級公路城市道路城市快速路城市主干道城市次干道水系GISGIS工作區(qū)、工作層、邏輯層之間關(guān)系工作區(qū)、工作層、邏輯層之間關(guān)系-48-第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理1.*不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)據(jù)集柵格數(shù)據(jù)集圖表幾何網(wǎng)絡(luò)要素數(shù)據(jù)集關(guān)系類規(guī)則要素類1.*空間域數(shù)據(jù)集地理數(shù)據(jù)集表0.1屬性關(guān)系類對象類工作空間GeoDatabaseGeoDatabase中空間對象類層

32、次中空間對象類層次圖-49-第第6 6節(jié)節(jié) 空間數(shù)據(jù)組織與管理空間數(shù)據(jù)組織與管理4.3 4.3 屬性數(shù)據(jù)組織屬性數(shù)據(jù)組織 屬性數(shù)據(jù)由關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲與管理，一般為一空間工作層對應(yīng)一屬性數(shù)據(jù)表，也可以以一地物類對應(yīng)一屬性數(shù)據(jù)表，其它的屬性數(shù)據(jù)表可通過USER-ID與空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。-50- 第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新 7.1 7.1 數(shù)據(jù)入庫數(shù)據(jù)入庫 7.2 7.2 數(shù)據(jù)庫更新數(shù)據(jù)庫更新 7.3 7.3 數(shù)據(jù)庫整合數(shù)據(jù)庫整合 7.4 7.4 數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理與版本控制數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理與版本控制 -51- 第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新 7.1 7.1 數(shù)據(jù)入庫數(shù)據(jù)入庫 在

33、大型在大型GISGIS數(shù)據(jù)管理過程中，通常采用數(shù)據(jù)管理過程中，通常采用3 3個子數(shù)個子數(shù)據(jù)庫共同作用來滿足據(jù)庫共同作用來滿足GISGIS生產(chǎn)管理的需求。生產(chǎn)管理的需求。 空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)現(xiàn)勢數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)庫臨時數(shù)據(jù)庫現(xiàn)勢數(shù)據(jù)臨時數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)大型大型GISGIS工程主要數(shù)據(jù)庫組成工程主要數(shù)據(jù)庫組成-52- 第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新三庫之間的邏輯關(guān)系三庫之間的邏輯關(guān)系 -53- 第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新7.2 7.2 數(shù)據(jù)庫更新數(shù)據(jù)庫更新 1. 1. 數(shù)據(jù)出庫（導(dǎo)出）數(shù)據(jù)出庫（導(dǎo)出） 大型大型GISGIS數(shù)據(jù)庫通常較龐大，它的數(shù)據(jù)更新往往一數(shù)據(jù)庫通常較龐大，它

34、的數(shù)據(jù)更新往往一部分一部分地進行。部分一部分地進行。 數(shù)據(jù)分兩種方式進行導(dǎo)出更新：按圖幅導(dǎo)出更新數(shù)據(jù)分兩種方式進行導(dǎo)出更新：按圖幅導(dǎo)出更新和按區(qū)域?qū)С龈?。按圖幅導(dǎo)出更新需要選擇待更新和按區(qū)域?qū)С龈?。按圖幅導(dǎo)出更新需要選擇待更新的圖幅及圖幅比例尺，然后選擇相應(yīng)的圖層進行更新；的圖幅及圖幅比例尺，然后選擇相應(yīng)的圖層進行更新；按區(qū)域?qū)С龈滦枰x擇待更新的區(qū)域，然后選擇相按區(qū)域?qū)С龈滦枰x擇待更新的區(qū)域，然后選擇相應(yīng)的圖層進行更新。應(yīng)的圖層進行更新。-54- 第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新2. 2. 數(shù)據(jù)更新方式和過程數(shù)據(jù)更新方式和過程數(shù)據(jù)更新技術(shù)流程數(shù)據(jù)更新技術(shù)流程 -55-

