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1、地理信息系统 第五章 空间数据组织与管理2022/10/232022/10/23西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系1 1第1页，本讲稿共50页第一节 数据层次与文件组织uu数据层次（数据项、记录、文件、数据库）数据层次（数据项、记录、文件、数据库）uu数据间的逻辑联系（一对一、一对多、多对多）数据间的逻辑联系（一对一、一对多、多对多）uu用数据文件（顺序、直接、索引、到排文件）用数据文件（顺序、直接、索引、到排文件）第2页，本讲稿共50页文件记录数据项数据项组逻辑数据单位之间的关系物理单位:位(比特)、字节、字、块(物理记录)、桶和卷逻辑单位:数据项、数据项组、记录、文件和数据库一、
2、数据的层次单位一、数据的层次单位第3页，本讲稿共50页数据项数据项数据项组数据项组记录记录文件文件数据库数据库最基本的不可分割的数据单位,具有独立的逻辑意义逻辑上具有某种共同标志的若干数据项组成的数据项或数据项组集合,对文件进行存取操作的基本单位给定类型逻辑记录的全部具体值的集合文件的集合，文件之间存在某种联系，不能孤立存在第4页，本讲稿共50页二、常用数据文件顺序文件随机文件索引文件 倒排文件它是物理顺序与逻辑顺序一致的文件第5页，本讲稿共50页顺序文件随机文件索引文件 倒排文件文件中的贮存是根据记录关键字的值，通过某种转换方法得到一个物理存贮位置，然后把记录存贮在该位置上。二、常用数据文件
3、第6页，本讲稿共50页顺序文件随机文件索引文件 倒排文件即带有索引的文件，它只能建立在随机存取介质上。二、常用数据文件第7页，本讲稿共50页顺序文件随机文件索引文件 倒排文件按照一些辅关键字来组织索引称为辅索引，带有这种辅索引的文件称为倒排文件。二、常用数据文件第8页，本讲稿共50页第二节第二节 空间数据库空间数据库数据存储数据库数据管理程序库程序库(数据库软件数据库软件)原始信息原始信息数据库数据库第9页，本讲稿共50页。二、数据库分类事物管理数据库地理信息数据库存存储储信信息息特特征征第10页，本讲稿共50页概念模型概念模型物理数据库外部模型外部模型A A外部模型外部模型B B用户用户A1
4、A1用户用户A1A1用户用户B1B1用户用户B1B1数据库数据库管理系统管理系统外部外部/概念映射概念映射A外部外部/概念映射概念映射B概念概念/内部映射内部映射数数据据库库的的系系统统结结构构外部模式外部模式外部模式外部模式概念模式概念模式内模式内模式第11页，本讲稿共50页 （1）用户级 用户使用的数据库对应于外部模式，它是用户与数据库的接口，也就是用户能够看到的那部分数据库，它是数据库的一个子集。（2）概念级 概念数据库对应于概念模式，简称模式，是对整个数据库的逻辑描述，也就是数据库管理员看到的数据库。（3）物理级 物理数据库对应于内模式，又称为存贮模式，内模式描述的是数据在存贮介质上的
5、物理配置与组织，是存放数据的实体，也是系统程序员才能看到的数据库。第12页，本讲稿共50页 数据库管理系统是处理数据库存取和各种管理控制的软件，应用程序对数据库的操作全部通过DBMS进行。数据库管理系统 第13页，本讲稿共50页数据库管理系统 数据库定义数据库的装入 数据管理 数据库维护 数据库通讯 提供书写各种模式的语言及其支撑软件，并把各种定义信息也存贮于系统之中。它勾画出数据库的框架。第14页，本讲稿共50页数据库管理系统 数据库定义数据库的装入 数据管理 数据库维护 数据库通讯 应用数据装入数据库 a)键盘输入；b)接受另一个系 统 的数据文件第15页，本讲稿共50页数据库管理系统 数
6、据库定义数据库的装入 数据管理 数据库维护 数据库通讯 运行控制数据存取、更新数据完整性、有效性数据公享第16页，本讲稿共50页数据库管理系统 数据库定义数据库的装入 数据管理 数据库维护 数据库通讯 重新定义数据重新组织性能监督与分析数据库整理故障恢复第17页，本讲稿共50页数据库管理系统 数据库定义数据库的装入 数据管理 数据库维护 数据库通讯 操作系统接口处理各种语言接口远程操做接口处理第18页，本讲稿共50页DBMS组成语言处理程序语言处理程序运行控制程序运行控制程序建立与维护程序建立与维护程序数据描述语言（DDL）数据操作语言（DML）终端命令解译系统控制数据存取数据更新并发控制数据
