《地理信息系统原理与方法》课程教学资源（PPT课件讲稿）空间数据管理

空间数据管理 本章首先介绍空间数据库、与一般数据库的比 较,以及空间数据库的存储方式。 然后介绍了GIS中两种重要的数据结构:栅格结 构和矢量结构,以及其具体的存储方式,然后 比较了两种结构的特点,并给出了其相互转换 算法。 最后介绍了空间检索中常用的技术—空间索 引,介绍了一些常用的空间索引方式,如BSP树 R树、CELL树等;以及空间数据的查询功能

空间数据管理 本章首先介绍空间数据库、与一般数据库的比 较，以及空间数据库的存储方式。 然后介绍了GIS中两种重要的数据结构：栅格结 构和矢量结构，以及其具体的存储方式，然后 比较了两种结构的特点，并给出了其相互转换 算法。 最后介绍了空间检索中常用的技术——空间索 引，介绍了一些常用的空间索引方式，如BSP树、 R树、CELL树等；以及空间数据的查询功能

1空间数据库 1.1地理信息系统与一般管理信息系统的比较 ()两者区别 1)在硬件上,为了处理图形和图像数据,系统 需要配置专门的输入和输出设备,如数字化仪 绘图机、图形图像的显示设备等;许多野外实地 采集和台站的观测所得到的资源信息是模拟量形 式,系统还需要配置模—数转换设备,这些设 备往往超过中央处理机的价格,体积也比较大。 2)在软件上,则要求研制专门的图形和图像数 据的分析算法和处理软件,这些算法和软件又直 接和数据的结构及数据库的管理方法有关

1.空间数据库 1.1地理信息系统与一般管理信息系统的比较 (一)两者区别 1）在硬件上，为了处理图形和图像数据，系统 需要配置专门的输入和输出设备，如数字化仪、 绘图机、图形图像的显示设备等；许多野外实地 采集和台站的观测所得到的资源信息是模拟量形 式，系统还需要配置模——数转换设备，这些设 备往往超过中央处理机的价格，体积也比较大。 2）在软件上，则要求研制专门的图形和图像数 据的分析算法和处理软件，这些算法和软件又直 接和数据的结构及数据库的管理方法有关

1空间数据库 1.1地理信息系统与一般管理信息系统的比较 3)在信息处理的内容和采用目的方面,一般的 管理信息系统,主要是查询检索和统计分析,处 理的结果,大多是制成某种规定格式的表格数据, 而地理信息系统,除了基本的信息检索和统计分 析外,主要用于分析研究资源的合理开发利用, 制定区域发展规划,地区的综合治理方案,对环 境进行动态的监视和预测预报,为国民经济建设 中的决策提供科学依据,为生产实践提供信息和 指导

1.空间数据库 1.1地理信息系统与一般管理信息系统的比较 3）在信息处理的内容和采用目的方面，一般的 管理信息系统，主要是查询检索和统计分析，处 理的结果，大多是制成某种规定格式的表格数据， 而地理信息系统，除了基本的信息检索和统计分 析外，主要用于分析研究资源的合理开发利用， 制定区域发展规划，地区的综合治理方案，对环 境进行动态的监视和预测预报，为国民经济建设 中的决策提供科学依据，为生产实践提供信息和 指导

1空问数据库 11地理信息系统与一般管理信息系统的比较 (二两者共同处 两者都是以计算机为核心的信息处理系统,都具 有数据量大和数据之间关系复杂的特点,也都随 着数据库技术的发展在不断的改进和完善。比较 起来,商用的管理信息系统发展快,用户数量大 而且已有定型的软件产品可供选用,这也促进了 软件系统的标准化。地理信息系统,由于上述 些特点,多是根据具体的应用要求专门设计,数 据格式和组织管理方法各不相同

1.空间数据库 1.1地理信息系统与一般管理信息系统的比较 (二)两者共同处 两者都是以计算机为核心的信息处理系统，都具 有数据量大和数据之间关系复杂的特点，也都随 着数据库技术的发展在不断的改进和完善。比较 起来，商用的管理信息系统发展快，用户数量大， 而且已有定型的软件产品可供选用，这也促进了 软件系统的标准化。地理信息系统，由于上述一 些特点，多是根据具体的应用要求专门设计，数 据格式和组织管理方法各不相同

1空间数据库 12空间数据库 数据库概念 数据库就是为一定目的服务,以特定的数据存储的相关 联的数据集合,它是数据管理的高级阶段,是从文件管 理系统发展而来的。地理信息系统的数据库(简称空间 数据库或地理数据库)是某一区域内关于一定地理要素 特征的数据集合。 数据库 图书馆 数据 图书 数据模型 书卡编目 数据的物理组织 图书存放规则、书架 数据库管理系统 图书管理员 外存 书库 用户 读者 数据存取 图书借阅

1.空间数据库 1.2空间数据库 (一) 数据库概念 数据库就是为一定目的服务，以特定的数据存储的相关 联的数据集合，它是数据管理的高级阶段，是从文件管 理系统发展而来的。地理信息系统的数据库（简称空间 数据库或地理数据库）是某一区域内关于一定地理要素 特征的数据集合。 数据库 图书馆 数据 图书 数据模型 书卡编目 数据的物理组织 图书存放规则、书架 数据库管理系统 图书管理员 外存 书库 用户 读者 数据存取 图书借阅