35、第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新 從更新的技術(shù)手段上可以分為以下兩種方式從更新的技術(shù)手段上可以分為以下兩種方式: : （1 1）快照更新式）快照更新式（2 2）局部更新式）局部更新式 局部更新可以通過圖幅更新和區(qū)域更新這兩種方局部更新可以通過圖幅更新和區(qū)域更新這兩種方式實現(xiàn)。式實現(xiàn)。 采用快照方式進行數(shù)據(jù)更新，是利用系統(tǒng)提供的采用快照方式進行數(shù)據(jù)更新，是利用系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)更新功能，對發(fā)生變化的區(qū)域全部進數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)更新功能，對發(fā)生變化的區(qū)域全部進行更新，同時把舊的數(shù)據(jù)備份出來，防止更新數(shù)據(jù)出行更新，同時把舊的數(shù)據(jù)備份出來，防止更新數(shù)據(jù)出錯后不能撤消操作。錯后不能撤消操作

36、。 -56- 第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新 按圖幅更新按圖幅更新 編輯處理臨時工作數(shù)據(jù)庫Personal GeoDatabase更新、替換ArcGIS數(shù)據(jù)庫其他格式數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)導(dǎo)出工作數(shù)據(jù)庫（基于ArcSDE）入庫合并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、輸出按圖幅更新的過程設(shè)計按圖幅更新的過程設(shè)計-57- 第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新 按區(qū)域更新按區(qū)域更新 采用按行政區(qū)更新的方式對地理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進采用按行政區(qū)更新的方式對地理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行更新。系統(tǒng)根據(jù)用戶選擇的某一區(qū)域提取該區(qū)域范行更新。系統(tǒng)根據(jù)用戶選擇的某一區(qū)域提取該區(qū)域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)到本地，用戶對提取的數(shù)據(jù)更新完成之后，圍內(nèi)

37、的數(shù)據(jù)到本地，用戶對提取的數(shù)據(jù)更新完成之后，再導(dǎo)回數(shù)據(jù)庫，并保存歷史數(shù)據(jù)。再導(dǎo)回數(shù)據(jù)庫，并保存歷史數(shù)據(jù)。 按區(qū)域更新的方式與按圖幅更新的方式相似，唯一按區(qū)域更新的方式與按圖幅更新的方式相似，唯一不同的就是提取數(shù)據(jù)的范圍前者是通過行政區(qū)來確定，不同的就是提取數(shù)據(jù)的范圍前者是通過行政區(qū)來確定，后者是根據(jù)圖幅來確定。兩者對于數(shù)據(jù)更新的原理基后者是根據(jù)圖幅來確定。兩者對于數(shù)據(jù)更新的原理基本相同。本相同。-58- 第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新 3. 3. 數(shù)據(jù)入庫（增量識別）數(shù)據(jù)入庫（增量識別） 數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)入庫是密不可分的兩個環(huán)節(jié)。數(shù)數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)入庫是密不可分的兩個環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)入庫時

38、，通過增量識別可以減小數(shù)據(jù)操作量，降低據(jù)入庫時，通過增量識別可以減小數(shù)據(jù)操作量，降低數(shù)據(jù)庫冗余度。數(shù)據(jù)入庫前首先要進行增量識別，判數(shù)據(jù)庫冗余度。數(shù)據(jù)入庫前首先要進行增量識別，判斷發(fā)生變化的數(shù)據(jù)，把更新的數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫中。斷發(fā)生變化的數(shù)據(jù)，把更新的數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫中。 -59- 第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新 7.3 7.3 數(shù)據(jù)庫整合數(shù)據(jù)庫整合 1. 1. 數(shù)據(jù)庫整合主要內(nèi)容數(shù)據(jù)庫整合主要內(nèi)容 （1 1）建立和完善空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系）建立和完善空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系（2 2）對分散在各個部門的空間數(shù)據(jù)進行調(diào)查、分析、規(guī)范）對分散在各個部門的空間數(shù)據(jù)進行調(diào)查、分析、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化處理，并

