空间数据库复习资料整理v3

《空间数据库原理》第一章数据库1、空间数据库：①提供结构用于存储和分析空间数据②空间数据由多维空间的对象组成③在标准数据库中存储空间数据需要大量的空间，从一个标准数据库中检索查询空间数据需要很多时间并且很累赘，通常导致很多错误。

2、DBMS:（数据的操作系统）一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库。

SDBMS：增加了处理空间数据功能的DBMS。

①在它的数据模型中提供空间数据类型和查询语言②至少在执行时支持提供空间数据类型：空间索引；空间链接有效的算法。

在地理信息系统中为什么要研究专门的空间数据库系统？1.空间数据库能提供结构存储和空间数据分析2.空间数据库包含多面空间的对象3.在标准数据库中存储空间数据会需要过多的空间4.标准数据库的查询反馈和空间数据分析会消耗过多时减并且留下大量错误空间5.空间数据库能提供更多有效率的存储和空间数据分析3、哈希（Hash）函数：一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。

质数除余法（直接取余法）：f(x):=x mod maxM ;maxM一般是不太接近2^t的一个质数。

乘法取整法：f(x):=trunc((x/maxX)*maxlongit) mod maxM，主要用于实数。

平方取中法：f(x):=(x*x div 1000 ) mod 1000000);平方后取中间的，每位包含信息比较多。

第二章数据库基本原理1、数据模型Data Model：关于数据基础或对象以及他们之间的关系的抽象描述被表示在一个数据库中。

3、概念数据模型：也称语义模型，关于实体和实体间联系的抽象概念集，用统一的语言描述、综合、集成的用户视图。

2、数据字典：是指对数据库的内容包括数据项和属性码定义，是元数据的重要组成部分。

（是指对数据的数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理逻辑、外部实体等进行定义和描述，其目的是对数据流程图中的各个元素做出详细的说明。

）Metadata：是描述数据的数据，主要是描述数据属性的信息，用来支持如指示存储位置、历史数据、资源查找、文件记录等功能。

一、名词解释1.空间数据库：描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合。

2.数据库：统一存储和管理数据的基地3.空间数据：指以地球表面空间位置为参照，用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布等诸多方面信息的数据4.空间认知：对现实世界的空间属性包括位置、大小、距离、模式、运动和物体内部关系的认知，是通过获取、处理、存储、传递、和解译空间信息，来获取空间知识的过程5.矢量数据结构：利用欧式几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式6.栅格数据结构实际实质就是像元阵列，即像元按矩阵形式的集合7.空间关系：空间目标在一定区域上构成的与空间特性有关的联系。

8.四面体网格：将目标空间用紧密排列但不重叠的不规则四面体形成的网格来表示，其实质就是2D TIN结构在3D空间上的拓展9.空间数据库系统：指带有数据库的计算机系统，采用现代数据库技术来管理空间数据。

10.空间数据引擎：用来解决如何在关系数据库存储空间数据，实现真正的数据库方式管理空间数据，建立空间数据服务器的方法11.空间索引：指在存储空间数据时依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系，按一定顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息。

