第2章空间数据与属性数据集成精选文档.ppt

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1、第2章空间数据与属性数据集成本讲稿第一页，共六十七页 地理数据模型地理数据模型：现实地理世界在计算机中的抽象和：现实地理世界在计算机中的抽象和表达，表达，它是由一系列支持地图显示、查询、编它是由一系列支持地图显示、查询、编辑和分析的数据对象组成的，辑和分析的数据对象组成的，是是GISGIS和地理数据和地理数据库的核心，也是推动库的核心，也是推动GISGIS发展，使其不断更新的关发展，使其不断更新的关键。键。本讲稿第二页，共六十七页 GIS GIS 中空间数据与属性数据的存储与管理是中空间数据与属性数据的存储与管理是向着向着集成化、网络化集成化、网络化方向发展的，面向对象技术出方向发展的，面向对

2、象技术出现后，用面向对象的数据库来同意管理所有的现后，用面向对象的数据库来同意管理所有的GISGIS数数据成为发展趋势。据成为发展趋势。本讲稿第三页，共六十七页第一节第一节 空间数据模型与空间数据、属性空间数据模型与空间数据、属性数据集成数据集成 数据模型数据模型：是人们用信息表达和抽象客观世界的概念视图，是人们用信息表达和抽象客观世界的概念视图，提供了数据的概念结构及人们希望表达的形式化的手提供了数据的概念结构及人们希望表达的形式化的手段，定义了如何在数据库中表达特征及其相互关系和段，定义了如何在数据库中表达特征及其相互关系和各种操作，是描述现实世界的数据在数据库中的逻辑各种操作，是描述现实

3、世界的数据在数据库中的逻辑组织纲领的集合以及操作与完备性规则的目标集合。组织纲领的集合以及操作与完备性规则的目标集合。本讲稿第四页，共六十七页 建立建立GISGIS数据模型的数据模型的基本任务基本任务：针对所研究的空间现象或问题，针对所研究的空间现象或问题，GISGIS的空的空 间数据组织，设计间数据组织，设计GISGIS空间数据库模式。空间数据库模式。包括：包括：定义空间实体及其相互间关系，确定数定义空间实体及其相互间关系，确定数据实体或目标及其关系，设计在计算机中的据实体或目标及其关系，设计在计算机中的物理组织、存储路径、数据库结果物理组织、存储路径、数据库结果等。等。本讲稿第五页，共六十

4、七页 空间数据模型空间数据模型组成层次组成层次：概念数据模型概念数据模型：关于实体及实体间联系的抽象概念：关于实体及实体间联系的抽象概念 模型模型逻辑数据模型逻辑数据模型：表达概念数据模型的实体及相互关系。：表达概念数据模型的实体及相互关系。物理数据模型物理数据模型：描述数据在计算机中的物理组织、存储和：描述数据在计算机中的物理组织、存储和数据库结构。数据库结构。本讲稿第六页，共六十七页 GISGIS发展过程中的发展过程中的几种数据模型几种数据模型：地学关系模型；超图数据模型；基于特征的空地学关系模型；超图数据模型；基于特征的空间数据模型；面向对象模型；面向对象的矢量间数据模型；面向对象模型；

5、面向对象的矢量栅格一体化数据模型等。栅格一体化数据模型等。本讲稿第七页，共六十七页 一、一、地学关系模型地学关系模型：描述和表达点、线、面空间目标及其相互间的描述和表达点、线、面空间目标及其相互间的拓扑关系，并通过用户识别码拓扑关系，并通过用户识别码IDID与属性数据连接起与属性数据连接起来，从而确定空间数据库的信息内容。代表：来，从而确定空间数据库的信息内容。代表：ESRIESRI公公司的司的混合数据模型混合数据模型/拓扑关系模型拓扑关系模型。本讲稿第八页，共六十七页1、混合数据模型的优势：、混合数据模型的优势：空间数据与属性数据相关联空间数据与属性数据相关联矢量数据间的拓扑关系得到保存矢量

6、数据间的拓扑关系得到保存本讲稿第九页，共六十七页 2、混合数据模型的不足：混合数据模型的不足：在新的技术条件下，混合数据模型的优势方面，在新的技术条件下，混合数据模型的优势方面，有的已不很重要，有的可以找到代替的、高效的途径有的已不很重要，有的可以找到代替的、高效的途径来完成，另外，该模型一个很明显的来完成，另外，该模型一个很明显的缺陷缺陷：空间数空间数据不能很好地与其行为相对应据不能很好地与其行为相对应。本讲稿第十页，共六十七页 二、二、栅格数据模型栅格数据模型：用栅格数据来表示地理实体，不论网格边长用栅格数据来表示地理实体，不论网格边长多短，与原实体特征相比，信息都有丢失。多短，与原实体特

