GIS设计与实现 6.空间数据库

1、第六章第六章 空间数据库系统的设计与实现空间数据库系统的设计与实现地理信息系统设计教程 空间数据库设计是空间数据库设计是GISGIS软件设计的核心内容，软件设计的核心内容，数据的存储模式、管理方式直接影响数据的存储模式、管理方式直接影响GISGIS系统执系统执行效率和系统安全等方面。行效率和系统安全等方面。空间数据设计的主要目标：空间数据设计的主要目标： 设计具有设计具有安全性、可靠性、正确性、完整性、安全性、可靠性、正确性、完整性、独立性、共享性、低冗余度、可扩展的独立性、共享性、低冗余度、可扩展的空间数据空间数据库，实现空间数据高效存储管理，支撑库，实现空间数据高效存储管理，支撑GISGI

2、S软件软件的设计与应用。的设计与应用。空间数据设计的主要任务空间数据设计的主要任务 确定空间数据库的数据模型以及数据结构；确定空间数据库的数据模型以及数据结构； 将收集来的空间数据入库，建立空间数据库管将收集来的空间数据入库，建立空间数据库管理信息系统。理信息系统。第一节第一节 空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理返回返回一、空间数据的特征空间特征空间特征 指空间物体的位置、形指空间物体的位置、形状和大小等几何特征，状和大小等几何特征，以及与相邻物体的拓扑以及与相邻物体的拓扑关系。包括关系。包括比例尺比例尺、坐坐标系标系和和地图投影地图投影指数据的时效性，空指数据的时效性，空间数据总是在某

3、一特间数据总是在某一特定时间或时间段内采定时间或时间段内采集得到或计算产生的集得到或计算产生的描述空间实体属性的数据。描述空间实体属性的数据。 如如地形的坡度、坡向、某地的年地形的坡度、坡向、某地的年降雨量、土地酸碱度、土地覆降雨量、土地酸碱度、土地覆盖类型、人口密度、交通流量盖类型、人口密度、交通流量、空气污染程度等、空气污染程度等 属性特征属性特征时间特征时间特征1、比例尺返回返回指空间数据库入库前原始图件的比例尺；指空间数据库入库前原始图件的比例尺；整个空间数据库未必建立在同一比例尺之上整个空间数据库未必建立在同一比例尺之上;空间数据库的比例尺通常取决于用户对空间数据空间数据库的比例尺通

4、常取决于用户对空间数据的的精度要求精度要求及所及所研究区域的大小研究区域的大小； 精度要求越高，地图比精度要求越高，地图比例尺就越大，内容愈详例尺就越大，内容愈详细，数字化工作量和存细，数字化工作量和存储量也就越大。储量也就越大。一般来说，城市一般来说，城市GISGIS的比例尺较的比例尺较大，通常在大，通常在1:5000 1:5000 以上。以上。2、坐标系 地理坐标系 描述 地球表面上任意一点的位置都可由经纬度（经纬度（,）来确定；从通过格林威治天文台的子午面向东为东经东经（0180），向西为西经西经（0180）；从赤道面算起，向北为北纬北纬（090），向南为南纬南纬（090）。 应用领域

5、空间位置要求很明确的空间位置要求很明确的GIS； 小比例尺大区域的小比例尺大区域的GIS ； 经常需要进行投影变换的经常需要进行投影变换的GIS。 平面直角坐标系平面直角坐标系 描述描述 平面直角坐标系定义一个原点（平面直角坐标系定义一个原点（0,0）及）及x，y轴方轴方向，然后通过（向，然后通过（x,y）值确定某个地理实体的位置。）值确定某个地理实体的位置。 应用领域应用领域 大比例尺小区域的大比例尺小区域的GIS； 需要统计面积、距离量算等的需要统计面积、距离量算等的GIS； 测绘行业，如房产测绘等。测绘行业，如房产测绘等。 高程坐标系国家高程系：国家高程系： 1956黄海高程系、黄海高程

6、系、1985国家高程系国家高程系地方高程系地方高程系 可与国家高程系换算可与国家高程系换算 3维维GIS应用应用1956黄海高程系黄海高程系3、投影地图投影类型选择：地图投影类型选择： 经纬线形状和变形性质能否满足经纬线形状和变形性质能否满足GISGIS对数据的要求；对数据的要求； 投影变形要小且分布均匀；投影变形要小且分布均匀； 经纬网形状不复杂，便于识别和投影计算、转换。经纬网形状不复杂，便于识别和投影计算、转换。 投影是联系地理坐标（投影是联系地理坐标（,）和平面直角）和平面直角坐标（坐标（x,yx,y）的纽带。）的纽带。投影类型投影类型特点特点适用领域适用领域等角投影等角投影方位准确方

