实验一、空间数据库建立
一、实验目的
1. 利用影像配准(Georeferencing) 工具进行影像数据的地理配准
2. 编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）。
3 . 利用ArcCatalog建立个人数据库及数据集，导入SHP 格式数据，
4 . 利用ArcCatalog的Topoloy工具，进行悬挂点伪节点检查；
5 . 利用ArcMap高级编辑工具（Trim，Extend）对问题数据记性修改；
6 利用. ArcCatalog的Polygon Featue Class From L ines工具建立多边形数据层。
二、实验准备
数据：昆明市西山区普吉地形图1:10000地形图――70011-1.Tif ，昆明市旅游休闲图.jpg
软件准备：ArcGIS Desktop ---ArcMap
三、实验内容及步骤
步骤1 ：地形图的配准－加载数据和影像配准工具
所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工
作顺利进行。
z 打开ArcMap，添加影像配准工具栏。“”
z 把需要进行配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap，会发现影像配准工具栏中“”的工具被激活。
步骤2 ：输入控制点
在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们可以得到一些控件点――
公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。
z 在影像配准工具栏上，点击添加控制点按钮。””“”
z 使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的
坐标位置，如下图所示：
步骤3 ：矫正并重采样栅格生成新的栅格文件
z 在影像配准菜单下，点击矫正，对配准的影像根据设定的变换公式重新采样，””“”
另存为一个新的影像文件。
z 加载重新采样后得到的栅格文件，并将原始的栅格文件从数据框中删除。
后面我们的数字化工作是对这个配准和重新采样后的影像进行操作的。通过上面的操
作我们的数据已经完成了配准工作，下面我们将使用这些配准后的影像进行分层矢量
化。
步骤4 ：分层矢量化－在ArcCatalog 中创建一个线要素图层
该数据采用的是西安80 坐标系统、3 度分带
(1) 打开ArcCatalog.在指定目录下，鼠标右击，在“新建”中，选择“个人Geodatabase”。并修改该Geodatabase数据库的名称（例如test3.mdb）。
(2) 下面将为该Geodatabase 创建新的要素类，首先创建一个“等高线”要素类来存储
等高线要素。在ArcCatalog 中，鼠标右击test3 这个个人Geodatabase,在“新建”中选择“要素类”.
(3) 输入创建的要素类的名称“等高线”，点击下一步。
(4) 点击下一步。
下面将是我们创建新的要素类的关键，为我们的数据定义坐标系统，空间范围，存储要
素类型。以及可以在这增加属性字段。
(5) 点击Shape 字段。在对话框中将显示详细的选项，我们首先点击“几何类型”，并
将要素类型选择为我们需要的类型（我们现在要创建等高线这个要素类，所以应该选择线）.
(6) 点击“空间参考”选项后面的按钮，在“空间参考属性”对话框中的“坐标系”选
项页下，将选择合适的坐标系统，点击“选择”按钮。在(Projected Coordinate Systems 目录下，选择Gauss Kruger---àXian 1980--àXian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj)。点击增
加，现在这些坐标系统信息应该如下图所示：
(7) 再点击“X/Y 域”选项页，在该选项页下为我们的数据定义存储的空间范围。该空
间范围需要认真考虑，不仅要考虑你当前的纸制地图的空间范围，还要考虑到将来工作中还会出现的最大的空间范围。通过上面的操作我们为创建的要素类定义了正确的坐标系统和空间范围。
(8) 下面我们将为该数据创建新的属性字段。“高程”，类型设置为“Float”用来存储等
高线的高程值。
(9) 点击完成这样，我们就创建了一个线状的要素类。
步骤5 ：从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中
(1) 切换到ArcMap 中，将新建的线要素图层，加载到包含已配准地形图的数据框中，
保存地图文档为Ex3.mxd
(2) 打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑命令”，并选择
前面创建的“等高线”要素类。确认编辑器中：任务为――新建要素，目标为――等高线，设置图层――等高线的显示符号为红色，并设置为合适的宽度。
(3) 将地图放大到合适的比例下，从中跟踪一条等高线并根据高程点判读其高程，输入
该条等高线的高程。
(4) 进一步练习线要素的其它操作，比如线段的合并、分割、编辑顶点等操作
(5) 可参照以上步骤，从地图中提出多边形要素（比如居民地），并进一步熟悉多边形
要素编辑的相关操作。
步骤6 ：根据GPS 观测点数据配准影像并矢量化
数据：扫描地图－昆明市旅游休闲地图（YNKM.JPG）、Garmin 手持GPS野外采集数据（gpsdata.dbf）-GCS_WGS_1984 地理坐标系
(1). 打开ArcMap，添加扫描地图－YNKM.JPG，打开“影像配准”工具栏（在ArcMap的工具栏的空白区域点击鼠标右键，然后选择“影像配准”）
(2) 参考练习2 中最后一步的内容，根据gpsdata.dbf 中的内容，将其转换为一个新的图层：GPS.shp,并将其添加到当前数据框中。
z 添加gpsdata.dbf
z 执行菜单命令<工具>－<添加X,Y 数据>, 在出现的菜单中指定坐标系统为地
理坐标：GCS_WGS 1984, X坐标指定为经度（E），Y 坐标指定为纬度（N）
z 在TOC 面板中“显示”视图下，右键选择图层“gpsdata 事件”，从右键菜单
中执行“数据”－>“导出数据”，将其导出成为一个新的Shape文件－名称为gps.shp z 将GPS.shp 添加到当前的数据框中
(3) 在TOC中右键选择图层――YNKM.JPG，在出现的菜单中点击“缩放到图层”，并将其放大到某一尺度下
点击“影像配准”工具栏上的控制点选择工具，在扫描地图中，采集第1 个GPS 控制点的位置，点击。
（5 ）在TOC 中右键选择图层――GPS ，在出现的菜单中点击“缩放到图层”，并将其放大到某一尺度下, 并移动地图，可以方便地找到第1 个控制点
（6 ）在地图显示区中，我们可以看到第1 组同学在野外采集的GPS 控制点，找到与扫描地图中对应的那个GPS 控制点，点击鼠标。
