空间数据库课件：第八讲 空间数据标准

1、第八讲 空间数据标准背景介绍研究国际空间数据库标准SQL/MMSFSQL指导地理空间数据库管理系统标准规范的制定与设计提纲相关组织与标准OGC的OpenGIS SFSQL标准ISO/IEC的SQL/MM标准对比分析结论123451.相关组织与标准研制GIS相关国际标准的组织：地理信息技术委员会（ISO/TC211）开放地理信息系统协会（OGC）国际标准化组织/国际电工委员会第一联合技术委员会/数据管理和交换分技术委员会(ISO/IEC JTC1 SC32)欧洲标准化委员会地理信息技术委员会（CEN/TC 287）国际水道测量组织（IHO）国际制图协会（ICA）北大西洋公约组织（NATO）联合国

2、亚太经社委员会（UNESCAP）万维网联盟（W3C）和WEB服务互操作组织（WS I）1.相关组织与标准研制GIS相关国际标准的组织：地理信息技术委员会（ISO/TC211）开放地理信息系统协会（OGC）国际标准化组织/国际电工委员会第一联合技术委员会/数据管理和交换分技术委员会(ISO/IEC JTC1 SC32)欧洲标准化委员会地理信息技术委员会（CEN/TC 287）国际水道测量组织（IHO）国际制图协会（ICA）北大西洋公约组织（NATO）联合国亚太经社委员会（UNESCAP）万维网联盟（W3C）和WEB服务互操作组织（WS I）（WS-I地理信息技术委员会（ISO/TC211）国际标

3、准化组织（ISO）下设的地理信息技术委员会（ISO/TC211）成立于1994年，其工作范围是实现数字地理信息领域的标准化。其主要任务是针对直接或间接与地球上位置相关的对象和现象信息，制定一套定义描述和管理地理信息的结、构化系列标准（ISO19100系列），说明管理地理信息的方法、工具和服务，包括数据的定义、描述、获取、处理、分析、访问、表示，并以数字、电子形式在不同用户、不同系统和不同地方之间转换这类数据的方法工艺和服务，从而推动地理信息系统间分布式环境下的互操作ISO 19100系列标准（20个）ISO1910105ISO1911619ISO1910709ISO1911015地理信息专用标

4、准(ISO19106)地理信息现行实用标准(ISO19120)OGCOGC:成立于1994年，是一个由GIS厂商、计算机厂商、数据库厂商、美国联邦机构、标准组织以及学术界等部门代表组成的公益性行业协会。目标:实现地理空间数据与地理信息处理资源的全面集成，通过信息基础设施，广泛使用商业化的、可互操作的地理信息处理软件。2个技术主题:统一的地球空间数据模型(Unification of Geodata Models)和统一的地球空间信息服务(Unification of Geoprocessing Services)OGIS( Open Geographic Information Specifi

5、cations):1999年，2004年， 抽象规范(Abstract Specification)、实现规范(Implementation Specification)OGC与ISO/TC211己经达成合作协议，ISO/TC211组织制定的标准，OGC予以采纳和实施，使该项标准具有ISO/TC 211和OGC的“双重标记”。OGC的抽象规范(OpenGIS Abstract Specification)平台无关16个TOPIC的关系图OGC的实现规范(OpenGIS Imp Specification)平台相关21个实现规范(www.OpenGIS.org)主题名称(中文)目录服务规范坐标转

6、换服务规范过虑编码服务规范地理对象规范地理置标语言(GML)编码规范JPG 200中用于图像编码的GML规范格网数据覆盖服务规范位置服务规范主题编号12345678910主题名称(英文)Catalogue Service ImplementationSpecificationCoordinate Transformation ServiceImplementation SpecificationFilter Encoding ImplementationSpecificationGeographic Objects ImplementationSpecificationGeography Ma

7、rkup Language (GML)Encoding SpecificationGMLin JPEG 2000 for GeographicImagery Encoding SpecificationGrid Coverage Service ImplementationSpecificationLocation Service ImplementationSpecificationSensor Model Language (SensorML)Sensor Planning Service ImplementationSpecification主题编号主题名称(英文)主题名称(中文)11I

