空間數(shù)據(jù)組織與管理

空間數(shù)據(jù)組織空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)構(gòu)造矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造矢量、柵格構(gòu)造對比空間數(shù)據(jù)庫特點傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型及特點層次數(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)庫管理方案混合數(shù)據(jù)管理方式擴展數(shù)據(jù)管理方式一致數(shù)據(jù)管理方式空間數(shù)據(jù)組織與管理定義：矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造經(jīng)過記錄空間對象的坐標(biāo)及空間關(guān)系來表達空間對象的位置。點：空間的一個坐標(biāo)點；線：多個點組成的弧段；面：多個弧段組成的封鎖多邊形；獲取方法定位設(shè)備〔全站儀、GPS、常規(guī)丈量等〕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)表達思索內(nèi)容矢量數(shù)據(jù)本身的存儲和管理幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)絡(luò)空間對象的空間關(guān)系〔拓?fù)潢P(guān)系〕矢量數(shù)據(jù)表達簡單數(shù)據(jù)構(gòu)造拓?fù)鋽?shù)據(jù)構(gòu)造屬性數(shù)據(jù)組織矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造矢量數(shù)據(jù)表達—簡單數(shù)據(jù)構(gòu)造只記錄空間對象的位置坐標(biāo)和屬性信息，不記錄拓?fù)潢P(guān)系。又稱面條構(gòu)造。存儲：獨立存儲：空間對象位置直接跟隨空間對象；點位字典：點坐標(biāo)獨立存儲，線、面由點號組成特征無拓?fù)潢P(guān)系，主要用于顯示、輸出及普通查詢公共邊反復(fù)存儲，存在數(shù)據(jù)冗余，難以保證數(shù)據(jù)獨立性和一致性多邊形分解和合并不易進展，鄰域處置較復(fù)雜；處置嵌套多邊形比較費事適用范圍：制圖及普通查詢，不適宜復(fù)雜的空間分析矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造〔續(xù)〕標(biāo)識碼屬性碼空間對象編碼獨一銜接幾何和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獨立編碼點:(x,y)線:(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)面:(x1,y1),(x2,y2),…,(x1,y1)點位字典點:點號文件線:點號串面:點號串點號XY1112223344………n5566存儲方法矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造〔續(xù)〕矢量數(shù)據(jù)表達—拓?fù)鋽?shù)據(jù)構(gòu)造不僅表達幾何位置和屬性，還表示空間關(guān)系表達對象：關(guān)聯(lián)關(guān)系表達方式全顯式表達部分顯式表達拓?fù)潢P(guān)系物理實現(xiàn)直接存儲串行指針拓?fù)潢P(guān)系與數(shù)據(jù)共享采用拓?fù)潢P(guān)系的原那么矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造〔續(xù)〕拓?fù)錁?gòu)造：全顯式表達N1B2N2N4N3B3B4B1A1A2A6A5A4A3A7A8N5A8B1B2B3B4A1A2A3A4A5A6A7N1N2N3N4N5M面弧點面-弧拓?fù)涿婊《位?點拓?fù)浠∑瘘c弧-面拓?fù)浠∽竺纥c-弧拓?fù)潼c弧段終點右面矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造〔續(xù)〕拓?fù)錁?gòu)造：部分顯式表達用上述部分表格表示空間目的的拓?fù)潢P(guān)系System：面-弧、弧-點DIME：弧-點、弧-面目前商用GIS還沒有超出上述四個表格的拓?fù)潢P(guān)系矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造〔續(xù)〕拓?fù)錁?gòu)造：物理實現(xiàn)串行指針面-弧、點-?。鹤冮L記錄，不方便直接存儲POLYVRT〔美國計算機圖形及空間分析實驗室〕TIGER〔美國人口調(diào)查局〕直接存儲Arc/Info、GeoStar矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造〔續(xù)〕拓?fù)錁?gòu)造：拓?fù)潢P(guān)系與數(shù)據(jù)共享

維護數(shù)據(jù)的一致性拓?fù)?挪動結(jié)點無拓?fù)?挪動結(jié)點矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造〔續(xù)〕拓?fù)錁?gòu)造：能否需求拓?fù)錁?gòu)造?運用目的制圖或普通查詢，可不要拓?fù)錁?gòu)造空間分析，那么應(yīng)建立拓?fù)潢P(guān)系效力對象和系統(tǒng)數(shù)據(jù)構(gòu)造面狀目的：面-弧、弧-面網(wǎng)絡(luò)目的：點-弧、弧-點矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造〔續(xù)〕矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造：屬性數(shù)據(jù)表達與組織屬性特征類型類別特征：是什么闡明信息：同類目的的不同特征屬性特征表達類別特征：類型編碼闡明信息：屬性數(shù)據(jù)構(gòu)造和表格屬性表的內(nèi)容取決于用戶圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的銜接經(jīng)過目的識別符或內(nèi)部記錄號實現(xiàn)。