1空间数据库 12空间数据库 ()空间数据库特点 >数据量特别大; 不仅有地理要素的属性数据(与一般数据库 中的数据性质相似),还有大量的空间数据; 数据应用广泛;

1.空间数据库 1.2空间数据库 (一) 空间数据库特点 ➢数据量特别大； ➢不仅有地理要素的属性数据（与一般数据库 中的数据性质相似），还有大量的空间数据； ➢数据应用广泛；

1空间数据库 12空间数据库 (三)数据库管理系统 数据库管理系统( Database Management System,DBMS)是在文件处理系统的基础上 进一步发展的系统。DBMS在用户应用程序和 数据文件之间起到了桥梁作用。DBMS的最大 优点是提供了两者之间的数据独立性,即应用 程序访问数据文件时,不必知道数据文件的物 理存储结构。当数据文件的存储结构改变时, 不必改变应用程序

1.空间数据库 1.2空间数据库 (三)数据库管理系统 数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是在文件处理系统的基础上 进一步发展的系统。DBMS在用户应用程序和 数据文件之间起到了桥梁作用。DBMS的最大 优点是提供了两者之间的数据独立性，即应用 程序访问数据文件时，不必知道数据文件的物 理存储结构。当数据文件的存储结构改变时， 不必改变应用程序

1空间数据库 12空间数据库 1)采用标准DBMS存储空间数据的主要问题 GIs中空间数据记录是变长的,且要存储和维护空间 数据拓扑关系; >DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包 含、叠加等基本操作。 >GIS需要一些复杂的图形功能,一般的DBMS不能支 持 >地理信息是复杂的,单个地理实体的表达需要多个文 件、多条记录、或许包括大地网、特征坐标、拓扑关系 空间特征量测值、属性数据的关键字以及非空间专题属 性等; 具有高度内部联系的GIS数据记录需要更复杂的安全 性维护系统

1.空间数据库 1.2空间数据库 1)采用标准DBMS存储空间数据的主要问题 ➢GIS中空间数据记录是变长的，且要存储和维护空间 数据拓扑关系； ➢DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包 含、叠加等基本操作。 ➢GIS需要一些复杂的图形功能，一般的DBMS不能支 持； ➢地理信息是复杂的，单个地理实体的表达需要多个文 件、多条记录、或许包括大地网、特征坐标、拓扑关系、 空间特征量测值、属性数据的关键字以及非空间专题属 性等； ➢具有高度内部联系的GIS数据记录需要更复杂的安全 性维护系统

1空间数据库 12空间数据库 2)GIS数据管理方法主要4种类型 ①对不同的应用模型开发独立的数据管理服务,这是 一种基于文件管理的处理方法。 ②在商业化的DBMS基础上开发附加系统。开发一个 附加软件用于存储和管理空间数据和空间分析,使 用DBMS管理属性数据。 ③使用现有的DBMS,通常是以DBMS为核心,对系统 的功能进行必要扩充,空间数据和属性数据在同 个DBMS管理之下。需要增加足够数量的软件和功 能来提供空间功能和图形显示功能 ④重新设计一个具有空间数据和属性数据管理和分析 功能的数据库系统

1.空间数据库 1.2空间数据库 2)GIS数据管理方法主要4种类型 ① 对不同的应用模型开发独立的数据管理服务，这是 一种基于文件管理的处理方法。 ② 在商业化的DBMS基础上开发附加系统。开发一个 附加软件用于存储和管理空间数据和空间分析，使 用DBMS管理属性数据。 ③ 使用现有的DBMS，通常是以DBMS为核心，对系统 的功能进行必要扩充，空间数据和属性数据在同一 个DBMS管理之下。需要增加足够数量的软件和功 能来提供空间功能和图形显示功能。 ④ 重新设计一个具有空间数据和属性数据管理和分析 功能的数据库系统

1空间数据库 1.3数据与文件组织 ()数据组织分级 口数据项 数据项是可以定义数据的最小单位,也叫元素、基本项 字段等,数据项与现实世界实体的属性相对应,数据项 有一定的取值范围,称为域,域以外的任何值对该数据 项都是无意义的。 口记录 记录是由若干相关联的数据项组成,是处理和存储信息 的基本单位,是关于一个实体的数据总和,构成该记录 的数据项表示实体的若干属性。为了唯一标识每个记录, 就必须有记录标识符,也叫关键字。记录标识符一般由 记录中的第一个数据项担任,唯一标识记录的关键字称 主关键字,其它标识记录的关键字称为辅关键字

1.空间数据库 1.3数据与文件组织 (一)数据组织分级 数据项 数据项是可以定义数据的最小单位，也叫元素、基本项、 字段等，数据项与现实世界实体的属性相对应，数据项 有一定的取值范围，称为域，域以外的任何值对该数据 项都是无意义的。 记录 记录是由若干相关联的数据项组成，是处理和存储信息 的基本单位，是关于一个实体的数据总和，构成该记录 的数据项表示实体的若干属性。为了唯一标识每个记录， 就必须有记录标识符，也叫关键字。记录标识符一般由 记录中的第一个数据项担任，唯一标识记录的关键字称 主关键字，其它标识记录的关键字称为辅关键字