第二章MapInfo空间数据拓扑关系模型Word文档格式.docx
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“空间实体+空间索引”模型的空间查询功能是通过“空间索引”技术来实现的。
空间索引的目的是对给定的空间坐标，能够以尽快的速度搜索到坐标范围内的空间对象。
MapInfo采用R-Tree技术将空间实体的最小外接矩形MBR（MinimumBoundingRectangle）存储在索引中，并按从大到小的顺序进行索引搜索。
成立了空间索引，就可以快速地进行空间分析了。
R-Tree最先是由A.Gunman在1984年提出的，是一种采用对象界定技术的高度平衡树，是B树向多维空间进展的另一种形式，是目前最流行的动态空间索引结构之一。
索引是一种有效的检索手腕。
它是通过比较运算慢慢追踪到检索的对象。
若是比较运算的开销专门大,则索引的效率很低,所起作用就不大。
为此,现有的空间索引一般按点和MBR作为搜索对象。
MBR是不规则区域的最小限定矩形。
该矩形的数据结构为：
RECT（ID，x1，x2，y1，y2），其中,ID为矩形对象标识；
x1、x2、y1、y2表示最大、最小范围。
如此，空间查询能够分为两步：
①用MBR排除不知足查询要求的对象,检查出一个候选对象集；
②用精准方式对候选对象集中的对象逐个进行校检,找出真正查询的对象集。
R-Tree空间索引方式进一步延伸了上述概念，设计一些虚拟的矩形目标，将一些空间位置相近的目标包括在那个矩形内，这些虚拟的矩形作为空间索引，它含有所包括的空间对象的指针,称为目录MBR，对应于R树的中间结点。
而具体的对应于每一个目标的矩形，称为对象MBR，对应于R-Tree的叶结点,如图：
图R-Tree
其中结点有以下结构:
L：
（E1,…,En）
Ei：
（MBR,p）
即一个结点包括索引项E1，…，En（Lmin≤n≤Lmax）。
其中，Lmin和Lmax别离代表结点中能够容纳的最小和最大的索引项数量；
p是指针。
在叶结点中,p指向MBR所近似表示的空间对象；
在非叶结点中,p指向含有MBR中所有成员的子结点。
R树中每一个结点所能拥有的索引项数量是有上下限的。
下限保证索引对空间的有效利用，索引项的数量小于下限的结点将被删除,该结点的索引项将被分派到其他的结点中；
设立上限的原因是因为每一个结点只对应一个磁盘页,若是某个结点要求的空间大于一个磁盘页,那么该结点就要被划分为两个新结点,原来结点的所有索引项将被分派到两个新的结点中。
在构造虚拟矩形时,应尽可能包括多的目标,矩形之间尽可能少的重叠,虚拟矩形还能够进一步地细分,即能够再套虚拟矩形形成多级空间索引。
相对于，POLYVRT的长处是多个不同的对象能够共用相同的结点，节省存储空间，但由此产生的问题是其结构加倍复杂，数据的编辑和保护比较困难。
而“空间实体+空间索引”模型虽然会造成公共结点的重复存储，可是其结构化的实体模型使得对某个对象的更改不会影响到其它对象的概念，从而大大增强了空间数据的可保护性。
另外，基于POLYVRT结构的空间数据组织不能被规范为关系模式，而基于“空间实体+空间索引”模型能够规范为“实体-关系”模型，从而能够与关系数据库系统结合，在关系数据库内实现对空间数据的查询、分析和处置等操作。
MapInfo主要技术特点
（1）以表（Table）的形式组织信息
每一个表都是一组MapInfo文件，这些文件组成了地图文件和数据库文件。
为利用MapInfo，就需要有组成表的用户数据和地图文件。
这些文件能够来自MapInfo或由用户创建。
用户要想在MapInfo中工作，就必需打开一个或多个表。
MapInfo通过表的形式将数据与地图有机地结合在一路。
当用户在MapInfo中打开数据文件时，MapInfo将创建一个表。
那个表至少由两个独立的文件组成，一个是包括数据结构的文件，另一个是包括原始数据的文件。
一个典型的MapInfo表将主要由*.tab、*.dat、*.wks、*.mdb、*.dbf、*.xls、*.map、*.id、*.ind文件格式组成。
（2）图形对象
MapInfo内置的数据库管理系统是一种关系型数据库管理系统，也是用二维表组织数据。
与其它关系型数据库不同的是表结构中除可包括常常利用类型的属性列外，还引入一个图形对象列（OBJ列），用于存储图形对象（如线、区域等）。
MapInfo提供许多图形对象的操作接口，利用这些接口能够生成和处置所需要的各类图形。
（3）地图图层化
MapInfo是按图层组织运算机地图的。
也就是说，将一幅运算机地图加工成多个层层叠加的透明层，那个透明层就称为图层。
每一个图层包括了整个地图的一个不同方面。
例如，第一个图层包括市边界，第二个图层表示市府的符号，第三个图层由标注文本组成，把它们层层叠加就形成一幅完整的地图。
在创建每一个图层时，都要为其成立一张表，MapInfo就是通过这种方式使表与地图之间成立了联系。
也就是说，MapInfo是以表的形式来进行管理的，每一个表一般包括两部份：
地图部份和数据库（属性）部份。
（4）专题地图
提供多种数据可视化的专题地图，能将数据库中的信息进行直观的可视化分析。
利用专题渲染在地图上显示数据时，能够清楚地看出在数据记录中难以发觉的模式或趋势，为用户的决策提供依据。
专题地图包括范围值、点密度、柱状图、品级符号、饼图和独立值六种形式。
（5）内置ODBC
MapInfo内置ODBC，支持各类关系型数据库，支持SQL查询，从而保证了对原有数据库的沿用和对远程数据库地访问。