8、mplementation Specification forGeographic information-SimpleFeature access-Part1:Commonarchitecture,Part2:SQL option地理信息的执行规范（第1部分：常用结构，第2部分:SQL选项）12SimpleFeaturesSpecificationForOLE/COM用于OLECOM的简单要素存储规范13SimpleFeaturesSpecificationForCORBA用于CORBA的简单要素存储规范14StyledLayerDescriptor(SLD)ImplementationSp

9、ecification图层样式描述规范15SymbologyEncodingImplementationSpecification符号编码规范16TransducerMarkupLanguage(TML)EncodingSpecification17WebCoverageService(WCS)ImplementationSpecification网络覆盖服务规范18WebFeatureService(WFS)ImplementationSpecification网络地理要素服务规范19WebMapContextImplementationSpecification网络地图上下文规范20Web

10、MapService(WMS)ImplementationIlttiSpecificationSifiti网络地图服务规范21WebServiceCommonImplementationSpecification网络服务通用规范ISO/IECISO/IEC JTC1(国际标准化组织/国际电工委员会的第一联合技术委员会):是一个信息技术领域的国际标准化委员会。J丁CI:主要任务是制定国际标准和技术报告，涉及内容包括系统和工具的规范、设计和开发，涉及信息的采集、表示、处理、安全、传送、交换、显示、管理、组织、存储和检索等。18个分技术委员会:其中，数据管理和交换分技术委员会(SC32)是负责制定S

11、QL标准的分委员会(原称ISO/IEC J丁CI/SC21，现称为J丁GI/SC32）。SQL/MM:Structured Query Language/MultimediaSQL/MM：Structured Query Language /MultimediaSQL/MM的由来19911992年IEEE 的赞助文本搜索引擎厂商发表SFQL（结构化全文查询语言Structured Full-text QueryLanguage） 的语言规范遭到了其它一些数据处理机构的批评SFQL“劫持”了很多其它机构已经通用的关键字（如CONTAINS）此时，一部分数据库厂商已经申明他们支持“对象关系模型”。

12、基于这些厂商的建议，东京研讨会提出了第二个标准的概念。结构化数据：是第一类SQL类，通过普通的SQL 99 版本进行存取。增加定义其他的SQL 对象“类库”，每个类库对应一类复杂数据。建议的标准很快以SQL/MM （这里的MM 表示多媒体，Multimedia）为人所共知。提纲相关组织与标准OGC的Open SFSQL标准ISO/IEC的SQL/MM标准对比分析结论123452. OGC SFSQL标准Part 1:通用结构(COMMON ARCHITECTURE) Geometry的对象模型 文本标注（ANNOTATION TEXT） 基于DE9IM的空间关系谓词 Geometry的WKT表

13、达 Geometry的WKB表达 空间参考系的WKT表达Part 2: SQL选项（SQL OPTION） 预定义数据类型的SQL实现 扩展GEOMETRY类型的SQL实现2. OGC SFSQL标准Part 1:通用结构(COMMON ARCHITECTURE) Geometry的对象模型 文本标注（ANNOTATION TEXT） 基于DE9IM的空间关系谓词 Geometry的WKT表达 Geometry的WKB表达 空间参考系的WKT表达Part 2: SQL选项（SQL OPTION） 预定义数据类型的SQL实现 扩展GEOMETRY类型的SQL实现文本标注（Annotation T

14、ext）2. OGC SFSQL标准Part 1:通用结构(COMMON ARCHITECTURE) Geometry的对象模型 文本标注（ANNOTATION TEXT） 基于DE9IM的空间关系谓词 Geometry的WKT表达 Geometry的WKB表达 空间参考系的WKT表达Part 2: SQL选项（SQL OPTION） 预定义数据类型的SQL实现 扩展GEOMETRY类型的SQL实现基于DE9IM的空间关系谓词EqualsDisjointIntersectsTouchesCrossesWithinContainsOverlaps. 空间参考系的WKT表达2. OGC SFSQL

15、标准Part 1:通用结构(COMMON ARCHITECTURE) Geometry的对象模型 文本标注（ANNOTATION TEXT） 基于DE9IM的空间关系谓词 Geometry的WKT表达 Geometry的WKB表达Part 2: SQL选项（SQL OPTION） 预定义数据类型的SQL实现 扩展GEOMETRY类型的SQL实现有关GeoMetry的WKT表达的几个实例 预定义数据类型的SQL实现 扩展GEOMETRY类型的SQL实现2. OGC SFSQL标准Part 1:通用结构(COMMON ARCHITECTURE) Geometry的对象模型 文本标注（ANNOTAT

