空间数据库系统的设计与实现C.ppt

1、空间数据库系统的设计与实现 在第七章的第一、第二部分介在第七章的第一、第二部分介绍绍了空了空间间数据的特征、数据的特征、规规范与范与标标准；空准；空间间数据的数据的逻辑预处逻辑预处理（包括分幅、分理（包括分幅、分层层和分和分专题专题要素）；空要素）；空间间数据的概念数据的概念设计设计以及空以及空间间数数据的据的逻辑设计逻辑设计。在。在这这一部分将介一部分将介绍绍空空间间数据数据库库的功能的功能设计设计和空和空间间数据采集建数据采集建库库。教学提纲五、空间数据库的功能设计 六、空间数据采集建库 退出退出五、空间数据库的功能设计（一）（一）空空间间数据数据输输入入设计设计 （二）（二）空空间间数据

2、数据检检索索设计设计 （三）（三）空空间间数据数据输输出出设计设计 （四）（四）空空间间数据更新数据更新设计设计 （五）（五）空空间间数据共享数据共享设计设计 返回返回空间数据输入内容图图形数据：地形数据：地图图、遥感、遥感图图象、象、实测实测数据等。数据等。输输入主要是完入主要是完成数字化工作，主要采用两种形式：手扶跟踪数字化和成数字化工作，主要采用两种形式：手扶跟踪数字化和扫扫描数字化（屏幕跟踪），它描数字化（屏幕跟踪），它们们各有各有优优缺点，此外，缺点，此外，还还有几有几何坐何坐标输标输入（如入（如COGOCOGO）和和现现有数据有数据转换输转换输入。入。属性数据：有关空属性数据：有关

3、空间实间实体的属性信息。体的属性信息。输输入一般采用表格入一般采用表格形式，以形式，以IDID码实现码实现与与图图形数据的形数据的连连接。接。空间数据输入设计原则良好的交互性。如确认输入、确认删除、确认取消等都为良好的交互性。如确认输入、确认删除、确认取消等都为用户提供反馈信息和帮助信息用户提供反馈信息和帮助信息 允许用户进行简单的数据编辑允许用户进行简单的数据编辑提供恢复功能。允许恢复到错误输入前的正确状态提供恢复功能。允许恢复到错误输入前的正确状态 对于表格数据的输入，要提供缺省值、输入格式、有效性对于表格数据的输入，要提供缺省值、输入格式、有效性检验等功能，使用户快速而准确地输入数据检验

4、等功能，使用户快速而准确地输入数据空间数据输入设计考虑因素数据的组织和存放。整个目录结构要很清晰数据的组织和存放。整个目录结构要很清晰设计并建立完整的符号库，包括点状符号、线状符号、面设计并建立完整的符号库，包括点状符号、线状符号、面状符号和特殊的符号状符号和特殊的符号良好的输入界面和数据接口良好的输入界面和数据接口 数据组织存放目录结构示意图 GIS数据库要素N要素P要素1分幅A分幅D分幅J图层1图层K图层M图形数据属性数据总目录第一级子目录第二级子目录第三级子目录 返回返回空间数据检索设计目的：从空目的：从空间间数据数据库库中快速高效地中快速高效地检检索出所需要的数据索出所需要的数据实质实

5、质：按一定条件：按一定条件对对空空间实间实体的体的图图形数据和属性数据形数据和属性数据进进行行查询检查询检索，形成一个新的空索，形成一个新的空间间数据子集数据子集方法：根据方法：根据GISGIS应应用的用的实际实际要求，用要求，用SQLSQL语语言、言、扩扩展展SQLSQL语语言和具有言和具有检检索功能的索功能的GISGIS命令（如命令（如Arc/InfoArc/Info中的中的#MergeMerge、#Overlay#Overlay、#select#select、#Polygon#Polygon、#Assess#Assess等）来等）来实现实现注：空注：空间检间检索是目前空索是目前空间间数据

6、数据检检索研究的索研究的热热点，点，最常最常见见空空间间数据数据检检索是基于拓扑关系（包括索是基于拓扑关系（包括邻邻接、关接、关联联、包含等）、包含等）的空的空间检间检索索GIS中数据检索类型及其特点 检索类型检索类型 检索方法检索方法 特点特点 鼠标定位检鼠标定位检索索 鼠标定位于图形区域得到相应属性数据；鼠标指鼠标定位于图形区域得到相应属性数据；鼠标指向属性数据则高亮显示相应图形数据向属性数据则高亮显示相应图形数据 实现了图形数据和属性实现了图形数据和属性数据的双向查询检索数据的双向查询检索 分层检索分层检索 在分层组织和存储的在分层组织和存储的GISGIS数据中，检索某一特定数据中，检索