7、位准确航空、航海、气象、洋流和军事等航空、航海、气象、洋流和军事等方面方面等积投影等积投影面积正确面积正确行政区划、自然或经济区划、土地行政区划、自然或经济区划、土地利用、农业、经济和某种自然现象利用、农业、经济和某种自然现象分布等方面分布等方面等距方位投等距方位投影影距离准确距离准确城市防空、地震台、雷达站等方面城市防空、地震台、雷达站等方面不同类型的投影特点及其适用领域不同类型的投影特点及其适用领域 元数据（元数据（metadata）是）是“关于数据的数据（关于数据的数据（the data about data）”，它是关于数据的内容、质量、状，它是关于数据的内容、质量、状况和其它特性的描

8、述信息。况和其它特性的描述信息。二、 空间数据的元数据1、元数据的概念、元数据的概念 与元数据相似的概与元数据相似的概念如图书卡片、纸质地念如图书卡片、纸质地图的比例尺、图例等。图的比例尺、图例等。 元数据主要用元数据主要用于描述数据集，于描述数据集，也用于描述数也用于描述数据集系列和各据集系列和各个要素及属性。个要素及属性。 (1)(1)帮助数据生产者有效地管理、维护和更新数据；帮助数据生产者有效地管理、维护和更新数据；(2)(2)便于用户查询检索数据，评价数据的有用性，并便于用户查询检索数据，评价数据的有用性，并在需要时通过有效的途径获得数据；在需要时通过有效的途径获得数据；(3)(3)地

9、理信息共享和互操作的要求地理信息共享和互操作的要求. .2、元数据的作用、元数据的作用 建立元数据标准，是为地理数据的元数建立元数据标准，是为地理数据的元数据提供一个共同的准则，其规定了哪些信息应据提供一个共同的准则，其规定了哪些信息应该包括在元数据中。该包括在元数据中。3、元数据的标准、元数据的标准 美国负责元数据定义和实施的政府机构是联美国负责元数据定义和实施的政府机构是联邦地理空间数据委员会（邦地理空间数据委员会（FGDC）。）。1994年年8月，月，FGDC发布了第一版的地理空间数据的元数据内容发布了第一版的地理空间数据的元数据内容标准（标准（CSDGM），），1997年完成了第二版标

10、准的修年完成了第二版标准的修订。订。美国的元数据标准美国的元数据标准 CSGDMCSGDM规定了地理空间数据元数据的信息规定了地理空间数据元数据的信息内容，提供与元数据有关的术语和定义，共包内容，提供与元数据有关的术语和定义，共包括括7 7个主要子集和个主要子集和3 3个次要个次要子集子集共共460460个个元数据元数据实体实体和和元素元素。标识信息（标识信息（idendificationidendification） 标识空间数据的名称、由谁开发的、是关于哪个区标识空间数据的名称、由谁开发的、是关于哪个区域的、包括的专题、现势性如何、对数据的使用和获取域的、包括的专题、现势性如何、对数据的使

11、用和获取有何限制等有何限制等 数据质量信息数据质量信息(data quality)(data quality) 属性精度、完备性报告、空间位置精度和垂直精度属性精度、完备性报告、空间位置精度和垂直精度报告等报告等 空间数据组织信息（空间数据组织信息（spatial data organizationspatial data organization） 空间表示类型、矢量空间表示信息、栅格空间表示类空间表示类型、矢量空间表示信息、栅格空间表示类型和影像空间表示类型等型和影像空间表示类型等7个主要子集个主要子集空间参照信息（空间参照信息（spatial referencespatial refer

12、ence） 空间参照系类型、水平坐标系统定义和垂直坐标系统空间参照系类型、水平坐标系统定义和垂直坐标系统定义等定义等 实体和属性信息（实体和属性信息（entity and attributeentity and attribute） 实体类型定义、类型名称、属性名称和属性标识码等实体类型定义、类型名称、属性名称和属性标识码等 发行信息（发行信息（disributiondisribution） 发行部门、发行日期、订购程序等发行部门、发行日期、订购程序等 元数据参考信息（元数据参考信息（metadata referencemetadata reference） 元数据日期信息、联系地址、限制条件

