空間數(shù)據(jù)組織與管理PPT通用課件

1、空間數(shù)據(jù)組織空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量、柵格結(jié)構(gòu)對(duì)比空間數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)模型及特點(diǎn)層次數(shù)據(jù)模型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型現(xiàn)行空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案混合數(shù)據(jù)管理模式擴(kuò)展數(shù)據(jù)管理模式統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理模式空間數(shù)據(jù)組織與管理定義：矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通過(guò)記錄空間對(duì)象的坐標(biāo)及空間關(guān)系來(lái)表達(dá)空間對(duì)象的位置。點(diǎn)：空間的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)；線：多個(gè)點(diǎn)組成的弧段；面：多個(gè)弧段組成的封閉多邊形；獲取方法定位設(shè)備（全站儀、GPS、常規(guī)測(cè)量等）地圖數(shù)字化間接獲取柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換空間分析（疊置、緩沖等操作產(chǎn)生的新的矢量數(shù)據(jù)）矢量數(shù)據(jù)表達(dá)考慮內(nèi)容矢量數(shù)據(jù)自身的存儲(chǔ)和管理幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系空間對(duì)象的空間關(guān)系（拓?fù)潢P(guān)系

2、）矢量數(shù)據(jù)表達(dá)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)屬性數(shù)據(jù)組織矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)表達(dá)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只記錄空間對(duì)象的位置坐標(biāo)和屬性信息，不記錄拓?fù)潢P(guān)系。又稱(chēng)面條結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)：獨(dú)立存儲(chǔ)：空間對(duì)象位置直接跟隨空間對(duì)象；點(diǎn)位字典：點(diǎn)坐標(biāo)獨(dú)立存儲(chǔ)，線、面由點(diǎn)號(hào)組成特征無(wú)拓?fù)潢P(guān)系，主要用于顯示、輸出及一般查詢(xún)公共邊重復(fù)存儲(chǔ)，存在數(shù)據(jù)冗余，難以保證數(shù)據(jù)獨(dú)立性和一致性多邊形分解和合并不易進(jìn)行，鄰域處理較復(fù)雜；處理嵌套多邊形比較麻煩適用范圍：制圖及一般查詢(xún)，不適合復(fù)雜的空間分析矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）標(biāo)識(shí)碼屬性碼空間對(duì)象編碼唯一連接幾何和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立編碼點(diǎn): ( x ,y )線: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2

3、 ) , , ( xn , yn )面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , , ( x1 , y1 )點(diǎn)位字典點(diǎn): 點(diǎn)號(hào)文件線: 點(diǎn)號(hào)串面: 點(diǎn)號(hào)串點(diǎn)號(hào)XY1112223344n5566存儲(chǔ)方法矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）矢量數(shù)據(jù)表達(dá)拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅表達(dá)幾何位置和屬性，還表示空間關(guān)系表達(dá)對(duì)象：關(guān)聯(lián)關(guān)系表達(dá)方式全顯式表達(dá)部分顯式表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系物理實(shí)現(xiàn)直接存儲(chǔ)串行指針拓?fù)潢P(guān)系與數(shù)據(jù)共享采用拓?fù)潢P(guān)系的原則矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：全顯式表達(dá)N1B2N2N4N3B3B4B1A1A2A6A5A4A3A7A8N5A8B1B2B3B4A1A2A3A4A5A6A7N1N2N3N4N5M面弧點(diǎn)面-弧拓

4、撲面弧段弧-點(diǎn)拓?fù)浠∑瘘c(diǎn)弧-面拓?fù)浠∽竺纥c(diǎn)-弧拓?fù)潼c(diǎn)弧段終點(diǎn)右面矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：部分顯式表達(dá) 用上述部分表格表示空間目標(biāo)的拓?fù)潢P(guān)系 System：面-弧 、弧-點(diǎn) DIME：弧-點(diǎn)、弧-面目前商用GIS還沒(méi)有超出上述四個(gè)表格的拓?fù)潢P(guān)系矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：物理實(shí)現(xiàn)串行指針面-弧、點(diǎn)-?。鹤冮L(zhǎng)記錄，不方便直接存儲(chǔ)POLYVRT（美國(guó)計(jì)算機(jī)圖形及空間分析實(shí)驗(yàn)室）TIGER（美國(guó)人口調(diào)查局）直接存儲(chǔ)Arc/Info、GeoStar矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：拓?fù)潢P(guān)系與數(shù)據(jù)共享維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性拓?fù)?移動(dòng)結(jié)點(diǎn)無(wú)拓?fù)?移動(dòng)結(jié)點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：是否需要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)? 應(yīng)用目的 制圖

