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1、第2章空间数据与属性数据集成第1页，共67页，编辑于2022年，星期一 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、编辑和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，分析的数据对象组成的，是是GISGIS和地理数据库的核和地理数据库的核心，也是推动心，也是推动GISGIS发展，使其不断更新的关键。发展，使其不断更新的关键。第2页，共67页，编辑于2022年，星期一 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
2、的，面向对象技术方向发展的，面向对象技术出现后，用面向对象的数据库来同意管理所有出现后，用面向对象的数据库来同意管理所有的的GISGIS数据成为发展趋势。数据成为发展趋势。第3页，共67页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 空间数据模型与空间数据、属性数空间数据模型与空间数据、属性数据集成据集成 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，提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段，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各种操定义了如何在数据库中表达特征及其相互关系和各种操
3、作，是描述现实世界的数据在数据库中的逻辑组织纲领作，是描述现实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。的集合以及操作与完备性规则的目标集合。第4页，共67页，编辑于2022年，星期一 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
4、径、数据库结果物理组织、存储路径、数据库结果等。等。第5页，共67页，编辑于2022年，星期一 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：描述数据在计算机中的物理组织、存储和数据库结构。和数据库结构。第6页，共67页，编辑于2022年，星期一 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
5、空间地学关系模型；超图数据模型；基于特征的空间数据模型；面向对象模型；面向对象的矢量栅格数据模型；面向对象模型；面向对象的矢量栅格一体化数据模型等。一体化数据模型等。第7页，共67页，编辑于2022年，星期一 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拓描述和表达点、线、面空间目标及其相互间的拓扑关系，并通过用户识别码扑关系，并通过用户识别码IDID与属性数据连接起来，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：从而确定空间数据库的信息内容。代表：ESRIESRI公司公司的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。第8页，共67页，编辑于
6、2022年，星期一1、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数据间的拓扑关系得到保存第9页，共67页，编辑于2022年，星期一 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径来完成，另外，该模型一个很明显的缺陷缺陷：空间空间数据不能很好地与其行为相对应数据不能很好地与其行为相对应。第10页，共67页，编辑于2
7、022年，星期一 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。长多短，与原实体特征相比，信息都有丢失。第11页，共67页，编辑于2022年，星期一 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，基本数据单扑数据模型，也称为超关系模型，基本数据单元有：元有：类、对象元素、类属性、对象元素属性、类类、对象元素、类属性、对象元素属性、类关系、对象关系关系、对象关系。第12页，共67页，编辑于2022年，星期
8、一 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、地图表示结构对何对象模型、地理对象模型、地图表示结构对象模型、图形计算对象模型象模型、图形计算对象模型。第13页，共67页，编辑于2022年，星期一 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，高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
9、法进行统一的抽象。这就是并用面向对象的方法进行统一的抽象。这就是面向面向对象数据模型对象数据模型的含义，其具体实现就是的含义，其具体实现就是面向对象的数面向对象的数据结构据结构。第14页，共67页，编辑于2022年，星期一 该模型可以将物体的空间图形数据和属性数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据集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，发现目标的几何性质与属性的对应关系。应起来，发现目标的几何性质与属性的对应关系。第15页，共67页，编辑于2022年，星期一
10、 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。复杂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，或由不同类型对象可以由多种关系聚合抽象而成，或由不同类型的对象构成，或具有复杂的嵌套关系等。的对象构成，或具有复杂的嵌套关系等。第16页，共67页，编辑于2022年，星期一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
11、、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。所支持，也就是说，可以分布于不同的数据库中。第17页，共67页，编辑于2022年，星期一 2 2、面向对象的数据模型分为两部分：、面向对象的数据模型分为两部分：结构（静态结构（静态部分）、行为（动态部分）。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
12、，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。第18页，共67页，编辑于2022年，星期一 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。第19页，共67页，编辑于2022年，星期一 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
13、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程。类归纳成一个更高级的层次、更具有一般性的类的过程。第20页，共67页，编辑于2022年，星期一 联合联合：把一组属于同一类的对象组合起来，形成一：把一组属于同一类的对象组合起来，形成一个更高级的集合对象的过程，每个对象称为他的成个更高级的集合对象的过程，每个对象称为他的成员对象。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
14、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。第21页，共67页，编辑于2022年，星期一5 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，面向对象的数据模型是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适用一种基于抽象的模型，允许设计者在基本功能上选择最为适用的技术。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，但实体结构，这种结构可以具有矢量结构和栅格结构的特点，但
15、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。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。第22页，共67页，编辑于2022年，星期一2)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
16、对象进行模拟和操纵的能力。数据模型具备对复杂对象进行模拟和操纵的能力。第23页，共67页，编辑于2022年，星期一6、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对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）不仅具象的软件开发方法，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），而且具有自己的行为有自己独立的属性（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。虽然面向实体的数据（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，但对