（7 ）通过以上操作我们已经完成了第1 个控制点的选择。以类似的方法，添加至少4 个控制点。
（8 ）如果操作正确，在完成以上操作后，扫描地图就被配准到了GCS_WGS_1984 地理
坐标系下。当鼠标在地图显示区移动时，在ArcMap 状态栏上就会显示当前位置在
GCS_WGS_1984 坐标系下的经纬度坐标。
在添加所有控制点，并检查RMS后，可使用下拉菜单“地理参考”中的“矫正”命令对
栅格地图重采样。转换方法使用“二次多项式”。加载重采样后的栅格地图，并将原始的扫描
地图从数据模框中删除。
( 9 ）在ArcCatalog中新建一个要素类，可命名为：Schools，（要素类型为点要素－将用于从扫描图中提取各个学校的位置，添加所需要的字段－用于存储学校的名称，坐标系统设置为WGS_1984 地理坐标系－与GPS 野外数据相同）
(10 ）将Schools图层添加到当前数据框中。
(11）在TOC 面板中，右键选择“图层”，在出现的菜单中，点击“属性”，设定数据框
的坐标系为GCS_WGS_1984
(12) 打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑”命令，选择要
编辑的图层－Schools，确认“编辑器”工具栏中，任务为――新建要素，目标为――Schools。
（13 ）将地图放大到合适的比例下，在“编辑器”中选中“草图”工具，在地图中找
到图例为○文的要素，在其所在位置，点击鼠标，分层提取昆明市的各高校位置数据－（点要素）。打开属性表，修改要素属性，比如：输入学校的名称。
（14）完成编辑后，停止编辑，并将修改结果保存到要素类－Schools中。
步骤7：建立个人数据库,并导入shp 数据
1 ）：启动ArcCatalog，选择合适目录，右键点击该目录，=>new =>Personal Geodatabase，
缺省命名。
2）建立数据集：右键点击该数据库=>new =>Feature Dataset ；命名landuse。
3）导入数据：右键点击landuse 数据集=> Import => Featuer Class(single) ，如下图：
注1 ：参数输入，
? input ：选择\Land.dwg\Polylone;
? Output ：landcode
? 属性只保留Name(Text)一项，其他删除；
注2：在基于ArcCatalog导入Dwg数据时，可能出错，此时可以先转为Dgn数据再导入。以同样方法导入该DWG中Annotation类型数据为ArcGIS的Point类型数据，取名为“TEXT”。参数输入:
? input ：选择\Land.dwg\ Annotation;
? Output ：TEXT
? 属性只保留Text 一项，其他删除；
步骤8：拓扑检查
右键点击该数据集=> new =>Topology ，如下图：
下一步，设置容差参数
下一步，指定待检图层
下一步，设置检查规则（此处选择不得有悬挂点：Must Not Have Dangles）
点击OK，生成拓扑检查图层
步骤9：修改数据
1）启动ArcMap，加载Landuse 数据集（其中两个数据层，landcode ，landuse_topoloy ）如下图：
2 ）打开Editor 工具条：=>Edtor =>More Editing tools =>Advanced Edting
启动编辑缓存：Edtor =>Edting Starting
选择裁剪参照：点击工具条上Edit toot =>点击参照地物使之高亮显示，如下图：
此时在Advanced工具条上裁剪工具Trim 可用。
执行裁剪：点击Trim 按钮后，再点击带裁剪的线段即可：
关闭编辑缓存：Edtor =>Stop Edting
4 ）使用Extend 工具对没有接上的线头进行延伸，方法同3 ）
步骤10 ：验证
启动Topology 工具条进行验证，如果没有错误，红点消失。
步骤11 ：建立多边形
关闭ArcMap切换到ArcCatalog=> 右键点击该数据集landuse =>New => Polygon Feature Class From Lines 出现对话框如下图：
多边形图层命名：Polygons;
Select Point Feature Class To…… = TEXT;
点击OK，多边形建立完成，如下图：
四、实验报告及要求
做出书面报告，包括原理、过程和结果。具体内容如下：
1) 总结屏幕跟踪数字化过程的基本步骤及每一步骤的必要性。
2) 分析数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法。
3) 为什么要对配准后的数据进行重采样？
实验五栅格数据的空间分析 一、实验目的 理解空间插值的原理，掌握几种常用的空间差值分析方法。 二、实验内容 根据某月的降水量，分别采用IDW、Spline、Kriging方法进行空间插值，生成中国陆地范围内的降水表面，并比较各种方法所得结果之间的差异，制作降水分布图。 三、实验原理与方法 实验原理：空间插值是利用已知点的数据来估算其他临近未知点的数据的过程，通常用于将离散点数据转换生成连续的栅格表面。常用的空间插值方法有反距离权重插值法（IDW）、 样条插值法（Spline）和克里格插值方法（Kriging）。 实验方法：分别采用IDW、Spline、Kriging方法对全国各气象站点1980年某月的降水量进行空间插值生成连续的降水表面数据，分析其差异，并制作降水分布图。 四、实验步骤 ⑴打开arcmap，加载降水数据，行政区划数据，城市数据，河流数据，并进行符号化， 对行政区划数据中的多边形取消颜色填充 ⑵点击空间分析工具spatial analyst→options，在general标签中将工作空间设置为实验数据所在的文件夹
⑶点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points 下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000 点击空间分析工具spatial analyst→options，在extent标签中将分析范围设置与行政区划一致，点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000 点击空间分析工具spatial analyst→options在general标签中选province作为分析掩膜，点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000