點狀對象目的標(biāo)識目的標(biāo)識地物編碼坐標(biāo)關(guān)聯(lián)的線目的精度控制點等級丈量單位丈量年限線狀對象目的標(biāo)識目的標(biāo)識地物編碼坐標(biāo)串起點、終點、左面、右面路面資料等級建筑時間寬度管養(yǎng)單位…………面狀對象目的標(biāo)識目的標(biāo)識地物編碼邊境目的號建筑日期一切者建筑面積建筑單位構(gòu)造……空間對象地物編碼地物稱號制圖顏色幾何類型制圖符號編碼屬性闡明地物類型特征與制圖屬性矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造：特點用離散的點描畫空間對象與特征，定位明顯，屬性隱含用拓?fù)潢P(guān)系描畫空間對象之間的關(guān)系面向目的操作，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，精度高定義以規(guī)那么像元陣列表示空間對象的數(shù)據(jù)構(gòu)造，陣列中每個數(shù)據(jù)表示空間對象的屬性特征?；蛘哒f，柵格數(shù)據(jù)構(gòu)培育是像元陣列，每個像元的行列號確定位置，用像元值表示空間對象的類型、等級等特征。每個柵格單元只能存在一個值。對于柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造點：為一個像元線：在一定方向上銜接成串的相鄰像元集合。面：聚集在一同的相鄰像元集合。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)緊縮編碼方案柵格數(shù)據(jù)的分層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的組織方法柵格數(shù)據(jù)特點柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造點線面柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造：坐標(biāo)系與描畫參數(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)構(gòu)造：單元值確定CAB百分比法面積占優(yōu)重要性中心點法A延續(xù)分布地理要素C具有特殊意義的較小地物A分類較細、地物斑塊較小AB柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造：緊縮編碼方案AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA143258761234567801234567起點行列號，單位矢量R:(1,5),3,2,2,3,3,2,3鏈?zhǔn)骄幋a游程長度編碼逐行編碼數(shù)據(jù)構(gòu)造:行號,屬性,反復(fù)次數(shù)1,A,4,R,1,A,4塊狀編碼正方形區(qū)域為記錄單元數(shù)據(jù)構(gòu)造:初始位置,半徑,屬性(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),…NESWNWSEGGGGAGGAAGAAA四叉樹編碼柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造：數(shù)據(jù)分層土壤地貌森林建筑物ZYX柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造：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2…X,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坐標(biāo)層n柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造：特點離散的量化柵格值表示空間對象位置隱含,屬性明顯數(shù)據(jù)構(gòu)造簡單,易于遙感數(shù)據(jù)結(jié)合,但數(shù)據(jù)量大幾何和屬性偏向面向位置的數(shù)據(jù)構(gòu)造,難以建立空間對象之間的關(guān)系abc345abcac間隔:7/4(5)面積:7(6)幾何偏向?qū)傩云蚴噶繓鸥駭?shù)據(jù)較比矢量數(shù)據(jù)優(yōu)點：表示地理數(shù)據(jù)的精度較高嚴(yán)密的數(shù)據(jù)構(gòu)造，數(shù)據(jù)量小完好的描畫空間關(guān)系圖形輸出準(zhǔn)確美觀圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新、綜合都能實現(xiàn)面向目的，不僅能表達屬性，而且能方便的記錄每個目的的詳細屬性信息缺陷：數(shù)據(jù)構(gòu)造復(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：數(shù)據(jù)構(gòu)造簡單空間數(shù)據(jù)的疊置和組合方便各類空間分析很易于進展數(shù)學(xué)模擬方便缺陷：圖形數(shù)據(jù)量大用大像元減少數(shù)據(jù)量時，精度和信息量受損地圖輸出不美觀難以建立網(wǎng)絡(luò)銜接關(guān)系投影變換比較費時數(shù)據(jù)構(gòu)造選擇原那么要素還是位置？可獲取的數(shù)據(jù)定位要素的必要精度需求什么類型的要素需求什么類型的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)所需空間分析類型消費地圖類型空間數(shù)據(jù)管理：空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫定義：數(shù)據(jù)庫是為一定目的效力，以特定構(gòu)造存儲的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合。