7、完整性数据装入性能监控工作日志重新组织数据转储系统恢复SQL语言：数据查询 Data Query数据定义 Data Definition数据操纵 Data Manipulation数据控制 Data Control第19页，本讲稿共50页OSDBMS应用程序应用程序工作区工作区系统缓冲区系统缓冲区数据库数据库应用程序的应用程序的外部模型外部模型模式模式存储模式存储模式(1)(8)(7)(6)(3)(4)(5)(2)应用程序对数据库的访问应用程序对数据库的访问第20页，本讲稿共50页数据组织层次数据组织层次数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据库中的数据组织
8、一般可以分为四级：数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据项、数据项、数据项、数据项、数据项、数据项、记录、文件和数据库记录、文件和数据库记录、文件和数据库记录、文件和数据库记录、文件和数据库记录、文件和数据库。1 1 1 数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、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。基本项、字段等。基本项、
9、字段等。基本项、字段等。基本项、字段等。基本项、字段等。2 2 2 记录：由若干相关联的数据项组成。记录：由若干相关联的数据项组成。记录：由若干相关联的数据项组成。记录：由若干相关联的数据项组成。记录：由若干相关联的数据项组成。记录：由若干相关联的数据项组成。3 3 3 文件：文件是一给定类型的文件：文件是一给定类型的文件：文件是一给定类型的文件：文件是一给定类型的文件：文件是一给定类型的文件：文件是一给定类型的(逻辑逻辑逻辑逻辑逻辑逻辑)记录的全部具记录的全部具记录的全部具记录的全部具记录的全部具记录的全部具体值的集合。体值的集合。体值的集合。体值的集合。体值的集合。体值的集合。4 4 4
10、数据库：数据库：数据库：数据库：数据库：数据库：是比文件更大的数据组织。数据库是具是比文件更大的数据组织。数据库是具是比文件更大的数据组织。数据库是具是比文件更大的数据组织。数据库是具是比文件更大的数据组织。数据库是具是比文件更大的数据组织。数据库是具有特定联系的数据的集合，也可以看成是具有特有特定联系的数据的集合，也可以看成是具有特有特定联系的数据的集合，也可以看成是具有特有特定联系的数据的集合，也可以看成是具有特有特定联系的数据的集合，也可以看成是具有特有特定联系的数据的集合，也可以看成是具有特定联系的多种类型的记录的集合。数据库的内部定联系的多种类型的记录的集合。数据库的内部定联系的多种
11、类型的记录的集合。数据库的内部定联系的多种类型的记录的集合。数据库的内部定联系的多种类型的记录的集合。数据库的内部定联系的多种类型的记录的集合。数据库的内部构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系，构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系，构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系，构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系，构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系，构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系，不能孤立存在。不能孤立存在。不能孤立存在。不能孤立存在。不能孤立存在。不能孤立存在。第21页，本讲稿共50页数据间的逻辑联系数据间的逻辑联系 数据间的逻辑联系主要是数据间的逻辑联系
12、主要是数据间的逻辑联系主要是数据间的逻辑联系主要是指记录与记录之间的联指记录与记录之间的联指记录与记录之间的联指记录与记录之间的联系。系。系。系。1、一对一的联系、一对一的联系(1(1：1)1)2 2、一对多的联系、一对多的联系、一对多的联系、一对多的联系(1(1：N)N)3 3、多对多的联系、多对多的联系、多对多的联系、多对多的联系(M(M：N)N)A BAB第22页，本讲稿共50页数据模型数据模型 数据模型数据模型是数据库系统中实体与实体之间的是数据库系统中实体与实体之间的联系方式，是衡量数据库能力强弱的主要联系方式，是衡量数据库能力强弱的主要形式之一。形式之一。每一种数据模型都以不同的数