ArcGIS实验报告 1使用ARCMAP浏览地理数据 1.1学习内容 第1 步启动ArcMap 打开ArcMap后，open加州Redlands city地图： Figure 1打开Redlands city 地图界面 第2 步检查要素图层及显示其他图层 可以通过左侧的Table of contents 勾选你想打开和关闭的图层，进而找到自己想要的信息。 第4 步查询地理要素 通过Bookmarks下面勾选ESRI找到其位置，再通过Tools工具栏下的 查询steet地物属性。 Figure 2地物属性的查询 通过查询窗口，选择All layers出现STATE street 相交的地块，通过点击
Land Use里面信息，可以反向查询地块的位置： Figure 3反向查询信息 第5 步检查其它属性信息 右键TOC图层列表里的Land Use，选择Open Attribute Table就可以打开并查看具体的记录要素。 Figure 4图层其他属性信息查询 第6 步设置并显示地图提示信息 在TOC图层列表右键Count Shops，选择Properties，在Display栏中Display Expression选项下将字段NAME改为ADDRESS，确定以后。回到地图，鼠标放在Count Shop 上时，显示的是该shop的地理位置信息。 Figure 5更改地图提示信息
第7 步根据要素属性设置图层渲染样式 将Land Use等图层关闭以后，只显示Streets图层。右键Streets图层，选择Properties选项—>选择Symbology对话框。在Show列表中选择Categories，从下拉字段中选择CLASS，Add All Values，点击应用。就可以看到地图中街道的显示按照部分类别进行了颜色区分。最后在Symbology中选择Features，显示恢复原貌。 Figure 6设置图层渲染样式 第8 步根据属性选择要素 在Selection菜单中选择Select By Attributes，选择Streets层，创造一个新的选择集，通过命令"STR_NAME" = 'I 10'就可以选择10号州际公路了。
海量空间数据存储技术研究作者：作者单位：唐立文，宇文静波唐立文(装备指挥技术学院试验指挥系北京 101416，宇文静波(装备指挥技术学院装备指挥系北京 101416 相似文献(10条 1.期刊论文戴海滨.秦勇.于剑.刘峰.周慧娟铁路地理信息系统中海量空间数据组织及分布式解决方案 -中国铁道科学2004,25(5 铁路地理信息系统采用分布式空间数据库系统和技术实现海量空间数据的组织、管理和共享.提出中心、分中心、子中心三层空间数据库分布存储模式,实现空间数据的全局一致和本地存放.铁路基础图库主要包括不同比例尺下的矢量和栅格数据.空间数据库的访问和同步采用复制和持久缓存.复制形成主从数据库结构,从数据库逻辑上是主数据库全部或部分的镜象.持久缓存是在本地形成对远程空间数据的部分缓存,本地所有的请求都通过持久缓存来访问. 2.学位论文骆炎民基于XML的WebGIS及其数据共享的研究 2003 随着计算机技术、网络通信技术、地球空间技术的发展，传统的GIS向着信息共享的WebGIS发展，WebGIS正成为大众化的信息工具，越来越多的 Web站点提供空间数据服务。但我们不得不面对这样的一个现实：数以万计的Web站点之间无法很好地沟通和协作，很难通过浏览器访问、处理这些分布于Web的海量空间数据；而且由于行业政策和数据安全的原因，这些空间资源
大多是存于特定的GIS系统和桌面应用中，各自独立、相对封闭，从而形成空间信息孤岛，难以满足Internet上空间信息决策所需的共享的需要。此外，从地理空间信息处理系统到地理空间信息基础设施和数字地球，地理空间信息共享是它们必须解决的核心问题之一。因此，对地理空间信息共享理论基础及其解决方案的研究迫在眉睫；表达、传输和显示不同格式空间数据，实现空间信息共享是数字地球建设的关键技术之一，GIS技术正在向更适合于Web的方向发展。本文着重于探索新的网络技术及其在地理信息领域中的应用。 3.学位论文马维峰面向Virtual Globe的异构多源空间信息系统体系结构与关键技术 2008 GIS软件技术经过30多年的发展，取得了巨大发展，但是随着GIS应用和集成程度的深入、Internet和高性能个人计算设备的普及，GIS软件技术也面临着诸多新的问题和挑战，主要表现为：GIS封闭式的体系结构与IT主流信息系统体系结构脱节，GIS与其他IT应用功能集成、数据集成困难；基于地图 (二维数据的数据组织和表现方式不适应空间信息应用发展的需求；表现方式单一，三维表现能力不足。现有GIS基础平台软件的设计思想、体系结构和数据组织已经不适应GIS应用发展的要求，尤其不能适应“数字地球”、“数字城市”、“数字区域”建设中对海量多源异构数据组织和管理、数据集成、互操作、应用集成、可视化和三维可视化的需求。 Virtual Globe 是目前“数字地球”最主要的软件实现技术，Vtrtual Globe通过三维可视化引擎，在用户桌面显示一个数字地球的可视化平台，用户可以通过鼠标、键盘操作在三维空间尺度对整个地球进行漫游、缩放等操作。随着Google Earth的普及，Virtual Globe已成为空间数据发布、可视化、表达、集成的一个重要途径和手段。 Virtual Globe技术在空间数据表达、海量空间数据组织、应用集成等方面对GIS软件技术具有重要的参考价值：从空间数据表达和可视化角度，基于Virtual Globe的空间信息可视化方式是GIS软件二维电子地图表达方式的最好替代者，其空间表达方式可以作为基于地图表达方式的数字化天然替代，对于GIS基础平台研究具有重要借鉴意义；从空间数据组织角度，Virtual Globe技术打破了以图层为基础的空间数据组织方式，为解决全球尺度海量数据的分布式存取提供了新的思路；从应用集成和空间数据互操作角度，基于VirtualGlobe的组件化GIS平台可以提供更好的与其他IT系统与应用的集成方式。论文在现有理论和技术基础上，借鉴和引入
一、数据管理的发展阶段 1、人工管理阶段 2、文件系统阶段 3、数据库管理阶段 注意了解各阶段的背景和特点 二、数据库系统的特点 1、面向全组织的复杂的数据结构 2、数据的冗余度小，易扩充 3、具有较高的数据和程序的独立性：数据独立性 数据的物理独立性 数据的逻辑独立性 三、数据结构模型三要素 1、数据结构 2、数据操作 3、数据的约束性条件 四、数据模型反映实体间的关系 1、一对一的联系(1：1) 2、一对多的联系(1：N) 3、多对多的联系(M：N) 五、数据模型： 是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。 数据库结构的基础就是数据模型。数据模型是描述数据(数据结构)、数据之间的联系、数据语义即数据操作，以及一致性(完整性)约束的概念工具的集合。 概念数据模型：按用户的观点来对数据和信息建模。ER模型 结构数据模型：从计算机实现的观点来对数据建模。层次、网状模型、关系 六、数据模型的类型和特点 1、层次模型： 优点：结构简单，易于实现 缺点：支持的联系种类太少，只支持二元一对多联系 数据操纵不方便，子结点的存取只能通过父结点来进行 2、网状模型： 优点：能够更为直接的描述世界，结点之间可以有很多联系 具有良好的性能，存取效率高 缺点：结构比较复杂 网状模型的DDL、DML复杂，并且嵌入某一种高级语言，不易掌握，不易使用