7、征相比，信息都有丢失。本讲稿第十一页，共六十七页 三、三、超图数据模型超图数据模型：1、该模型是建立在超图和集合论基础上的拓扑数该模型是建立在超图和集合论基础上的拓扑数据模型，也称为超关系模型，基本数据单元有：据模型，也称为超关系模型，基本数据单元有：类、类、对象元素、类属性、对象元素属性、类关系、对象对象元素、类属性、对象元素属性、类关系、对象关系关系。本讲稿第十二页，共六十七页 2 2、随着面向对象技术的发展，该模型发展为面向对、随着面向对象技术的发展，该模型发展为面向对象的超图空间数据模型，象的超图空间数据模型，GISGIS空间要素被抽象为空间要素被抽象为几几何对象模型、地理对象模型、地

8、图表示结构对象模何对象模型、地理对象模型、地图表示结构对象模型、图形计算对象模型型、图形计算对象模型。本讲稿第十三页，共六十七页 四、四、面向对象的数据模型面向对象的数据模型：为了有效地描述复杂的事物或现象，需要在更高为了有效地描述复杂的事物或现象，需要在更高层次上综合利用和管理多种数据结构和数据模型，并层次上综合利用和管理多种数据结构和数据模型，并用面向对象的方法进行统一的抽象。这就是用面向对象的方法进行统一的抽象。这就是面向对面向对象数据模型象数据模型的含义，其具体实现就是的含义，其具体实现就是面向对象的面向对象的数据结构数据结构。本讲稿第十四页，共六十七页 该模型可以将物体的空间图形数据

9、和属性数据集该模型可以将物体的空间图形数据和属性数据集成在同一对象中处理，克服了混合数据模型的不足，成在同一对象中处理，克服了混合数据模型的不足，也有利于将空间图形数据与属性数据对应起来，发现也有利于将空间图形数据与属性数据对应起来，发现目标的几何性质与属性的对应关系。目标的几何性质与属性的对应关系。本讲稿第十五页，共六十七页 1 1、面向对象的地理数据模型的核心是对、面向对象的地理数据模型的核心是对复杂对复杂对象象的模拟和操纵。的模拟和操纵。复杂对象指具有复杂结构和操作的对象。复复杂对象指具有复杂结构和操作的对象。复杂对象可以由多种关系聚合抽象而成，或由不同杂对象可以由多种关系聚合抽象而成，

10、或由不同类型的对象构成，或具有复杂的嵌套关系等。类型的对象构成，或具有复杂的嵌套关系等。本讲稿第十六页，共六十七页复杂对象的复杂对象的特点特点：一个复杂对象由多个成员对象构成，每个成员一个复杂对象由多个成员对象构成，每个成员对象又可参与其它对象的构成；对象又可参与其它对象的构成；具有多种数据结构，如矢量、栅格、关系表等；具有多种数据结构，如矢量、栅格、关系表等；一个复杂对象的不同部分可由不同的数据模型所一个复杂对象的不同部分可由不同的数据模型所支持，也就是说，可以分布于不同的数据库中。支持，也就是说，可以分布于不同的数据库中。本讲稿第十七页，共六十七页 2 2、面向对象的数据模型分为两部分：、

11、面向对象的数据模型分为两部分：结构（静结构（静态部分）、行为（动态部分）。态部分）、行为（动态部分）。面向对象的数据模型可以将空间行为与空面向对象的数据模型可以将空间行为与空间数据封状在一个对象中，并能方便地提供超间数据封状在一个对象中，并能方便地提供超类与子类目标之间的知识继承、传播和集成，类与子类目标之间的知识继承、传播和集成，为空间目标识别和空间行为模拟提供方便。为空间目标识别和空间行为模拟提供方便。本讲稿第十八页，共六十七页 3 3、表示空间行为的数据模型、表示空间行为的数据模型建立建立包括：包括：把实体抽象为一系列目标；把实体抽象为一系列目标；定义这些目标、目标间关系及目标的行为；定

