空間數據管理系統(tǒng)概論復習

1、空間數據庫管理系統(tǒng)概論期末復習考試第一章 緒論1、空間數據庫：是指在地球表面某一范圍內與空間地理相關，反映某一主題信息的數據集合，是一類以空間目標作為存儲對象的專業(yè)數據庫，是GIS的核心和基礎。2、空間數據：是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經濟景觀數 據。它包括文字、數字、圖形、影像、聲音、圖像等多種表現形式，如地名地址、 數字高程、矢量地圖、遙感影像、地理編碼數據、多媒體地圖等。3、矢量數據：是一種用點、線、面等基本空間要素表示人們賴以生存的自然世 界的數據。4、柵格數據：是把地理空間中的事物和現象作為連續(xù)的變量或體來看待，如大 氣污染、植被覆蓋、土壤類型、地表溫度等。5、 空

2、間數據的特征：1）空間特征2）非結構化特征3）空間關系特征4）時態(tài)特征5）多尺度特征6空間數據庫：在地球表面某一范圍內與空間地理相關，反映某一主題信息的 數據集合。7、 空間數據庫的特點：1）數據量大2）空間數據與屬性數據的集 3）應用廣泛8、空間數據庫管理系統(tǒng)：位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數據管理軟件。對空 間數據庫的所有操作都是在空間數據庫管理系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和控制下進行的。9、空間數據庫管理系統(tǒng)的特點：1）空間數據的定義和操縱2）空間數據的組織、存儲和管理3）后臺的事務管理和運行管理4）數據庫的建立和維護10、 空間數據系統(tǒng)的一般由四部分組成：1）空間數據庫2）空間數據庫管理系統(tǒng)3）數據庫

3、管理員4）用戶和應用程序11、現有的兩個空間數據標準簡介：（1）簡單要素的SQL實現規(guī)范（SFA SQL）：第一部分定義的是幾何對象的不 同表達方式和空間參考系統(tǒng)的表達方式；這個規(guī)范不是針對某個特定平臺定義的， 具有平臺獨立性。第二部分定義了第一部分定義的簡單要素模型在數據庫中的實 現，給出了內模式下幾何類型的定義及相關實現。（2）SQL多媒體及應用包的第三部分：1）空間定義了矢量數據存儲于檢索的 相關標準；2）靜態(tài)圖像定義了靜態(tài)圖像數據存儲于檢索的相關標準?？偨Y：這兩個標準公共部分的接口已經相互兼容， 但是這兩個標準無論是在內容 覆蓋面，還是從某些概念的界面上還是有一定的差別。例如，SFA

4、SQL在注記文本類型、空間數據存儲實現方式上比 SQL/MM定義的內容更廣泛，而 SQL/MM 涉及了 SFA SQL尚未涉及的拓撲數據結果、網絡模型等方面的內容。沒有統(tǒng)一 的空間數據庫標準，自然導致現有空間數據庫管理系統(tǒng)有所差異。例如，posGIS更符合OGC標準，而Oracle Spatial更兼容SQL/MM 的標準。第二章數據庫相關基礎知識回顧1、數據模型：對現實世界數據特征的抽象、對現實世界的模擬。由于計算機不 可能直接處理現實世界中的具體事物，所以人們必須事先把具體事務轉換成計算 機能夠處理的數據。也就是首先要數據化，把現實世界中具體的人、物、活動、 概念用數據模型這個工具抽象、表

5、示和處理。2、概念模型：用于信息世界的建模，它是現實世界的第一層抽象，它是數據庫 設計的有力工具，也是數據庫開發(fā)人員與用戶之間進行交流的語言。3、概念模型：用戶眼中看到的數據范圍，它是能用某種語言描述，使計算機系 統(tǒng)能夠理解，被數據庫管理系統(tǒng)支持的數據視圖。4、物理模型：對數據最底層的抽象，它描述數據在系統(tǒng)內部的表示方式和存取 方法，在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法，是面向計算機系統(tǒng)的。5、概念模型中的基本概念：1）實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物。2）屬性：實體所具有的某一特性；3）碼：唯一標識實體的屬性集4）域：屬性的取值范圍5）實體型：用實體名及描述它的各屬性名，可以刻 畫出全部同質實

