高级数据库技术-第10章 空间数据库.ppt

1、2020/8/2，1，第10章空间数据库，10.1空间数据库概述，2020/8/2，2，10.1.1空间数据库的重要性。从本体的角度来看，研究和开发空间数据库的意义主要基于以下几个方面。1时间和空间是物质存在的基本方式2空间数据是一些重要应用的基本形式3复杂的非空间数据可视为空间数据，2020/8/2，3，10.1.2空间数据的基本特征，1数据量大，结构复杂，数据连接多样，2查询过程复杂，3空间对象之间难以定义顺序，2020/8/2，4，10.1.3空间数据库是常规数据库的扩展。由于空间数据库系统的理论和技术还处于发展过程中，实际应用的需求非常迫切，同时，传统数据库(关系数据库)仍然是当今的主

2、流数据库，所以空间数据库是目前传统数据库的扩展。在这种情况下，空间数据库主要包括以下内容：2020/8/2/5。基于实际应用，空间数据模型引入了各种必要的空间数据类型，并讨论了相应的数据操作。空间索引很难正确定义空间对象之间的顺序，因此空间数据索引已经成为空间数据库技术中的一个重要课题，并且已经取得了相当成熟的成果，并被应用到其他领域。空间数据库管理系统的空间数据模型与当前主流数据模型的关系数据模型有很大的区别，因此有必要研究如何有效地扩展基于关系数据库管理系统的空间数据管理功能。2020/8/2，6，10.2，10.2.1空间数据模型与其他数据模型相比，空间数据模型的一个突出特点是它的引入和

3、介绍与相应的实际应用密切相关。地理信息系统是空间数据库的重要应用领域。人们通常以地理信息系统为应用背景，介绍基本的空间数据类型。我们在这里的介绍主要集中在二维空间数据类型上，但是它可以扩展到三维以上的情况。2020/8/2/7，在地理信息系统中，基本空间数据类型由以下三个空间对象组成：(1)点，如城市。一个点只代表它的空间位置，而不是它的范围。(2)河流、道路、管道、航线、等高线、等雨量线、通信或电力线路等线路。这条线不仅表示空间中每一点的位置，还表示它的长度，也就是它在空间中的延伸。(3)森林、湖泊、行政区等区域。一个区域不仅有位置，还有面积和周长等参数来指示其覆盖范围。2020/8/2/8

4、和以上三种是最基本的空间数据类型。在此基础上，还可以推导出以下两种空间数据类型：(4)根据自然、行政或其他特征，可以将一个区域划分为若干个区域。如果这些子区域彼此不相交，但是它们“合并”以覆盖该区域，则该组子区域被称为该区域的划分。国家行政区划图和土地利用图都是区划的例子。划分可以是嵌套的，例如，国家划分为省市，省市划分为县、县和乡镇等。2020/8/2，9，(5)网络由几个点和点之间的一些连接线组成。例如，道路网络、河流网络、电力网络、电话网络和交通路线图都是网络的例子。2020/8/2，10，10.2.2空间对象所在的环境，1。让R代表欧几里得空间中的实数域，V是R上的一组非空向量。如果满

5、足下列条件的二元函数被定义在V上并称为内积，那么V被称为R的欧几里得空间：非负性0，=0 x=0，xV对称性=线性=X，y，zV，直线R，平面R2和空间R3是欧几里得空间。2020年8月2日，2020年11月2日。讨论欧氏空间中空间对象之间的关系我们主要定义了欧氏空间环境中所有空间对象之间的关系，这些关系可以分为基于集合的关系、基于拓扑的关系和基于对象的关系。方向和。度量，这将在下面单独讨论。，2020/8/2，12，10.2.3，空间对象之间的关系，1。基于集合的空间对象之间的关系主要包括元素与集合之间的关系，包括集合之间的相交和合并。空间对象之间的层次关系适合用集合关系理论来讨论，例如，城