12.空间链接查询：是空间数据库系统一种重要的多路查询，即从两个数据集合中检索出所有满足某一条件的空间对象。

13.元数据：是关于数据的数据，用于描述数据的内容、质量、表示方式、空间参照系、管理方式、数据的所有者、数据的提供方式以及数据集的其他特征14.空间元数据：描述地理信息数据集内容、表示、空间参照、质量以及管理的数据二、填空1.空间数据特征包括：时空特征、多维特征、多尺度性、海量数据特征2.空间数据库的作用：①空间数据处理与更新②海量数据存储于管理③空间分析与决策④空间信息交换与共享3.空间数据库的特征：综合抽象特征、非结构化特征、分类编码特征、复杂性与多样性4.空间数据管理的五种方式：基于文件管理方式、文件与关系数据库混合型空间数据库、全关系型空间数据库、对象-关系型空间数据库、面向对象空间数据库5.空间类型的表现形式：感知空间、认知空间、符号空间6.空间认知模式：空间特征感知、空间对象认识、空间格局认知7.空间认知的三层模型：空间概念数据模型、空间逻辑数据模型、物理数据模型8.矢量数据结构主要有spaghetti结构和拓扑矢量数据结构9.最基本的拓扑关系：关联、临接、包含10.栅格数据结构实际实质就是像元阵列，即像元按矩阵形式的集合11.栅格数据取值的四种方法：中心归属法、面积占优法、长度占优法、重要性法12.四叉树编码的方式：规则四叉树、线性四叉树、一对四式四叉树13.栅格数据的存储：全栅格式存储、链式编码、行程编码、块式编码、四叉树编码14.空间关系可分为：拓扑关系、度量关系、顺序关系15.面向对象的数据模型涉及四个抽象概念：分类，概括，聚集，联合、以及继承和传播两个语义模型工具16.TIN常用的算法：逐点插入法、分治算法、三角形生长法17.空间构模方法可归纳为：基于面模型、基于体模型、基于混合模型18.根据模型所具有的主要特征大致可以将其分为4类：三维矢量模型、三维体元模型、混合或集成数据模型、面向实体的数据模型19.图形数据与专题数据的链接基本上有4种方式：图形数据与专题属性数据分别管理、对通用DBMS扩展以增加空间数据库的管理能力、属性数据与图形数据有统一的结构、图形数据与属性数据自成体系20.目前空间索引技术超过50多种，可概括为树结构、线性映射和多维空间区域变换三种类型，从应用范围上可以分为静态索引和动态索引21.典型的空间索引技术包括：R树索引、四叉树索引、网格索引22.四叉树索引的方法有：点四叉树索引、MX四叉树索引、PR四叉树索引、CIF四叉树索引、基于固定网格划分的四叉树索引、线性可排序四叉树索引23.SQL查询语言的优点：非过程化语言、统一的语言、所有关系数据库的公共语言24.SQL查询语言的功能：查询、操纵、定义、控制25.SQL可细分为：DDL、DML、DCL26.主要的空间查询包括：点查询、区域查询、最邻近查询27.空间查询采用的算法：过滤筛选步骤、细化步骤28.查询分析的类型：属性查询、空间查询、空间分析29.空间数据交换的方式：①外部数据交换模式②直接数据访问模式③基于空间数据转换标准的转换④空间数据互操作模式30.空间数据库的设计可分为：需求分析，概念设计，逻辑设计，物理设计，数据库的实现，数据库的运行和维护6个阶段31.空间数据库需求分析主要包括三方面内容：用户基本需求调研、分析空间数据现状、系统环境/功能分析三、问答题1.空间数据库与传统数据库的差异：①信息描述差异。

