空间数据库 第二章(3)空间数据库的设计原理和实例

地理信息系统复习要点详解所著考过为11级环科期中考试考过（张福平教的）第一章：导论1、解释数据与信息的概念，并说明两者之间的关系。

数据是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。

信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。

数据与信息的关系：数据是信息的表达形式，是信息的载体；信息则是数据中蕴含的事物的涵义，是数据的内容。

数据只有通过解释才有意义，才成为信息。

总之，数据是信息的载体，信息是数据的涵义。

2、地理信息的特点空间特征属性特征时序特征3、地理信息系统的定义（考过）地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、存储、管理、分析、模拟和显示以提供对规划、管理、决策和研究所需的信息空间系统。

4、地理信息系统由哪几个主要部分组成？（考过）系统硬件：（一）数据处理设备：a图形工作站b个人计算机c客户机/服务器系统（Client/Server ，简称C/S）;（二）数据输入设备:a图形手扶跟踪数字化仪b大幅面图形扫描仪c数字测量设备；（三）数据输出设备：a绘图仪b计算机显示器系统软件：（一）GIS功能软件1.GIS功能软件的分类GIS 基础软件平台和GIS应用软件2.GIS基础软件平台功能①空间数据输入和编辑②空间数据管理③空间数据处理和分析④空间数据输出⑤图形用户界面⑥系统二次开发功能（二）基础支撑软件：主要包括系统库软件和数据库软件。

（三）操作系统软件5、地理信息系统的功能有哪些？（基本功能与应用功能具体有哪些）（考过）基本功能与应用功能基本功能：数据的采集与编辑、数据的存储与管理、数据的处理与变换、空间分析和统计、产品的制作与演示、二次开方和编程应用功能：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策第二章：地理信息系统的数据结构1、地理空间的实体包括哪些？地理空间的实体包括点（point ）、线（line ）、面（polygon ）、曲面（surface ）、体（volume）等类型。

空间数据库原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊空间数据库原理。

这玩意儿啊，就像是一个超级大的宝库，里面装满了各种神奇的空间信息。

你可以把空间数据库想象成一个巨大的地图册，不过这个地图册可厉害啦！它不只是简单地画了些地图，而是把各种地理相关的信息都整整齐齐地放进去啦。

比如说啊，城市的位置、道路的走向、山川河流的分布，甚至每栋房子的具体位置都能在里面找到呢！那它是怎么做到这么厉害的呢？这就好像一个超级管理员，把所有的空间信息都有条有理地管理起来。

它有自己的一套方法，能快速准确地找到你需要的信息。

比如说你想找某个地方的气候数据，嘿，它一下子就能给你翻出来，就像变魔术一样！而且哦，空间数据库还特别能装！不管有多少数据，它都能轻松应对。

这就好比一个超级大胃王，再多的食物都能吃得下。

不管是海量的地理坐标，还是复杂的空间关系，它都能妥妥地存好。

你说这空间数据库对我们有啥用呢？用处可大啦！想想看，导航软件不就是靠它才能准确地给我们指路吗？还有城市规划、环境保护等等，都离不开它呀。

没有它，我们的生活可就没那么方便咯！比如说，规划师们要建一个新的小区，他们就得依靠空间数据库来了解这块地的周边环境啊，有没有学校、医院、商场啥的。

这样才能把小区建得更合理，让大家生活得更舒适呀。

再比如说，搞科研的人也得靠它呢！研究气候变化、地质灾害啥的，都得从空间数据库里找数据来分析呀。

空间数据库就像是我们生活中的一个默默付出的好帮手，平时可能不太起眼，但关键时刻真的太重要啦！我们可得好好珍惜它，让它更好地为我们服务呀！总之，空间数据库原理可真是个有趣又实用的东西。

它就像一个隐藏在幕后的大英雄，默默地为我们的生活和社会的发展贡献着力量。

我们要多去了解它、学习它，让它发挥出更大的作用！原创不易，请尊重原创，谢谢!。

一、建库设计步骤1、需求分析黄土地区公路高边坡防护决策支持系统，是按照决策支持系统的概念结构，以ArcGIS为基础开发平台开发出来的专业型应用空间决策支持系统。

它提供了在黄土地区进行公路高边坡防护决策时的空间信息化解决方案。

整个系统由数据管理、库管理、数据显示管理、查询与检索、科学计算、结果输出等几大部分组成。

1.1 系统功能——结合黄土地区地质、环境特点以及高速公路边坡工程实际情况，依托GIS系统强大的空间分析能力和图像功能，以研究区域的地形、地貌、水文、地质等的空间图形数据和工程属性数据为计算分析基础，依据边坡类型及设计原理，建立正确可靠的数学模型，进行科学的边坡稳定性评价及防护设计决策。

本系统应具备如下功能：（1）空间数据的管理（2）模型计算与分析（3）边坡防护决策（4）分析结果输出1.2 数据源分析——公路边坡防护涉及的内容多，信息量大，且来源广泛，可称为多源数据。