13、据抽象与表示每一种数据模型都以不同的数据抽象与表示能力来反映客观事物，有其不同的处理数据能力来反映客观事物，有其不同的处理数据联系的方式。联系的方式。数据库领域采用的数据模型有数据库领域采用的数据模型有层次模型、网层次模型、网状模型和关系模型，面向对象模型状模型和关系模型，面向对象模型。第23页，本讲稿共50页层次数据库模型层次数据库模型层次数据库模型层次数据库模型 它的特点是将数据它的特点是将数据它的特点是将数据它的特点是将数据它的特点是将数据它的特点是将数据组织成一对多关组织成一对多关组织成一对多关组织成一对多关组织成一对多关组织成一对多关系的结构。系的结构。系的结构。系的结构。系的结构。
14、系的结构。层次结构采用关键层次结构采用关键层次结构采用关键层次结构采用关键层次结构采用关键层次结构采用关键字来访问其中每字来访问其中每字来访问其中每字来访问其中每字来访问其中每字来访问其中每一层次的每一部一层次的每一部一层次的每一部一层次的每一部一层次的每一部一层次的每一部分。分。分。分。分。分。层次数据库结构特层次数据库结构特层次数据库结构特层次数据库结构特层次数据库结构特层次数据库结构特别适用于文献目别适用于文献目别适用于文献目别适用于文献目别适用于文献目别适用于文献目录、土壤分类、录、土壤分类、录、土壤分类、录、土壤分类、录、土壤分类、录、土壤分类、部门机构等分级部门机构等分级部门机构等
15、分级部门机构等分级部门机构等分级部门机构等分级数据的组织。数据的组织。数据的组织。数据的组织。数据的组织。数据的组织。第24页，本讲稿共50页层次数据库模型层次数据库模型优点：优点：uu存取方便且速度快存取方便且速度快存取方便且速度快存取方便且速度快uu结构清晰，容易理解结构清晰，容易理解结构清晰，容易理解结构清晰，容易理解uu数据修改和数据库扩展容易实现数据修改和数据库扩展容易实现数据修改和数据库扩展容易实现数据修改和数据库扩展容易实现uu检索关键属性十分方便检索关键属性十分方便检索关键属性十分方便检索关键属性十分方便缺陷：缺陷：uu结构呆板，缺乏灵活性结构呆板，缺乏灵活性结构呆板，缺乏灵活
16、性结构呆板，缺乏灵活性uu同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边）同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边）同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边）同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边）uu不适合于拓扑空间数据的组织不适合于拓扑空间数据的组织不适合于拓扑空间数据的组织不适合于拓扑空间数据的组织第25页，本讲稿共50页网络数据模型网络数据模型网络模型用连接指令或指针来确定数据间的显式连网络模型用连接指令或指针来确定数据间的显式连网络模型用连接指令或指针来确定数据间的显式连网络模型用连接指令或指针来确定数据间的显式连接关系，是具有多对多类型的数据组织方式接关系，是具有多对多
17、类型的数据组织方式接关系，是具有多对多类型的数据组织方式接关系，是具有多对多类型的数据组织方式 。系名化学系教师数学生数研究生系名数学系教师数49学生数257研究生71学校名称徐州师大系名城环系教师数52学生数300研究生70系名教师数学生数研究生系名教师数学生数学号002312姓名张三年级3籍贯广东系名教师数学生数研究生系名教师数学生数教师号66姓名王一年龄30职称教授系名教师数学生数研究生系名教师数学生数课程号A01课程名GIS周学时4学分5系名教师数系名学号002312课程号A01第26页，本讲稿共50页网络数据模型网络数据模型网络数据模型网络数据模型优点：优点：能明确而方便地表示数据间
18、的复杂关系数据冗余小数据冗余小缺陷：网状结构的复杂，增加了用户查询和定位的困难。需要存储数据间联系的指针，使得数据量增大数据的修改不方便（指针必须修改）第27页，本讲稿共50页关系数据库模型关系数据库模型关系数据库模型关系数据库模型1 1x1x1y1y12 2x2x2y2y23 3x3x3y3y34 4x4x4y4y45 5x5x5t5t56 6x6x6y6y6关系数据库模型是以记录组或数据表的形式组织数据，以便于利关系数据库模型是以记录组或数据表的形式组织数据，以便于利关系数据库模型是以记录组或数据表的形式组织数据，以便于利关系数据库模型是以记录组或数据表的形式组织数据，以便于利关系数据库模