空间数据库复习资料空间数据库复习资料在当今科技快速发展的时代，数据已经成为了一种宝贵的资源。

而在这些数据中，空间数据也扮演着非常重要的角色。

空间数据库作为管理和存储空间数据的工具，具有广泛的应用领域，如地理信息系统、地球科学、城市规划等。

本文将对空间数据库的相关知识进行复习，以帮助读者更好地理解和应用空间数据库。

一、空间数据的特点空间数据与传统的非空间数据相比，具有一些特殊的特点。

首先，空间数据是具有地理位置信息的数据，可以用来描述和分析地理现象。

其次，空间数据具有多维度的属性，如经度、纬度、高度等。

此外，空间数据还具有拓扑关系和邻近关系，这些关系对于地理分析和查询非常重要。

二、空间数据库的基本概念1. 空间数据模型空间数据模型是描述和组织空间数据的方式。

常见的空间数据模型有层次模型、网络模型和关系模型等。

其中，关系模型是最常用的一种模型，它将空间数据表示为关系表的形式，利用表中的属性和关系进行空间查询和分析。

2. 空间索引空间索引是提高空间数据查询效率的重要手段。

常见的空间索引包括R树、四叉树和kd树等。

这些索引结构可以将空间数据进行划分和组织，加快查询速度。

3. 空间查询空间查询是通过特定的条件来检索符合条件的空间数据。

常见的空间查询包括范围查询、邻近查询和交叉查询等。

通过合理地设计查询条件和使用空间索引，可以提高查询效率和准确性。

三、空间数据库的应用1. 地理信息系统地理信息系统（GIS）是一种将地理空间数据与属性数据相结合的信息系统。

它可以进行地图制作、地理分析和空间查询等功能。

空间数据库作为GIS的核心组件，能够提供高效的数据管理和查询功能，为地理信息系统的应用提供了坚实的基础。

2. 地球科学地球科学研究需要大量的空间数据支持，如地震数据、气象数据和地质数据等。

空间数据库可以对这些数据进行有效的存储和管理，为地球科学研究提供了便利。

3. 城市规划城市规划需要对城市空间进行分析和规划。

空间数据库可以提供城市空间数据的存储和查询功能，帮助城市规划者更好地了解城市的发展状况和问题，为城市规划提供科学依据。

空间数据库期末复习重点总结⼀、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。

《空间数据库》复习在当今数字化的时代，空间数据的管理和应用变得越来越重要。

空间数据库作为专门用于存储和管理空间数据的系统，对于地理信息系统、城市规划、环境保护等众多领域都具有关键作用。

为了更好地掌握这一重要的知识领域，让我们来进行一次全面的复习。

首先，我们来了解一下什么是空间数据库。

简单来说，空间数据库就是能够有效地存储、管理和查询空间数据的数据库系统。

空间数据与传统的数值或文本数据不同，它具有空间位置、形状、大小等特征。

例如，地图上的点、线、面等地理要素，以及它们之间的空间关系，都属于空间数据。

空间数据库的特点主要包括以下几个方面。

一是数据量大，因为它需要涵盖广阔的地理区域和丰富的细节信息。

二是数据结构复杂，不仅包含属性数据，还包含空间几何数据，如点、线、面等，以及它们之间的拓扑关系。

三是查询操作复杂，常常需要进行空间位置的查询、空间关系的判断等。

在空间数据库中，常见的数据模型有矢量数据模型和栅格数据模型。

矢量数据模型通过点、线、面等几何对象来表示地理实体，其优点是数据精度高、存储空间小、便于编辑和更新。

栅格数据模型则将地理空间划分为规则的网格，每个网格单元对应一个数值，适用于对连续现象的表示，如地形、温度等。

空间索引是提高空间数据库查询效率的重要技术。

常见的空间索引方法有 R 树、四叉树、网格索引等。

R 树是一种基于空间分割的索引结构，能够有效地支持空间范围查询和最近邻查询。

四叉树则是将空间区域不断地四分，形成层次结构，适用于区域查询。

网格索引则是将空间划分为固定大小的网格，通过网格来快速定位数据。

在数据存储方面，空间数据库需要考虑如何有效地存储空间数据和属性数据。

一般来说，空间数据可以采用二进制大对象（BLOB）的方式存储在数据库中，而属性数据则可以按照常规的数据库字段进行存储。

接下来谈谈空间数据库的查询处理。

空间查询包括空间选择查询、空间连接查询等。

空间选择查询是根据空间位置或空间关系来筛选数据，例如查找距离某个点一定范围内的所有对象。

空间数据库复习重点答案(完整)1、举例说明什么是空间数据、非空间数据？如何理解空间查询和非空间查询的区别？常用的空间数据库管理方式有哪几种及其各自特点。

文件管理阶段缺点：1）程序依赖于数据文件的存储结构，数据文件修改时，应用程序也随之改变。

2）以文件形式共享，当多个程序共享一数据文件时，文件的修改，需得到所有应用的许可。

不能达到真正的共享，即数据项、记录项的共享。

常用：文件与数据库系统混合管理阶段优点：由于一部分建立在标准的RDBMS上，存储和检索数据比较有效、可靠。

缺点：1）由于使用了两个子系统，它们各自有自己的规则，查询操作难以优化，存储在RDBMS外的数据有时会丢失数据项的语义。

2）数据完整性的约束条件可能遭破坏，如在几何空间数据系统中目标实体仍存在，但在RDBMS中却已删除。

3）几何数据采用图形文件管理，功能较弱，特别是在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制方面，比商用数据库要逊色得多全关系型空间数据库管理系统◆属性数据、几何数据同时采用关系式数据库进行管理◆空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接，数据存取较快◆属性间接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的空间操作◆GIS软件：Sytem9，SmallWorld、GeoView等本质：GIS软件商在标准DBMS顶层开发一个能容纳、管理空间数据的系统功能。

对象关系数据库管理系统优点：在核心DBMS中进行数据类型的直接操作很方便、有效，并且用户还可以开发自己的空间存取算法。

缺点：用户须在DBMS环境中实施自己的数据类型，对有些应用相当困难。

面向对象的数据库系统。

采用面向对象方法建立的数据库系统；GIS是一个利用空间分析功能进行可视化和空间数据分析的软件。

它的主要功能有：搜索、定位分析、地形分析、流分析、分布、空间分析/统计、度量GIS可以利用SDBMS来存储、搜索、查询、分享大量的空间数据集改：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，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。

