第五章空間數(shù)據(jù)組織與管理(3)ppt課件

1、第5章 空間數(shù)據(jù)組織與管理 補(bǔ)充內(nèi)容1.：地理實(shí)體分類及數(shù)據(jù)編碼空間數(shù)據(jù)的組織地理數(shù)據(jù)的編碼一、空間數(shù)據(jù)的組織分層區(qū)域分塊空間數(shù)據(jù)庫GIS運(yùn)用大范圍 地理區(qū)域合理組織面向?qū)ο蠼M織矩形分塊經(jīng)緯度分塊目前，象域市規(guī)劃，地下管網(wǎng)、土地管理、公安警用這樣一些GIS運(yùn)用系統(tǒng)，由于其比例尺較大，所以多數(shù)都是以圖幅為單位進(jìn)展管理，即按圖幅將大區(qū)域空間數(shù)據(jù)進(jìn)展分割，如今世界各國的普通方法是采用經(jīng)緯線分幅或采用規(guī)那么矩形分幅，如示圖1所示。 數(shù)據(jù)庫中圖幅的組織方法 圖幅間被分割目的的組織方法 跨圖幅地圖遨游 一空間數(shù)據(jù)的分塊組織圖幅之間臨近關(guān)系表示圖 (a) 經(jīng)緯線分幅 (b) 矩形分幅 數(shù)據(jù)庫中圖幅的組織方法

2、1. 為空間的組織方式進(jìn)展定義：坐標(biāo)單位、經(jīng)度和緯度跨度用經(jīng)緯線分幅時(shí)，比例尺、圖幅的寬和高用矩形分幅時(shí)，地圖投影類型、橢球體參數(shù)等。 2. 逐一數(shù)字化輸入并編輯各圖幅，然后將這些圖幅輸入庫中、輸入時(shí)須指定圖幅的文件名、圖幅在庫中的位置等。 圖幅間被分割目的的組織方法整個(gè)空間目的一致組織和管理方式 只建立和組織被分割目的方式整個(gè)空間目的一致組織和管理方式這種組織方式是建一個(gè)全庫索引表，將整個(gè)空間的一切目的及其分屬的圖幅號(hào)均放入索引表中。 只建立和組織被分割目的方式這種方式是只將被分割的目的放在索引表中，顯然，此索引表要比上述的全庫索引表要小得多。 在建庫和圖幅入庫時(shí)，索引表是空的。當(dāng)進(jìn)展圖幅拼

3、接時(shí)，每拼接一個(gè)目的，就將該目的的信息包括該目的分別在兩個(gè)圖幅中的編號(hào)插入索引表中的適當(dāng)位置 。在檢索目的時(shí)，可根據(jù)所要檢索的圖幅號(hào)來查詢索引表，從中找出符合要求的完好的目的對象。對索引表中沒有的目的，可直接查詢該圖幅中的目的信息即可。 當(dāng)要對由多幅不同比例尺地圖組合而成的地圖進(jìn)展處置時(shí) ，由于計(jì)算機(jī)實(shí)踐物理內(nèi)存總是有限的，如將全部地圖調(diào)入內(nèi)存后再處置，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率將會(huì)極低，縮放遨游的速度也將會(huì)變得很慢。為此，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)由多幅不同比例尺的數(shù)字地圖的縮放遨游時(shí)，運(yùn)用了一種以一幅地圖為根本單位對象，并建立這些根本對象間拓?fù)溧徑雨P(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)多比例尺數(shù)字地圖的快速顯示與遨游。根據(jù)所建立的圖幅對象拓

4、撲鄰接關(guān)系將上一層或下一層內(nèi)中相應(yīng)的地圖調(diào)入內(nèi)存顯示出來。而在同一層內(nèi)的圖幅內(nèi)進(jìn)展遨游時(shí)，當(dāng)?shù)竭_(dá)該圖幅的邊境時(shí)，同樣根據(jù)鄰接關(guān)系將相鄰的地圖顯示出來?？鐖D幅地圖遨游二空間數(shù)據(jù)的分層組織空間數(shù)據(jù)可按某種屬性特征構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)層，通常稱為圖層(Coverage)。1、空間數(shù)據(jù)分層方法：1專題分層每個(gè)圖層對應(yīng)一個(gè)專題，包含某一種或某一類數(shù)據(jù)。如地貌層、水系層、道路層、居民地層等。2時(shí)間序列分層即把不同時(shí)間或不同時(shí)期的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)層。3地面垂直高度分層把離地面不同高度的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)層。 如：地下、地表、地上。二空間數(shù)據(jù)的分層組織2、空間數(shù)據(jù)分層的目的：便于空間數(shù)據(jù)的管理、查詢、顯示、分析等。1空