12、义这些目标、目标间关系及目标的行为；将空间行为模型与数据模型连接起来。将空间行为模型与数据模型连接起来。本讲稿第十九页，共六十七页 4 4、建立数据模型的四种数据抽象技术：、建立数据模型的四种数据抽象技术：分类分类：把一组具有相同结构的实体归类的过程。：把一组具有相同结构的实体归类的过程。概括概括：把一组具有部分相同属性结构和操作方法的：把一组具有部分相同属性结构和操作方法的类归纳成一个更高级的层次、更具有一般性的类的过类归纳成一个更高级的层次、更具有一般性的类的过程。程。本讲稿第二十页，共六十七页 联合联合：把一组属于同一类的对象组合起来，形成：把一组属于同一类的对象组合起来，形成一个更高级

13、的集合对象的过程，每个对象称为他一个更高级的集合对象的过程，每个对象称为他的成员对象。的成员对象。聚集聚集：把一组不同类型的对象联合起来，形成一个：把一组不同类型的对象联合起来，形成一个更高级的复合对象，每个不同类型的对象称为它的组更高级的复合对象，每个不同类型的对象称为它的组件对象。件对象。本讲稿第二十一页，共六十七页5 5、面向对象地理数据模型的一般、面向对象地理数据模型的一般特点特点：1)1)可充分利用现有数据模型的优点可充分利用现有数据模型的优点，面向对象的数据模面向对象的数据模型是一种基于抽象的模型，允许设计者在基本功能上选择最为型是一种基于抽象的模型，允许设计者在基本功能上选择最为

14、适用的技术。如可以把矢量和栅格数据结构统一为一种高层次适用的技术。如可以把矢量和栅格数据结构统一为一种高层次的实体结构，这种结构可以具有矢量结构和栅格结构的特点，的实体结构，这种结构可以具有矢量结构和栅格结构的特点，但实际的操作仍然是矢量数据用矢量运算，栅格数据用栅格算但实际的操作仍然是矢量数据用矢量运算，栅格数据用栅格算法。法。本讲稿第二十二页，共六十七页2)2)具有可扩充性具有可扩充性。由于对象是相对独立的，因此可以很自然由于对象是相对独立的，因此可以很自然和容易地增加新的对象，并且对不同类型的对象具有统一的和容易地增加新的对象，并且对不同类型的对象具有统一的管理机制。管理机制。3)3)可

15、以模拟和操纵复杂对象可以模拟和操纵复杂对象。传统的数据模型是面向简传统的数据模型是面向简单对象的，无法直接模拟和操纵复杂实体，而面向对象的数据单对象的，无法直接模拟和操纵复杂实体，而面向对象的数据模型具备对复杂对象进行模拟和操纵的能力。模型具备对复杂对象进行模拟和操纵的能力。本讲稿第二十三页，共六十七页6、与拓扑关系模型的、与拓扑关系模型的比较比较：面向实体的数据模型在具体实现时采用的是完全面向面向实体的数据模型在具体实现时采用的是完全面向对象的软件开发方法，每个对象（独立的地理实体）不对象的软件开发方法，每个对象（独立的地理实体）不仅具有自己独立的属性（含坐标数据），而且具有自己仅具有自己独

16、立的属性（含坐标数据），而且具有自己的行为（操作），能够自己完成一些操作。虽然面向实的行为（操作），能够自己完成一些操作。虽然面向实体的数据模型在内部组织上可以按照拓扑关系进行，但体的数据模型在内部组织上可以按照拓扑关系进行，但对象的坐标存贮之间（尤其是面与线的坐标存贮）不具对象的坐标存贮之间（尤其是面与线的坐标存贮）不具有依赖关系，这是它与拓扑关系模型的有依赖关系，这是它与拓扑关系模型的本质不同点。本质不同点。本讲稿第二十四页，共六十七页 该模型能够很好地克服拓扑关系数据模型的几个缺该模型能够很好地克服拓扑关系数据模型的几个缺点，具有点，具有实体管理、修改方便，查询检索、空间分析容易实体管理

17、、修改方便，查询检索、空间分析容易的优点，更重要的是它能够方便地构造用户需要的任何复杂地的优点，更重要的是它能够方便地构造用户需要的任何复杂地理实体，而且这种模式符合人们看待客观世界的思维习惯，便理实体，而且这种模式符合人们看待客观世界的思维习惯，便于用户理解和接受。同时，面向实体的数据模型自然地具有系于用户理解和接受。同时，面向实体的数据模型自然地具有系统维护和扩充方便的优点。统维护和扩充方便的优点。本讲稿第二十五页，共六十七页7 7、缺点缺点 拓扑关系需临时构建拓扑关系需临时构建。由于面向实体的数据模型。由于面向实体的数据模型是以地理实体为中心的，并未以拓扑关系为基础是以地理实体为中心的，