19、型是以记录组或数据表的形式组织数据，以便于利关系数据库模型是以记录组或数据表的形式组织数据，以便于利用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常也无指针，是建立空间数据和属性数
20、据之间关系的一种非常也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常有效的数据组织方法。有效的数据组织方法。有效的数据组织方法。有效的数据组织方法。有效的数据组织方法。有效的数据组织方法。点第28页，本讲稿共50页关系数据模型关系数据模型关系数据模型关系数据模型优点：uu结构特别灵活，满足所有布尔逻辑运算和数学运算规则形成的查询要求uu能搜索、组合和比较不同类型的数据uu增加和删除数据非常方便缺陷：uu数据库大时，查找满足特定关系的数据费时 uu对空间关系无法满足第29页，本讲稿共50页面向对象数据库系统面向对象数据库系统 面向对象（面向
21、对象（面向对象（面向对象（object-orientedobject-oriented，oooo）的概念起源于）的概念起源于）的概念起源于）的概念起源于程序设计语言程序设计语言程序设计语言程序设计语言面向对象的编程语言面向对象的编程语言面向对象的编程语言面向对象的编程语言(简称简称简称简称OOPL)OOPL)，强调对象概念的统，强调对象概念的统，强调对象概念的统，强调对象概念的统，引入对象、对，引入对象、对，引入对象、对，引入对象、对象类、方法、实例等概念和术语，采用动态联象类、方法、实例等概念和术语，采用动态联象类、方法、实例等概念和术语，采用动态联象类、方法、实例等概念和术语，采用动态联编
22、和单继承性机制。它以编和单继承性机制。它以编和单继承性机制。它以编和单继承性机制。它以OOPLOOPL为核心，集各为核心，集各为核心，集各为核心，集各种软件开发工具为一体，建立种软件开发工具为一体，建立种软件开发工具为一体，建立种软件开发工具为一体，建立OOOO计算环境，计算环境，计算环境，计算环境，配有很强的图形功能和多窗口用户界面。配有很强的图形功能和多窗口用户界面。配有很强的图形功能和多窗口用户界面。配有很强的图形功能和多窗口用户界面。基本出发点就是以对象作为最基本的元素，尽可基本出发点就是以对象作为最基本的元素，尽可基本出发点就是以对象作为最基本的元素，尽可基本出发点就是以对象作为最基
23、本的元素，尽可能按照人类认识世界的方法和思维方式来分析能按照人类认识世界的方法和思维方式来分析能按照人类认识世界的方法和思维方式来分析能按照人类认识世界的方法和思维方式来分析和解决问题。和解决问题。和解决问题。和解决问题。第30页，本讲稿共50页00对象：对象：对象：对象：是对客观世界实体的抽象描述，由信息（数据）和对数据的操作是对客观世界实体的抽象描述，由信息（数据）和对数据的操作是对客观世界实体的抽象描述，由信息（数据）和对数据的操作是对客观世界实体的抽象描述，由信息（数据）和对数据的操作组合而成。组合而成。组合而成。组合而成。00类：类：类：类：是对多个相似对象共同特性的描述。是对多个相
24、似对象共同特性的描述。是对多个相似对象共同特性的描述。是对多个相似对象共同特性的描述。00消息：消息：消息：消息：是对象之间通信的手段，用来指示对象的操作。分公有消息是对象之间通信的手段，用来指示对象的操作。分公有消息是对象之间通信的手段，用来指示对象的操作。分公有消息是对象之间通信的手段，用来指示对象的操作。分公有消息和私有消息。和私有消息。和私有消息。和私有消息。00方法：方法：方法：方法：是对象接收到消息后应采取的动作序列的描述。是对象接收到消息后应采取的动作序列的描述。是对象接收到消息后应采取的动作序列的描述。是对象接收到消息后应采取的动作序列的描述。00实例：实例：实例：实例：是由一
25、特定类描述的具体对象。是由一特定类描述的具体对象。是由一特定类描述的具体对象。是由一特定类描述的具体对象。00元类：元类：元类：元类：是相似的类的共同属性的抽象，元类的实例是类，类的实是相似的类的共同属性的抽象，元类的实例是类，类的实是相似的类的共同属性的抽象，元类的实例是类，类的实是相似的类的共同属性的抽象，元类的实例是类，类的实例是对象。例是对象。例是对象。例是对象。对象具有封装性和继承性，涉及到分类（对象具有封装性和继承性，涉及到分类（对象具有封装性和继承性，涉及到分类（对象具有封装性和继承性，涉及到分类（classificationclassification）、概括）、概括）、概括）