5、間數(shù)據(jù)分為假設(shè)干數(shù)據(jù)層后，對一切空間數(shù)據(jù)的管理就簡化為對各數(shù)據(jù)層的管理，而一個(gè)數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)構(gòu)造往往比較單一，數(shù)據(jù)量也相對較小，管理起來就相對簡單；2對分層的空間數(shù)據(jù)進(jìn)展查詢時(shí)，不需求對一切空間數(shù)據(jù)進(jìn)展查詢，只需求對某一層空間數(shù)據(jù)進(jìn)展查詢即可，因此可加快查詢速度；3分層后的空間數(shù)據(jù)，由于便于恣意選擇需求顯示的圖層，因此添加了圖形顯示的靈敏性；4對不同數(shù)據(jù)層進(jìn)展疊加，可進(jìn)展各種目的的空間分析。 二、地理數(shù)據(jù)的編碼分類、編碼點(diǎn)、線、面特征碼、坐標(biāo)信息世界地理信息種類繁多、內(nèi)容豐富、只需將它們按一定的規(guī)律進(jìn)展分類和編碼，使其有序地存儲(chǔ)、檢索，以滿足各種運(yùn)用分析需求。因此，根底地理數(shù)據(jù)的分類和編碼是空間

6、數(shù)據(jù)庫建立的重要根底。一地理數(shù)據(jù)的編碼 在屬性數(shù)據(jù)中，有一部分是與幾何數(shù)據(jù)的表示親密有關(guān)的。例如，道路的等級(jí)、類型等，決議著道路符號(hào)的外形、顏色、尺寸等。 在GIS中，通常把這部分屬性數(shù)據(jù)用編碼的方式表示，并與幾何數(shù)據(jù)一同管理起來。 編碼：是指確定地理數(shù)據(jù)的代碼的方法和過程。 代碼：是一個(gè)或一組有序的易于被計(jì)算機(jī)或人識(shí)別與處置的符號(hào)，是計(jì)算機(jī)鑒別和查找信息的主要根據(jù)和手段。 編碼的直接產(chǎn)物就是代碼，而分類分級(jí)那么是編碼的根底。二地理數(shù)據(jù)的分類編碼原那么系統(tǒng)性和科學(xué)性：滿足所涉及學(xué)科的科學(xué)分類方法，能反映出同一類型中不同的級(jí)別特點(diǎn)。一致性：對代碼所定義的同一專業(yè)名詞、術(shù)語必需是獨(dú)一的。 兼容性(

7、規(guī)范化通用性)：有國家或行業(yè)規(guī)范的要按規(guī)范進(jìn)展，沒有規(guī)范的必需思索在有能夠的條件下實(shí)現(xiàn)規(guī)范化。適用性(簡捷性)：在滿足國家規(guī)范的前提下、每一種編碼應(yīng)該是以最小的數(shù)據(jù)量載負(fù)最大的信息量。可擴(kuò)展性：編碼的設(shè)置應(yīng)留有擴(kuò)展的余地，防止新對象的出現(xiàn)而使原編碼系統(tǒng)失效、呵斥編碼錯(cuò)亂景象。三地理數(shù)據(jù)的編碼1.代碼的類型是指代碼符號(hào)的表示方式，有數(shù)字型、字母型、數(shù)字和字母混合型三類數(shù)字型代碼，是用一個(gè)或假設(shè)干個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字表示對象的代碼。特點(diǎn)：構(gòu)造簡單、運(yùn)用方便、易于排序，但對對象的特征描畫不直觀字母型代碼，是用一個(gè)或假設(shè)干個(gè)字母表示對象的代碼。特點(diǎn)：比同樣位數(shù)的數(shù)字型代碼容量大，還可提供便于識(shí)別的信息，易于記

8、憶，但比同樣位數(shù)的數(shù)字型代碼占用更多的計(jì)算機(jī)空間。數(shù)字、字母混合型代碼，是由數(shù)字、字母、公用符組成的代碼。 特點(diǎn)：代碼兼有數(shù)字型和字母型的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)造嚴(yán)密，直觀性好， 但組成方式復(fù)雜，處置費(fèi)事。2.GIS中代碼的種類：可以分為兩種，一種是分類碼，另一種是標(biāo)識(shí)碼。分類碼：是根據(jù)地理信息分類體系設(shè)計(jì)出的各專業(yè)信息的分類代碼，用以標(biāo)識(shí)不同類別的數(shù)據(jù)，根據(jù)它可以從數(shù)據(jù)中查詢出所需類別的全部數(shù)據(jù)。標(biāo)識(shí)碼(亦稱識(shí)別碼)，是在分類碼的根底上，對每類數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出其全部或主要實(shí)體的識(shí)別代碼，用以對某一類數(shù)據(jù)中的某個(gè)實(shí)體(如一個(gè)居民地、一條河流等)進(jìn)展個(gè)體查詢檢索，從而彌補(bǔ)分類碼不能進(jìn)展個(gè)體分別的缺陷。 標(biāo)識(shí)碼是聯(lián)絡(luò)