18、并未以拓扑关系为基础组织、存储地理实体，表达地理空间，因此拓扑组织、存储地理实体，表达地理空间，因此拓扑关系并不是一开始就存在，而是在需要时才临时关系并不是一开始就存在，而是在需要时才临时导出各种拓扑关系，这需要消耗一定的系统资源。导出各种拓扑关系，这需要消耗一定的系统资源。本讲稿第二十六页，共六十七页 动态分段、网络分析效率降低动态分段、网络分析效率降低。面向实体的数。面向实体的数据模型由于要根据需要临时构建拓扑关系，自然会据模型由于要根据需要临时构建拓扑关系，自然会使拓扑查询和分析的效率降低。当然构建好的拓扑使拓扑查询和分析的效率降低。当然构建好的拓扑关系可存放起来，供以后使用。关系可存放

19、起来，供以后使用。本讲稿第二十七页，共六十七页 实体间的公共点和公共边重复存贮实体间的公共点和公共边重复存贮。由于面。由于面向实体的数据模型是以地理实体为基本单位进向实体的数据模型是以地理实体为基本单位进行数据组织和空间表达的，对每一个地理实体行数据组织和空间表达的，对每一个地理实体都进行完整存贮（存贮到点一级），在存贮坐都进行完整存贮（存贮到点一级），在存贮坐标时是各对象独立存贮，不再依赖其它对象，标时是各对象独立存贮，不再依赖其它对象，那么就必然会导致实体间共有的公共点和公共那么就必然会导致实体间共有的公共点和公共边重复存贮。边重复存贮。本讲稿第二十八页，共六十七页 难以将管理、分析和处理

20、定位到几何要素一难以将管理、分析和处理定位到几何要素一级。级。几何要素是指点、弧段和多边形等简单图形，有时构成同几何要素是指点、弧段和多边形等简单图形，有时构成同一实体的各个几何要素属性差别较大（例如某一交通闭合环路一实体的各个几何要素属性差别较大（例如某一交通闭合环路的组成道路类型不一样等），从本质上分析，由于该种模型认的组成道路类型不一样等），从本质上分析，由于该种模型认为组成同一实体的几何要素之属性相同，因而忽略了几何要素为组成同一实体的几何要素之属性相同，因而忽略了几何要素间的属性差异，从而导致在系统存贮和处理机制上难以定位到间的属性差异，从而导致在系统存贮和处理机制上难以定位到几何要

21、素一级。几何要素一级。本讲稿第二十九页，共六十七页 难以实现跨图层的拓扑查询和分析难以实现跨图层的拓扑查询和分析。面向实体。面向实体的数据模型，因为临时生成拓扑关系时其中的几何的数据模型，因为临时生成拓扑关系时其中的几何要素一般属于同一层，不可能自动生成跨图层的地要素一般属于同一层，不可能自动生成跨图层的地理属性，必须做进一步的处理方才有可能解决。显理属性，必须做进一步的处理方才有可能解决。显然，这种方法的效率不高。然，这种方法的效率不高。本讲稿第三十页，共六十七页 五、五、特征数据模型特征数据模型：以某种属性集作为分类标准以某种属性集作为分类标准,将地理实体分类为将地理实体分类为具有该种属性

22、集的实体集合具有该种属性集的实体集合,这一类地理实体就这一类地理实体就够成够成地理特征地理特征。本讲稿第三十一页，共六十七页实体实体:是真实世界的现象是真实世界的现象,它不能再被进一步细分为它不能再被进一步细分为同一类现象。同一类现象。特征特征:具有相同属性及关系的一类实体具有相同属性及关系的一类实体,特征的概特征的概念既包含实体集念既包含实体集,也包含对实体集的数字描述。也包含对实体集的数字描述。本讲稿第三十二页，共六十七页 计算机环境中，特征的编码表示称计算机环境中，特征的编码表示称特征对特征对象象，一个特征对象包含关于该特征的，一个特征对象包含关于该特征的空间（位置）空间（位置）组件与非

23、空间组件组件与非空间组件的的属性和关系属性和关系，属性被定义，属性被定义为空间的或非空间的特性，对象与对象间具有拓为空间的或非空间的特性，对象与对象间具有拓扑与非拓扑关系，空间组件，通常为一个坐标集扑与非拓扑关系，空间组件，通常为一个坐标集合，表明特征的位置，非空间组件由属性来描述。合，表明特征的位置，非空间组件由属性来描述。本讲稿第三十三页，共六十七页 在基于特征在基于特征GISGIS中，属性和关系直接连接在特征中，属性和关系直接连接在特征的标识符上，可有效地描述特征的特性。另外，特征的标识符上，可有效地描述特征的特性。另外，特征能被聚集或联合而形成一个复合特征，这种复合特征能被聚集或联合而