26、、概括（generalizationgeneralization）、聚集（）、聚集（）、聚集（）、聚集（aggregationaggregation）、联合（）、联合（）、联合（）、联合（associationassociation）、继承（、继承（、继承（、继承（inheritanceinheritance）和传播（）和传播（）和传播（）和传播（propagationpropagation）等概念。）等概念。）等概念。）等概念。基本概念基本概念 第31页，本讲稿共50页基本概念基本概念uu协议：协议：是一个对象对外服务的说明。是一个对象对外服务的说明。uu封装：封装：是将某件实物包围起来，使
27、外界不是将某件实物包围起来，使外界不必知道其实际内容。必知道其实际内容。uu继承：继承：从某类对象得到另一类对象的特征从某类对象得到另一类对象的特征和能力。如饭店子类从建筑物类继承地址、和能力。如饭店子类从建筑物类继承地址、建筑日期等属性。引入类的继承，就建筑日期等属性。引入类的继承，就出现出现了类的层次结构了类的层次结构，也就有了超类（基类）、，也就有了超类（基类）、子类（派生类）的概念。子类（派生类）的概念。第32页，本讲稿共50页基本概念基本概念uuu概括：概括：概括：概括：概括：概括：是把一组具有相同特征和操作的对象归纳在是把一组具有相同特征和操作的对象归纳在是把一组具有相同特征和操作
28、的对象归纳在是把一组具有相同特征和操作的对象归纳在是把一组具有相同特征和操作的对象归纳在是把一组具有相同特征和操作的对象归纳在一个更一般的超类中。一个更一般的超类中。一个更一般的超类中。一个更一般的超类中。一个更一般的超类中。一个更一般的超类中。uuu联合：联合：联合：联合：联合：联合：是相似对象的抽象组合，可看作是更高层次的集合是相似对象的抽象组合，可看作是更高层次的集合是相似对象的抽象组合，可看作是更高层次的集合是相似对象的抽象组合，可看作是更高层次的集合是相似对象的抽象组合，可看作是更高层次的集合是相似对象的抽象组合，可看作是更高层次的集合对象。如西安市是新城区、雁塔区、碑林区等区的联合
29、。对象。如西安市是新城区、雁塔区、碑林区等区的联合。对象。如西安市是新城区、雁塔区、碑林区等区的联合。对象。如西安市是新城区、雁塔区、碑林区等区的联合。对象。如西安市是新城区、雁塔区、碑林区等区的联合。对象。如西安市是新城区、雁塔区、碑林区等区的联合。又联合关系的对象叫成员。又联合关系的对象叫成员。又联合关系的对象叫成员。又联合关系的对象叫成员。又联合关系的对象叫成员。又联合关系的对象叫成员。uuu聚集：聚集：聚集：聚集：聚集：聚集：是类似于联合的抽象化概念，不强调整个对是类似于联合的抽象化概念，不强调整个对是类似于联合的抽象化概念，不强调整个对是类似于联合的抽象化概念，不强调整个对是类似于联
30、合的抽象化概念，不强调整个对是类似于联合的抽象化概念，不强调整个对象的具体细节，例如建筑物是墙、窗、门、房顶和象的具体细节，例如建筑物是墙、窗、门、房顶和象的具体细节，例如建筑物是墙、窗、门、房顶和象的具体细节，例如建筑物是墙、窗、门、房顶和象的具体细节，例如建筑物是墙、窗、门、房顶和象的具体细节，例如建筑物是墙、窗、门、房顶和楼板几部分的聚集。楼板几部分的聚集。楼板几部分的聚集。楼板几部分的聚集。楼板几部分的聚集。楼板几部分的聚集。uuu传播：传播：传播：传播：传播：传播：作为联合和聚集的一种工具，通过一种强制性的作为联合和聚集的一种工具，通过一种强制性的作为联合和聚集的一种工具，通过一种强
31、制性的作为联合和聚集的一种工具，通过一种强制性的作为联合和聚集的一种工具，通过一种强制性的作为联合和聚集的一种工具，通过一种强制性的手段将子对象的属性信息传递给复杂对象。例如西安市手段将子对象的属性信息传递给复杂对象。例如西安市手段将子对象的属性信息传递给复杂对象。例如西安市手段将子对象的属性信息传递给复杂对象。例如西安市手段将子对象的属性信息传递给复杂对象。例如西安市手段将子对象的属性信息传递给复杂对象。例如西安市大学生数量可以由各个大学的学生数求和派生得到。大学生数量可以由各个大学的学生数求和派生得到。大学生数量可以由各个大学的学生数求和派生得到。大学生数量可以由各个大学的学生数求和派生得