17、象的坐标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）不具有依赖关系，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这是它与拓扑关系模型的本质不同点。本质不同点。第24页，共67页，编辑于2022年，星期一 该模型能够很好地克服拓扑关系数据模型的几个缺点，具该模型能够很好地克服拓扑关系数据模型的几个缺点，具有有实体管理、修改方便，查询检索、空间分析容易实体管理、修改方便，查询检索、空间分析容易的优点，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，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
18、人们看待客观世界的思维习惯，便于用户理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统维护和解和接受。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。扩充方便的优点。第25页，共67页，编辑于2022年，星期一7 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是。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组织、以地理实体为中心的，并未以拓扑关系为基础组织、存储地理实体，表达地理空间，因此拓扑关系并不是存储地理实体，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导
19、出各种拓扑关一开始就存在，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。系，这需要消耗一定的系统资源。第26页，共67页，编辑于2022年，星期一 动态分段、网络分析效率降低动态分段、网络分析效率降低。面向实体的数据模。面向实体的数据模型由于要根据需要临时构建拓扑关系，自然会使拓扑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。当然构建好的拓扑关系可存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。放起来，供以后使用。第27页，共67页，编辑于2022年，星期一 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。由于面向。由于面
20、向实体的数据模型是以地理实体为基本单位进行数据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，对每一个地理实体都进行完整组织和空间表达的，对每一个地理实体都进行完整存贮（存贮到点一级），在存贮坐标时是各对象独存贮（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，那么就必然会导致实立存贮，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边重复存贮。体间共有的公共点和公共边重复存贮。第28页，共67页，编辑于2022年，星期一 难以将管理、分析和处理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，有时构几
21、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的组成道路类型不一样等），从本质上分析，由于该合环路的组成道路类型不一样等），从本质上分析，由于该种模型认为组成同一实体的几何要素之属性相同，因而忽略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间的属性差异，从而导致在系统存贮和处理机制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几何要素一级。上难以定位到几何要素一级。第29页，共67页，编辑于2022年，星期一 难以实现跨图层的拓扑查询和分析难以实现跨图
22、层的拓扑查询和分析。面向实。面向实体的数据模型，因为临时生成拓扑关系时其中的体的数据模型，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几何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层的地理属性，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。解决。显然，这种方法的效率不高。第30页，共67页，编辑于2022年，星期一 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
23、成地理特征地理特征。第31页，共67页，编辑于2022年，星期一实体实体: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它不能再被进一步细分为同一类现象。为同一类现象。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。第32页，共67页，编辑于2022年，星期一 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特征对象对象，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空间（位置）组件与非空间组件（位置）组件与非空间组件的的属性和关系属性和
24、关系，属，属性被定义为空间的或非空间的特性，对象与性被定义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，对象间具有拓扑与非拓扑关系，空间组件，通常为一个坐标集合，表明特征的位置，非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。空间组件由属性来描述。第33页，共67页，编辑于2022年，星期一 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形成一个复合特征，这种复合特
25、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。第34页，共67页，编辑于2022年，星期一1 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第35页，共67页，编辑于2022年，星期一2 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
26、间属性数据；拓扑关系；拓扑关系；非拓扑关系；非拓扑关系；方法；方法；第36页，共67页，编辑于2022年，星期一3 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性。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。几何对象存储关于地理特征空间位置的信息。第37页，共67页，编辑于2022年，星期一4 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象机制抽象机制：分类分类：将享有共同行为和特性的对象绘
27、制成一个公：将享有共同行为和特性的对象绘制成一个公有类。有类。概括概括：通过组合几个具有相似类型对象的类或具：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有共同属性和操作的类,从而形成更一般的超类从而形成更一般的超类的一种机制。的一种机制。第38页，共67页，编辑于2022年，星期一 聚集聚集：集合一批具有其各自函数功能的子类对象：集合一批具有其各自函数功能的子类对象,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
28、创建从更高级的对象类是创建从更高级的对象类继承结构的特殊类。继承结构的特殊类。第39页，共67页，编辑于2022年，星期一5 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义和建立空间关系与非空间关系。原理与方法来定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、更具有整对地理现象的数字表示和空间描述更完备、更具有整体性。体性。使特征使特征GIS模型的语义更加丰富，从而
29、能够很好地表示复杂地模型的语义更加丰富，从而能够很好地表示复杂地理现象和实体。理现象和实体。第40页，共67页，编辑于2022年，星期一 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、面、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，每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。该模型既具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，又实现了面向对象有矢量和栅格数据的特点，又实现了面向对象的表达。的表达。第41页，共67页，编辑于2022年，星期一1 1、
30、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，而一体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。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。第42页，共67页，编辑于2022年，星期一2 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)的划分的划分是不规则的、无序的，而一体化模型则相反。是不规则的、
31、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，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。第43页，共67页，编辑于2022年，星期一3 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：是一维空间目标，可表示为体元的有序集合有序集合:=1,2,