5、或一般查詢(xún)，可不要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 空間分析，則應(yīng)建立拓?fù)潢P(guān)系 服務(wù)對(duì)象和系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 面狀目標(biāo)：面-弧、弧-面 網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)：點(diǎn)-弧、弧-點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：屬性數(shù)據(jù)表達(dá)與組織屬性特征類(lèi)型 類(lèi)別特征：是什么 說(shuō)明信息：同類(lèi)目標(biāo)的不同特征屬性特征表達(dá) 類(lèi)別特征：類(lèi)型編碼 說(shuō)明信息：屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和表格屬性表的內(nèi)容取決于用戶(hù)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接通過(guò)目標(biāo)識(shí)別符或內(nèi)部記 錄號(hào)實(shí)現(xiàn)。點(diǎn)狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼坐 標(biāo)關(guān)聯(lián)的線目標(biāo)精度控制點(diǎn)等級(jí)測(cè)量單位測(cè)量年限線狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼坐 標(biāo)串起點(diǎn)、終點(diǎn)、左面、右面路面材料等級(jí)修建時(shí)間寬度管養(yǎng)單位面狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼邊界目標(biāo)號(hào)建

6、筑日期所有者建筑面積建筑單位結(jié)構(gòu)空間對(duì)象地物編碼地物名稱(chēng)制圖顏色幾何類(lèi)型制圖符號(hào)編碼屬性表明地物類(lèi)型特征與制圖屬性矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：特點(diǎn)用離散的點(diǎn)描述空間對(duì)象與特征，定位明顯，屬性隱含用拓?fù)潢P(guān)系描述空間對(duì)象之間的關(guān)系面向目標(biāo)操作，精度高，數(shù)據(jù)冗余度小與遙感等圖象數(shù)據(jù)難以結(jié)合輸出圖形質(zhì)量號(hào)，精度高 定義 以規(guī)則像元陣列表示空間對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，陣列中每個(gè)數(shù)據(jù)表示空間對(duì)象的屬性特征?；蛘哒f(shuō)，柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是像元陣列，每個(gè)像元的行列號(hào)確定位置，用像元值表示空間對(duì)象的類(lèi)型、等級(jí)等特征。每個(gè)柵格單元只能存在一個(gè)值。 對(duì)于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)：為一個(gè)像元線：在一定方向上連接成串的相鄰像元集合。面：聚集在一起的相鄰像元

7、集合。獲取方式：遙感數(shù)據(jù)圖片掃描數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換手工方式柵格數(shù)據(jù)坐標(biāo)系柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方案柵格數(shù)據(jù)的分層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的組織方法柵格數(shù)據(jù)特點(diǎn)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)線面柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：坐標(biāo)系與描述參數(shù)Y：列X：行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率格網(wǎng)方向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)卧荡_定CAB百分比法面積占優(yōu)重要性中心點(diǎn)法A連續(xù)分布地理要素C具有特殊意義的較小地物A分類(lèi)較細(xì)、地物斑塊較小AB柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：壓縮編碼方案AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA143258761234567801234567起點(diǎn)行列號(hào)，單位矢量R:

8、 (1,5),3,2,2,3,3,2,3鏈?zhǔn)骄幋a游程長(zhǎng)度編碼逐行編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu): 行號(hào), 屬性, 重復(fù)次數(shù)1, A, 4, R, 1, A, 4塊狀編碼正方形區(qū)域?yàn)橛涗泦卧獢?shù)據(jù)結(jié)構(gòu): 初始位置, 半徑, 屬性(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),NESWNWSEGGGGAGGAAGAAA四叉樹(shù)編碼柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)分層土壤地貌森林建筑物ZYX柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)組織柵格數(shù)據(jù)文件像元1X坐標(biāo)Y坐標(biāo)層2屬性值層1屬性值層n屬性值像元2像元n柵格數(shù)據(jù)文件層1像元1層2X,Y,屬性值像元2X,Y,屬性值像元nX,Y,屬性值層n柵格數(shù)據(jù)文件層1多邊形1層2屬性值像元1坐標(biāo)多邊形N像元n

9、坐標(biāo)層n柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：特點(diǎn)離散的量化柵格值表示空間對(duì)象位置隱含,屬性明顯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于遙感數(shù)據(jù)結(jié)合,但數(shù)據(jù)量大幾何和屬性偏差面向位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),難以建立空間對(duì)象之間的關(guān)系abc345abcac距離: 7/4 (5)面積: 7 (6)幾何偏差屬性偏差矢量柵格數(shù)據(jù)較比矢量數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：表示地理數(shù)據(jù)的精度較高嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量小完整的描述空間關(guān)系圖形輸出精確美觀圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新、綜合都能實(shí)現(xiàn)面向目標(biāo)，不僅能表達(dá)屬性，而且能方便的記錄每個(gè)目標(biāo)的具體屬性信息缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜矢量疊置較為復(fù)雜數(shù)學(xué)模擬比較困難技術(shù)復(fù)雜，特別是軟硬件柵格數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單空間數(shù)據(jù)的疊置和組合方便各類(lèi)空間