数据库三级模式两级映像→三级模式:内模式(存储模式/物理模式),模式(逻辑模式),外模式(子模式)→→内模式:又称存储模式,是数据的物理结构及存储方式→→模式: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→→外模式:用户的数据视图是数据的局部逻辑结构，模式的子集→两级映像：→→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→→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数据的逻辑独立性与物理独立性的含义→当模式改变时，修改外模式/模式映象，使外模式保持不变，从而应用程序可以保持不变, 称为数据的逻辑独立性→存储结构改变时，修改模式/内模式映象，使模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为数据的物理独立性数据库系统的组成●数据库、硬件、软件、人员数据定义、数据操纵、数据控制的含义→数据定义：定义数据库的结构,—般数据定义语言DDL (create，alter,drop,declare) →数据操纵：检索和修改数据,—般数据操纵语言DML（select/insert/delete/update）→数据控制：—数据控制语言DCL→数据空值：值未知或值不存在数据定义语言(DDL)：用于定义数据模式(结构)、访问方式、一致性约束等。

例如，某个表里有多少个字段，它们的字段名、类型、长度、是否为空等。

数据操纵语言(DML)：用于访问和操纵具体的数据内容。

例如对某个表的记录进行插入、删除、更新，以及查询。

关系的定义及性质→定义：一系列域上的笛卡尔积中有意义的子集1关系的一列是属性，属性必定有名字（属性名）2关系的一行是元组3分量是行和列的交叉。

或者说，分量是某个元组的某个属性（值）→性质：1列是同质的，即每一列中的分量来自同一域，是同一类型的数据。

如TEACH(T, S, C)={(t1 , s1 , c1), (t1 , t2 , c1)}是错误的。

1.空间数据的定义及特点定义：空间数据是指用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征等诸多方面信息的数据，以及表示地球表层一定范围内的地理事物及其关系。

特点：（1）空间性，空间性表示了空间实体的位置或所处的地理位置、空间实体几何特征以及空间实体的拓扑关系，从而形成了空间实体的位置、形态以及由此产生的一系列特性。

空间性又包括空间定位、空间度量、空间结构和空间集合。

（2）专题性，专题性是指在一个坐标位置上的地理信息具有专题属性信息。

（3）时间性，时间性是指空间数据的空间特性和属性特征随时间变化的动态变化特征，即时序特征。

2.空间数据库的定义及特点定义：空间数据库是存放空间数据的数据库。

更准确地说，空间数据库是描述空间物体的位置数据、位置数据元素（点、线、面）之间的拓扑关系及描述这些物体的属性数据的数据库。

特点：（1）空间数据库管理的是现实世界中相关性大的连续数据，要求进行综合管理；（2）空间数据库中描述的数据实体类型多，关系复杂。

使数据模型复杂；（3）空间数据库存储的空间数据具有非结构化特征，不满足关系数据模型的范式要求。

3.传统关系数据库模型的局限性答：（1）用关系模型描述具有复杂结构和含义的地理对象时，对地理实体进行不自然的分解，导致存储模式、查询途径及操作等方面不够合理；（2）关系数据库模型无法用递归和嵌套的方式来描述复杂关系的层次和网状结构，因此模型和操作复杂地理对象的能力较弱；（3）空间数据中图形数据通常是变长的，而一般空间数据库管理系统记录固定长度的记录，这不利于空间数据的表达；（4）GIS要管理的是具有高度内部联系的数据，为了保证地理数据库的完整性，需要复杂的安全维护系统。

4.空间数据库引擎的定义及特点答：定义：SDE是空间数据组织管理的重要基础技术，从用户的角度的角度看，SDE是用户和异构空间数据库的接口；从软件的角度看，SDE是应用程序和空间数据库管理系统之间的查件，用来管理空间数据库；从系统的角度来看，SDE 利用空间数据库管理系统和其扩展功能，实现空间数据在数据库中的物理存储。

一、为什么不能用传统的数据库管理（两者区别）结合空间数据库特点分析。

1.空间数据库概念空间数据库是某一区域内一定地理要素特征的相关空间数据集合；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，一般是以特定结构的文件的形式组织在存储介质上的。