研究地段的地形图：（1）航摄像片（2）遥感像片（3）地质填图等图片或图形资料（4）边坡稳定性评价的参数（5）以文字形式存在的各种调查统计资料（如区域性地质条件、地质构造、气候特征、降水量、地下水状况、植被、交通状况等）（6）公路的平面、纵断面、横断面设计及施工竣工资料（包括线路线型、里程、坐标、边坡及支挡结构物等）数据管理（7）总的来说，这些信息的基本形式包括3种，即图形（如地形图）、图像（如遥感像片）和文字数据信息。

1.3 平台及数据模型选择——ArcCatalog、Geodatabase、Dotnet2 系统设计2.1概念结构设计2.1.1 实体关系图2.1.2属性分析2.1.3类概括——数据库中的各数据集根据其用途和专业性质逻辑上分为基础地理数据、基础专题数据、公路专题数据和边坡专题数据四大类。

每类又包括若干个要素数据集，每个要素数据集又包含若干要素类。

（1）基础地理要素类：该类中包括了主要的基础地理信息要素，如水系、居民点、铁路、行政区划等。

空间数据库总结第一篇：空间数据库总结第一章：1.简述空间数据的结构特点及用传统商用关系数据库管理空间数据的局限性：答：1.结构特点：（1）从数据组织和管理角度看，空间数据与一般的事务数据相比具有非结构化特征（2）相对于一般的事务数据而言，空间数据量大（3）用以描述事物或现象随时间的变化2.局限性：（1）表示某种空间对象实体记录的空间字段难于预先确定（2）空间信息有坐标系统（3）关系数据原有的功能不能满足地理空间应用要求2.空间数据管理的演化过程答：1.人工管理阶段（20世纪50年代中期）特点：（1）数据不保存（2）没有数据管理软件（3）数据冗余2.文件系统阶段（20世纪60年代中期）特点：（1）数据文件是大量数据的集合形式（2）面向用户的数据文件（3）数据文件与对应的程序具有一定的独立性（4）由初期的顺序文件发展为索引文件、链接文件、直接文件等3.文件与数据库系统混合管理系统（20世纪80年代初期）特点：（1）对用户观点的数据进行严格细致的描述（2）允许用户以记录或数据项作单位进行访问（3）数据的物理存储可以很复杂，同样的物理数据可以导出多个不同的逻辑文件4.全关系型空间数据库管理系统（20世纪80年代后期）；5.对象关系数据库管理系统；6.面向对象的数据库系统3..空间数据库的研究内容：答：1.地理空间数据的获取与处理：（1）空间数据库的准确性研究；（2）空间数据质量研究；2.地理空间数据组织（1）空间数据的多种表达方式研究；（2）时空关系的研究；（3）海量空间数据库的结构体系研究3.地理空间数据库系统：（1）空间关系语言研究（2）分布处理和Client/Server模式4.地理空间数据共享的研究4.松散双元空间数据管理的结构及其弊端文件与数据库系统混合管理系统（20世纪80年代初期）特点：（1）对用户观点的数据进行严格细致的描述（2）允许用户以记录或数据项作单位进行访问（3）数据的物理存储可以很复杂，同样的物理数据可以导出多个不同的逻辑文件答：第二章：1.基于实体空间对象描述的基本特点：答：基于对象的模型强调个体现象，对象之间的空间位置关系通过所谓拓扑关系进行连接，主要描述不连续的地理现象，适合表示有固定形状的空间实体2.基于场模型地理空间描述适应的地理变量的分布特点：答：分布特点：在一定空间内连续分布。

空间数据库的设计与实现第一章概述空间数据库是一种集成了空间数据的数据库，它能够存储与处理空间数据类型的信息。

空间数据通常包括地理位置、空间几何形状以及空间相关事件等。

在现实应用中，空间数据库广泛应用于地理信息系统（GIS）、市政管理、森林防火及灾害预警等领域。

空间数据库的设计与实现具有一定的难度与挑战性，需要具备扎实的计算机科学和地理空间知识以及扎实的算法与数据结构功底。

第二章空间数据库的设计2.1 空间数据库的架构空间数据库的架构分为两层：一为基础数据库层，主要负责存储与查询非空间数据；二为空间数据库层，主要负责存储与查询空间数据。