7、某一特定图层的图形数据和属性数据图层的图形数据和属性数据 提高了检索速度提高了检索速度 开窗检索开窗检索 在屏幕上任意开一个窗口，检索窗口内的图形数在屏幕上任意开一个窗口，检索窗口内的图形数据和属性数据据和属性数据 对于对于GISGIS叠置分析大有好叠置分析大有好处，也可进行缓冲区检处，也可进行缓冲区检索索 条件检索条件检索 根据属性条件来检索图形数据，常用的地址匹配根据属性条件来检索图形数据，常用的地址匹配检索属于条件检索之一检索属于条件检索之一 用属性数据的数据项与用属性数据的数据项与运算符来构建条件表达运算符来构建条件表达式式 空间检索空间检索 是基于空间关系的检索，包括拓扑关系、顺序关

8、是基于空间关系的检索，包括拓扑关系、顺序关系（如左、右、上、下、前、后等）、度量关系系（如左、右、上、下、前、后等）、度量关系（如距离）（如距离）目前还不是很成熟目前还不是很成熟 基于拓扑关系的主要空间检索面面-面关系面关系检检索。面索。面-面的关系有面的关系有8 8种，面种，面-面关系面关系检检索主索主要是要是查询查询并判断多个面并判断多个面实实体之体之间间是否相是否相邻邻、包含、相、包含、相交以及方向距离关系等交以及方向距离关系等线线-线线关系关系检检索。索。线线-线线关系有关系有3333种，它的种，它的检检索主要是索主要是查查询询并判断并判断线线与与线线之之间间是否有是否有邻邻接、相交、

9、平行、重叠接、相交、平行、重叠以及方向距离关系等以及方向距离关系等点点-点关系点关系检检索。主要是索。主要是查询查询并判断点与点之并判断点与点之间间距离、距离、方向以及重叠等关系方向以及重叠等关系线线-面关系面关系检检索。主要是索。主要是查询查询并判断并判断线线与面之与面之间间距离、距离、方向、相交及重叠等关系方向、相交及重叠等关系空间检索（续）点点-线关系检索。主要是查询并判断点与线之间距离、方向、线关系检索。主要是查询并判断点与线之间距离、方向、相交及重叠等关系相交及重叠等关系点点-面关系检索。主要是查询并判断点与面之间距离、方向及面关系检索。主要是查询并判断点与面之间距离、方向及包含等关

10、系包含等关系边缘匹配检索。指空间检索在多幅地图的数据文件之间进行边缘匹配检索。指空间检索在多幅地图的数据文件之间进行时，需要应用边缘匹配处理技术，建立跨越图幅边界的多边时，需要应用边缘匹配处理技术，建立跨越图幅边界的多边形，提取与查询相关联的图幅数据，然后将这些数据自动地形，提取与查询相关联的图幅数据，然后将这些数据自动地组织到连续的窗口范围内组织到连续的窗口范围内 注：当空间数据库的图幅很多时，需进行图库的管理和图幅之注：当空间数据库的图幅很多时，需进行图库的管理和图幅之间数据的无缝处理。此时，图库必须建立在统一的坐标体系、间数据的无缝处理。此时，图库必须建立在统一的坐标体系、统一的坐标原点

11、、统一的投影类型下，每个图幅至少要有四统一的坐标原点、统一的投影类型下，每个图幅至少要有四个控制点，并建立空间索引。个控制点，并建立空间索引。返回返回空间数据输出设计描述：指按实际应用的要求和可视化原则，将描述：指按实际应用的要求和可视化原则，将GISGIS操作和操作和分析的结果展示在屏幕上或打印到图纸上的过程分析的结果展示在屏幕上或打印到图纸上的过程原则：原则：应从美学原则出发，布局图中各个内容的位置，调配应从美学原则出发，布局图中各个内容的位置，调配大小和色彩，设计优美的地图整饰等大小和色彩，设计优美的地图整饰等 空间数据的输出应带有很大的灵活性，允许用户对输空间数据的输出应带有很大的灵活

