《空間數(shù)據(jù)庫》教學課件

1、2022/8/31第1頁，共44頁。2第四章 空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫概述傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)學模型空間數(shù)據(jù)庫SuperMap GIS空間數(shù)據(jù)解決方案思考與練習第2頁，共44頁。31 數(shù)據(jù)庫概述建立數(shù)據(jù)庫不僅僅是為了保存數(shù)據(jù)，擴展人的記憶，而主要是為了幫助人們?nèi)ス芾砗涂刂婆c這些數(shù)據(jù)相關聯(lián)的事物。定義：數(shù)據(jù)庫就是為了一定的目的，在計算機系統(tǒng)中以特定的結構組織、存儲、和應用的相關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。計算機對數(shù)據(jù)的管理經(jīng)過了三個階段 ：程序管理階段 、文件管理階段 、數(shù)據(jù)庫管理階段 數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)的優(yōu)點：數(shù)據(jù)獨立于應用程序而集中管理，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享、減少了數(shù)據(jù)冗余，提高了效益；在數(shù)據(jù)間建立了聯(lián)系，從而使數(shù)據(jù)庫能反映

2、出現(xiàn)實世界中信息的聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的出現(xiàn)是計算機應用的里程碑，它使得計算機應用從科學計算為主轉向以數(shù)據(jù)處理為主，從而使計算機得以在各行各業(yè)乃至家庭普遍使用。第3頁，共44頁。2022/8/34數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)組織方式 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級：數(shù)據(jù)項、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫。1、數(shù)據(jù)項：是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項、字段等。數(shù)據(jù)項的取值范圍，稱為域。 2、記錄：由若干相關聯(lián)的數(shù)據(jù)項組成。 3、文件：文件是一給定類型的(邏輯)記錄的全部具體值的集合。 4、數(shù)據(jù)庫：是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，也可以看成是具有特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合。數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部

3、構造是文件的集合，這些文件之間存在某種聯(lián)系，不能孤立存在。 第4頁，共44頁。數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系 數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系主要是指記錄與記錄之間的聯(lián)系。 1、一對一的聯(lián)系(1:1) 2、一對多的聯(lián)系(1:N) 3、多對多的聯(lián)系(M:N) A BAB本節(jié)結束第5頁，共44頁。2 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中關于數(shù)據(jù)和聯(lián)系的邏輯組織的形式表示。每一種數(shù)據(jù)模型都以不同的數(shù)據(jù)抽象與表示能力來反映客觀事物，有其不同的處理數(shù)據(jù)聯(lián)系的方式。數(shù)據(jù)庫領域采用的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關系模型，其中應用最廣泛的是關系模型。 第6頁，共44頁。層次數(shù)據(jù)庫模型 它的特點是將數(shù)據(jù)組織成一對多關系的結構。

4、層次結構采用關鍵字來訪問其中每一層次的每一部分。層次數(shù)據(jù)庫結構特別適用于文獻目錄、土壤分類、部門機構等分級數(shù)據(jù)的組織。 第7頁，共44頁。層次數(shù)據(jù)庫模型的優(yōu)、缺點優(yōu)點：存取方便且速度快結構清晰，容易理解檢索關鍵屬性十分方便缺陷：結構呆板，缺乏靈活性同一屬性數(shù)據(jù)要存儲多次，數(shù)據(jù)冗余大（如公共邊）不適合于拓撲空間數(shù)據(jù)的組織第8頁，共44頁。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫模型網(wǎng)絡模型用連接指令或指針來確定數(shù)據(jù)間的顯式連接關系，是具有多對多類型的數(shù)據(jù)組織方式 。系名信控教師數(shù)學生數(shù)研究生系名土木教師數(shù)49學生數(shù)257研究生71學校名稱西科大學院環(huán)資教師數(shù)52學生數(shù)300研究生70系名教師數(shù)學生數(shù)研究生系名教師數(shù)學生數(shù)學號

5、002312姓名張三年級3籍貫廣東系名教師數(shù)學生數(shù)研究生系名教師數(shù)學生數(shù)教師號66姓名謝元禮年齡50職稱教授系名教師數(shù)學生數(shù)研究生系名教師數(shù)學生數(shù)課程號A01課程名GIS周學時4學分5系名教師數(shù)系名學號002312課程號A01第9頁，共44頁。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫模型的優(yōu)、缺點第10頁，共44頁。關系數(shù)據(jù)庫模型1x1y12x2y23x3y34x4y45x5t56x6y6點第11頁，共44頁。關系數(shù)據(jù)庫模型的優(yōu)、缺點本節(jié)結束第12頁，共44頁。3 空間數(shù)據(jù)庫第13頁，共44頁?？臻g數(shù)據(jù)庫的作用第14頁，共44頁。GIS數(shù)據(jù)庫的特征（1）第15頁，共44頁。GIS數(shù)據(jù)庫的特征（2）第16頁，共44頁。標準D