6、市包括公园，公园包括森林等。2020/8/2，13/2。基于拓扑的空间对象关系主要包括相遇、包含和重叠，这三种拓扑关系也是空间数据查询中最有可能出现的情况。在空间数据库中，基于拓扑的查询需要解决两个问题：查询所有与给定对象有一定拓扑关系的空间对象。物体A和物体B之间的拓扑关系是什么？2020年8月14日，在平面上，两个物体A和物体B之间的二元拓扑关系是基于以下物体成分的相互作用关系：物体A的内部、物体A的边界和物体A的外部。乙内乙，乙界乙，乙外乙-。在2020年8月15日，物体的这六个部分构成了九个相交的情况：AB，AB，AB-；甲乙丙丁；A- B，A-B，A-B .2020/8/2/16，考

7、虑值0，1，可以确定存在29=512个二元拓扑关系。在这里，人们研究八种互斥关系：不相交、相遇、重叠、相等和包容，2020/8/2，17/3。基于方位关系的绝对方位是在全球定位系统背景下定义的方位，如东、西、南、北、东南、西南、东北等。相对方向是根据给定目标的方向来定义的，例如左和右、前和后、上和下等。基于观察者的方向是根据一个特别指定的称为观察者的参考对象来定义的。2020/8/2，18，4。基于度量的关系有一个集合E。如果在E上定义二元函数d(x，y)，x，yE，则满足以下条件：(1)非负性d(x，y)0 (2)对称性d(x，y)=d(y，y)，2020/8/2/19，研究了空间的“度量”

8、，例如线段的长度、平面图形的面积、空间实体的体积以及一个空间对象相对于另一个空间对象的距离。2020/8/2，20，10.2.4空间数据操作的谓词描述。理论上，空间数据操作，尤其是空间数据查询，是基于空间对象之间的关系。在实践中，由于空间数据类型取决于实际应用，空间数据操作主要由实际应用决定。下面主要从空间对象之间的关系的角度介绍一些相对基本的一般操作，但是由于应用的多样性，与应用密切相关的操作不一一介绍。空间数据操作有三种描述：谓词形式、集合形式和代数形式。2020/8/2，21，1。基本符号首先定义空间数据操作中的一些符号。SDT空间数据类型ZS是零大小空间数据类型，如点NZS非零大小空间

9、数据类型，如ADT原子空间数据类型如线和区域，如点，线和区域CDT收集空间数据类型，如网络和分区等。2020年8月22日，PTN于2020年8月23日在位于PT点的LN线RG区划分NTW网络。2.基于拓扑的两个相同类型的空间数据是否相等的描述(=或)PTPT布尔LNLN布尔rgrgrgbool空间数据SDT是否在区域RG中(插入SDT RGBOL，2020年8月24日)，两个非零空间数据是否相交)NZS NSZ布尔两个区域是否与rgrgrgbool相邻，2020年8月2日，25日，3。基于集合运算的描述：(1)相交两条直线相交成一组点。LNPT线作为一组线与区域相交。LNRGLN区域与作为一组

10、区域的区域相交。RGRGRG，2020/8/2，26，(2)重叠PTN TNFG，(3)中心)新西兰标准时间，2020年8月27日，2020年4月4日。基于测量的两点间距离描述(DIST)PTPT NUM DIST MAXDIST(MINDIST)SDTSDTNUM MAXDIST或MINDIST，2020年8月28日，多点直径PT NUM直径线长度lnnum长度区域周长或面积rgnum周长或面积，2020/8/2，29，10.2.5设置空间关系的描述和判断，在空间数据库中，空间关系主要用于查询。为了获得可接受的查询效率，空间对象通常由简单而规则的图形表示，例如点、矩形和方形框。因此，只需要讨论这些规则几何图形的空间关系。这里，正则几何可以看作是空间中的标准“点集”，所以空间数据操作的集合描述就是这些标准集合之间关系的描述。2020