2. 用传统数据库系统管理空间数据不足之处：（1）传统数据库管理的是不连续的相关性较小的数字或字符，而空间数据是连续的，并且有很强的空间相关性；（2）传统数据库管理的实体类型较少，并且实体类型间关系简单固定，而GIS 数据库的实体类型繁多，实体间存在着复杂的空间关系；（3）传统数据库存储的数据通常为等长记录的数据，而空间数据的目标坐标长度不定，具有变长记录，并且数据项可能很多，很复杂；（4）传统数据库只查询和操作数字和文字信息，而空间数据库需要大量的空间数据操作和查询。

3. 空间数据特征：空间特征、空间关系、非结构化、抽象特征、多时空性特征、分类编码特征、海量数据特征、多尺度与多态性。

4.空间数据组织方式：（1）数据分层式(Data Layer)图层定义：将同区域的数据分成不同的类型或层级储存，例如依不同地类、专题、年代等，各储存类别称作“图层”；可按照：专题、时间、高度等分层。

专题图定义：传统纸质地图通常依不同的专题，如人口分布图、地质图、地形图等，来表现不同的人文活动或是地表现象，这些图称作专题图(Thematic Map) ；数据层：目前大多GIS数字图则以数据项目分层，称作数据层(Data Layer)，但也常被称作图层或专题图层。

层：空间数据处理的一个工作单元，不同的系统工作处理层方式不同；逻辑层：当一个层所包含的内容太多（如管线层），为了方便于显示、制图和查询，对其中的部分要素定义逻辑层，逻辑层不改变存储关系，仅建立对照表，每个逻辑层包含了哪些指向地物类的指针。

数据分层式优缺点：–这种方式是目前颇为普遍的数据组织方法，方便使用者选择合适的数据，适合与栅格或矢量数据数据结构，目前大多数GIS软件采用这一方法。

空间数据库复习资料整理v3⼀、名词解释1空间数据库是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应⽤的相关的地理空间数据的总合。

2空间数据库管理系统:能进⾏语义和逻辑定义存储在空间数据库上的空间数据,提供必需的空间数据查询、检索和存取功能,以及能够对空间数据进⾏有效的维护和更新的⼀套软件系统。

3空间数据库应⽤系统提供给⽤户访问和操作空间数据库的⽤户界⾯,是应⽤户数据处理需求⽽建⽴的具有数据库访问功能的应⽤软件。

⼀般需要进⾏⼆次开发,包括空间分析模型和应⽤模型。

4什么是arcSDE空间数据库引擎(SDE: Spatial Database Engine)ArcSDE是⼀个⽤于访问存储于关系数据库管理系统(RDBMS)中的海量多⽤户地理数据库的服务器软件产品。

5什么是空间数据地理信息系统的数据库(简称空间数据库或地理数据库)是某⼀区域内关于⼀定地理要素特征的数据集合。

6空间数据模型空间数据(库)模型:就是对空间实体及其联系进⾏描述和表达的数学⼿段,使之能反映实体的某些结构特性和⾏为功能。

空间数据模型是衡量GIS功能强弱与优劣的主要因素之⼀。

7空间数据结构不同空间数据模型在计算机内的存储和表达⽅式。

8场模型在空间信息系统中，场模型⼀般指的是栅格模型，其主要特点就是⽤⼆维划分覆盖整个连续空间9对象模型⾯向对象数据模型（Object―Oriented Data Model,简称O―O Data Model）是⼀种可扩充的数据模型,在该数据模型中,数据模型是可扩充的,即⽤户可根据需要,⾃⼰定义新的数据类型及相应的约束和操作。

10概念数据模型按⽤户的观点来对数据和信息建模。

⽤于组织信息世界的概念，表现从现实世界中抽象出来的事物以及它们之间的联系。

如E-R模型。

11结构数据模型从计算机实现的观点来对数据建模，是信息世界中的概念和联系在计算机世界中的表现⽅法。

如层次模型、⽹状模型、关系模型、⾯向对象模型。

12空间元数据空间元数据是指在空间数据库中⽤于描述空间数据的内容、质量、表⽰⽅法、空间参考和管理⽅式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核⼼标准之⼀。

空间数据库复习资料（仅供参考）1．什么是空间数据库？阐述空间数据库管理系统的主要功能？答：（1）空间数据库：是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量空间数据的集合。