特點：數(shù)據(jù)獨立于運用程序而集中管理數(shù)據(jù)之間建立聯(lián)絡(luò)，反映了現(xiàn)實世界信息的聯(lián)絡(luò)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〔續(xù)〕空間數(shù)據(jù)庫定義：空間數(shù)據(jù)庫是某一區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合特點：數(shù)據(jù)量特別大屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)結(jié)合管理數(shù)據(jù)運用范圍廣泛空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)特征空間特征非構(gòu)造化特征空間關(guān)系特征分類編碼特征海量數(shù)據(jù)特征傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫的比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)連續(xù)性/相關(guān)性不連續(xù)相關(guān)性小連續(xù)較強空間相關(guān)性實體類型/空間關(guān)系少簡單固定多復(fù)雜且不固定記錄長度結(jié)構(gòu)化等長非結(jié)構(gòu)化不等長查詢與操作文字、數(shù)字文字?jǐn)?shù)字空間圖形現(xiàn)行空間數(shù)據(jù)庫管理方案基于文件與關(guān)系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)混合管理方案基于關(guān)系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理方案基于對象—關(guān)系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理方案。文件關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理方案屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲和檢索比較可靠、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)的平安性、一致性、完好性、并發(fā)控制方面，比商用數(shù)據(jù)庫要遜色得多。空間數(shù)據(jù)分開存儲，數(shù)據(jù)的完好性有能夠遭到破壞。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)庫早期圖形用戶界面圖形處置DBMS屬性用戶界面圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫GIS用戶界面圖形處置DBMS圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫高級言語ODBC協(xié)議GIS用戶界面圖形處置DBMS圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫高級言語數(shù)據(jù)庫開發(fā)言語數(shù)據(jù)庫開發(fā)數(shù)據(jù)庫開發(fā)全關(guān)系式數(shù)據(jù)庫管理方案屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)同時采用關(guān)系式數(shù)據(jù)庫進展管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不用進展煩瑣的銜接，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、對象嵌套等復(fù)雜的空間操作GIS軟件：System9，SmallWorld、Geovision等GIS界面屬性數(shù)據(jù)〔定長記錄〕空間數(shù)據(jù)〔變長記錄〕DBMS空間數(shù)據(jù)庫關(guān)系表二進制塊對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理方案對現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫進展擴展，添加空間數(shù)據(jù)類型處理了空間數(shù)據(jù)變長記錄的存儲問題，由數(shù)據(jù)庫軟件商開發(fā)，效率較高用戶不能根據(jù)GIS要求進展空間對象的再定義，因此不能將設(shè)計的拓?fù)錁?gòu)造進展存儲GIS軟件：TIGER，Geo++、GeoTropics等GIS界面空間數(shù)據(jù)處置DBMS空間數(shù)據(jù)庫擴展實體類型〔點、線、面、圓等〕GIS空間數(shù)據(jù)組織研討區(qū)域GIS工程并發(fā)控制空間索引任務(wù)區(qū)1任務(wù)區(qū)2任務(wù)區(qū)n任務(wù)層地物類邏輯層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)空間對象位置和外形或空間對象的某種空間關(guān)系，按一定順序陳列的數(shù)據(jù)構(gòu)造，包含空間對象的概要信息，以提高空間操作的效率GIS中引入空間索引的必要性任務(wù)區(qū)建立查詢、顯示數(shù)據(jù)提取常見空間索引方法對象范圍索引格網(wǎng)索引四叉樹索引R樹和R+樹索引空間索引：對象范圍索引IDXmaxXminYmaxYmin1…………2…………3………………………4YmaxYminXminXmax空間對象集合123456檢索窗口XNYWYEXSXmax≥XNORXmin≤XSORYmax≥YEORYmin≤YW空間對象不被檢