13、和安全信息等元数据日期信息、联系地址、限制条件和安全信息等 3个次要子集个次要子集引用文献信息（引用文献信息（citationcitation）标题、作者、参考时间、出版信息和版本等标题、作者、参考时间、出版信息和版本等 时间期限信息（时间期限信息（time periodtime period） 起始和结束日期等起始和结束日期等 联系信息（联系信息（contactcontact） 联系人、联系地址和联系单位等联系人、联系地址和联系单位等 （1）地理空间元数据组织）地理空间元数据组织 把元数据分成不同的层次，如高、中低三个层次，每个层把元数据分成不同的层次，如高、中低三个层次，每个层次的元数据分

14、别与相应的数据库、表、数据项对应。次的元数据分别与相应的数据库、表、数据项对应。4、元数据的组织与存储、元数据的组织与存储模式模式1: 1: 以数据集为基础的元数据存储以数据集为基础的元数据存储（2）地理空间元数据的存储）地理空间元数据的存储每一个数据集中有一个对应的元数据文档每一个数据集中有一个对应的元数据文档 模式模式2: 2: 以数据库为基础的元数据存储以数据库为基础的元数据存储 元数据的管理指元数据通过各种途径生成后，元数据的管理指元数据通过各种途径生成后，对其内容的添加、删除、更新等涉及内容改变的操对其内容的添加、删除、更新等涉及内容改变的操作和元数据内容检索、查询、组织等常规性元数

15、据作和元数据内容检索、查询、组织等常规性元数据的操作。的操作。5、元数据的管理、元数据的管理NGDC美国国家地理空间数据交换中心美国国家地理空间数据交换中心NGDCNGDC地理空间元数据管理模型地理空间元数据管理模型（1 1）地理空间数据的生产者在提供数据产品的同时，将）地理空间数据的生产者在提供数据产品的同时，将该产品对应的元数据信息递交给该产品对应的元数据信息递交给NGDCNGDC；（2 2）当地理空间数据产品特征有所变化时，数据的生产）当地理空间数据产品特征有所变化时，数据的生产者负责完成数据的更新并提交到者负责完成数据的更新并提交到NGDCNGDC；（3 3） NGDCNGDC负责对这

16、些数据进行组织和管理，包括对元数负责对这些数据进行组织和管理，包括对元数据的维护；据的维护；（4 4）用户通过网络访问）用户通过网络访问NGDCNGDC的站点，由的站点，由NGDCNGDC提供地理空提供地理空间元数据的信息查询服务；间元数据的信息查询服务；（5 5）用户根据查询结果选择感兴趣的地理空间产品，并）用户根据查询结果选择感兴趣的地理空间产品，并通过网络文件下载方式或数据产品邮寄方式，从生产者通过网络文件下载方式或数据产品邮寄方式，从生产者获得该数据产品。获得该数据产品。ArcGis中地理空间元数据的管理中地理空间元数据的管理 ArcCatalogArcCatalog中附带了中附带了F

17、GDCFGDC（）元数据编辑器和）元数据编辑器和ISOISO元数据编辑器，元数据编辑器，可以用于制作符合可以用于制作符合FGDCFGDC标准或标准或ISOISO标准的元数据标准的元数据 ArcCatalog中使用FGDC元数据编辑器 FGDC元数据编辑器的启动利用利用 FGDC元数据编辑器建立和编辑元数据编辑器建立和编辑元数据元数据创建完成之后的元数据文件标准部分 标识信息标识空间数据的名称、由谁开发的、是关于哪个区域的、包括的专题、现势性如何、对数据的使用和获取有何限制等 数据质量信息 属性精度、逻辑一致性、完备性报告、空间位置精度和垂直精度报告等 空间数据表示信息 空间表示类型、矢量空间表

18、示信息、栅格空间表示类型和影像空间表示类型等 数据集继承关系 数据源信息、数据源范围和处理步骤等 空间参照信息 空间参照系类型、水平坐标系统定义和垂直坐标系统定义等 实体和属性信息 类型名称、属性名称和属性标识码等 数据集发行信息 发行部门、发行日期、订购程序等 元数据参考信息 元数据日期信息、联系地址、限制条件和安全信息等 引用部分 引用信息 标题、作者、参考时间、出版信息和版本等 时间范围信息 起始和结束日期等 联系信息 联系人、联系地址和联系单位等 地址信息 国家、省、市、县、邮编、联系电话、电子邮件地址和网址等6、我国元数据标准建议草案、我国元数据标准建议草案三、空间数据的逻辑预处理