空间数据库采用了基础数据库的物理结构和管理方式，同时引入一系列专有的算法与数据结构来管理空间数据的存储与查询。

2.2 空间数据模型空间数据模型是空间数据库中最核心的部分，它用于描述空间数据的特征、属性以及关联关系等。

由于空间数据本身是具有特殊性质的复杂类型数据，因此需要专门的数据模型来描述。

在实际应用中，较为广泛使用的是二维欧几里得空间和二维网格空间模型。

2.3 空间数据索引空间数据索引是空间数据库的关键所在，它为空间数据的快速检索提供了便利。

空间数据索引主要包括基于网格的索引和基于R树的索引等。

基于网格的索引通常被用于较小规模的空间数据的存储与查询，而基于R树的索引则被广泛应用于大规模环境下的空间数据管理与查询。

第三章空间数据库的实现3.1 空间数据的建模空间数据的建模是空间数据库实现中最关键的环节之一。

在建模过程中需要采用一些具有创意性的方法，例如利用地图和空照图等渲染出地图，利用GPS等传感器采集数据建模，或者利用光学与遥感技术进行数据采集。

3.2 空间数据查询和分析空间数据查询与分析是空间数据库实现过程中最常见的任务之一。

空间数据查询通常分为基于空间相似性的查询和基于特定查询语言的查询。

而空间数据分析则具有更多的挑战性，需要利用统计学、模拟以及数据挖掘等工具来实现。

地理信息系统概论复习内容第一章：地理信息系统概论数字地球：1998年美国副总统戈尔提出“数字地球”概念，即一种可以嵌入海量数据、多分辨率和三维的地球。

数字地球是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识，其核心思想是用数字化手段统一处理地球问题和最大限度地利用信息资源。

虚拟现实GIS：一种最有效的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术，主要通过虚拟建模语言（virtual reality model language, VRML）把GIS数据转换到VR中，为人们提供一个逼真的模拟环境。

地理信息科学：关于围绕地理信息系统技术的应用, 防碍其成功实施, 或在其潜在能力的理解中出现的一般性问题的研究。

1、说明GIS在几个不同发展阶段的标志性技术是什么，它们的出现如何促进GIS 的发展？答：（1）60年代GIS处于起步阶段： 1963年，R.F.Tomlinson首次提出GIS 这一术语,并建立了世界上第一个地埋信息系统——CGIS，用于处理大量土地调查资料；稍后，哈佛大学计算机图形学与空间分析实验室研制出SYMAP系统，这是一个通用的地图制图软件包，但竭力发展空间分析模型及开发相应的软件；1968年国际地理联合会(IGU)成立了地理数据收集和处理委员会，对促进地理信息系统的发展起了很大作用。

60年代，探索时期（GIS思想和技术方法的探索）人们关注什么是GIS，GIS能干什么。

（2）70年代GIS处于巩固发展阶段：由于计算机技术及其在自然资源和环境数据处理的应用，不同规模、不同专题和不同类型的地理信息系统在发达国家纷纷研制成功，如美国森林调查局--美国林业资源信息显示系统。

1976年，美国喷气推动实验室--影像信息系统IBIS。

1978年，ERDAS成立。

GIS的功能并没有得到很大发展，数据库的规模还比较小。

这期间，发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理这三个方面。

（3）80年代GIS普及和推广：在发达国家，如加拿大、日本、英国开始将地理信息系统用于国土规划，支持资源和环境管理决策，人们把GIS与RS解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等。

《空间数据库》范围及重点1.第一章：绪论1)空间数据库基本概念、组成部分、名称简写之间的联系与区别与联系；答；利用当代的系统方法，在地理学、地图学原理的指导下，对地理空间进行科学的认识与抽象，将地理数据库化为计算机处理时所需的形式与结构，形成综合性的信息系统技术——空间数据库或者SDBMS是海量SD的存储场所、提供SD处理与更新、交换与共享，实现空间分析与决策的综合系统。

组成：存储系统、管理系统、应用系统是SDBS的简称2)目前空间数据库实现方案；答：ORDBMS3)GIS，RS与空间数据库之间的联系；4)常见的空间数据库产品答：轻量级：MS的Access、FoxPro、SUN的MySQL中等：MS的SQL Server系列重量级：Oracle的Oracle不太熟悉的有：Sybase、Informix、DB2 、Ingress、PostgreSQL（PG）等5)产生空间数据库的原因；答：直接利用？SD特征：空间特性非结构化特征空间关系特征多尺度与多态性海量数据特性存在的问题：复杂图形功能：空间对象复杂的空间关系数据变长记录6）空间数据库与普通关系数据库的主要区别。

答：关系数据库管理属性数据，空间数据采用文件库或图库形式；增加大二进制数据类型(BLOB)，解决变长数据存储问题；将空间数据/属性数据全部存放在数据库中；但空间特性由程序处理2.第二章：空间数据库模型1)如何理解空间数据库模型；2)空间数据及空间关系；… (1) 空间数据类型几何图形数据影像数据属性数据地形数据元数据：对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据，数据来源、数据权属、数据产生的时间数据精度、数据分辨率、元数据比例尺地理空间参考基准、数据转换方法…(2) 空间关系指地理空间实体之间相互作用的关系：拓扑关系：形状、大小随投影改变。

在拓扑变换下不变的拓扑变量，如相邻、包含、相交等，反映空间连续变化的不变性方位关系：地理空间上的排列顺序，如前后、上下、左右和东、南、西、北等方位度量关系：距离远近等3)空间数据库如何建模；DB设计三步骤‹ Conceptual Data Model：与应用有关的可用信息组织、数据类型、联系及约束、不考虑细节、E-R模型Logic Data Model 层次、网状、关系，都归为关系，SQL的关系代数(relational algebra, RA) Physical Data Model：解决应用在计算机中具体实现的各种细节，计算机存储、数据结构等4)模型之间如何转换？5)可行的空间数据库建模方案。