《空间数据库》教学课件

1、2022/8/31第1页，共44页。2第四章 空间数据库数据库概述传统数据库系统的数学模型空间数据库SuperMap GIS空间数据解决方案思考与练习第2页，共44页。31 数据库概述建立数据库不仅仅是为了保存数据，扩展人的记忆，而主要是为了帮助人们去管理和控制与这些数据相关联的事物。定义：数据库就是为了一定的目的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储、和应用的相关联的数据集合。计算机对数据的管理经过了三个阶段 ：程序管理阶段 、文件管理阶段 、数据库管理阶段 数据库管理数据的优点：数据独立于应用程序而集中管理，实现了数据共享、减少了数据冗余，提高了效益；在数据间建立了联系，从而使数据库能反映

2、出现实世界中信息的联系。数据库系统的出现是计算机应用的里程碑，它使得计算机应用从科学计算为主转向以数据处理为主，从而使计算机得以在各行各业乃至家庭普遍使用。第3页，共44页。2022/8/34数据库中数据组织方式 数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据项、记录、文件和数据库。1、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。数据项的取值范围，称为域。 2、记录：由若干相关联的数据项组成。 3、文件：文件是一给定类型的(逻辑)记录的全部具体值的集合。 4、数据库：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定联系的多种类型的记录的集合。数据库的内部

3、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。 第4页，共44页。数据间的逻辑联系 数据间的逻辑联系主要是指记录与记录之间的联系。 1、一对一的联系(1:1) 2、一对多的联系(1:N) 3、多对多的联系(M:N) A BAB本节结束第5页，共44页。2 传统数据库系统的数据模型 数据模型是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式表示。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联系的方式。数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型，其中应用最广泛的是关系模型。 第6页，共44页。层次数据库模型 它的特点是将数据组织成一对多关系的结构。

4、层次结构采用关键字来访问其中每一层次的每一部分。层次数据库结构特别适用于文献目录、土壤分类、部门机构等分级数据的组织。 第7页，共44页。层次数据库模型的优、缺点优点：存取方便且速度快结构清晰，容易理解检索关键属性十分方便缺陷：结构呆板，缺乏灵活性同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边）不适合于拓扑空间数据的组织第8页，共44页。网络数据库模型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 。系名信控教师数学生数研究生系名土木教师数49学生数257研究生71学校名称西科大学院环资教师数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

5、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姓名谢元礼年龄50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9页，共44页。网络数据库模型的优、缺点第10页，共44页。关系数据库模型1x1y12x2y23x3y34x4y45x5t56x6y6点第11页，共44页。关系数据库模型的优、缺点本节结束第12页，共44页。3 空间数据库第13页，共44页。空间数据库的作用第14页，共44页。GIS数据库的特征（1）第15页，共44页。GIS数据库的特征（2）第16页，共44页。标准D

6、BMS存储空间数据的局限性第17页，共44页。GIS中空间数据库的组织形式第18页，共44页。混合结构模型属性数据存储在常规RDBMS上，数据存储和检索比较可靠、有效；空间数据存储在空间数据管理系统中，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。两个子系统之间采用一种标识符联系起来.属性数据与空间数据分开存储，数据的完整性有可能遭到破坏。GIS软件：SuperMap，ArcGIS，MGE，SICARD、GENEMAP等。空间数据属性数据ID数据库数据库早期图形用户界面图形处理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

7、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19页，共44页。扩展结构模型属性数据、空间数据同时采用关系数据库进行管理；在标准的关系数据库上增加空间数据管理层，即利用该层将地理结构查询语言(GeoSQL)转化成标准的SQL查询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作。空间数据和属性数据不必进行繁琐的连接，数据存取较快；空间数据属间接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的空间操作。GIS软件： SuperMap，ArcGIS， System9，Small World、Geovisio

8、n等。GIS界面空间数据处理RDBMS空间数据库扩充实体类型（点、线、面等）第20页，共44页。统一数据模型在开放型DBMS基础上扩充空间数据表达功能，空间扩展完全包含DBMS中。解决了空间数据变长记录的存储问题，效率较高。GIS软件： SuperMap，ArcGIS， TIGRIS，Geo+、Geo Tropics等。GIS界面属性数据（定长记录）空间数据（变长记录）RDBMS空间数据库关系表二进制块第21页，共44页。目前空间数据库存在的主要问题本节结束第22页，共44页。4 SuperMap GIS空间数据解决方案第23页，共44页。数据库存储文件存储 SuperMap GIS提供文件和

9、数据库两种存储方案，可根据数据量、并发要求、保密要求等进行选择。数据格式存储格式RDBMS方案并发控制访问速度适合项目SDB+SuperMap自定义否无更快中小SQL ServerSuperMap自定义是强快大OracleSuperMap自定义是强快大4.1 SuperMap数据存储方案第24页，共44页。SDB和SDD双文件图库，即一对SDB、SDD文件可以存储多个空间数据。SDB存储空间数据，SDD存储属性数据。采用了SuperMap结构化存储技术（SSS）。双文件图库存储方案第25页，共44页。空间数据库空间数据库扩展 （SDX/SDX+）空间数据空间数据空间数据通过SDX/SDX+扩展

10、空间数据库，可将空间数据存储到数据库中空间数据库存储方案第26页，共44页。空间数据引擎第27页，共44页。第28页，共44页。用RDBMS管理空间数据第29页，共44页。第30页，共44页。各种类型的数据集第31页，共44页。TIN和网络数据集具有子数据集（SubDataset） 数据集类型几何对象类型支持复杂对象支持拓扑存储风格点Point否否否线Line是否否面Region是否否文本Text是否是复合(CAD)Point, Line, Region, Text, Rect, RectOblique, RectRound, Circle, Ellipse, EllipseOblique,

11、Pie, Arc, EllipticArc, cardinal, Curve, BSpline, Traverse, Compound是否是TINTinBlock否否否网络Point, Line否是否矢量数据集第32页，共44页。数据集类型是否存储实际数据是否支持压缩是否支持影像金字塔IMG是是是GRID是是否DEM是是否ECW否是否MrSID否是否栅格数据集影像金字塔是一种影像数据结构。金字塔的最底层是原始影像，分辨率最高，数据量也最大；由最底层开始，分辨率逐渐降低，数据量也随之减小。金字塔数据结构模拟了人眼视觉由粗到精的结构,常用于影像匹配和地形三维显示。 第33页，共44页。第34页，共44页。第35页，共44页。多源空间数据无缝集成DWGDGNDXF其它文件格式DGN 引擎DXF引擎DWG 引擎自定义引擎SuperMap 应 用