24、形成一个复合特征，这种复合特征在通常的基于图层的在通常的基于图层的GISGIS中是不能有效获得的。中是不能有效获得的。本讲稿第三十四页，共六十七页1 1、基于特征的建模方法最重要的、基于特征的建模方法最重要的应用领域：应用领域：GISGIS标准化研究及标准制定标准化研究及标准制定基于特征的基于特征的GISGIS数据库的开发工作数据库的开发工作本讲稿第三十五页，共六十七页2 2、特征模型的对象包含的、特征模型的对象包含的要素要素：在面向对象系统中在面向对象系统中,一个特征可以被看作一个一个特征可以被看作一个对象对象。唯一标识符；唯一标识符；位置或几何信息；位置或几何信息；非空间属性数据；非空间属

25、性数据；拓扑关系；拓扑关系；非拓扑关系；非拓扑关系；方法；方法；本讲稿第三十六页，共六十七页3 3、面向对象的基于特征模型的对象类型：、面向对象的基于特征模型的对象类型：特征对象类型；几何对象类型特征对象类型；几何对象类型；特征对象用于描述一类地理特征的非空间特特征对象用于描述一类地理特征的非空间特性。几何对象存储关于地理特征空间位置的信息。性。几何对象存储关于地理特征空间位置的信息。本讲稿第三十七页，共六十七页4 4、面向对象的基于特征数据模型的开发、面向对象的基于特征数据模型的开发,应依据的应依据的抽抽象机制象机制：分类分类：将享有共同行为和特性的对象绘制成一：将享有共同行为和特性的对象绘

26、制成一个公有类。个公有类。概括概括：通过组合几个具有相似类型对象的类或具有：通过组合几个具有相似类型对象的类或具有共同属性和操作的类共同属性和操作的类,从而形成更一般的超类的一种机从而形成更一般的超类的一种机制。制。本讲稿第三十八页，共六十七页 聚集聚集：集合一批具有其各自函数功能的子类对：集合一批具有其各自函数功能的子类对象象,以形成一个在语义上水平更高的双亲对象。以形成一个在语义上水平更高的双亲对象。联合联合：联系相似对象类来形成一个对象类的集合：联系相似对象类来形成一个对象类的集合的机制。的机制。特殊化特殊化：与概括相反：与概括相反,是创建从更高级的对象类继是创建从更高级的对象类继承结构

27、的特殊类。承结构的特殊类。本讲稿第三十九页，共六十七页5 5、面向对象的特征、面向对象的特征GISGIS：建模方法是一种在较高抽象层次上的建模方法，具有较好的地建模方法是一种在较高抽象层次上的建模方法，具有较好的地理信息认知观，亦很好地解决了利用面向对象的原理与方法来定理信息认知观，亦很好地解决了利用面向对象的原理与方法来定义和建立空间关系与非空间关系。义和建立空间关系与非空间关系。对地理现象的数字表示和空间描述更完备、更具有整体性。对地理现象的数字表示和空间描述更完备、更具有整体性。使特征使特征GIS模型的语义更加丰富，从而能够很好地表示复杂模型的语义更加丰富，从而能够很好地表示复杂地理现象

28、和实体。地理现象和实体。本讲稿第四十页，共六十七页 六、六、面向对象的矢量栅格一体化数据模型面向对象的矢量栅格一体化数据模型：采用矢量栅格化方法，将目标的点、线、采用矢量栅格化方法，将目标的点、线、面、体等矢量基元用栅格体元的有序集合表示，面、体等矢量基元用栅格体元的有序集合表示，每种类型的目标均由小立方体填充。该模型既每种类型的目标均由小立方体填充。该模型既具有矢量和栅格数据的特点，又实现了面向对具有矢量和栅格数据的特点，又实现了面向对象的表达。象的表达。本讲稿第四十一页，共六十七页1 1、矢栅一体化模型、矢栅一体化模型与栅格模型的区别与栅格模型的区别：栅格模型属于一种面向栅格元素的方法，而

29、栅格模型属于一种面向栅格元素的方法，而一体化模型是一种面向目标的方法。一体化模型是一种面向目标的方法。栅格模型按照其内在的空间顺序进行存储，而栅格模型按照其内在的空间顺序进行存储，而一体化模型按照层次化的结构进行组织。一体化模型按照层次化的结构进行组织。本讲稿第四十二页，共六十七页2 2、矢栅一体化模型、矢栅一体化模型与矢量模型的区别与矢量模型的区别：矢量模型对子空间矢量模型对子空间(点、线、面、体点、线、面、体)的划分是的划分是不规则的、无序的，而一体化模型则相反。不规则的、无序的，而一体化模型则相反。矢量模型对目标只表示其端点矢量模型对目标只表示其端点(线线)、边界线、边界线(面面)和表面