6、體的共同特征和性質。6）實體集：同一類型實體的集合7）聯(lián)系：在現實世界中，事物內部以及事物之間是有聯(lián)系的，這些聯(lián)系在信息世界中反映實 體型內部的聯(lián)系和實體型之間的聯(lián)系。8）實體間的聯(lián)系：通常指不同實體集之間的聯(lián)系。實體間的聯(lián)系可以分為一對一（1:1）、一對多（1： n）、多對 多（m:n）三種。9）實體內的聯(lián)系：實體內部的聯(lián)系通常是指組成實體的各屬性之間的聯(lián)系。&邏輯模型中的關系模型：關系模型由一組關系組成，每個關系的數據結構都是一張規(guī)范化的二維表。7、關系模型的相應術語和定義：1）關系：一個關系對應于通常所說的一張表。2）元祖：表中的一行即為一個元祖。3）屬性：表中的一列即為一個屬性， 給每

7、個屬性起一個名稱即屬性名。4）碼：關系中的某個屬性組，它可以唯 一確定一個元祖。5）域：屬性的取值范圍。6）分量：一條記錄中的一個列 值。7）關系模型：表格中的表頭描述。8、關系型數據庫中關系具有以下性質：1）不允許存在重復元組；2）元組無序；3）屬性無序；4）每個元組的各屬性值是原子的，即二維表格中的所有行與 列的格子中間都是單一數值，不允許存放兩個或更多的數值。9、對象關系模型：關系數據庫技術與面向對象程序設計方法相結合的產物。它保持了關系數據系統(tǒng)的非過程化數據存取方式和數據獨立性，繼承了關系數據庫系統(tǒng)已有技術，支持原有的數據管理，又支持面向對象模型和對象模型。10、 對象關系數據庫的一般

8、功能：1）擴展數據類型；2）支持復雜對象；3）支 持繼承的概念；4）提供通用的規(guī)則系統(tǒng)。11、SQL的特點：1）綜合統(tǒng)一；2）高度非過程化；3）面向集合的操作方式；4）一種語法結構、多種使用方式；5）語言簡介，易學易用。12、SQL的三級模式結構：SQL支持關系數據外模式、模式、內模式的三級構成，所謂模式是數據庫中全體數據的邏輯結構和特征的描述，是所有用戶的公共數據視圖。所謂外模式是數據用戶能夠看見和使用的局部數據的邏輯結構和特征描述，是數據庫用戶的數據視圖，是與某一應用有關的數據的邏輯表示。 所謂內模式是數據物理結構和存儲方式的描述， 是數據在數據庫內部的表示方 式。13、基本表：是本身獨立

9、存在的表，在 SQL中一個關系就對應一個基本表，也 稱基表。14存儲文件：一個基表對應一個存儲文件，一個表可以帶若干索引，索引也放 在存儲文件中，用于提高基表的檢索速度。15、視圖：是從一個或幾個基表導出的表，它本身不獨立存儲在數據庫中，即數 據庫中只存放視圖的定義而不存放視圖的數據。 這些數據仍然存放在導出視圖 的基表中，因此，視圖是一個虛表，視圖在概念上與基表等同，用戶可以在視 圖上再定義視圖。16、SQL語言分為數據定義語言（DDL ）、數據操縱語言（DML ）、數據控制語 言（DCL）17、數據定義功能包括模式定義、表模式、視圖、索引的定義。18、數據操縱語言是用于執(zhí)行數據的查詢、更新

10、、插入、刪除操作。19、數據控制語言的功能用于為用戶授權和撤銷授權。第三章空間數據模型1、空間數據模型的分類有矢量模型和柵格模型。2、 矢量模型的優(yōu)點：1）便于面向現象的數據表示；2）數據結構緊湊，冗余度 低；3）有利用網絡分析；4）圖形顯示質量好、精度高；矢量模型的缺點：1）數據結構復雜；2）軟件和硬件的技術要求比較高；3） 多邊形疊合分析比較困難；4）顯示與繪圖成本比較高3、 柵格模型的優(yōu)點：1）數據結構簡單；2）空間分析和地理現象的模擬均比較 容易；3）有利于與遙感數據的匹配應用和分析；4）輸出方法快速，成本比較 低廉。柵格數據的缺點：1）圖形數據量大；2）投影轉換比較困難；3）柵格地圖