19、1、分幅、分幅2、分层、分层 3、分专题要素分专题要素返回返回分层(纵方向) tile1 tile2 分幅（水平方向） tile3 tile4 tile1 tile2 植被层(Layer1) tile3 tile4 tile1 tile2 水系层(Layer2) tile3 tile4 tile1 tile2 居民地层(Layer3) tile3 tile4 空间数据分幅和分层示意图空间数据分幅和分层示意图 1、分幅 当当GISGIS空间数据库的比例尺较大时，图幅的范空间数据库的比例尺较大时，图幅的范围也就较大，为了便于数据的存储、检索、显示围也就较大，为了便于数据的存储、检索、显示与分析，有

20、必要对整个地图进行分幅。与分析，有必要对整个地图进行分幅。(1)分幅的方式分幅的方式 按矩形；按矩形； 按行政区划；按行政区划； 按城市管理：交通管理分幅、邮政分按城市管理：交通管理分幅、邮政分 幅、环保分幅面等幅、环保分幅面等(2)分幅应注意的问题分幅应注意的问题 确定典型用户常用的查询范围确定典型用户常用的查询范围 每幅中的数据量应适度每幅中的数据量应适度 需要经过典型试验以确定最佳方案需要经过典型试验以确定最佳方案 分幅可能会带来数据无缝处理的问题，即相分幅可能会带来数据无缝处理的问题，即相邻两幅图之间数据的完整性与一致性问题。邻两幅图之间数据的完整性与一致性问题。 分层是在分幅的基础之

21、上进行的，它按地图内分层是在分幅的基础之上进行的，它按地图内容进行划分，不同的内容属于不同的层。容进行划分，不同的内容属于不同的层。 （1 1）分层的目的）分层的目的 更有效地组织和管理空间数据 。（2 2）分层的依据）分层的依据 国家相关信息分类标准。 (3)(3)分层的原则分层的原则 宜细不宜粗，尽量减少层与层之间的关联。2、分层(4)(4)分层需要注意的问题分层需要注意的问题按要素类型分层，性质相同或相近的要素放在同一层；按要素类型分层，性质相同或相近的要素放在同一层；基础信息数据的分层较细，各种专题信息数据一般放在单独一基础信息数据的分层较细，各种专题信息数据一般放在单独一层或较少的几

22、层中；层或较少的几层中；考虑用户视图的多样性；考虑用户视图的多样性；分层时应考虑数据与功能的关系，如哪些数据经常一起使用；分层时应考虑数据与功能的关系，如哪些数据经常一起使用；分层时应考虑更新的问题，应考虑将变更频繁的数据分离出来；分层时应考虑更新的问题，应考虑将变更频繁的数据分离出来；应顾及数据量的大小。应顾及数据量的大小。序号序号层名层名层要素层要素几何特征几何特征 属性表名属性表名1水系水系水系（面状）水系（面状）PolygonMZSX水系（线状）水系（线状）LineXZSX水系注记水系注记AnnotationSXZJ2居民地居民地居民地（点状）居民地（点状）PointJMDDZ居民地（

23、面状）居民地（面状）PolygonJMDMZ居民地注记居民地注记AnnotationJMDZJ3交通交通公路公路LineGOLU铁路铁路LineTILU交通注记交通注记AnnotationJTZJ4境界与政区境界与政区行政区行政区PolygonXZQ行政界线行政界线LineXZJX行政注记行政注记AnnotationXZZJ5地貌地貌等高线等高线LineDGX等高线注记等高线注记AnnotationDGXZJ高程注记点高程注记点PointGCZJD江苏省土地利用规划管理系统空间数据分层方式（部分）江苏省土地利用规划管理系统空间数据分层方式（部分） 图层：铁路、县道、市镇村道路、省道、其他道路、

24、国道、高速公路、图层：铁路、县道、市镇村道路、省道、其他道路、国道、高速公路、城市快速路、水系、市区边界、绿地城市快速路、水系、市区边界、绿地四、空间数据库设计工具 1、（CASE）软件工具 计算机辅助软件工程（计算机辅助软件工程（CASE）软件工具为）软件工具为数据库的设计及开发提供了一些自动化的支持数据库的设计及开发提供了一些自动化的支持软件，为数据库设计人员高效的开发数据库提软件，为数据库设计人员高效的开发数据库提供帮助。供帮助。 创建数据字典，存储数据库应用程序和数据；创建数据字典，存储数据库应用程序和数据； 支持数据分析和设计；支持数据分析和设计； 建立数据模型（概念和逻辑数据模型）