30、，而一体化模型除此以外，还对目标和表面，而一体化模型除此以外，还对目标内部整个空间进行填充、表达。内部整个空间进行填充、表达。本讲稿第四十三页，共六十七页3 3、三维空间目标的、三维空间目标的分类分类：点状目标点状目标：是一个零维空间目标，其空间位置由对：是一个零维空间目标，其空间位置由对应体元的栅格坐标确定，可表示为应体元的栅格坐标确定，可表示为:=,。线状目标线状目标：是一维空间目标，可表示为体元的有：是一维空间目标，可表示为体元的有序集合序集合:=1,2,为体元。对于为体元。对于拓扑弧段，定义其起点和终点拓扑弧段，定义其起点和终点:=11，=，其他点，其他点=|1,1,称为内点。称为内点

31、。本讲稿第四十四页，共六十七页 面状目标面状目标：是一个二维目标，由面经过的体元：是一个二维目标，由面经过的体元的集合表示的集合表示:=1,2,也可表示为一条也可表示为一条或多条边界弧段的集合或多条边界弧段的集合,=1,2,。体状目标体状目标：由所包括的体元的集合表示：由所包括的体元的集合表示:=1,2,，也可由一个或多个曲面的集合，也可由一个或多个曲面的集合=1,2,来描述。来描述。本讲稿第四十五页，共六十七页七、七、集成化空间数据、属性数据管理模型集成化空间数据、属性数据管理模型：从空间数据的特点来看，面向对象模型从空间数据的特点来看，面向对象模型比较适合空间数据的表达与管理：比较适合空间

32、数据的表达与管理：面向对象的封装性面向对象的封装性：将用户定义的对象类中的：将用户定义的对象类中的数据与函数封装在一起数据与函数封装在一起,允许特征的整体表示。允许特征的整体表示。面向对象的继承性面向对象的继承性：允许地理特征的概括和：允许地理特征的概括和特殊化特殊化,使得特征层次的表示变得容易。使得特征层次的表示变得容易。本讲稿第四十六页，共六十七页 面向对象的多态性：面向对象的多态性：允许相同的消息为合适的允许相同的消息为合适的类调用不同的方法类调用不同的方法,这方便了对不同但相似的对这方便了对不同但相似的对象的操作。象的操作。面向对象及其抽象机制：面向对象及其抽象机制：使复杂对象的表示和

33、基使复杂对象的表示和基于特征于特征GISGIS系统的实现成为可能。系统的实现成为可能。本讲稿第四十七页，共六十七页第二节第二节 空间数据与属性数据的集成空间数据与属性数据的集成1 1、空间数据存储空间数据存储：文件形式存放空间数据的文件形式存放空间数据的不足不足：数据冗余度大且重复普遍；数据冗余度大且重复普遍；缺乏数据独立性；缺乏数据独立性；数据缺乏集中管理；数据缺乏集中管理；一、空间数据与属性数据的分离存储：一、空间数据与属性数据的分离存储：本讲稿第四十八页，共六十七页安全性和完整性无法保障；安全性和完整性无法保障；无法进行文件共享和文件的网络操作无法进行文件共享和文件的网络操作；造成空间数

34、据和属性数据的分离；造成空间数据和属性数据的分离；本讲稿第四十九页，共六十七页2 2、属性数据存储属性数据存储（采用二维表形式）：（采用二维表形式）：优点：优点：能以简单、灵活的方式表达现实世界各种实体及能以简单、灵活的方式表达现实世界各种实体及其相互间关系；其相互间关系；使数据操纵有高度灵活性；使数据操纵有高度灵活性；关系间的寻找在正反两个方向上难易度一样；关系间的寻找在正反两个方向上难易度一样；关系模型用表格而不是指针链来表示和实现实体间的关系模型用表格而不是指针链来表示和实现实体间的联系。联系。本讲稿第五十页，共六十七页3 3、混合结构模型中属性数据与空间数据的组织混合结构模型中属性数据