32、到。大学生数量可以由各个大学的学生数求和派生得到。大学生数量可以由各个大学的学生数求和派生得到。第33页，本讲稿共50页面向对象的几何抽象类型面向对象的几何抽象类型 GISGIS中的各种地物，在几何性质方面不外乎表现为四种类型，即点状地物、线状处物、面状地中的各种地物，在几何性质方面不外乎表现为四种类型，即点状地物、线状处物、面状地中的各种地物，在几何性质方面不外乎表现为四种类型，即点状地物、线状处物、面状地中的各种地物，在几何性质方面不外乎表现为四种类型，即点状地物、线状处物、面状地物以及由它们混合组成的复杂地物，因而这四种类型可以作为物以及由它们混合组成的复杂地物，因而这四种类型可以作为物
33、以及由它们混合组成的复杂地物，因而这四种类型可以作为物以及由它们混合组成的复杂地物，因而这四种类型可以作为GISGIS中各种地物类型的超类。中各种地物类型的超类。中各种地物类型的超类。中各种地物类型的超类。第34页，本讲稿共50页面向对象的属性数据模型面向对象的属性数据模型 GIS中的地物可根据国家分类标准或实际情况划分类型。如一个大学GIS的对象可分为建筑物、道路、绿化、管线等几大类，地物类型的每一大类又可以进一步分类，如建筑物可再分成教学楼、科研实验楼、行政办公楼、教工住宅、学生宿舍、后勤服务建筑、体育楼等子类，管线可再分为给水管道、污水管道、电信管道、供热管道、供气管道等，另一方面，几种
34、具有相同属性和操作的类型可综合成一个超类。第35页，本讲稿共50页面向对象数据库系统的实现方式面向对象数据库系统的实现方式 面向对象的数据模型从概念上将人们对面向对象的数据模型从概念上将人们对面向对象的数据模型从概念上将人们对面向对象的数据模型从概念上将人们对GISGIS的理解提高到了一个新的理解提高到了一个新的理解提高到了一个新的理解提高到了一个新的高度。的高度。的高度。的高度。一方面，它巧妙地容纳了一方面，它巧妙地容纳了一方面，它巧妙地容纳了一方面，它巧妙地容纳了GISGIS中拓扑数据结构的思想，中拓扑数据结构的思想，中拓扑数据结构的思想，中拓扑数据结构的思想，能有效地表达空间数据的拓扑关
35、系。另一方面，面向对象数据模能有效地表达空间数据的拓扑关系。另一方面，面向对象数据模能有效地表达空间数据的拓扑关系。另一方面，面向对象数据模能有效地表达空间数据的拓扑关系。另一方面，面向对象数据模型在表达和处理属性数据时，又具有许多独特的优越性。型在表达和处理属性数据时，又具有许多独特的优越性。型在表达和处理属性数据时，又具有许多独特的优越性。型在表达和处理属性数据时，又具有许多独特的优越性。目前，采用面向对象数据模型，建立面向对象数据库系统，主要有三种实目前，采用面向对象数据模型，建立面向对象数据库系统，主要有三种实目前，采用面向对象数据模型，建立面向对象数据库系统，主要有三种实目前，采用面
36、向对象数据模型，建立面向对象数据库系统，主要有三种实现方式：现方式：现方式：现方式：uu扩充面向对象程序设计语言扩充面向对象程序设计语言扩充面向对象程序设计语言扩充面向对象程序设计语言(OOPL)(OOPL)，在，在，在，在OOPLOOPL中增加中增加中增加中增加DBMSDBMS的特的特的特的特性性性性 uu扩充扩充扩充扩充RDBMSRDBMS，在，在，在，在RDBMSRDBMS中增加面向对象的特性中增加面向对象的特性中增加面向对象的特性中增加面向对象的特性 uu建立全新的支持面向对象数据模型的建立全新的支持面向对象数据模型的建立全新的支持面向对象数据模型的建立全新的支持面向对象数据模型的OO
37、DBMSOODBMS 第36页，本讲稿共50页吉奥之星 中的空间对象模型 第37页，本讲稿共50页空间数据库概述空间数据库空间数据库 定义：空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数定义：空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合据集合 特点：特点：uu数据量特别大数据量特别大数据量特别大数据量特别大 uu属性数据和空间数据联合管理属性数据和空间数据联合管理属性数据和空间数据联合管理属性数据和空间数据联合管理 uu数据应用范围广泛数据应用范围广泛数据应用范围广泛数据应用范围广泛 空间数据库的数据特征空间数据库的数据特征 1 1 空间特征空间特征空间特征空间特征 2 2 非结构化特
38、征非结构化特征非结构化特征非结构化特征 3 3 空间关系特征空间关系特征空间关系特征空间关系特征 4 4 多尺度与多态性多尺度与多态性多尺度与多态性多尺度与多态性5 5 分类编码特征分类编码特征分类编码特征分类编码特征 6 6 海量数据特征海量数据特征海量数据特征海量数据特征第38页，本讲稿共50页 传统数据库与空间数据库的比较传统数据库传统数据库传统数据库传统数据库空间数据库空间数据库空间数据库空间数据库数据连续性数据连续性数据连续性数据连续性/相关性相关性相关性相关性不连续不连续不连续不连续 相关性小相关性小相关性小相关性小连续连续连续连续 较强空间相关性较强空间相关性较强空间相关性较强空