9、實(shí)體的幾何信息和屬性信息的關(guān)鍵字。三地理數(shù)據(jù)的編碼3、編碼方法舉例行政區(qū)劃代碼(GB226091)層次編碼法：是一種識(shí)別碼用6位數(shù)字代碼按層次分別表示: 例如，南京市的代碼為320211 連云港市的代碼為320701 東海縣320722 灌云縣320723 贛榆縣320721 灌南縣320822三地理數(shù)據(jù)的編碼耕地71園地 72林地 73牧草地74居民點(diǎn)及公礦用地 75交通用地75水域 76未利用地 77土地利用類型7有林地 731灌木地 732疏林地733跡地 735針葉樹疏林地7331闊葉樹疏林地7332未成林林地7343、編碼方法舉例加拿大數(shù)字地形要素分類編碼系統(tǒng)一種分類碼，且是數(shù)字字母

10、混合代碼 采用樹型構(gòu)造將地形要素分為四級(jí)，其代碼構(gòu)造為： X X X X X X X X X 四級(jí)代碼，三位數(shù)字 三級(jí)代碼，三位數(shù)字 二級(jí)代碼，兩位數(shù)字 一級(jí)代碼，一位數(shù)字三地理數(shù)據(jù)的編碼補(bǔ)充內(nèi)容2：空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和建立 空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)是指在如今數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的根底上建立空間數(shù)據(jù)庫的整個(gè)過程。現(xiàn)實(shí)世界地理實(shí)體數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)構(gòu)造設(shè)計(jì)需求分析數(shù)據(jù)字典設(shè)計(jì) 一、需求分析 需求分析是整個(gè)空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與建立的根底，主要進(jìn)展以下任務(wù)：1、調(diào)查用戶需求：了解用戶特點(diǎn)和要求，獲得設(shè)計(jì)者與用戶對需求的一致看法。2、需求數(shù)據(jù)的搜集和分析：包括信息需求(信息內(nèi)容、特征、需求存儲(chǔ)的數(shù)據(jù))、信息加工處置要求(如呼應(yīng)時(shí)

11、間)、完好性與平安性要求等。3、編制用戶需求闡明書：包括需求分析的目的、義務(wù)、詳細(xì)需求闡明、系統(tǒng)功能與性能、運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境等，是需求分析的最終成果。 在需求分析階段完成： 數(shù)據(jù)源的選擇和對各種數(shù)據(jù)集的評(píng)價(jià)普通、空間、屬性評(píng)價(jià)。 二、構(gòu)造設(shè)計(jì) 指空間數(shù)據(jù)構(gòu)造設(shè)計(jì)，結(jié)果是得到一個(gè)合理的空間數(shù)據(jù)模型，是空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的本質(zhì)是將地理空間實(shí)體以一定的組織方式在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中加以表達(dá)的過程，也就是地理信息系統(tǒng)中空間實(shí)體的模型化問題。現(xiàn)實(shí)世界地理實(shí)體邏輯模型物理模型概念模型需求分析構(gòu)造設(shè)計(jì) 二、構(gòu)造設(shè)計(jì) 1、概念模型 是經(jīng)過對錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)與籠統(tǒng)，最終構(gòu)成空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其運(yùn)用系統(tǒng)

12、所需的模型。 表示概念模型最有力的工具是ER模型，即實(shí)體聯(lián)絡(luò)模型，包括實(shí)體、聯(lián)絡(luò)和屬性三個(gè)根本成分。用它來描畫現(xiàn)實(shí)地理世界，不用思索信息的存儲(chǔ)構(gòu)造、存取途徑及存取效率等與計(jì)算機(jī)有關(guān)的問題，比普通的數(shù)據(jù)模型更接近于現(xiàn)實(shí)地理世界，具有直觀、自然、語義較豐富等特點(diǎn)，在地理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中得到了廣泛運(yùn)用。 二、構(gòu)造設(shè)計(jì) 1、概念模型市區(qū)要素空間實(shí)體空間實(shí)體屬性空間實(shí)體關(guān)系邊線走向街道路面質(zhì)量所屬路段所屬街道組成長度等m1模型E_R 二、構(gòu)造設(shè)計(jì) 2、邏輯模型 邏輯模型的設(shè)計(jì)是將概念模型構(gòu)造轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為詳細(xì)DBMS可處置的地理數(shù)據(jù)庫的邏輯構(gòu)造(或外方式)，包括確定數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄及記錄間的聯(lián)絡(luò)、平安性、完好性和一