3、关系模型： 特点：关系模型的概念单一；（定义、运算） 关系必须是规范化关系； 在关系模型中，用户对数据的检索操作不过是从原来的表中得到一张新的表。 优点：简单，表的概念直观，用户易理解。 非过程化的数据请求，数据请求可以不指明路径。 数据独立性，用户只需提出“做什么”，无须说明“怎么做”。 坚实的理论基础。 缺点：由于存储路径对用户透明，存储效率往往不如非关系数据模型 4、面向对象模型 5、对象关系模型 七、三个模式和二级映像 1、外模式(Sub-Schema)：用户的数据视图。是数据的局部逻辑结构，模式的子集。 2、模式(Schema)：所有用户的公共数据视图。是数据库中全体数据的全局逻辑结构和特性的描述。 3、内模式(Storage Schema)：又称存储模式。数据的物理结构及存储方式。 4、外模式/模式映象：定义某一个外模式和模式之间的对应关系，映象定义通常包含在各外模式中。当模式改变时，修改此映象，使外模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为逻辑独立性。 5、模式/内模式映象：定义数据逻辑结构与存储结构之间的对应关系。存储结构改变时，修改此映象，使模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为物理独立性。 八、数据视图 数据库管理系统的一个主要作用就是隐藏关于数据存储和维护的某些细节，而为用户提供数据在不同层次上的抽象视图，即不同的使用者从不同的角度去观察数据库中的数据所得到的结果—数据抽象。 九、规范化 1、几个概念 候选码（候选关键字）：如果一个属性（组）能惟一标识元组，且又不含有其余的属性，那么这个属性（组）称为关系的一个候选码(候选关键字)。 码（主码、主键、主关键字）：从候选码中选择一个唯一地标识一个元组候选码作为码 主属性：任何一个候选码中的属性（字段） 非主属性：除了候选码中的属性 外码：关系模式R中属性或属性组X并非R的码，但X是另一个关系模式的码，则称X是R的外部码，简称外码。 2、函数依赖 （1）设R(U)是一个属性集U上的关系模式，X和Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而在Y上的属性值不等，则称“X函数确定Y”或“Y函数依赖于X”，记作X→Y。X称为这个函数依赖的决定属性集(Determinant)。Y=f(x)
ARCGIS空间分析基本操作 一、实验目的 1. 了解基于矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作。 2. 掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换、栅格重分类(Raster Reclassify)、栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator)、面积制表（Tabulate Area）、分区统计(Zonal Statistic)、缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、栅格单元统计（Cell Statistic）、邻域统计（Neighborhood）等空间分析基本操作和用途。 3. 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。 二、实验准备 预备知识： 空间数据及其表达 空间数据（也称地理数据）是地理信息系统的一个主要组成部分。空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是GIS所表达的现实世界经过模型抽象后的内容，一般通过扫描仪、键盘、光盘或其它通讯系统输入GIS。 在某一尺度下，可以用点、线、面、体来表示各类地理空间要素。 有两种基本方法来表示空间数据：一是栅格表达; 一是矢量表达。两种数据格式间可以进行转换。 空间分析 空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。 空间分析是地理信息系统的主要特征。空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统的主要指标。 空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库。 空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段。 空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行，具体是情况要根据实际需要确定。 空间分析步骤 根据要进行的空间分析类型的不同，空间分析的步骤会有所不同。通常，所有的空间分析都涉及以下的基本步骤，具体在某个分析中，可以作相应的变化。 空间分析的基本步骤: a)确定问题并建立分析的目标和要满足的条件 b)针对空间问题选择合适的分析工具 c)准备空间操作中要用到的数据。
Oracle数据库中空间数据类型随着GIS、CAD/CAM的广泛应用，对数据库系统提出了更高的要求，不仅要存储大量空间几何数据，且以事物的空间关系作为查询或处理的主要内容。Oracle数据库从9i开始对空间数据提供了较为完备的支持，增加了空间数据类型和相关的操作，以及提供了空间索引功能。 Oracle的空间数据库提供了一组关于如何存储，修改和查询空间数据集的SQL schema与函数。通过MDSYS schema规定了所支持的地理数据类型的存储、语法和语义，提供了R-tree空间数据索引机制，定义了关于空间的相交查询、联合查询和其他分析操作的操作符、函数和过程，并提供了处理点，边和面的拓扑数据模型及表现网络的点线的网络数据模型。 Oracle中各种关于空间数据库功能主要是通过Spatial组件来实现。从9i版本开始，Oracle Spatial空间数据库组件对存储和管理空间数据提供了较为完备的支持。其主要通过元数据表、空间数据字段（即SDO_GEOMETRY字段）和空间索引来管理空间数据，并在此基础上提供一系列空间查询和空间分析的函数，让用户进行更深层次的GIS应用开发。Oracle Spatial使用空间字段SDO_GEOMETRY存储空间数据，用元数据表来管理具有SDO_GEOMETRY字段的空间数据表，并采用R树索引和四叉树索引技术来提高空间查询和空间分析的速度。 1、元数据表说明。 Oracle Spatial的元数据表存储了有空间数据的数据表名称、空间字段名称、空间数据的坐标范围、坐标参考信息以及坐标维数说明等信息。用户必须通过元数据表才能知道ORACLE数据库中是否有Oracle Spatial的空间数据信息。一般可以通过元数据视图（USER_SDO_GEOM_METADATA）访问元数据表。元数据视图的基本定义为： ( TABLE_NAME V ARCHAR2(32), COLUMN_NAME V ARCHAR2(32), DIMINFO MDSYS.SDO_DIM_ARRAY, SRID NUMBER