25、；建立数据模型（概念和逻辑数据模型）； 使用使用E-RE-R图绘制概念模式图；图绘制概念模式图； 分解和规范化；分解和规范化； 建立应用程序原型；建立应用程序原型； 性能控制和统计。性能控制和统计。CASE工具的主要功能工具的主要功能CASE工具功能供应商Developer 2000 and Designer 2000数据库建模数据库建模、应用程序开发应用程序开发OracleER Studio用用E-R模型进行数据库建模模型进行数据库建模Embarcadero TechnologiesDB Artisan数据库管理数据库管理、空间管理空间管理Embarcadero TechnologiesAp

26、plication Studio数据建模数据建模、业务逻辑建模业务逻辑建模SybaseSystem Architect 2001数据建模数据建模、对象建模对象建模、结构化系结构化系统分析与设计统分析与设计(SASD)Popkin SoftwarePlatinum Modelling Suite数据建模数据建模、业务逻辑建模业务逻辑建模、过程过程建模建模Platinum TechnologyPowertier将面向对象模型映射为关系模型将面向对象模型映射为关系模型Persistence IncVisio Enterprise数据建模数据建模VisioRW Metro将面向对象模型映射为关系模型将

27、面向对象模型映射为关系模型Rogue WareRational RoseUML建模建模RationalXCase概念建模到代码维护概念建模到代码维护Resolution Ltd常见常见CASE工具工具2、PowerDesigner 目前最为流行的数据库辅助设计工具之一，目前最为流行的数据库辅助设计工具之一，提供了一整套完整的分析和设计工具，可以以提供了一整套完整的分析和设计工具，可以以图形的方式直观的描述数据库的建模过程。图形的方式直观的描述数据库的建模过程。PowerDesigner 数据库建模步骤数据库建模步骤CDM(conceptual data model)CDM(conceptual

28、 data model)：概念数据模型：概念数据模型PDM(physical data model)PDM(physical data model)：物理数据模型：物理数据模型第二节第二节 空间数据库的概念设计空间数据库的概念设计 一、空间数据需求分析一、空间数据需求分析1 1、用户需求调查、用户需求调查（1)1)为什么要进行用户需求调查为什么要进行用户需求调查 空间数据库的使用者是用户，应确定用空间数据库的使用者是用户，应确定用户需要哪些数据及对数据的处理要求。户需要哪些数据及对数据的处理要求。（2 2）如何确定用户需求）如何确定用户需求 采取向用户调研形式（），并最终提交一份用户认可的书面

29、报告。1 1）在访谈以前将各种问题以表格、问卷或其他书面形式写出来。）在访谈以前将各种问题以表格、问卷或其他书面形式写出来。2 2）整个访谈应由）整个访谈应由GISGIS专业技术人员掌握，控制进度，保持良好的访谈气氛。专业技术人员掌握，控制进度，保持良好的访谈气氛。3 3）尽可能在对方工作的地方进行，以便对方可以随时提供必要的资料。）尽可能在对方工作的地方进行，以便对方可以随时提供必要的资料。4 4）让对方告知轻重次序，以便于在实施过程中决定执行次序。）让对方告知轻重次序，以便于在实施过程中决定执行次序。5 5）对于自己不熟悉的领域可以使用录音机、录相、照相等。）对于自己不熟悉的领域可以使用录

30、音机、录相、照相等。（3 3）调查哪些内容）调查哪些内容 现行业务处理流程现行业务处理流程 数据性质、获取途径与应用范围数据性质、获取途径与应用范围 用户的数据要求、处理方式与处理要求用户的数据要求、处理方式与处理要求 数据间的关系数据间的关系 数据使用频率数据使用频率 当收集到了未来系统所需的数据后，应对数当收集到了未来系统所需的数据后，应对数据的现状进行分析。据的现状进行分析。2 2、空间数据现状分析、空间数据现状分析数据内容是否符合要求数据内容是否符合要求数据的有效性、完整性、现势性分析数据的有效性、完整性、现势性分析数据的表示方法（图、表、文字、数字等）数据的表示方法（图、表、文字、数