16、ION TEXT） 基于DE9IM的空间关系谓词 Geometry的WKT表达 Geometry的WKB表达 空间参考系的WKT表达Part2: SQL选项带有两个环（每个环有3个点的）的Polygon的NDR格式的WKB表达Well-known binary representation for a geometry object in NDRformat (B=1) of type polygon (T=3) with two linears (NR = 2)and each ring having three points (NP = 3). 预定义数据类型的SQL实现 扩展GEOMET

17、RY类型的SQL实现2. OGC SFSQL标准Part 1:通用结构(COMMON ARCHITECTURE) Geometry的对象模型 文本标注（ANNOTATION TEXT） 基于DE9IM的空间关系谓词 Geometry的WKT表达 Geometry的WKB表达 空间参考系的WKT表达Part2: SQL选项基于Numeric类型的Geometry存储模式基于二进制类型的Geometry存储模式基于预定义数据类型的Feature存储模式 预定义数据类型的SQL实现 扩展GEOMETRY类型的SQL实现2. OGC SFSQL标准Part 1:通用结构(COMMON ARCHITEC

18、TURE) Geometry的对象模型 文本标注（ANNOTATION TEXT） 基于DE9IM的空间关系谓词 Geometry的WKT表达 Geometry的WKB表达 空间参考系的WKT表达Part2: SQL选项基于扩展GEOMETRY类型的Feature存储模式提纲相关组织与标准OGC SFSQL标准ISO/IEC SQL/MM标准对比分析结论123453. ISO/IEC SQL/MM标准分为五部分：Part 1 Framework：提出了在各章中出现的公共概念，并概要地说明了用于其它各个部分中的定义方法。Part 2 Full-Text：定义了很多结构化用户定义类（即UDTs）以

19、支持文本数据的存储。Part 3 Spatial：定义了矢量数据存储与检索的相关标准。Part 4 General Purpose Facilities：目前尚无内容。Part 5 Still Image：定义了静态图像数据存储与检索的相关标准；第六部分数据挖掘（Data Mining前只支持静态 有关数据挖掘的标准。3. ISO/IEC SQL/MM标准SQL /MM: Part 3 Spatial第13章：标准常规的格式与内容第4章：概念第59章：详细阐述了5类地理几何对象模型（Geometry）第10章：通用函数（GENERAL ROUTINES）第11章：空间参考系（SPATIAL R

20、EFERENCE SYSTEM TYPE）第12章：角度和方向（ANGLE AND DIRECTION TYPES）第13章：支撑函数（Support ROUTINES）第14章：存储空间信息的表定义(SQL/MM SPATIAL DEFINITION SCHEMA)第15章：空间视图的定义(SQL/MM SPATIAL INFORMATION SCHEMA)第16章：拓扑地理几何对象（TOPOLOGY-GEOMETRY）第17章：网络拓扑（TOPOLOGY-NETWORK）3. ISO/IEC SQL/MM标准SQL /MM: Part 3 Spatial第13章：标准常规的格式与内容第4章

21、：概念第59章：详细阐述了5类地理几何对象模型（Geometry）第10章：通用函数（GENERAL ROUTINES）第11章：空间参考系（SPATIAL REFERENCE SYSTEM TYPE）第12章：角度和方向（ANGLE AND DIRECTION TYPES）第13章：支撑函数（Support ROUTINES）第14章：存储空间信息的表定义(SQL/MM SPATIAL DEFINITION SCHEMA)第15章：空间视图的定义(SQL/MM SPATIAL INFORMATION SCHEMA)第16章：拓扑地理几何对象（TOPOLOGY-GEOMETRY）第17章：网络

22、拓扑（TOPOLOGY-NETWORK）SQL/MM Geometry模型3. ISO/IEC SQL/MM标准SQL /MM: Part 3 Spatial第13章：标准常规的格式与内容第4章：概念第59章：详细阐述了5类地理几何对象模型（Geometry）第10章：通用函数（GENERAL ROUTINES）第11章：空间参考系（SPATIAL REFERENCE SYSTEM TYPE）第12章：角度和方向（ANGLE AND DIRECTION TYPES）第13章：支撑函数（Support ROUTINES）第14章：存储空间信息的表定义 (SQL/MM SPATIAL DEFINI