具有空间查询的功能扩展（如缓冲区、叠加等），采用数据仓库的最新技术OLAP（OnlineAnalyticalProcessing）的联机事物处置，对于应用程序实现图形查询和表查询提供了壮大的手腕。
通过MapInfo中的Easyload能够把MapInfo的Tab文件上载到远程的数据库上面，比如MicrosoftSQL、Oracle等大型数据上面。
（6）支持多种数据格式及其转换
MapInfo既支持数字化仪的图形输入方式，直接生成矢量图，也支持目前市场上流行的图形图象格式。
可同意AutoCAD的DWG、DXF标准文件格式，还可通过MIF及MID文件与其它软件成立数据的接口。
其中MIF文件内保留有图形信息，MID文件内保留有图形的属性信息。
MIF及MID文件通过MapInfo的菜单命令Import和Export来输入和产生。
MapInfo中的通用转换器（UniversalTranslator）能够实现多源数据的互操作。
（7）二次开发工具MapBasic
作为一个系统软件，MapInfo提供了能够将其所有的功能用程序来驱动的方式，内置标准的二次开发工具--MapBasic。
MapBasic不仅与公共化的Basic语法相一致，具有大体一致的常常利用函数集（计算、字符串处置、文件I/O、DLL挪用等），而且利用MapBasic语言所提供的函数、进程和语句命令能够完成许多有关图形对象管理的复杂操作和运算。
它的真正优势在于对MapInfo中的Table及其图形对象的管理所提供的特性和壮大功能。
采用面向对象及事件驱动编程
（8）集成二次开发能力
具有OLE和OLEAutomation功能，能够方便地利用Delphi、VB、VC等多种开发工具，保证了新的应用程序与原有的应用界面维持一致，为往后的深层开发提供一个扩展空间。
MapInfo的数据组织
MapInfo采用双数据库存储模式，即其空间数据与属性数据是分开来存储的。
属性数据存储在关系数据库的若干属性表中，而空间数据则以MapInfo的自概念格式保留于若干文件中，二者通过必然的索引机制联系起来。
为了提高查询和处置效率，MapInfo采用层次结构对空间数据进行组织，即按照不同的专题将地图分层（图层还能够分成若干图幅），每一个图层存储为若干个大体文件。
（1）属性数据的表结构文件*.TAB
属性数据表结构文件概念了地图属性数据的表结构，包括字段数、字段名称、字段类型和字段宽度、索引字段及相应图层的一些关键空间信息描述。
*.TAB文件实际上是一个文本文件，能够在写字板中打开观察其内容。
（2）属性数据文件*.DAT
属性数据文件中寄存完整的地图属性数据。
在文件头以后，为表结构描述，其后首尾相接地紧随着各条具体地属性数据记录。
（3）交叉索引文件*.ID
交叉索引文件记录了地图中每一个空间对象在空间数据文件（*.MAP）中的位置指针。
每四个字节组成一个指针。
指针排列的顺序与属性数据文件（*.DAT）中属性数据记录寄存的顺序一致。
交叉索引文件实际上是一个空间对象的定位表。
（4）空间数据文件*.MAP
具体包括了各地图对象的空间数据。
空间数据包括空间对象的几何类型、坐标信息和颜色信息等。
另外还描述了与该空间对象对应的属性数据记录在属性数据文件（*.DAT）中的记录号。
如此，当用户从地图上查询某一地图对象时，就可以够方便地查到与之相关的属性信息。
图MapInfo的文件格式及数据关联机
（5）索引文件.IND
索引文件并非是必需的，只有当用户规定了数据库的索引字段后MapInfo才会自动产生索引文件。
索引文件中对应于每一个索引字段都有一个索引表。
在每一个索引表中，先给出总的数据库记录数量，然后依照索引顺序给出每条属性数据记录在对应的索引字段处的具体属性数据和该记录在属性文件（.DAT）及交叉索引文件（*.ID）中的记录号。
*.tab：
该文件描述MapInfo表的结构。
它是描述包括数据的文件的格式的小文本文件。
*.dat（.mdb、.aid或.dbf）：
这些文件包括表格数据。
*.map：
该文件描述图形对象（若是该表没有任何地图对象，则该文件将不存在）。
*.id：
该文件是将数据与对象相链接的交叉引用文件（若是该表没有如何地图对象，则该文件将不存在）。
*.ind：
它是索引文件。
通过该索引文件，您能够利用Find对象搜索地图对象。
图MapInfo的索引文件机制。
MIF与MID
GIS软件的空间数据互操作一般模式如下图：
图GIS软件空间数据互操作的一般模式
MIF文件是MapInfo的中间文件，类似于ArcView中间的E00格式文件。
GIS软件之间的空间数据互操作是一般是通过对中间格式的文件进行的转换。
比如：
MapGIS、GeoMedia与MapInfo是通过MIF文件来完成空间数据的互操作。
掌握MIF文件的特征对空间数据的互操作有必然的作用。
MID文件寄存MIF图形文件对应的属性文件。
一个标准的MIF文件描述如下：
Version300……MIF文件的版本
Charset"
WindowsSimpChinese"
……概念字符串的类型（简体中文）
Delimiter"
"
……定义字符分格符
CoordSysNonEarthUnits"
m"
Bounds,,……概念坐标系统和图形边界
Columns3……表中包括的字段数
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