39、進行信息的分類、抽取和集中，實現(xiàn)多化和標(biāo)準(zhǔn)化處理，并進行信息的分類、抽取和集中，實現(xiàn)多源、多格式、異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。源、多格式、異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 （3 3）利用）利用GIS GIS 技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、WEBWEB技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)和信技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)和信息安全技術(shù)，建立面向空間信息共享的數(shù)據(jù)交換體系。息安全技術(shù)，建立面向空間信息共享的數(shù)據(jù)交換體系。 （4 4）建立一個統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫的管理機制和更新機制，研）建立一個統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫的管理機制和更新機制，研制一個高效數(shù)據(jù)管理平臺，能方便的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的入庫、更新、制一個高效數(shù)據(jù)管理平臺，能方便的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的入庫、更新、備份和維護

40、管理。備份和維護管理。-60- 第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新 2. 2. 數(shù)據(jù)庫整合工作流程數(shù)據(jù)庫整合工作流程-61-第第7 7節(jié)節(jié) 數(shù)據(jù)入庫與更新數(shù)據(jù)入庫與更新7.4 7.4 數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理與版本控制數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理與版本控制 1 1事務(wù)處理事務(wù)處理 數(shù)據(jù)庫使用事務(wù)處理來完成各種數(shù)據(jù)操作過程。事務(wù)是單數(shù)據(jù)庫使用事務(wù)處理來完成各種數(shù)據(jù)操作過程。事務(wù)是單個的工作單元。事務(wù)處理是由若干個工作單元組成，這些工作個的工作單元。事務(wù)處理是由若干個工作單元組成，這些工作單元之間具有一定的邏輯關(guān)系，作為一個整體的操作過程。事單元之間具有一定的邏輯關(guān)系，作為一個整體的操作過程。事務(wù)處理以提交（務(wù)

41、處理以提交（CommitCommit）或者回滾（）或者回滾（RollbackRollback）作為結(jié)束標(biāo)志。）作為結(jié)束標(biāo)志。 2. 2. 版本控制版本控制 空間數(shù)據(jù)庫版本是指向某一特定數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫記錄。空間數(shù)據(jù)庫版本是指向某一特定數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫記錄。創(chuàng)建空間數(shù)據(jù)庫的一個版本實際是選擇了空間數(shù)據(jù)庫的某一狀創(chuàng)建空間數(shù)據(jù)庫的一個版本實際是選擇了空間數(shù)據(jù)庫的某一狀態(tài)，從而生成了整個空間數(shù)據(jù)庫的邏輯快照，但不是物理數(shù)據(jù)態(tài)，從而生成了整個空間數(shù)據(jù)庫的邏輯快照，但不是物理數(shù)據(jù)的硬拷貝。的硬拷貝。 -62-第第8 8節(jié)節(jié) 空間索引空間索引 8.2 8.2 格網(wǎng)索引格網(wǎng)索引 8.3 8.3 四叉樹空間

42、索引四叉樹空間索引 8.1 8.1 實體范圍索引實體范圍索引 8.4 8.4 其它空間索引機制其它空間索引機制 -63-第第8 8節(jié)節(jié) 空間索引空間索引 空間索引是空間數(shù)據(jù)庫和地理信息空間索引是空間數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，其性能的高低決系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，其性能的高低決定了整個空間數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)的定了整個空間數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)的整體效率。整體效率。 常見的空間索引一般采取自頂而下、常見的空間索引一般采取自頂而下、逐級劃分空間的方式來建立，比較有代逐級劃分空間的方式來建立，比較有代表性的是實體范圍索引、格網(wǎng)索引、四表性的是實體范圍索引、格網(wǎng)索引、四叉樹索引、叉樹索引、BSPB