39、间相关性实体类型实体类型实体类型实体类型/空间关系空间关系空间关系空间关系少少少少 简单固定简单固定简单固定简单固定多多多多 复杂且不固定复杂且不固定复杂且不固定复杂且不固定记录长度记录长度记录长度记录长度结构化结构化结构化结构化 等长等长等长等长非结构化非结构化非结构化非结构化 不等长不等长不等长不等长查询与操作查询与操作查询与操作查询与操作文字、数字文字、数字文字、数字文字、数字文字数字文字数字文字数字文字数字 空间图形空间图形空间图形空间图形第39页，本讲稿共50页矢量数据管理方案uu基于文件与关系式数据库的空间数据混合管理方案 uu基于关系式数据库的空间数据管理方案 uu基于对象关系式
40、数据库的空间数据管理方案。第40页，本讲稿共50页文文件件 关关系系数数据据库库混混合合管管理理方方案案uu几何数据采用图形文件管理，功能较弱，特别是在数据的安全性、一致几何数据采用图形文件管理，功能较弱，特别是在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制方面，比商用数据库要逊色得多。性、完整性、并发控制方面，比商用数据库要逊色得多。uu空间数据分开存储，数据的完整性有可能遭到破坏。空间数据分开存储，数据的完整性有可能遭到破坏。uuGISGIS软件：软件：Arc/InfoArc/Info，MGEMGE，GenMapGenMap等等几 何 数 据属 性 数 据ID数 据 文 件数 据 库早 期图形用
41、户界面图形处理DBMS属性用户界面图形 文件库属性 数据库GIS用户界面图形处理DBMS图形 文件库属性 数据库高级语言ODBC协议GIS用户界面图形处理DBMS图形 文件库属性 数据库高级语言数据库开发语言数据库开发数据库开发第41页，本讲稿共50页全关系式数据库管理方案uu属性数据、几何数据同时采用关系式数据库进行管理属性数据、几何数据同时采用关系式数据库进行管理 uu空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接，数据存取较快空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接，数据存取较快 uu属间接存取，效率比属间接存取，效率比DBMSDBMS的直接存取慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的直接存取慢，特别
42、是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的空间操作的空间操作 uuGISGIS软件：软件：System9System9，Small WorldSmall World、GeovisionGeovision等等GIS界面属性数据（定长记录）空间数据（变长记录）DBMS空间 数据库关系表二进制块第42页，本讲稿共50页 对象关系数据库管理方案uu对现有的关系数据库进行扩展，增加空间数据类型对现有的关系数据库进行扩展，增加空间数据类型对现有的关系数据库进行扩展，增加空间数据类型对现有的关系数据库进行扩展，增加空间数据类型 uu解决了空间数据变长记录的存储问题，由数据库软件商开发，效解决了空间数据变长记录的存储问
43、题，由数据库软件商开发，效解决了空间数据变长记录的存储问题，由数据库软件商开发，效解决了空间数据变长记录的存储问题，由数据库软件商开发，效率较高率较高率较高率较高 用户不能根据用户不能根据用户不能根据用户不能根据GISGIS要求进行空间对象的再定义，因而不能将设要求进行空间对象的再定义，因而不能将设要求进行空间对象的再定义，因而不能将设要求进行空间对象的再定义，因而不能将设计的拓扑结构进行存储，没有解决数据的嵌套纪录问题计的拓扑结构进行存储，没有解决数据的嵌套纪录问题计的拓扑结构进行存储，没有解决数据的嵌套纪录问题计的拓扑结构进行存储，没有解决数据的嵌套纪录问题 uuGISGIS软件：软件：软
44、件：软件：TIGERTIGER，Geo+Geo+、Geo TropicsGeo Tropics等等等等GIS界面空间数据处理DBMS空间 数据库扩充实体类型（点、线、面、圆等）第43页，本讲稿共50页栅格数据的管理uu基于文件的影像数据库管理 uu文件结合数据库影像管理uu基于关系数据库管理第44页，本讲稿共50页uu目前大部分目前大部分GISGIS软件和遥感图像处理软件都是采用文软件和遥感图像处理软件都是采用文件管理方式来管理遥感影像数据件管理方式来管理遥感影像数据uu缺点：无法应付数据的安全性、并发控制和数据共享缺点：无法应付数据的安全性、并发控制和数据共享文件管理形式文件管理形式的影像数