11、的 圖形質量較低；4）現象識別效果不如矢量數據。4、幾何對象模型的地理要素：對現實世界空間現象的抽象，通常由幾何、屬性、 行為等3類信息構成。5、幾何對象模型的幾個要點：（1）坐標維數和幾何維數的區(qū)別；（2）該模型僅能表達、處理簡單的幾何對象；（3）模型中任意幾何對象都有其邊界、內部、和外部；（4）該模型的坐標維數是3,但目前僅能描述二維幾何對象；（5）M值。除x、y、z坐標外，點（point）類還有一個M坐標。&幾何對象模型主要方法有：常規(guī)方法、常規(guī)GIS分析方法、空間查詢方法。7、幾何拓撲模型的大概概念：多邊形的邊界可以用線來描述，而線又可以用點 的集合來描述。拓撲關系數據模型就是以拓撲關

12、系為基礎組織和存儲各個幾何 對象，其特點是以點、線、多邊形間的拓撲連接關系為中心，它們的坐標存儲具有依賴關系。8、網絡模型：是GIS中另一種常見的矢量數據模型，常用于交通路徑分析、資 源分配的應用中。9、柵格數據：采用一組笛卡兒平面描述空間對象的性質。笛卡兒平面試一個二 維數組，其中的某行某列對應現實世界中某一柵格單元的一些屬性值。10、 在空間數據庫中，柵格數據主要有三類：1）GIS柵格分析中設計的柵格數 據；2）遙感影像數據；3）圖片數據。11、柵格數據模型中的概念模型：柵格數據可以用行維、列維、波段維進行統(tǒng)一 描述，而層通常被視為邏輯上的概念，而波段則視為物理上的概念。第六章空間查詢與索

13、引1、空間索引的目的：對空間圖形集合做的一個“目錄”，基于此目錄可以提高在 這個圖形集合中查找某個圖形對象的效率。2、空間索引：依據空間實體的位置和形狀或空間實體之間的某中空間關系，按 一定順序排列的一種數據結構，其中包含空間實體的概要信息如對象的標識、 最小邊界矩形及指向空間實體數據的指針。3、常用的空間填充曲線有Z曲線、Hillbert曲線4、網格索引：將研究區(qū)域用橫豎線條劃分大小相等和不等的格網，每個網格可 視為一個桶，它記錄了落入每一個格網區(qū)域內的空間實體編號。5、網格索引的優(yōu)點：簡單、易于實現；其次具有良好的可擴展性。6四叉樹索引目的：為了實現要素真正被網格分割、同時保證桶內要素不超

14、過 某一個量而提出的一種空間索引方法。7、四叉樹索引在一定程度上實現了地理要素真正被網格分割，保證了桶內要素 不超過某一個量，提高了檢索效率。但是對于海量空間數據，四叉樹索引的性 能有可能并不十分理想。因為當空間數據量較大時，四叉樹的深度往往很深， 這無疑會影響查詢效率；但如果壓縮四叉樹深度，又將導致劃分到同一個區(qū)域 的對象數過多，從而影響檢索性能。此外，四叉樹的可擴展性不如網格索引。 若是擴大空間區(qū)域，則必須重新劃分空間區(qū)域，重建四叉樹；若是增加一個空 間對象，則可能導致樹的深度增加一層或多層， 相關葉子的節(jié)點都必須重新定 位。8、R樹的特點：1）除根節(jié)點外，每個葉節(jié)點包含 m到M條索引記錄

15、。2）每個葉節(jié)點上記錄上空間對象的 MBR和元祖標識符；3）除根節(jié)點外，每個中間 結點至多有M個子結點，至少有m個子結點；4）每個非葉結點上記錄了 MBR, 子結點指針，其MBR為空間上包含其子結點中矩形的最小外包矩形；5）若根結點不是葉結點，則至少包含2個子結點；6）所有葉結點出現在同一層中；7）所有MBR的邊與一個全局坐標系的坐標軸平行。10、R樹是采用空間聚集對的方法對數據進行分區(qū)，提高了空間分區(qū)節(jié)點的利用效率；同時，R樹作為一棵平衡樹，也降低了 R樹的檢索效率。但是由于 R 樹非葉結點的MBR允許重疊，這樣會導致同一空間查詢出現多條查詢路徑的 情況，因此要想提高得到一個搞笑的 R樹，需盡量追求以下幾點：1）非葉結點MBR的面積盡可能小，其中不被其下級節(jié)點覆蓋的面積盡可能小。2）各非