31、字等）数据加工的难易程度数据加工的难易程度数据的标准化数据的标准化数据的数量与质量数据的数量与质量数据的来源数据的来源表示数据库概念模型设计的工具。、基本、基本E-RE-R方法方法 由由Peter ChenPeter Chen于于19761976年提出，由年提出，由实体、实体、关系和属性关系和属性三个抽象概念组成。三个抽象概念组成。 表示方法：表示方法：E-RE-R图。其中，图。其中，实体用方框表实体用方框表示，属性用椭圆表示，关系用菱形表示示，属性用椭圆表示，关系用菱形表示。 （1 1）实体和属性）实体和属性（2 2）关系）关系 关系指的是实体之间的联结。分为关系指的是实体之间的联结。分为一

32、对一、一对一、一对多、多对一、多对多等关系类型。一对多、多对一、多对多等关系类型。 一般地，实体和属性是数据库的存储对象，一般地，实体和属性是数据库的存储对象，而关系是数据库所要进行的查询操作。而关系是数据库所要进行的查询操作。 教师年龄姓名性别职称工资地址 所属教研室讲授课程邮编市单位学校信箱T_S_C教研室地点名称编号所属系系地点名称编号系主任学生性别姓名年龄年级B_DN1S_D1NT_DN1多值属性联系型（3 3）E-RE-R图示例图示例大学数据库大学数据库E-RE-R模型模型E-RE-R图示例图示例土地利用规划管理信息系统用户管理土地利用规划管理信息系统用户管理模块模块E-RE-R模型

33、模型2 2、空间、空间E-RE-R方法方法 E-R E-R方法在方法在GISGIS中的应用可以归纳为两类：中的应用可以归纳为两类：一是直接应用于属性数据库的概念模型设计，二一是直接应用于属性数据库的概念模型设计，二是对基本是对基本E-RE-R模型进行改进，后者称为空间模型进行改进，后者称为空间E-RE-R模模型。型。最初由Calkins提出。（1）空间实体及其表达 空间实体除了作为一般实体的普通属性外，还具有不空间实体除了作为一般实体的普通属性外，还具有不同于一般实体的空间属性。空间属性一般用点、线、面或同于一般实体的空间属性。空间属性一般用点、线、面或Grid_cell、Tin、Image象

34、元表示。象元表示。CalkinsCalkins定义了三种空间实体：定义了三种空间实体：一般空间实体一般空间实体 多空间尺度表达的实体多空间尺度表达的实体 多时段表达的实体多时段表达的实体 一般关系（一般数据库都具有）拓扑关系（相邻、联结、包含）由空间操作导出的关系（邻近、交叠、空间位置的一致性）（2）空间实体的关系及其表达菱形六边形双线六边形3 3、基本、基本E-RE-R方法和空间方法和空间E-RE-R方法比较方法比较 基本E-R方法 空间E-R方法 实体构成例子学生（姓名、性别、年龄、入学时间、住址） 宗地（产权人姓名、地址） 多边形（坐标、拓扑关系） 实体表达属性实体一般实体及其属性地理实

35、体一般实体及其属性 空间实体及其属性学生宗地Polygon G T坐标标识拓扑标识实体名称空间实体类型姓名、性别、产权人姓名、地址、E-R方法比较（续表）方法比较（续表）基本E-R方法 空间E-R方法 实体类型一种： 一般实体（无空间实体对应） 三种： 一般实体（与 空间实体对应） 多空间尺度/类型 表达的空间实体 多时段表达的空 间实体 关系类型一种： 三种： 一般关系（拥有、参加） 拓扑关系（连通、 相邻、包含等） 由空间操作导出的关系 （邻近、交叠、跨越、空间一致性） 渔业公司渔政局 渔船 point G T管理 管理 共管区 polygon G T 渔政船 point G T 包含于N

36、NN11111NNNMMMMN 中心渔场 polygon G T 禁渔区 polygon G T 围网渔船 point G T 拖网渔船 point G T M 海底障碍物 point G T 交叠临近违规处罚O重叠4 4、空间、空间E-RE-R方法示例方法示例- -海洋渔业数据库中的渔政管理海洋渔业数据库中的渔政管理E-RE-R图图三、空间数据库的概念模型设计三、空间数据库的概念模型设计确定系统所有的一般实确定系统所有的一般实体和地理实体体和地理实体确定各个实确定各个实体的属性体的属性确定实体间的确定实体间的所有联系所有联系绘制表示一个单元绘制表示一个单元的空间的空间E-R图图将空间将空间E