13、致性約束等。 從ER模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的主要過程為： 確定各實(shí)體的主關(guān)鍵字；確定并寫出實(shí)體內(nèi)部屬性之間的數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)式函數(shù)依賴關(guān)系，即某一數(shù)據(jù)項(xiàng)決議另外的數(shù)據(jù)項(xiàng)；把經(jīng)過消冗處置規(guī)范化處置的數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)式中的實(shí)體作為相應(yīng)的主關(guān)鍵字；根據(jù)、構(gòu)成新的關(guān)系。完成轉(zhuǎn)換后，進(jìn)展分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化。 二、構(gòu)造設(shè)計(jì) 3、物理設(shè)計(jì) 是指有效地將空間數(shù)據(jù)庫的邏輯構(gòu)造在物理存儲(chǔ)器上實(shí)現(xiàn)，確定數(shù)據(jù)在介質(zhì)上的物理存儲(chǔ)構(gòu)造，其結(jié)果是導(dǎo)出地理數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)方式(內(nèi)方式)。主要內(nèi)容包括確定記錄存儲(chǔ)格式，選擇文件存儲(chǔ)構(gòu)造，決議存取途徑，分配存儲(chǔ)空間。物理設(shè)計(jì)的好壞將對地理數(shù)據(jù)庫的性能影響很大，一個(gè)好的物理存儲(chǔ)構(gòu)造必需滿足兩個(gè)條件：

14、一是地理數(shù)據(jù)占有較小的存儲(chǔ)空間；二是對數(shù)據(jù)庫的操作具有盡能夠高的處置速度。在完成物理設(shè)計(jì)后，要進(jìn)展性能分析和測試。 三、數(shù)據(jù)字典設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)字典用于描畫數(shù)據(jù)庫的整體構(gòu)造、數(shù)據(jù)內(nèi)容和定義等。一個(gè)好的數(shù)據(jù)字典可以說是一個(gè)數(shù)據(jù)的規(guī)范規(guī)范，它可使數(shù)據(jù)庫的開發(fā)者依此來實(shí)施數(shù)據(jù)庫的建立、維護(hù)和更新。數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容包括： 數(shù)據(jù)庫的總體組織構(gòu)造、 數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)的框架、 各數(shù)據(jù)層詳細(xì)內(nèi)容的定義及構(gòu)造、 數(shù)據(jù)命名的定義 元數(shù)據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是對一個(gè)數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量條件及操作過程等的描畫等內(nèi)容。 四、空間數(shù)據(jù)庫的建立1、建立空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)造 利用DBMS提供的數(shù)據(jù)描畫言語描畫邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果，得到概念方式

15、和外方式，編寫功能軟件，經(jīng)編譯、運(yùn)轉(zhuǎn)后構(gòu)成目的方式，建立起實(shí)踐的空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)造。 四、空間數(shù)據(jù)庫的建立2、數(shù)據(jù)裝入 普通由編寫的數(shù)據(jù)裝入程序或DBMS提供的運(yùn)用程序來完成。在裝入數(shù)據(jù)之前要做許多預(yù)備任務(wù)，如對數(shù)據(jù)進(jìn)展整理、分類、編碼及格式轉(zhuǎn)換(如專題數(shù)據(jù)庫裝入數(shù)據(jù)時(shí)，采用多關(guān)系異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的方式轉(zhuǎn)換、查詢轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換)等。 裝入的數(shù)據(jù)要確保其準(zhǔn)確性和一致性。3、調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn) 裝入數(shù)據(jù)后，要對地理數(shù)據(jù)庫的實(shí)踐運(yùn)用程序進(jìn)展運(yùn)轉(zhuǎn)，執(zhí)行各功能模塊的操作，對地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)展全面測試。3.4 空間數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù) 五、空間數(shù)據(jù)庫的維護(hù)1、空間數(shù)據(jù)庫的重組織 指在不改動(dòng)空間數(shù)據(jù)庫原來的邏輯構(gòu)造和物理構(gòu)造的前提下，改動(dòng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置，將數(shù)據(jù)予以重新組織和存放。2、空間數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造 指部分改動(dòng)空間數(shù)據(jù)庫的邏輯構(gòu)造和物理構(gòu)造。數(shù)據(jù)庫重構(gòu)經(jīng)過改寫其概念方式(邏輯方式)的內(nèi)方式(存儲(chǔ)方式)進(jìn)展。 3.4 空間數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù) 五、空間數(shù)據(jù)