23、TION SCHEMA)第15章：空间视图的定义(SQL/MM SPATIAL INFORMATION SCHEMA)第16章：拓扑地理几何对象（TOPOLOGY-GEOMETRY）第17章：网络拓扑（TOPOLOGY-NETWORK）3. ISO/IEC SQL/MM标准SQL /MM: Part 3 Spatial第13章：标准常规的格式与内容第4章：概念第59章：详细阐述了5类地理几何对象模型（Geometry）第10章：通用函数（GENERAL ROUTINES）第11章：空间参考系（SPATIAL REFERENCE SYSTEM TYPE）第12章：角度和方向（ANGLE AND

24、DIRECTION TYPES）第13章：支撑函数（Support ROUTINES）第14章：存储空间信息的表定义(SQL/MM SPATIAL DEFINITION SCHEMA)第15章：空间视图的定义(SQL/MM SPATIAL INFORMATION SCHEMA)第16章：拓扑地理几何对象（TOPOLOGY-GEOMETRY）第17章：网络拓扑（TOPOLOGY-NETWORK）ST_SPATIAL_REFERENCE_SYSTEMS(from ST_DEFINITION_SCHEMA)ST_GEOMETRY_COLUMNS(from ST_DEFINITION_SCHEMA)S

25、RS_NAME : VARCHAR(0)1TABLE_CATALOG : INFORMATION_SCHEMA.SQL_IDENTIFIER.TABLE_SCHEMA : INFORMATION_SCHEMA.SQL_IDENTIFIERTABLE_NAME : INFORMATION_SCHEMA.SQL_IDENTIFIER 0.*COLUMN_NAME : INFORMATION_SCHEMA.SQL_IDENTIFIERSRS_ID : INTEGERORGANIZATION : VARCHAR(0)ORGANIZATION_COORDSYS_ID : INTEGERDEFINITIO

26、N : VARCHAR(0)DESCRIPTION : VARCHAR(0)SRS_NAME : VARCHAR(0) ST_SRS_NAME_PRIMARY_KEY()ST_GEOMETRY_COLUMNS_PRIMARY_KEY()SRS_SUPPORTED() SRS_ID_UNIQUE() ORGANIZATION_NULL() ORGANIZATION_UNIQUE()ST_UNITS_OF_MEASURE(from ST_DEFINITION_SCHEMA)UNIT_NAME : VARCHAR(1)UNIT_TYPE : VARCHAR(1)CONVERSION_FACTOR :

27、 DOUBLE PRECISIONDESCRIPTION : VARCHAR(ST_MaxDescriptionLength) ST_UNITS_PRIMARY_KEY() UNIT_TYPE_VALUE()ST_SIZINGS(from ST_DEFINITION_SCHEMA)VARIABLE_NAME : VARCHAR(1)SUPPORTED_VALUE : INTEGERDESCRIPTION : VARCHAR(1) ST_SIZINGS_PRIMARY_KEY() FACTOR_VALUE()存储空间信息的表定义3. ISO/IEC SQL/MM标准SQL /MM: Part 3

28、 Spatial第13章：标准常规的格式与内容第4章：概念第59章：详细阐述了5类地理几何对象模型（Geometry）第10章：通用函数（GENERAL ROUTINES）第11章：空间参考系（SPATIAL REFERENCE SYSTEM TYPE）第12章：角度和方向（ANGLE AND DIRECTION TYPES）第13章：支撑函数（Support ROUTINES）第14章：存储空间信息的表定义(SQL/MM SPATIAL DEFINITION SCHEMA)第15章：空间视图的定义(SQL/MM SPATIAL INFORMATION SCHEMA)第16章：拓扑地理几何对象

29、（TOPOLOGY-GEOMETRY）第17章：网络拓扑（TOPOLOGY-NETWORK）ST_SPATIAL_REFERENCE_SYSTEMS(from ST_INFORMTN_SCHEMA)SRS_NAME : SRS_NAMESRS_ID : SRS_IDORGANIZATION : ORGANIZATIONORGANIZATION_COORDSYS_ID : ORGANIZATION_COORDSYS_IDDEFINITION : DEFINITIONDESCRIPTION : DESCRIPTIONST_UNITS_OF_MEASURE(from ST_INFORMTN_SCHE