43、SP樹、樹、KDBKDB樹、樹、R R樹、樹、R+R+樹和樹和CELLCELL樹索引等。樹索引等。 -64-第第8 8節(jié)節(jié) 空間索引空間索引8.1 8.1 實體范圍索引實體范圍索引 圖5-31注：細線為范圍線；粗線為選擇窗體。ABCD基于實體范圍的空間索引基于實體范圍的空間索引-65-第第8 8節(jié)節(jié) 空間索引空間索引8.2 8.2 格網(wǎng)索引格網(wǎng)索引 其基本思想是將覆蓋整個研究區(qū)的范圍按照一定的其基本思想是將覆蓋整個研究區(qū)的范圍按照一定的規(guī)則分成大小相等的格網(wǎng)，然后記錄每個格網(wǎng)內(nèi)所包含規(guī)則分成大小相等的格網(wǎng)，然后記錄每個格網(wǎng)內(nèi)所包含的地理實體。的地理實體。 細格網(wǎng)索引粗格網(wǎng)索引注：圖中有旗桿(點

44、)、河流(線)、房屋(面)三個要素，分別以F1、F2、F3表示一個多層的格網(wǎng)空間索引一個多層的格網(wǎng)空間索引-66-第第8 8節(jié)節(jié) 空間索引空間索引8.3 8.3 四叉樹空間索引四叉樹空間索引 在建立四叉樹索引時，根據(jù)所有空間對象覆蓋的范在建立四叉樹索引時，根據(jù)所有空間對象覆蓋的范圍，進行四叉樹分割，使每個子塊中包含單個實體，圍，進行四叉樹分割，使每個子塊中包含單個實體，然后根據(jù)包含每個實體的子塊層數(shù)或子塊大小，建立然后根據(jù)包含每個實體的子塊層數(shù)或子塊大小，建立相應(yīng)的索引。在四叉樹索引中，大區(qū)域空間實體更靠相應(yīng)的索引。在四叉樹索引中，大區(qū)域空間實體更靠近樹的根部，小實體位于葉端，以不同的分辨率來

45、描近樹的根部，小實體位于葉端，以不同的分辨率來描述不同實體的可檢索性。述不同實體的可檢索性。 與格網(wǎng)索引相比，四叉樹索引結(jié)構(gòu)靈活、效率更高。與格網(wǎng)索引相比，四叉樹索引結(jié)構(gòu)靈活、效率更高。 -67-第第8 8節(jié)節(jié) 空間索引空間索引8.4 8.4 其它空間索引機制其它空間索引機制 1 1BSPBSP樹索引機制樹索引機制 BSP BSP樹實質(zhì)是一種二叉樹，它將目標(biāo)空間逐級進行一分為二的樹實質(zhì)是一種二叉樹，它將目標(biāo)空間逐級進行一分為二的劃分，如圖。劃分，如圖。BSPBSP樹的優(yōu)點是能較好地與空間數(shù)據(jù)庫中空間對象的樹的優(yōu)點是能較好地與空間數(shù)據(jù)庫中空間對象的分布情況相適應(yīng)，缺點是其深度較大，不利于空間操作

46、。分布情況相適應(yīng)，缺點是其深度較大，不利于空間操作。-68-第第8 8節(jié)節(jié) 空間索引空間索引2 2KDBKDB樹索引機制樹索引機制 KDB KDB樹是樹是BSPBSP樹向多維空間的擴展。樹向多維空間的擴展。 KDB樹索引的優(yōu)點是可以對多維空間中的點進行動態(tài)索引，刪除和增加空間點對象很方便. 缺點是不直接支持占據(jù)一定時間范圍的空間對象，如二維空間中的線與面。針對這一缺點，可以通過空間映射或變換，利用點索引結(jié)構(gòu)來對區(qū)域進行索引，進而將原始空間中的區(qū)域查詢轉(zhuǎn)化為高維空間中的點查詢。 -69-第第8 8節(jié)節(jié) 空間索引空間索引3 3R R樹和樹和R+R+樹索引機制樹索引機制 與實體范圍索引類似，與實體范