（指某区域内以特定的信息结构和数据模型表达、存储和管理的空间数据的集合。

）（2）主要功能：数据定义功能，数据组织、存储和管理，数据操纵功能，数据库的事务管理和运行管理，数据库的建立和维护功能；空间数据和空间关系的定义和描述，空间操作算子，空间数据索引，空间数据查询语言，几何完整性约束，长事务管理，海量空间数据的存储和组织，空间数据的可视化。

2．阐述数据库系统的外部、内部体系结构。

答：（1）外部体系结构：单用户结构/主从式结构，客户/服务器，分布式结构，B/S结构（2）内部体系结构：三级模式结构：外模式，模式，内模式3．什么是数据模型？阐述常用数据模型的基本思想。

答：（1）数据模型：在数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。

数据模型应满足三方面要求：能比较真实地模拟现实世界，容易为人所理解，便于在计算机上实现。

（2）常用数据模型的基本思想：①层次模型是用树形结构来表示实体及实体间联系的模型，它将数据组织成一对多的联系。

②网状模型是用网状结构来表示实体及实体间联系的模型，它将数据组织成多对多的联系。

③关系模型是用二维关系来表示实体及实体间联系的模型，它将数据组织成规范化的关系表格。

④面向对象模型象的基本思想就是以接近人类思维的方式将客观世界的一切实体或现象模型化为一系列对象。

每一种对象都有各自的内部状态和行为，不同对象之间的相互联系和相互作用就构成了各种不同的面向对象系统4．什么是空间索引？阐述格网索引、四叉树索引、R树索引的基本思想。

答：（1）空间索引，也叫空间访问方法，是指依据空间对象的位置、形状以及空间对象之间的某种空间关系，按一定顺序排列的一种数据结构。

其中包括空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。

1、举例说明什么是空间数据、非空间数据如何理解空间查询和非空间查询的区别常用的空间数据库管理方式有哪几种及其各自特点。

数据：是指客观事务的属性、数量、位置及其相互关系等的符号描述。

空间数据：是对现实世界中空间对象（事物）的描述，其实质是指以地球表面空间位置为参照，用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征等诸多方面信息的数据。

河流的泛洪区，卫星影像数据、气象气候数据等都可以是空间数据书店名称店员人数，去年的销售量，电话号码等是非空间数据空间查询是对空间数据的查询或命令人工管理阶段文件管理阶段缺点：1）程序依赖于数据文件的存储结构，数据文件修改时，应用程序也随之改变。

2）以文件形式共享，当多个程序共享一数据文件时，文件的修改，需得到所有应用的许可。

不能达到真正的共享，即数据项、记录项的共享。

常用：文件与数据库系统混合管理阶段优点：由于一部分建立在标准的RDBMS上，存储和检索数据比较有效、可靠。

缺点：1）由于使用了两个子系统，它们各自有自己的规则，查询操作难以优化，存储在RDBMS外的数据有时会丢失数据项的语义。

2）数据完整性的约束条件可能遭破坏，如在几何空间数据系统中目标实体仍存在，但在RDBMS中却已删除。

3）几何数据采用图形文件管理，功能较弱，特别是在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制方面，比商用数据库要逊色得多全关系型空间数据库管理系统◆属性数据、几何数据同时采用关系式数据库进行管理◆空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接，数据存取较快◆属性间接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的空间操作◆GIS软件：System9，Small World、GeoView等本质：GIS软件商在标准DBMS顶层开发一个能容纳、管理空间数据的系统功能。

对象关系数据库管理系统优点：在核心DBMS中进行数据类型的直接操作很方便、有效，并且用户还可以开发自己的空间存取算法。

缺点：用户须在DBMS环境中实施自己的数据类型，对有些应用相当困难。

数据库技术三级考试知识点总结一、数据库基础。

1. 数据库系统概述。

- 数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）和数据库系统（DBS）的概念。

数据库是长期存储在计算机内、有组织、可共享的数据集合；DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据；数据库系统是由数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管理员（DBA）等组成的人机系统。

- 数据库系统的特点，如数据结构化（整体结构化，数据不再针对某一应用，而是面向全组织）、数据的共享性高、冗余度低且易扩充、数据独立性高（包括物理独立性和逻辑独立性）等。

2. 数据模型。

- 概念模型：用于信息世界的建模，是现实世界到机器世界的一个中间层次。

常用的概念模型是实体 - 联系模型（E - R模型），其中包括实体（客观存在并可相互区别的事物）、属性（实体所具有的某一特性）和联系（实体之间的联系有一对一、一对多和多对多等类型）。