30、MA)UNIT_NAME : UNIT_NAMEUNIT_TYPE : UNIT_TYPECONVERSION_FACTOR : CONVERSION_FACTORDESCRIPTION : DESCRIPTIONST_GEOMETRY_COLUMNS(from ST_INFORMTN_SCHEMA)ST_SIZINGS(from ST_INFORMTN_SCHEMA)VARIABLE_NAME : VARIABLE_NAMESUPPORTED_VALUE : SUPPORTED_VALUEDESCRIPTION : DESCRIPTIONST_UNITS(from ST_INFORMTN_S

31、CHEMA)UNIT_NAME : UNIT_NAMEUNIT_TYPE : UNIT_TYPECONVERSION_FACTOR : CONVERSION_FACTORDESCRIPTION : DESCRIPTIONST_前缀的视图GEOMETRY_COLUMNS(from ST_INFORMTN_SCHEMA)F_TABLE_CATALOG : TABLE_CATALOGF_TABLE_SCHEMA : TABLE_SCHEMAF_TABLE_NAME : TABLE_NAMEF_GEOMETRY_COLUMN : COLUMN_NAMESRS_NAME : SRS_NAMESRID :

32、 SRS_IDSPATIAL_REF_SYS(from ST_INFORMTN_SCHEMA)SRS_NAME : SRS_NAMESRID : SRS_IDAUTH_NAME : ORGANIZATIONAUTH_ID : ORGANIZATION_COORDSYS_IDSRTEXT : DEFINITION短名字的视图（OGC兼容）提纲相关组织与标准OGC SFSQL标准ISO/IEC SQL/MM标准对比分析结论12345SFSQLSQL/MM-Spatial分析数据类型PointCurveLiLineLinestringSurfacePolyhedralSurfaceTINPolygo

33、nTriangleGGeomCollectionClliMultipointMulticurveMultilinestringMultisurfaceMultipolygonST_PointST_CurveSTST_CircularstringCiliST_CompoundCurveSTST_LinestringLinestringST_SurfaceST_PolygonST_CurvePolygonST_CollectionSTST_MultipointMliiST_MultiCurveSTST_MultilinestringMultilinestringST_MultisurfaceST_

34、MultipolygonST-AngleST-Direction基本数据类型都一样SFSQL特殊之处：支持PolyhedralSurfacePlhdlSf、TIN、Triangle等3D数据模型；SQL/MM特殊之处：支持ST_CircularString、ST_CompoundCurved、ST_CurvePolygon、ST_Angle_g、ST_Angle_g、ST_Direction等CAD中常见的非线性几何数据类型；互补SFSQLSQL/MM-Spatial分析文本标注支持尚无相关内容SFSQL采用AnnotationText支持文本标注存储模型ObjectjType,yp,Bina

35、ryType,TextTypeObjectjTypeypSFSQLQ：支持扩展对象类型、WKT、WKT三种实现方案；SQL/MM：仅支持扩展对象类型的实现方案；空间操作EqualsDisjointTouchesWithinOverlapsCrossesIntersectsContainsRelateST_EqualsST_DisjointST_TouchesST_WithinSTST_OverlapsOverlapsST_CrossesST_IntersectsST_ContainsST_Relate相同SFSQLSFSQLSQL/MM-Spatial分析Geometry函数Dimension

36、CordinateDimensionSpatialDimensionGeometryTypeSRIDEnvelopeasTextasBinaryBiisEmptyisSimpleis3D()isMeasuredBoundaryyLocateAlongLocateBetweenDistanceBufferConverxIntersectionIiDifferenceSymDifferenceST_DimensionST_CordDimeST_GeometryTypeST_SRIDSTST_TransformTransformST_EnvlopeST_AsTextSTST_BinaryBiST_WKTToSQLST_WKBToSQLST_GMLToSQLST_AsGMLST_GeomFromTextST_GeomFromWKBST_GeomFromGMLSTST_IsEmptyIsEmptyST_IsSimpleST_IsVaildST_Is3DST_IsMeasuredST_boundaryST_LocateAlongSTST_Locate