课程结课报告 空间数据库更新技术 关键字: GIS 空间数据库更新数据模型空间分析矢量数据栅格数据多源数据多比例尺数据自动变化检测 1引言 地理信息产业在近年来飞速发展,并在科学、政府、企业和产业等方面得到广泛的应用，应用包括房地产、公共卫生、犯罪地图、国防、可持续发展、自然资源、景观建筑、考古学、社区规划、运输和物流。面对各个领域的迅猛发展，地理信息数据的更新问题变得迫在眉睫。空间数据库具有数据量庞大、高可访问性、空间数据模型复杂、属性数据和空间数据联合管理及应用范围广泛的特点，所以，在空间数据库更新技术的研究颇受关注，也是地理信息系统未来发展所要面对的巨大挑战。 现研究成果表明，一旦GIS创建成功后，保持空间地理数据的现势性并及时进行地图数据库的更新，是保证GIS有效运行的根本前提，也是今后地理信息工程中一项长期而繁重的任务，而当前地理空间数据库的更新技术存在的问题是：劳动强度大，更新周期长。 现在大家广泛认同的对地理空间数据库的更新主要有两种方法：一是逐渐建立一个新的数据库去取代老数据库，但是这种方法速度慢，适合于为一个新的区域建立一个新的数据库；二是检测、识别和更新变化部分，这种方法更新速度快，更适合于更新现有的数据库。但是针对不同的数据、数据模型及需求进行数据库更新技术都有不同的研究重心。本文中，我将针对多比例尺数据、多源数据、矢量数据和栅格数据及不同数据模型进行的空间数据库更新技术的研究理论、实现方法及成果进行整理归纳，呈现空间数据更新技术的现有发展动向及未来的发展趋势。 2空间数据库更新技术 2.1 利用空间分析技术更新空间数据库[1]
研究表明空间分析技术是空间数据更新的基础，空间叠加分析、实体空间关系分析，以及基于实体空间关系的智能捕捉，是实现区域空间要素整体更新和局部更新这两种更新方式的最主要的支持技术。在空间数据更新中引入智能捕捉CAD制图技术是解决在基于面向对象数据模型系统中边界重合问题的有效方法。 2.1.1 区域空间要素整体更新与处理 区域空间要素整体更新通常通过开窗方式更新窗口内的几类或全部空间要素。它要求源数据准确度能够得到保证，整体更新成本较高，很少采用这种方法，一般用在区域空间要素变更很大、数据现势性很差的情况下的数据更新。数据更新的前提是用于更新数据与被更新数据位于同一坐标系，使之具有可叠加分析，因此坐标匹配是数据更新不可缺少的环节。由于数据源的多尺度性，在实际更新中一般用大比例尺数据更新小比例尺数据，因此数据综合也成了数据更新的重要环节。叠加开窗是根据更新数据范围，在数据库确定被更新的区域，同时进行数据更新。数据接边处理是编辑处理数据库中被更新区域与周围数据之间的一致性问题。 2.1.2 区域空间要素的局部更新 用于区域局部对象更新的数据源可以有2种方式：电子数据、非电子数据（如直接输入坐标、直接勾绘）。局部更新操作对象是根据空间要素对象，根据空间对象之间的相互关系，一般只需要更新点、线和面要素，注记与地物属性紧密相联系，可以根据属性实现自动更新。在变更过程中由于不同来源数据的精度不同，经常产生数据不匹配，因此匹配吹是局部更新的重要环节。 （1）数据模型对局部更新实现的影响 01.拓扑结构数据模型以空间实体间拓扑关系为基础组织管理几何要素。数据拓扑关系以整 个管理区域为单位建立，所涉及空间实体几何属性的编辑、更新操作（如增加、删除、修改地理实体）就必须对整个区域进行拓扑重建，因此局部更新效率较低。但基于拓扑结构的空间数据更新可以充分享用实体之间拓扑关系，保持了图斑的基本特性。
第一章 1.地理信息系统：是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2.地理信息系统的主要组成部分：硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。 3.GIS功能分为以下五个方面： ①数据采集与输入；②数据编辑与更新； ③数据存储与管理；④空间数据分析与处理； ⑤数据与图形的交互显示。 4.21世纪GIS应用新的发展趋势：网络GIS、组件式GIS、虚拟现实GIS、时态GIS、互操作GIS、3S集成。 5.对基于GIS的空间分析的理解不同的角度和层次： ①按空间数据结构类型；②按分析对象的维数； ③按分析的复杂性程度。 第二章 1.ArcGIS的基础模块：ArcMap、ArcCatalog、Geoprocessing。 2.Geoprocessing地理处理框架：具有强大的空间数据处理和分析工具，包括地理处理工具的集合和模型构建器。 第三章 1.空间数据采集：是指将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计算机可以识别处理的数字形式。 2.数据组织：就是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程， 3.ArcGIS中主要有Shapefile、Coverage和Geodatabase三种数据组织方式。 4.地理数据库：是按照层次型的数据对象来组织地理数据。 5.要素类：是具有相同几何类型和属性的要素的集合，即同类空间要素的集合。 6.地理数据库建立的一般过程： ①地理数据库设计；②地理数据库建立； ③建立地理数据库的基本组成项；④向地理数据库各项加载数据； ⑤进一步定义地理数据库。 7.地理数据库的基本组成项：对象类、要素类和要素数据集 8.要素类的分类：简单要素类和独立要素类。 9.创建拓扑的优势：
本科生实验报告 学院：资源与环境学院 课程名称：地理信息系统 班级： 12城规 学年学期： 2014 ——2015学年第一学期指导教师：朱小燕
实验一：Arc gis的认识 实验目的： 认识arc gis，熟悉Arc map、Arc globe基本功能 Arc map Arc globe 实验二：地理配准 实验目的： 利用影像配准工具（右键添加地理配准工具条）进行影像数据的地理配准实验步骤： 在地理配准编辑器下，不勾选自动校正，对图像进行控制点的添加
点击右键输入坐标值：X输入经度值，y输入纬度值 选取四点进行一阶多项式（防射） 配准结果：
实验三：矢量化 实验目的： 熟练编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）实验步骤; 在目录下选择文件，新建new shapefile（点、线、面） 对图像上的点、线、面（城市、河流、省域）依次进行矢量化 最终矢量化成图为：