47、圍索引類似，R R樹和樹和R+R+樹利用空間實體的外接矩形來樹利用空間實體的外接矩形來建立空間索引。建立空間索引。 R R樹索引的機制是：設(shè)計一些虛擬的矩形框，將一些空間距樹索引的機制是：設(shè)計一些虛擬的矩形框，將一些空間距離相近的空間對象包含在這些矩形框內(nèi)。矩形框包含空間對象的指離相近的空間對象包含在這些矩形框內(nèi)。矩形框包含空間對象的指針，因而可以作為空間索引。矩形框的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：針，因而可以作為空間索引。矩形框的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：RECT(RectangleIDRECT(RectangleID，TypeType，MinXMinX，MinYMinY，MaxXMaxX，MaxY)MaxY) 其中：其中

48、：RectangleIDRectangleID為矩形的標(biāo)識符；為矩形的標(biāo)識符；TypeType用于表示矩形的用于表示矩形的類別是實體的外接矩形還是虛擬矩形；類別是實體的外接矩形還是虛擬矩形；MinXMinX，MinYMinY為該矩形的為該矩形的左下角坐標(biāo)；左下角坐標(biāo)；MaxXMaxX，MaxYMaxY為該矩形的右上角坐標(biāo)。為該矩形的右上角坐標(biāo)。 -70-第第8 8節(jié)節(jié) 空間索引空間索引 R R樹結(jié)構(gòu)示意圖樹結(jié)構(gòu)示意圖 -71- 第第8 8節(jié)節(jié) 空間索引空間索引 R+樹是對R樹索引的一種改進，它允許虛擬矩形可以相互重疊，并分割下層虛擬矩形，允許一個空間實體被多個虛擬矩形所包圍。R+R+樹索引示例

49、樹索引示例 -72- 第第9 9節(jié)節(jié) 元數(shù)據(jù)（元數(shù)據(jù)（MetaDataMetaData） 9.1 9.1 元數(shù)據(jù)的含義元數(shù)據(jù)的含義 9.2 9.2 元數(shù)據(jù)的內(nèi)容元數(shù)據(jù)的內(nèi)容 9.3 9.3 元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn) 9.4 9.4 空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的應(yīng)用空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的應(yīng)用 9.5 9.5 空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)示例空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)示例-73- 第第9 9節(jié)節(jié) 元數(shù)據(jù)（元數(shù)據(jù)（MetaDataMetaData） 9.1 9.1 元數(shù)據(jù)的含義元數(shù)據(jù)的含義 1元數(shù)據(jù)概念元數(shù)據(jù)概念 “meta” “meta”是一希臘語詞根，意思是是一希臘語詞根，意思是“改改變變”，“Metadata”Metadata”一詞的原

50、意是關(guān)于數(shù)據(jù)一詞的原意是關(guān)于數(shù)據(jù)變化的描述。到目前為止，科學(xué)界仍沒有關(guān)變化的描述。到目前為止，科學(xué)界仍沒有關(guān)于元數(shù)據(jù)的確切公認(rèn)的定義。但一般都認(rèn)為于元數(shù)據(jù)的確切公認(rèn)的定義。但一般都認(rèn)為元數(shù)據(jù)就是元數(shù)據(jù)就是 “ “關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”。 -74- 第第9 9節(jié)節(jié) 元數(shù)據(jù)（元數(shù)據(jù)（MetaDataMetaData） 2 2元數(shù)據(jù)的作用元數(shù)據(jù)的作用（1 1）幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位有效地管理和維護空間數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)文檔，）幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位有效地管理和維護空間數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)文檔，并保證即使其主要工作人員退休或調(diào)離時，也不會失去對數(shù)據(jù)情況的了解；并保證即使其主要工作人員退休或調(diào)離時，也不會失去對數(shù)據(jù)情況的了解；（2 2）提供有關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)質(zhì)）提供有關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)量、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)(clearing house)(clearing house)及數(shù)據(jù)銷售等方面的信息，便于用及數(shù)據(jù)銷售等方面的信息，便于用戶查詢檢索地理空間數(shù)據(jù)；戶查詢檢索地理空間數(shù)據(jù)；（3 3）提供通過網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)進行查詢檢索的方法或途徑，以及與數(shù)據(jù)交）提供通過網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)進行查詢檢索的方法或途徑，以及與數(shù)據(jù)交換和傳輸有關(guān)的輔助信息；換