32、为体元。对为体元。对于拓扑弧段，定义其起点和终点于拓扑弧段，定义其起点和终点:=11，=，其他点，其他点=|1,1,称为称为内点。内点。第44页，共67页，编辑于2022年，星期一 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,也可表示为也可表示为一条或多条边界弧段的集合一条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，也可由一个或多个曲面的集合合=1,2,来描述。来描述。第45页，共67页，编辑于2022年，星期一七、七、集成化空间
33、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，面向对象模型比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：较适合空间数据的表达与管理：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：将用户定义的对象类中的数据与函数封装在一起的数据与函数封装在一起,允许特征的整体表允许特征的整体表示。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。第46页，共67页，编辑于2022年，星期一 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
34、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象这方便了对不同但相似的对象的操作。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。第47页，共67页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 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
35、的分离存储：一、空间数据与属性数据的分离存储：第48页，共67页，编辑于2022年，星期一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；造成空间数据和属性数据的分离；造成空间数据和属性数据的分离；第49页，共67页，编辑于2022年，星期一2 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
36、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。的联系。第50页，共67页，编辑于2022年，星期一3 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
37、之间建立关联，构建应用系统。系统。第51页，共67页，编辑于2022年，星期一1、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：第52页，共67页，编辑于2022年，星期一 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：
38、在开放型：在开放型DBMS基础上扩充空间数基础上扩充空间数据表达功能。据表达功能。第53页，共67页，编辑于2022年，星期一 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。第54页，共67页，编辑于2022年，星期一缺点缺点：统一管理的是不连续的、相关性较小的数字和字符
39、，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。关系数据库中同一关系表的各记录（元组）是等长的，须解决它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
40、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。第55页，共67页，编辑于2022年，星期一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。第56页，共67页，编辑于2022年，星期一2、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
41、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理的新模式，其目新模式，其目标是准确的描述空是准确的描述空间对象及其行象及其行为。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。第57页，共67页，编辑于2022年，星期一 面向面向对象技象技术三个主要概念：三个主要概念：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
42、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，大大提高承，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。第58页，共67页，编辑于2022年，星期一 空间数据作为一个个实体抽象出来的类，存放空间数据作为一个个实体抽象出来的类，存放和管理的效率得到很大改善；和管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、处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；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OOBMSO
43、OBMS中有机地集成起中有机地集成起来，建立统一的管理机制；来，建立统一的管理机制；优点：优点：第59页，共67页，编辑于2022年，星期一 对象关系型数据库模型，它不借助任何插件来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。处理空间数据类型，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存、查找和管理空间数据和属性数据，在大量用户访问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海量数据库的环境下，保持系统速度和维护数据的完整性。完整性。第60页，共6
44、7页，编辑于2022年，星期一 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据基于对象模型的数据库库；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系系统的最佳数据管理系统是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。因为因为这些应用系统不仅包括空间数据管理还包括很多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。属性数据的管理。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
45、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：第61页，共67页，编辑于2022年，星期一1、ESRI的的ArcSDE与与Geodatabase Geodatabase是是ESRI公司继公司继Coverge,ShapeFile后推出后推出的一种空间数据模型，是建立在的一种空间数据模型，是建立在DBMS之上的统一的、之上的统一的、智能化的空间数据库；智能化的空间数据库；ArcSDE以层的方式来管理地理数据，具有共同属性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，每个数据库记录对项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；应一
46、个实际要素；三、集成的商业化解决方案：三、集成的商业化解决方案：第62页，共67页，编辑于2022年，星期一 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，后者是将数中，后者是将数据存储在据存储在Oracle，SQL Server中中。9.2中，新推出了中，新推出了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
47、 Geodatabase，ArcSDE Workgroup Geodatabase，ArcSDE Enterprise Geodatabase，前两种是前两种是9.2新推出来的产品，是将空间数新推出来的产品，是将空间数据存储在据存储在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部分发部分发生了比较大的变化：生了比较大的变化：第63页，共67页，编辑于2022年，星期一2、Mapinfo 公司公司SpatialWare SpatialWare是第一
48、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。第64页，共67页，编辑于2022年，星期一 MapInfo SpatialWare是是MapInfo公司推出的空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间数据库服务器，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，并能为其建立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性数空间数据索引，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。据和空间图形对象数据进行统一的管理。第65页，共67页，编辑于2022年，星期一学习网站：学习网站：http:/ 第67页，共67页，编辑于2022年，星期一