6、BMS存儲空間數(shù)據(jù)的局限性第17頁，共44頁。GIS中空間數(shù)據(jù)庫的組織形式第18頁，共44頁。混合結構模型屬性數(shù)據(jù)存儲在常規(guī)RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲和檢索比較可靠、有效；空間數(shù)據(jù)存儲在空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，功能較弱，特別是在數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制方面，比商用數(shù)據(jù)庫要遜色得多。兩個子系統(tǒng)之間采用一種標識符聯(lián)系起來.屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)分開存儲，數(shù)據(jù)的完整性有可能遭到破壞。GIS軟件：SuperMap，ArcGIS，MGE，SICARD、GENEMAP等?？臻g數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)ID數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫早期圖形用戶界面圖形處理DBMS屬性用戶界面圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形文件

7、庫屬性數(shù)據(jù)庫高級語言ODBC協(xié)議GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫高級語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)數(shù)據(jù)庫開發(fā)第19頁，共44頁。擴展結構模型屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)同時采用關系數(shù)據(jù)庫進行管理；在標準的關系數(shù)據(jù)庫上增加空間數(shù)據(jù)管理層，即利用該層將地理結構查詢語言(GeoSQL)轉化成標準的SQL查詢，借助索引數(shù)據(jù)的輔助關系實施空間索引操作。空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進行繁瑣的連接，數(shù)據(jù)存取較快；空間數(shù)據(jù)屬間接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特別是涉及空間查詢、對象嵌套等復雜的空間操作。GIS軟件： SuperMap，ArcGIS， System9，Small World、Geovisio

8、n等。GIS界面空間數(shù)據(jù)處理RDBMS空間數(shù)據(jù)庫擴充實體類型（點、線、面等）第20頁，共44頁。統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型在開放型DBMS基礎上擴充空間數(shù)據(jù)表達功能，空間擴展完全包含DBMS中。解決了空間數(shù)據(jù)變長記錄的存儲問題，效率較高。GIS軟件： SuperMap，ArcGIS， TIGRIS，Geo+、Geo Tropics等。GIS界面屬性數(shù)據(jù)（定長記錄）空間數(shù)據(jù)（變長記錄）RDBMS空間數(shù)據(jù)庫關系表二進制塊第21頁，共44頁。目前空間數(shù)據(jù)庫存在的主要問題本節(jié)結束第22頁，共44頁。4 SuperMap GIS空間數(shù)據(jù)解決方案第23頁，共44頁。數(shù)據(jù)庫存儲文件存儲 SuperMap GIS提供文件和

9、數(shù)據(jù)庫兩種存儲方案，可根據(jù)數(shù)據(jù)量、并發(fā)要求、保密要求等進行選擇。數(shù)據(jù)格式存儲格式RDBMS方案并發(fā)控制訪問速度適合項目SDB+SuperMap自定義否無更快中小SQL ServerSuperMap自定義是強快大OracleSuperMap自定義是強快大4.1 SuperMap數(shù)據(jù)存儲方案第24頁，共44頁。SDB和SDD雙文件圖庫，即一對SDB、SDD文件可以存儲多個空間數(shù)據(jù)。SDB存儲空間數(shù)據(jù)，SDD存儲屬性數(shù)據(jù)。采用了SuperMap結構化存儲技術（SSS）。雙文件圖庫存儲方案第25頁，共44頁?？臻g數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫擴展 （SDX/SDX+）空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)通過SDX/SDX+擴展

10、空間數(shù)據(jù)庫，可將空間數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中空間數(shù)據(jù)庫存儲方案第26頁，共44頁?？臻g數(shù)據(jù)引擎第27頁，共44頁。第28頁，共44頁。用RDBMS管理空間數(shù)據(jù)第29頁，共44頁。第30頁，共44頁。各種類型的數(shù)據(jù)集第31頁，共44頁。TIN和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集具有子數(shù)據(jù)集（SubDataset） 數(shù)據(jù)集類型幾何對象類型支持復雜對象支持拓撲存儲風格點Point否否否線Line是否否面Region是否否文本Text是否是復合(CAD)Point, Line, Region, Text, Rect, RectOblique, RectRound, Circle, Ellipse, EllipseOblique,

11、Pie, Arc, EllipticArc, cardinal, Curve, BSpline, Traverse, Compound是否是TINTinBlock否否否網(wǎng)絡Point, Line否是否矢量數(shù)據(jù)集第32頁，共44頁。數(shù)據(jù)集類型是否存儲實際數(shù)據(jù)是否支持壓縮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否是否柵格數(shù)據(jù)集影像金字塔是一種影像數(shù)據(jù)結構。金字塔的最底層是原始影像，分辨率最高，數(shù)據(jù)量也最大；由最底層開始，分辨率逐漸降低，數(shù)據(jù)量也隨之減小。金字塔數(shù)據(jù)結構模擬了人眼視覺由粗到精的結構,常用于影像匹配和地形三維顯示。 第33頁，共44頁。第34頁，共44頁。第35頁，共44頁。多源空間數(shù)據(jù)無縫集成DWGDGNDXF其它文件格式DGN 引擎DXF引擎DWG 引擎自定義引擎SuperMap 應 用