10、分析很易于進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬方便缺點(diǎn)：圖形數(shù)據(jù)量大用大像元減少數(shù)據(jù)量時(shí)，精度和信息量受損地圖輸出不美觀難以建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系投影變換比較費(fèi)時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇原則要素還是位置？可獲取的數(shù)據(jù)定位要素的必要精度需要什么類(lèi)型的要素需要什么類(lèi)型的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)所需空間分析類(lèi)型生產(chǎn)地圖類(lèi)型空間數(shù)據(jù)管理：空間數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)定義：數(shù)據(jù)庫(kù)是為一定目的服務(wù)，以特定結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序而集中管理數(shù)據(jù)之間建立聯(lián)系，反映了現(xiàn)實(shí)世界信息的聯(lián)系數(shù)據(jù)模型層次模型網(wǎng)絡(luò)模型關(guān)系模型空間數(shù)據(jù)管理：空間數(shù)據(jù)庫(kù)（續(xù)）空間數(shù)據(jù)庫(kù)定義：空間數(shù)據(jù)庫(kù)是某一區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量特別大屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)

11、聯(lián)合管理數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍廣泛空間數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)特征空間特征非結(jié)構(gòu)化特征空間關(guān)系特征分類(lèi)編碼特征海量數(shù)據(jù)特征傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)的比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)連續(xù)性/相關(guān)性不連續(xù)相關(guān)性小連續(xù)較強(qiáng)空間相關(guān)性實(shí)體類(lèi)型/空間關(guān)系少簡(jiǎn)單固定多復(fù)雜且不固定記錄長(zhǎng)度結(jié)構(gòu)化等長(zhǎng)非結(jié)構(gòu)化不等長(zhǎng)查詢(xún)與操作文字、數(shù)字文字?jǐn)?shù)字空間圖形現(xiàn)行空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案基于文件與關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)混合管理方案基于關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)管理方案基于對(duì)象關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)管理方案。文件 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)混合管理方案屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索比較可靠、有效；幾何數(shù)據(jù)采用圖形文件管理，功能較弱，特別是在數(shù)據(jù)的安全性、一致性、

12、完整性、并發(fā)控制方面，比商用數(shù)據(jù)庫(kù)要遜色得多?？臻g數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的完整性有可能遭到破壞。GIS軟件：Arc/Info，MGE，GenMap等幾何數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)ID數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)庫(kù)早期圖形用戶(hù)界面圖形處理DBMS屬性用戶(hù)界面圖形文件庫(kù)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)GIS用戶(hù)界面圖形處理DBMS圖形文件庫(kù)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)語(yǔ)言O(shè)DBC協(xié)議GIS用戶(hù)界面圖形處理DBMS圖形文件庫(kù)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)全關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)同時(shí)采用關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進(jìn)行煩瑣的連接，數(shù)據(jù)存取較快屬間接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特別是涉及空間查詢(xún)、對(duì)象嵌套等復(fù)雜的空

13、間操作GIS軟件：System9，Small World、Geovision等GIS界面屬性數(shù)據(jù)（定長(zhǎng)記錄）空間數(shù)據(jù)（變長(zhǎng)記錄）DBMS空間數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系表二進(jìn)制塊對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案對(duì)現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)展，增加空間數(shù)據(jù)類(lèi)型解決了空間數(shù)據(jù)變長(zhǎng)記錄的存儲(chǔ)問(wèn)題，由數(shù)據(jù)庫(kù)軟件商開(kāi)發(fā)，效率較高用戶(hù)不能根據(jù)GIS要求進(jìn)行空間對(duì)象的再定義，因而不能將設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)GIS軟件：TIGER，Geo+、Geo Tropics等GIS界面空間數(shù)據(jù)處理DBMS空間數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)充實(shí)體類(lèi)型（點(diǎn)、線、面、圓等）GIS空間數(shù)據(jù)組織研究區(qū)域GIS工程并發(fā)控制空間索引工作區(qū)1工作區(qū)2工作區(qū)n工作層地物類(lèi)邏輯層Arc/InfoMGEGeoStar屬性數(shù)據(jù)Arc/InfoMGEGeoStar空間數(shù)據(jù)索引空間索引概念 根據(jù)空間對(duì)象位置和形狀或空間對(duì)象的某種空間關(guān)系，按一定順序排列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包含空間對(duì)象的概要信息，以提高空間操作的效率GIS中引入空間索引的必要性工作區(qū)建立查詢(xún)、顯示數(shù)據(jù)提取常見(jiàn)空間索引方法對(duì)象范圍索引格網(wǎng)索引四叉樹(shù)索引R樹(shù)和R+樹(shù)索引空間索引：對(duì)象范圍索引IDXmaxXminYmaxYmin1234YmaxYminXminXmax空間對(duì)象集合123456