35、与空间数据的组织:数据在传统的数据在传统的GISGIS系统中采用的是混合管理模式，系统中采用的是混合管理模式，即由文件系统来管理空间数据，由关系型数据库管即由文件系统来管理空间数据，由关系型数据库管理系统来管理属性数据，通过在空间数据文件和关理系统来管理属性数据，通过在空间数据文件和关系型数据库中的属性数据之间建立关联，构建应用系型数据库中的属性数据之间建立关联，构建应用系统。系统。本讲稿第五十一页，共六十七页1、用关系数据库统一存储：、用关系数据库统一存储：扩展式扩展式：在标准：在标准RDBMS的顶层，通过将地的顶层，通过将地理结构查询语言理结构查询语言(GeoSQL)转化成标准的转化成标准

36、的SQL查询，借助索引数据的辅助关系实施查询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作空间索引操作。二、空间数据与属性数据的统一存储：二、空间数据与属性数据的统一存储：本讲稿第五十二页，共六十七页 开放式开放式：利用专门开发的：利用专门开发的DBMS来统一管来统一管理空间数据与属性数据理空间数据与属性数据 统一式统一式：在开放型：在开放型DBMS基础上扩充空间基础上扩充空间数据表达功能。数据表达功能。本讲稿第五十三页，共六十七页 优点优点：对于多用户、大数据量的：对于多用户、大数据量的GIS应用，应用，有较大优势，在部门有较大优势，在部门GIS和企业级和企业级GIS的建的建设中，可降低系统的复杂

37、程度，提高开发设中，可降低系统的复杂程度，提高开发效率和系统性能，还为效率和系统性能，还为WEBGIS的建设提的建设提供数据支持，使其远程访问数据的能力得供数据支持，使其远程访问数据的能力得到提高。到提高。本讲稿第五十四页，共六十七页缺点缺点：统一管理的是不连续的、相关性较小的数字和字符，而地理信息数据统一管理的是不连续的、相关性较小的数字和字符，而地理信息数据是连续的、且有很强空间相关性。是连续的、且有很强空间相关性。统一管理的实体类型较少，关系简单、固定，而地理空间数据的实统一管理的实体类型较少，关系简单、固定，而地理空间数据的实体类型繁多，关系复杂。体类型繁多，关系复杂。关系数据库中同一

38、关系表的各记录（元组）是等长的，须解关系数据库中同一关系表的各记录（元组）是等长的，须解决它与决它与GISGIS属性项（或坐表串）不等长之间的矛盾。属性项（或坐表串）不等长之间的矛盾。RDBRDB只操纵和查询文字和数字信息，而地理空间数据库中需要大只操纵和查询文字和数字信息，而地理空间数据库中需要大量的空间数据操作和查询。量的空间数据操作和查询。本讲稿第五十五页，共六十七页对于空间数据的对于空间数据的处理方法处理方法：在客户端增加空间数据引擎用于创建空在客户端增加空间数据引擎用于创建空间索引和管理空间数据的访问和处理间索引和管理空间数据的访问和处理。采用中间件方式建立空间索引和对空间采用中间件

39、方式建立空间索引和对空间数据进行访问和处理数据进行访问和处理。本讲稿第五十六页，共六十七页2、面向对象数据库（、面向对象数据库（OODB）统一存储：）统一存储：为了更好的了更好的为现实世界中的空世界中的空间对象建模，象建模，人人们用面向用面向对象数据象数据库处理理GISGIS数据。面向数据。面向对象象数据数据库采用面向采用面向对象方法建立数据存取和象方法建立数据存取和处理的新模式，其目理的新模式，其目标是准确的描述空是准确的描述空间对象象及其行及其行为。空。空间和非空和非空间数据数据统一存一存储在在对象存象存储系系统中。中。本讲稿第五十七页，共六十七页 面向面向对象技象技术三个主要概念：三个主

40、要概念：方法方法：方法与方法与对象的行象的行为捆捆绑在一起，定在一起，定义在数据在数据库模型内。模型内。继承承：在原有在原有类的基的基础上定上定义新的新的对象象类。新定。新定义的的类自自动继承父承父类的特征（的特征（值、参考、行、参考、行为方法），从而有系方法），从而有系统地地创建建和和维护类的整个的整个层次式架构。次式架构。封装封装：对象是封装数据和方法后的表示。封装象是封装数据和方法后的表示。封装结合合继承，承，大大提高大大提高创建复建复杂地理数据模型的能力。地理数据模型的能力。本讲稿第五十八页，共六十七页 空间数据作为一个个实体抽象出来的类，存放和管空间数据作为一个个实体抽象出来的类，存