对所有的点、线、面矢量化完成后，再依次对点、线、面进行属性的修改，给每个点添加name：标注**城市；给线标注河流的名称；给省标注**省份（自治区）。 图层上点击右键——打开属性表，逐次进行修改 实验四：投影 实验目的： 掌握定义地图的基本步骤 实验步骤： 目录下→工具箱→系统工具箱→Data management tools
1）投影变换 定义投影 分别对点、线、面进行定义投影，坐标系选择：Beijing 1954 2）要素 投影 先选择地理坐标系：Asia——Beijing 1954 再选择投影坐标系：Gauss Kruger——Beijing 1954 ——Beijing 1954 GK zone 18N 投影后图像：
本栏目责任编辑：代影数据库与信息管理Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术第6卷第29期(2010年10月)海量空间数据组织及存储方案 李慧玲 （长治学院计算机系，山西长治046011） 摘要：目前信息管理系统中需要存储的数据越来越多，而且数据的结构也变的越来越复杂。那么如何来组织和存储数据就变得很重要。该文以土地档案海量数据为例，从数据的存储方式、空间数据引擎以及利用关系数据库三个方面进行说明MAPGIS 是如何组织和管理海量空间数据的。 关键词：GIS 技术；海量空间数据；图档一体化 中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2010)29-8168-02 Organization and Storage Solutions of Massive Spatial Data LI Hui-ling (Computer Science Department,Changzhi University,Changzhi 046011,China) Abstract:The current information management systems need to store more data,and data structure becomes more and more complex.So how to organize and store data becomes very important.This land mass data files,for example,from the data is stored,spatial data and the use of relational database engines are described from three aspects that MAPGIS is how to organize and manage massive spatial data.Key words:GIS technology;massive spatial data;integration of drawing and files 现阶段，档案管理正在从以纸质档案管理为主逐步向以纸质档案管理和电子档案管理并重发展转变。随着信息化程度的提高，档案管理最终将以电子档案管理为主。土地档案的数据越来越多，而且除了海量属性数据之外，还有图形数据等等，那么如何来更好的存储这些海量空间数据才是真正的解决土地档案管理问题。本文利用GIS 技术和采用关系数据库结合的方式从三方面叙述并解决了这个问题，并能实现图档一体化管理。 1数据在GIS 中是如何存储的 目前，数据的存储方式有以下三种：1)GIS 数据是通过文件与关系数据库两者的结合来共同存储和管理的。当前大部分GIS 应用软件都是采用这种方式来对数据进行管理的。2)GIS 应用软件中的所有数据都存储在文件中。所谓的文件存储也就是将所有的数据包括空间数据和非空间数据都存储在一个或者多个文件中。3)采用数据库来存储和管理空间数据和属性数据的方式。通过这种方式来存储数据，包括空间数据和属性数据，即空间数据也可存放在数据库中。利用数据库来存储海量空间数据，这是GIS 应用软件发展的必然趋势。通过数据库来存储空间数据，解决了用文件存储空间数据时，对数据不能进行并发操作的缺点；用C/S (Client/Server)的操作模式，解决了以前空间数据不能进行分布式处理等问题。它从理论上保证了数据的完整性和数据的共享性，实现了属性数据和空间数据的一体化存储。利用关系数据库来存储空间数据将GIS 本身的问题转移到数据库的领域中，给开发GIS 应用软件的开发带来了新的解决方向[1]。就目前的形势，大型数据库厂商越来越重视空间数据的存储，通过研究与摸索，大型数据库厂商各自推出了自己的关于空间数据存储的解决方案，如0racle Satial ，B lade,Informix Satial 。GIS 技术的发展在这些厂商对于空间数据存储的支持下，有了更广阔的应用前景。无论采用哪种模式建立GIS 系统，通过利用0rac1e 的空间数据存储技术，在开发GIS 产品中，都可以跳过传统GIS 平台开发时所需要的一些必要的步骤，解决了大型空间数据不能多人维护数据的问题。另外数据库本身自带的一些特点，可以解决GIS 存在的一些问题：比如说数据库可支持多用户并发操作，克服了文件方式不能多用户同时操作数据的缺点，同时由于数据库的支持克服了以前由于不同GIS 厂商之间数据文件格式不同，导致的空间数据从一个GIS 平台移植到另外一个GIS 平台上数据处理的复杂性，从而保证空间数据能够做到完全意义上的共享，提高了GIS 系统的可用性和实用性[2]。这样GIS 平台的发展加上数据库技术的提高，两者的结合可以很好的解决土地档案海量空间数据的存储问题。 2SDE SDE 中文全称是，空间数据引擎。现在市场上的数据库几乎都是利用关系原理建立的，可是GIS 管理数据强调空间性以及拓扑关系，明显GIS 数据是不能直接存储在这些数据库中的，更不能对其进行查询了。所以要结合两者，并利用各自的优势，就要有一个中间件来联系数据库和GIS 系统。MAPGIS 就是在关系数据库的基础上，增加了联系二者的纽带?—空间数据引擎(SDE)，空间数据引擎将客户端接收到的空间数据、属性数据的查询、添加、修改等操作转换成数据库中的关系操作。同时SDE 还优化了对数据库的操作，而且SDE 为系统管理员或客户端提供了GIS 的概念模型，利用SDE ，可以直接以GIS 的概念对数据进行维护和权限管理，使用户脱离了关系数据库中许多繁琐的细节等。空间数据引擎还增加了关系数据库中实现不了一些功能，对数据进行自动检查和维护功能，如拓扑一致性检查等。当然近些年来，关系数据库也在不断的更新和发展，其技术也慢慢地成熟起来，实现了利用关系数据库对空间数据和属性数据进行一体化管理和存储，这种现象已经成为GIS 平台发展的一个趋势。空间数据引擎(Satial Data Engine)，收稿日期：2010-08-15 ISSN 1009-3044 Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术Vol.6,No.29,October 2010,pp.8168-8169E-mail:jslt@https://www.doczj.com/doc/745841368.html, https://www.doczj.com/doc/745841368.html, Tel:+86-551-569096356909648168