12、性，允许用户对输出内容进行动态组合出内容进行动态组合 为常用的输出格式设计模板以方便用户为常用的输出格式设计模板以方便用户 输出数据的表达形式尽可能多样化，如采用多媒体技输出数据的表达形式尽可能多样化，如采用多媒体技术等术等返回返回空间数据更新设计空间数据更新设计是空间数据更新设计是GISGIS空间数据库设计的重要内容，因空间数据库设计的重要内容，因为数据更新是为数据更新是GISGIS活力源泉之一。随着活力源泉之一。随着GISGIS应用的深入，数应用的深入，数据成为制约据成为制约GISGIS发展的瓶颈，因此，迫切要求数据获取手发展的瓶颈，因此，迫切要求数据获取手段和数据更新手段不断得到完善。段

13、和数据更新手段不断得到完善。空间数据包括几何数据、属性数据和拓扑数据三种，根据空间数据包括几何数据、属性数据和拓扑数据三种，根据空间数据发生变化的数据类型，可以将空间数据的变更分空间数据发生变化的数据类型，可以将空间数据的变更分为三种类型为三种类型:几何数据几何数据 属性数据属性数据 宗地数据举例宗地数据举例 第一种第一种 不变不变 改变改变 一块宗地形状未变，权属变一块宗地形状未变，权属变 第二种第二种 改变改变 不变不变 一块宗地形状变，权属不变一块宗地形状变，权属不变 第三种第三种 改变改变 改变改变 一块宗地形状变，权属也变一块宗地形状变，权属也变 数据更新模型连续快照模型连续快照模型

14、：用一系列状态所对应的地图来反映地理现象用一系列状态所对应的地图来反映地理现象的时空演化过程。连续快照仅代表地理现象的状态，而缺乏的时空演化过程。连续快照仅代表地理现象的状态，而缺乏对现象所包含的对象变化的明确表现，因此它不能确定地理对现象所包含的对象变化的明确表现，因此它不能确定地理现象所包含的对象在时间上的拓扑联系。易于实现，但冗余现象所包含的对象在时间上的拓扑联系。易于实现，但冗余大大 底图修改模型：首先确定数据的初始状态，然后仅记录时间底图修改模型：首先确定数据的初始状态，然后仅记录时间片段后发生变化的区域，通过叠加操作来建立现时的状态数片段后发生变化的区域，通过叠加操作来建立现时的状

15、态数据，其中，每一次叠加则表示状态的一次变化据，其中，每一次叠加则表示状态的一次变化 时空合成模型时空合成模型：将每一次独立的叠加操作转换为一次性的合将每一次独立的叠加操作转换为一次性的合成叠加。这样，变化的积累形成最小变化单元，由这些变化成叠加。这样，变化的积累形成最小变化单元，由这些变化单元构成的图形文件和记录变化历史的属性文件联系在一起，单元构成的图形文件和记录变化历史的属性文件联系在一起，则可较完整地表达数据的时空特征则可较完整地表达数据的时空特征返回返回空间数据共享空间数据共享是空间数据共享是GISGIS界一直关心的问题，目前尚未完全解界一直关心的问题，目前尚未完全解决。决。影响空间

16、数据共享的有技术因素，也有非技术因素。其中，影响空间数据共享的有技术因素，也有非技术因素。其中，非技术因素涉及到政策与社会问题，根据谁投资谁受益的非技术因素涉及到政策与社会问题，根据谁投资谁受益的原则，可以考虑让空间数据商品化来解决该问题。而此处原则，可以考虑让空间数据商品化来解决该问题。而此处着重考虑空间数据共享的技术因素，即数据的规范化与标着重考虑空间数据共享的技术因素，即数据的规范化与标准化。准化。空间数据共享途径数据转换数据转换：是主要的共享途径，在不同的系统之间通过数是主要的共享途径，在不同的系统之间通过数据转换（导入据转换（导入/导出）来达到空间数据共享。由于存在数导出）来达到空间数据共享。由于存在数据损失，在数据转换前后需进行手工编辑据损失，在数据转换前后需进行手工编辑 基于元数据的空间数据网络查询和应用基于元数据的空间数据网络查询和应用：指在网络环境下指在网络环境下通过元数据的支持对空间数据的查询、下载和应用通过元数据的支持对空间数据的查询、下载和应用GISGIS互操作互操作：以消息机制为基础实现空间数据共享。采用以消息机制为基础实现空间数据共享。采用该方式不仅能实现空