41、放和管理的效率得到很大改善；理的效率得到很大改善；对空间数据建立空间索引，大大提高了查询、对空间数据建立空间索引，大大提高了查询、处理、空间分析的效率；处理、空间分析的效率；空间数据和属性数据在空间数据和属性数据在OOBMSOOBMS中有机地集成起来，中有机地集成起来，建立统一的管理机制；建立统一的管理机制；优点：优点：本讲稿第五十九页，共六十七页 对象关系型数据库模型，它不借助任何插件来处对象关系型数据库模型，它不借助任何插件来处理空间数据类型，能快速有效处理所有数据。理空间数据类型，能快速有效处理所有数据。对象关系型空间数据库在一个数据库内同时储存、对象关系型空间数据库在一个数据库内同时储

42、存、查找和管理空间数据和属性数据，在大量用户访问海查找和管理空间数据和属性数据，在大量用户访问海量数据库的环境下，保持系统速度和维护数据的完整量数据库的环境下，保持系统速度和维护数据的完整性。性。本讲稿第六十页，共六十七页 空间数据管理的最佳形式为空间数据管理的最佳形式为基于对象模型的数基于对象模型的数据库据库；但以空间数据为基础的应用系统，特别是；但以空间数据为基础的应用系统，特别是GISGIS系统的最佳数据管理系统是系统的最佳数据管理系统是对象关系型数据库。对象关系型数据库。因为这些应用系统不仅包括空间数据管理还包括因为这些应用系统不仅包括空间数据管理还包括很多属性数据的管理。很多属性数据

43、的管理。对象关系型数据库管理系统将为我们目前的各种对象关系型数据库管理系统将为我们目前的各种应用系统开发提供强有力的支撑，同时对象关系型数应用系统开发提供强有力的支撑，同时对象关系型数据库也将成为数据库系统的新的发展方向。据库也将成为数据库系统的新的发展方向。总结：总结：本讲稿第六十一页，共六十七页1、ESRI的的ArcSDE与与Geodatabase Geodatabase是是ESRI公司继公司继Coverge,ShapeFile后推后推出的一种空间数据模型，是建立在出的一种空间数据模型，是建立在DBMS之上的统一之上的统一的、智能化的空间数据库；的、智能化的空间数据库；ArcSDE以层的方

44、式来管理地理数据，具有共同属性项以层的方式来管理地理数据，具有共同属性项的一类要素可以放到一层中，每个数据库记录对应一个的一类要素可以放到一层中，每个数据库记录对应一个实际要素；实际要素；三、集成的商业化解决方案：三、集成的商业化解决方案：本讲稿第六十二页，共六十七页 在在产品组成方面产品组成方面：9.1中，中，Geodatabase包括：包括：Personal Geodatabase和和ArcSDE Geodatabase，前者是将空间数据存储在，前者是将空间数据存储在Access中，后者是将数据存储中，后者是将数据存储在在Oracle，SQL Server中中。9.2中，新推出了中，新推出

45、了File Geodatabase，并且在，并且在ArcSDE Geodatabase部分，变成了三种类型：部分，变成了三种类型：ArcSDE Personal Geodatabase，ArcSDE Workgroup Geodatabase，ArcSDE Enterprise Geodatabase，前两种是前两种是9.2新推出来的产品，是将空间数据存储新推出来的产品，是将空间数据存储在在SQL Server Express中，而第三种就是中，而第三种就是9.1版本的版本的ArcSDE Geodatabase。ArcGIS 9.2产品推出以后，产品推出以后，Geodatabase部分发部分发

46、生了比较大的变化：生了比较大的变化：本讲稿第六十三页，共六十七页2、Mapinfo 公司公司SpatialWare SpatialWare是第一个在是第一个在oracle环境下基于环境下基于SQL进行空间查询和分析的空间信息管理系统，进行空间查询和分析的空间信息管理系统，成为一个使用便利、无缝拼接及符合工业标准成为一个使用便利、无缝拼接及符合工业标准的数据库的新标志。的数据库的新标志。本讲稿第六十四页，共六十七页 MapInfo SpatialWare是是MapInfo公司推出的空间公司推出的空间数据库服务器，它的主要作用是能够把复杂的数据库服务器，它的主要作用是能够把复杂的MapInfo地图对象存入大型数据库中，并能为其建地图对象存入大型数据库中，并能为其建立空间数据索引，从而实现在数据库服务器上对属立空间数据索引，从而实现在数据库服务器上对属性数据和空间图形对象数据进行统一的管理。性数据和空间图形对象数据进行统一的管理。本讲稿第六十五页，共六十七页学习网站：学习网站：http:/ 本讲稿第六十七页，共六十七页