课程：ArcGIS空间分析 实验目的：利用GIS空间分析方法，结合等高线及温度和降水数据，在充分分析某药材的生长习性的情况下，找到其生长区域，从而能够更好的保护该药材的生长环境。 数据来源：本实验所采用的数据均来自ArcGIS地理信息系统空间分析实习教程，数据有：山区等高线数据contour.shp 和山区观测点采集的年平均温度和年总降水数据climate.txt. 实验要求：根据所给条件，确定某区域适合种植这种药材的范围，求出适合种植的面积。 (1)这种药材一般生长在沟谷两侧较近的区域（不超过500m） (2)这种药材喜阳 (3)生长气候环境为年平均温度10度-12度 (4)年总降水量为550-680mm 实验流程：利用该山区等高线数据生成DEM，基于DEM进行水文分析，提取沟谷网络；基于DEM提取坡向数据，重分类划分阴阳坡。 利用观测点采集的年平均温度和年总降水数据分别进行表面内插，生成年平均温度栅格数据和年总降水栅格数据。提取年平均温度10度-12度的区域和年总降水为550mm-680mm的区域。
综合叠加分析满足上述4个条件的区域，得到适合该药材生长的区域，并制作专题图，计算该适合区域的面积。 实验步骤： 1.利用等高线，构建DEM。首先打开ArcMap，加载等高线数 据，在ArcToolbox中，选择【3D Analyst】|【Tin管理】|【创建Tin】工具，打开工具对话框，生成tin。空间参考依然导入contour相同的坐标系统。 2.将Tin转换成格网DEM，以便于进行表面分析和与其他数 据的叠加分析。选择【3D Analyst工具】|【转换】|【由Tin转出】|【Tin转栅格】工具，打开工具对话框。
3. 4实例与练习 练习一：ArcGIS9.3版本进行实验 3. 4. 1某地区地块的拓扑关系建立 1.背景 拓扑关系对于数据处理和空间分析具有重要意义，拓扑分析经常应用于地块查询、土地利用类型更新等。 2.目的 通过本例，掌握创建拓扑关系的具体操作流程，包括拓扑创建、拓扑错误检测、拓扑错误修改、拓扑编辑等基本操作。 3.要求 在Topology数据集中导人两个5hapefile,建立该要素数据集的拓扑关系，进行拓扑检验，修改拓扑错误，并进行拓扑编辑口 4.数据 Blocks.shp, Parcels. shp，分别为某地区的总体规划和细节规划的地块矢量数据，存放在随书光盘…\chp}\Exl中，结果数据存放....\Chp3\Result中。 1）创建地理数据库 (1)在ArcCatalog目录树中，右键单击【Result】文件夹，单击【新建】，单击【文件地理数据库】，输人所建的地理数据库名称;NewGeodatabase。在新建的地理数据库右键选择【新建】中的【要素数据集】，创建要素数据集。 (2)打开【新建要素数据集】对话框，如图所示，将数据集命名为Topology。 (3)单击【下一步】按钮，打开【新建要素数据集】对话框设置坐标系统，如图所示。 (4)单击【导入】按钮，为新建的数据集匹配坐标系统，选择Blocks.shp或Parcels. Shp。 (5)单击【添加】按钮，返回【新建要素数据集】属性对话框，这时要素数据集定义了坐标系统。 (6)单击【下一步】按钮，为新建的数据集选择垂直坐标系统，此处选择[None] (7)单击【下一步】按钮，设置容差，此处选择选择默认设置，点击【完成】，如图所示 2)向数据集中导人数据 (1)在Arccatalog目录树中，右键单击Result文件夹中的Topology数据集，右键单击【导入】|【要素类(多个) 】。 (2)打开【要素类至地理数据库(批量) 】对话框，如图所示。导入Blocks和Parcels,单击
ArcGIS缩编工具在空间数据库缩编中的应用 熊志伟李静谭卢师 （黄河设计公司测绘信息工程院） [摘要] 地图缩编是由大比例尺地图通过综合、取舍、合并、变换等操作，生产小比例尺地图以满足不同用图需求的技术方法。因基于已有的地图数据，能避免重复生产，缩短建设周期，节省人力物力，为目前得到不同比例尺的地图所广泛采用。纯手工的地图缩编方式速度慢、投入高，而计算机自动地图缩编仍是一个无法解决的技术难题。空间数据库的缩编与传统地图缩编相比，除了要按照地图缩编方法对数据进行综合、取舍外，还要维持空间数据库严格的拓扑关系和属性数据，比单纯的地图缩编更加复杂。本文结合第二次土地调查数据库省级汇总缩编项目的经验，阐述了利用ArcGis缩编工具，采用人机协同方式进行空间数据库缩编的方法。 [关键词]数据库缩编二调省级汇总 1、省级汇总缩编项目概述 第二次土地调查数据库省级汇总缩编项目，是在已经调查完成的河南省1:1万土地利用空间数据库的基础上进行缩编汇总，形成1:5万、1:10万、1:25万、1:50万的系列比例尺数据库成果。空间数据库与传统的地图缩编相比，不再只是简单的地图符号的综合取舍，而是有着严格的拓扑关系和属性要求，在遵循传统地图缩编要求的同时，还必须保持数据的拓扑关系正确，属性数据完整。如何简单快捷
的对海量数据库内容进行选取、简化、概括和关系协调，保持原有土地利用的规律和典型特征，是完成土地利用数据库缩编的关键，也是工作的难点所在。 2、ArcGis缩编工具介绍 地理信息主流软件ArcGis所包含的ArcToolbox工具箱，能够在GIS数据库中建立并集成多种数据格式，进行高级GIS分析，处理GIS 数据等，是一套功能强大的地学数据处理工具模块。其中包含的数据缩编工具，能够简单、高效的、自动的对线状、面状空间数据进行缩编操作，并且维持原来的拓扑关系属性数据正确。在现有的各种Gis 软件中，也或多或少的包含一些数据库缩编功能模块，但ArcGis以其算法严密、实用高效著称。 3、二调数据库缩编的主要工作内容 二调省级汇总缩编的主要工作对象是以点状、线状、面状形式存储的反映各类用地分布的要素，主要工作内容是按照相关数据标准，缩编规则（包括面积规则、长度规则、宽度规则、重要性规则、综合取舍规则等），对要素进行取舍、合并、综合、变换等操作，从而形成符合成图要求的小比例尺的数据库。由于地图比例尺的变化，需要进行诸如图斑合并、带状河流变换为单线河流、面状村庄变换为点状村庄、线状地物形状综合等，其中工作量最大的是对面状要素的处理，主要有下面几类：○1按照宽度规则，小于某一宽度的带状图斑以线表示。○2地类相同的相邻图斑合并。○3按照面积规则，小于某一面积的图斑舍去，即合并到相邻大图斑。○4将临近的离散居民地、池