45、据的影像数据影像数据影像数据001影像数据影像数据002影像数据影像数据003影像数据影像数据004影像数据影像数据005文件管理方式第45页，本讲稿共50页uu影像数据按照文件方式组织管理影像数据按照文件方式组织管理uu在关系数据库中，每个文件都有唯一的标识号对应影像信息在关系数据库中，每个文件都有唯一的标识号对应影像信息文件-数据库管理方式文件管理形式的影像数据影像数据001影像数据002影像数据003影像数据004影像数据005011002011002Image 005Image 005011001011001Image 004Image 004011003011003Image 003
46、Image 003011002011002Image 002Image 002011001011001Image 001Image 001块号块号影像名称影像名称影像信息数据库表影像数据的文件管理第46页，本讲稿共50页关系数据库管理基于扩展关系数据库的影像数据管理是将影像数据存基于扩展关系数据库的影像数据管理是将影像数据存基于扩展关系数据库的影像数据管理是将影像数据存基于扩展关系数据库的影像数据管理是将影像数据存储在二进制变长字段中，然后应用程序通过数据访问储在二进制变长字段中，然后应用程序通过数据访问储在二进制变长字段中，然后应用程序通过数据访问储在二进制变长字段中，然后应用程序通过数据访
47、问接口来访问数据库中的影像数据，同时影像数据的元接口来访问数据库中的影像数据，同时影像数据的元接口来访问数据库中的影像数据，同时影像数据的元接口来访问数据库中的影像数据，同时影像数据的元数据信息存放在关系数据库的表中，二者可以进行无数据信息存放在关系数据库的表中，二者可以进行无数据信息存放在关系数据库的表中，二者可以进行无数据信息存放在关系数据库的表中，二者可以进行无缝管理。缝管理。缝管理。缝管理。特点：特点：特点：特点：所有数据集中存储，数据安全，易于共享所有数据集中存储，数据安全，易于共享所有数据集中存储，数据安全，易于共享所有数据集中存储，数据安全，易于共享 较方便管理多数据源和多时态的
48、数据较方便管理多数据源和多时态的数据较方便管理多数据源和多时态的数据较方便管理多数据源和多时态的数据 支持事务处理和并发控制，有利于多用户的访问与共享支持事务处理和并发控制，有利于多用户的访问与共享支持事务处理和并发控制，有利于多用户的访问与共享支持事务处理和并发控制，有利于多用户的访问与共享 影像数据和元数据集成到一起，能方便的进行交互式查询影像数据和元数据集成到一起，能方便的进行交互式查询影像数据和元数据集成到一起，能方便的进行交互式查询影像数据和元数据集成到一起，能方便的进行交互式查询 对对对对C/SC/S的分布式应用支持较好，网络性能和数据传输速度都有很大提高的分布式应用支持较好，网络
49、性能和数据传输速度都有很大提高的分布式应用支持较好，网络性能和数据传输速度都有很大提高的分布式应用支持较好，网络性能和数据传输速度都有很大提高 影像数据访问只能通过数据库驱动接口访问，有利于数据的一致性和影像数据访问只能通过数据库驱动接口访问，有利于数据的一致性和影像数据访问只能通过数据库驱动接口访问，有利于数据的一致性和影像数据访问只能通过数据库驱动接口访问，有利于数据的一致性和完整性控制，数据不会被随意移动、修改和删除完整性控制，数据不会被随意移动、修改和删除完整性控制，数据不会被随意移动、修改和删除完整性控制，数据不会被随意移动、修改和删除 支持异构的网络模式，即应用程序和后台数据库服务
50、器可以在不同操作系统支持异构的网络模式，即应用程序和后台数据库服务器可以在不同操作系统支持异构的网络模式，即应用程序和后台数据库服务器可以在不同操作系统支持异构的网络模式，即应用程序和后台数据库服务器可以在不同操作系统平台下运行平台下运行平台下运行平台下运行第47页，本讲稿共50页48 空间数据索引uu空间索引概念空间索引概念空间索引概念空间索引概念 根据空间对象位置和形状或空间对象的某种空间关系，按一定顺序排列的数根据空间对象位置和形状或空间对象的某种空间关系，按一定顺序排列的数根据空间对象位置和形状或空间对象的某种空间关系，按一定顺序排列的数根据空间对象位置和形状或空间对象的某种空间关系，