37、-R图转化为图转化为GIS软件和软件和RDBMS可接受的数据模型可接受的数据模型将各个单元的空间将各个单元的空间E-R图组合起来，并优化图组合起来，并优化第三节第三节 空间数据库的逻辑设计空间数据库的逻辑设计 数据库逻辑设计的任务是把概念设计阶段产生的概念数据模式（E-R模型）转换为逻辑模式，即适应于某种特定数据库管理系统所支持的逻辑模型。 返回返回一、传统数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系数据模型关系数据模型主要用来进行纯属性数据库的设计。主要用来进行纯属性数据库的设计。 混合数据模型指在空间数据库建设中，采用将空间图形数据和相关联的混合数据模型指在空间数据库建设中，采用将空间图形

38、数据和相关联的属性数据分离开来管理的模式，空间数据与属性数据通过关键字连接。属性数据分离开来管理的模式，空间数据与属性数据通过关键字连接。空间数据库属性数据管理图形数据管理分层设计分区设计关联设计关系表设计二、混合数据模型以文件的形式进行管理。通过关系数据库管理系统进行管理以以Arc/Info8.0以前版本为例，以前版本为例，“INFO”是一个完整的简单关系是一个完整的简单关系数据库系统，它的属性表设计包数据库系统，它的属性表设计包括括一般属性表一般属性表(用户定义的属性表用户定义的属性表)与标准属性表与标准属性表(系统定义的属性表系统定义的属性表)。AreaPerimeterCover#Co

39、ver#CoverIdCoverIdFnode#Tnode#Rpoly#Lpoly#lengthCover#coverid一般属性表与标准属性表的关系设计一般属性表与标准属性表的关系设计方法一方法一: : 物理上、逻辑上均相联，即用户定义的属性就添加在物理上、逻辑上均相联，即用户定义的属性就添加在PATPAT或或AATAAT上上 。方法二方法二: :物理上分开、逻辑上相关联，即单独存储用户定义物理上分开、逻辑上相关联，即单独存储用户定义的属性，用关系或指针与的属性，用关系或指针与PATPAT或或AATAAT相联。相联。空间要素一般属性表设计方法空间要素一般属性表设计方法 方法一：把描述某一空间

40、要素的所有属性放在一张属性表中。方法一：把描述某一空间要素的所有属性放在一张属性表中。 返回返回 该方法简单省事，但它是非该方法简单省事，但它是非规范化的，会带来数据冗余、规范化的，会带来数据冗余、更新异常等问题。更新异常等问题。方法二：把描述某一空间要素的属性分别放在若干方法二：把描述某一空间要素的属性分别放在若干个逻辑上相互联系、符合第三范式的属性表中。个逻辑上相互联系、符合第三范式的属性表中。 地块号地块号业主业主业主地址业主地址销售日期销售日期面积面积用地类型用地类型P1P1JacksonJackson101 Oak ST101 Oak ST2007.52007.52.52.5居住居住

41、SadamSadam200Maple ST200Maple STP2P2BushBush300Spruce RD300Spruce RD2008.52008.52.02.0商业商业JordanJordan105 Ash ST105 Ash STP3P3KobyKoby206 Elm ST206 Elm ST2009.52009.53.03.0商业商业P4P4BushBush300Spruce RD300Spruce RD2010.52010.51.51.5居住居住 指空间数据和属性数据都采用关系模型进指空间数据和属性数据都采用关系模型进行设计，建立全关系型空间数据库管理系统。行设计，建立全关系

42、型空间数据库管理系统。三、全关系型空间数据模型 由由GIS厂商在关系型数据库管理系统厂商在关系型数据库管理系统的基础上进行开发，使该系统不仅能管的基础上进行开发，使该系统不仅能管理结构化的属性数据，而且能管理非结理结构化的属性数据，而且能管理非结构化的图形数据。构化的图形数据。 图形数据管理方式图形数据管理方式( (一一) ) 将空间实体的空间特征用关系模型来表达，制作关系表。将空间实体的空间特征用关系模型来表达，制作关系表。由于空间特征由点、线、面组成，因此可以制作三种表单：多由于空间特征由点、线、面组成，因此可以制作三种表单：多边形的关系表；线段的关系表；结点的关系表。边形的关系表；线段的

43、关系表；结点的关系表。多边形编号线段编号 属性项 Polygon1Line1、2、3、 Polygon2Line5、6、7、 线段编号 结点编号 Line1 Node1、2、3、 Line2 Node3、4、5、 结点编号 X坐标 Y坐标 Node1 Node2 A A、 B B、C C 三个多边形分别代表三个地块，三个多边形由三个多边形分别代表三个地块，三个多边形由、 、 、 、 、 六条线六条线2020个节点组成。三个地块的性质分别为个节点组成。三个地块的性质分别为地块地块A A：( (编号：编号：D001D001，面积：，面积：1010万平方米，土地利用类型：耕地，属权人：张名万平方米，