长春理工大学学报 Journal of Changchun University of Science and Technology 第7卷第3期2012年3月 Vol.7No.3Mar.2012 基于SQLServer 的空间数据 存储器的设计与实现 刘宝娥 （集宁师范学院，内蒙古乌兰察布，012000） ［摘 要］ 随着信息技术的发展，数据量的逐渐膨胀以及分布式地理信息系统GIS 中的发展，对空间数据以及地理数据 的管理提出了更高的要求，而传统的关系型数据库难以满足空间数据存储以及地理信息系统客户端应用程序连接的需要，由此，应通过以面向实体的数据模型为基础，通过SQLServe 的关系型数据库的管理系统，以相应的功能以及数据引擎技术，实现了对海量空间数据的一体化存储，满足了地理信息系统的实际发展需求。［关键词］SQLServe ；空间数据；存储器；设计；实现 ［中图分类号］ TP311.132.3 ［文献标识码］ A ［作者简介］ 刘宝娥（1975-），女，在职硕士，讲师，研究方向为计算机教学。 空间数据管理包括空间数据模型和空间数据库两个方面的内容体系。当前，地理信息系统基础软件平台所沿用的空间数据模型，从而在一定程度上导致了空间实体关系以及时空变化的相关描述与表达、数据的组织、空间的分析等方面具有较大的局限性，难以满足新时期空间信息系统基础软件平台的以及应用系统发展的实际需要，由于现实对象较多，从而导致了空间关系日渐复杂，要描述空间对象之间的关系需要大量的数据，由此，对空间复杂数据的管理应基于空间数据模型，构建空间数据库系统。通过以地理信息系统软件的发展需求为基础，结合MAPGIS 面向实体的空间数据模型以及SQLServer 数据库的应用特点，实现了利用空间数据引擎实现对空间数据与属性数据的一体化存储方式的设计和实现。 一、空间数据存储器系统设计 （一）空间数据模型 对空间数据模型的研究以及设计在当前地理信息系统（GIS ）发展过程中有着重要的作用。空间数据模型MAPGIS 中采用了面向对象的设计原则和思想，通过以地理实体为中心，实现对面向实体的空间数据模型的构建和发展。建立观察范围内部的地理世界的视图模式。该模型以描述实体特性以及实体之间关系为基础，实现对人类理解的地理世界语义环境的模拟。MAPGIS 空间数据模型以地理数据库—数据集—类为数据组织的层次，也就是非空间的实体抽象为了实际的对象，而空间的实体则被抽象地定义为要素，具有同样类型结构的要素构成了要素类，同样类型的对象构成了对象类。若干要素类以及对象类组成了要素集，要素集的汇集则构成了地理的信息数据库。由此，从相应体系的结构上可分为参照系、要素类、对象类、关系类、动态类、注记类、修饰类、要素数据集、子类型、几何网络、域集和规则集。从而实现了对空间数据存储系统的整体设计和系统定义。 （二）空间数据引擎 空间数据引擎（MAPGIS-SDE ）实现了空间数据库解决方案，空间数据引擎基于关系数据库系统（RDBMS ）以及地理信息系统之间的中间件部分，实现了对空间数据模型到关系数据模型RDBMS 之间的关系映射，并通过关系型的数据库存储以及管理和快速检索的以TB 为单位的海量数据库。空间数据引擎具有以下几个方面的特点： 1.引擎机制。MAPGIS-SDE 在服务器端以及客户端存在分布，客户端以软件的应用为基础，并且未上层的应用客户提供了SDE 接口，实现了对用户标准空间存储、查询以及分析提供了服务体系，承接了客户端需求。服务器端以及客户端之间的数据传输模式采用了异步的缓冲机制，通过服务器端，将所要提取的数据存放入缓冲区，而后整批发向客户端，实现相应的应用模式，从而在很大程度上提高了网络传输的效率。 2.接口技术。空间数据存储以及空间数据服务的核心在于空间数据存储器，为有效保证空间数据存储器的跨平台的特性以及对商业数据库的访问效率的保障，空间数据库的引擎应通过一致性服务接口的提供，针对不同的数据库采用不同接口技术的使用，例如，针对SQLServer 可采用ODBC 和ADO 接口技术。 3.物理部署。空间数据存储系统的引擎，能实现与数据库管理系统服务器部署在同一服务器上，或是分开部署在不同的服务器上，可根据实际的需要对空间存储系统进行相应的部署，从而有效减轻数据库服务器荷载，提高相应数据库的运行效率。 （三）存储器系统架构 空间数据存储器由空间数据库引擎、商业数据库两部分组成。具体实用于空间是数据库。空间数据库引擎实现了对各类空间数据的存储管理。该类数据包括数据字典、表、存储过程等等，并面向用户提供了访问的接口。数据字典提 ----237
高级数据库（结课）文献综述 题目：空间数据库 姓名：张广元 学号：Y151021422 学院：计算机与信息工程学院 专业：计算机技术（专业硕士）年级：2015级 任课教师：葛利 2015 年12 月15 日
【前言】 空间数据库是近年来数据库技术研究的热点之一。空间数据库指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。所谓空间数据是指与空间位置和空间关系相联系的数据。归纳起来它具有以下5个基本特征： 1、空间特征 每个空间对象都具有空间坐标,即空间对象隐含了空间分布特征。这意味着在空间数据组织方面,要考虑它的空间分布特征。除了通用性数据库管理系统或文件系统关键字的索引和辅关键字索引以外,一般需要建立空间索引。 2、非结构化特征 在当前通用的关系数据库管理系统中,数据记录一般是结构化的。即它满足关系数据模型的第一范式要求,每一条记录是定长的,数据项表达的只能是原子数据,不允许嵌套记录。而空间数据则不能满足这种结构化要求。若将一条记录表达一个空间对象,它的数据项可能是变长的,例如, 1条弧段的坐标,其长度是不可限定的,它可能是2对坐标,也可能是10万对坐标; 其二, 1个对象可能包含另外的1个或多个对象, 例如, 1个多边形,它可能含有多条弧段。若1条记录表示1条弧段,在这种情况下, 1条多边形的记录就可能嵌套多条弧段的记录,所以它不满足关系数据模型的范式要求,这也就是为什么空间图形数据难以直接采用通用的关系数据管理系统的主要原因。 3、空间关系特征 空间数据除了前面所述的空间坐标隐含了空间分布关系外。空间数据中记录的拓扑信息表达了多种空间关系。这种拓扑数据结构一方面方便了空间数据的查询和空间分析,另一方面也给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。特别是有些几何对象,没有直接记录空间坐标的信息,如拓扑的面状目标,仅记录组成它的弧段的标识,因而进行查找、显示和分析操作时都要操纵和检索多个数据文件方能得以实现。 4、分类编码特征 一般而言,每一个空间对象都有一个分类编码,而这种分类编码往往属于国家标准,或行业标准,或地区标准,每一种地物的类型在某个GIS中的属性项个数是相同的。因而在许多情况下,一种地物类型对应于一个属性数据表文件。当然,如果几种地物类型的属性项相同,也可以多种地物类型共用一个属性数据表文件。 5、海量数据特征 空间数据量是巨大的,通常称海量数据。之所以称为海量数据,是指它的数据量比一般的通用数据库要大得多。一个城市地理信息系统的数据量可能达几十GB,如果考虑影像数据的存贮,可能达几百个GB。这样的数据量在城市管理的其他数据库中是很少见的。正因为空间数据量大,所以需要在二维空间上划分块或者图幅,在垂直方向上划分层来进行组织。