44、土地利用类型：耕地，属权人：张名) )地块地块B B：( (编号：编号：D002D002，面积：，面积：1515万平方米，土地利用类型：鱼塘，属权人：王伟万平方米，土地利用类型：鱼塘，属权人：王伟) )地块地块C C：( (编号：编号：D003D003，面积：，面积：1212万平方米，土地利用类型：牧场，属权人：刘飞万平方米，土地利用类型：牧场，属权人：刘飞) )线段编号 结点编号 13、14、1、2、313、12、11、10、99、8、7、6、5、4、313、15、1616、18、316、17、9 结点编号 X坐标 Y坐标 1 120210212521531302204135225 图形数据

45、管理方式（二）图形数据管理方式（二） 将图形数据的变长部分处理成将图形数据的变长部分处理成BinaryBinary二进二进制块制块BlockBlock字段，交由关系数据库管理系统进行字段，交由关系数据库管理系统进行存储和管理。存储和管理。 该方法虽然省去了方法一的大量该方法虽然省去了方法一的大量关系连接操作，但是二进制块的读关系连接操作，但是二进制块的读写效率要比定长的属性字段低的多，写效率要比定长的属性字段低的多，特别是牵涉对象的嵌套，速度更慢。特别是牵涉对象的嵌套，速度更慢。四、逻辑设计四、逻辑设计 逻辑设计是将逻辑设计是将 E-RE-R模型转化为逻辑模型的过程。模型转化为逻辑模型的过程。

46、E-RE-R模型到关系模型的映射步骤：模型到关系模型的映射步骤： 将每个实体映射成一个单独的关系。实体属性映将每个实体映射成一个单独的关系。实体属性映射成关系的属性。射成关系的属性。 对于基数为对于基数为1:11:1的联系，将任一实体的联系，将任一实体码属性码属性作为作为其他关系的主码。其他关系的主码。 联系的基数是联系的基数是M M:1 1，把，把“1”1”侧关系主码作为侧关系主码作为“M”M”侧关系的外码。侧关系的外码。基数为基数为M:NM:N的联系，每个的联系，每个M:NM:N联系被映射成一个新的关系。联系被映射成一个新的关系。 关系的名称就是联系的名称，而关系的主码由参与实关系的名称就

47、是联系的名称，而关系的主码由参与实体的主码对组成；体的主码对组成； 如果联系有属性的话，则成为新关系的属性。如果联系有属性的话，则成为新关系的属性。第四节第四节 空间数据库的功能设计空间数据库的功能设计 返回返回一一 、 空间数据输入设计空间数据输入设计 二二 、空间数据检索设计、空间数据检索设计 三三 、空间数据输出设计、空间数据输出设计 四四 、空间数据更新设计、空间数据更新设计 五五 、空间数据共享设计、空间数据共享设计 1 1、空间数据输入内容与方式、空间数据输入内容与方式 地图地图遥感图象遥感图象实测数据实测数据手扶跟踪数字化手扶跟踪数字化屏幕数字化屏幕数字化扫描矢量化扫描矢量化数据

48、格式的转换数据格式的转换属性信息属性信息采用表格形式采用表格形式内容内容 方式方式 内容内容 方式方式图形数据图形数据属性数据属性数据2 2、空间数据输入设计考虑因素、空间数据输入设计考虑因素数据的组织和存放；数据的组织和存放；设计并建立完整的符号库；设计并建立完整的符号库；整个目录结构整个目录结构要清晰要清晰点状符号点状符号线状符号线状符号面状符号面状符号特殊的符特殊的符号号二、空间数据检索设计二、空间数据检索设计1 1、空间检索的目的、空间检索的目的 从空间数据库中快速高效地检索出所需从空间数据库中快速高效地检索出所需要的数据，实质上就是按一定条件对空间实体要的数据，实质上就是按一定条件对空间实体的图形数据和属性数据进行查询检索，形成一的图形数据和属性数据进行查询检索，形成一个新的空间数据子集。个新的空间数据子集。2 2、空间检索的方法、空间检索的方法 用用SQLSQL语言：语言：select select * * from from where where . . 扩展扩展SQLSQL语言；语言； 具有检索功能具有检索功能GISGIS命令：如命令：如ArcInfoArcInfo中的中的Merg