- 数据模型的组成要素：数据结构（描述数据库的组成对象以及对象之间的联系）、数据操作（对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则）和数据的完整性约束条件（一组完整性规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效和相容）。

- 常见的逻辑数据模型：- 层次模型：用树形结构表示实体及其之间的联系，有且只有一个根结点，根结点以外的其他结点有且只有一个父结点。

- 网状模型：用网状结构表示实体及其之间的联系，允许一个以上的结点无双亲，一个结点可以有多于一个的双亲。

- 关系模型：以二维表的形式组织数据，关系模型中的数据结构是关系（二维表），关系操作包括查询（选择、投影、连接等）和更新（插入、删除、修改）操作，关系的完整性约束包括实体完整性（主关键字不能取空值）、参照完整性（外键要么取空值，要么取对应主键的值）和用户定义的完整性。

3. 数据库系统结构。

1、空间数据最基本的特征：空间特征。

2、空间数据特征包括：时空特征、多维特征、多尺度性、海量数据特征。

3、空间认知模式的三个层次：空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知。

4、空间格局认知的基本单位：空间对象。

5、空间对象认知的基本单位：空间特征。

6、空间认知的两个基本单位：空间对象和空间特征。

7、空间数据的主要类型：地图、影像、地形、属性数据。

8、基本的空间实体包括：点、线、面、体。

9、矢量数据结构的主要类型：spaghetti（面条）结构和拓补矢量数据结构。

10、文件系统中数据按其组成分为三个级别：数据项、记录和文件。

11、空间数据分块组织的方式主要有：标准经纬度分块、矩形分块、任意区域多边形分块。

12、空间索引技术从应用范围上可分为：静态索引和动态索引。

13、现有空间索引技术可概括为：树结构、线性映射、多维空间区域变换。

14、最基本的空间拓补关系有：关联、邻接、包含。

15、栅格数据主要编码方式有：链式编码、行程编码、块式编码、四叉树编码。

16、空间选择查询的主要类型：点查询、区域查询、最近邻查询。

17、空间数据库的响应时间由数据查询时间和提取时间决定，查询时间主要消耗在数据定位上，实质是空间索引时间。

18、SQL的最新标准：SQL3/SQL99。

19、空间查询优化策略：空间索引技术、查询路径优化、数据压缩、缓存。

20、当前商用空间数据库中用得较多的索引结构是：R树。

整理：1、空间自相关原理：空间自相关是空间场中的数值聚集程度的一种量度。

距离近的事物间的联系性强于距离远的事物间的联系性。

如果一个空间场中的类似的数值有聚集的倾向，则该空间场就表现出很强的正空间自相关；如果类似的属性值在空间上有相互排斥的倾向，则表现为负空间自相关。

空间自相关描述了某一位置上的属性值与相邻位置上的属性值之间的关系。

2、Grid与TIN数据结构的优缺点比较：3、矢量与栅格数据结构的优缺点比较：4、空间认知的三层模型：概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型。

空间数据是对空间事物的描述,实质上就是指以地球表面空间位置为参照,用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面的数据。

数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。

空间数据特征：时空特征、多维特征、多尺度性、海量数据特征。

空间数据库作用：空间数据处理与更新、海量数据存储与管理、空间分析与决策、空间信息交换与共享。

空间认知的三层模型：空间概念数据模型(是人们对客观事物或现象的一种认识,有时也称为语义数据模型,目前存在的空间概念数据模型主要有矢量数据模型、栅格数据模型和矢量-栅格一体化数据模型) 空间逻辑数据模型（将前面的空间概率数据模型确定的空间数据库信息内容，空间实体和空间关系，具体的表达为数据项、记录等之间的关系，常用的数据模型包括层次模型、网络模型和关系模型）物理数据模型（逻辑数据模型并不涉及最底层的物理实现细节，而计算机只处理二进制数据。

所以必需将逻辑数据模型转换为物理数据模型，即要求完成空间数据的物理组织、空间存取方法和数据库总体存储结构等的设计工作）。

矢量数据结构：Spaghetti结构（简单数据结）、拓扑矢量数据结构（关联不同类元素之间的关系、邻接同类元素之间的关系、包含同类但不同级的元素之间的拓扑关系）。

栅格数据存储：全栅格式存储、链式编码、行程编码、块式编码、四叉树编码。

对象：含有数据和操作方法的独立模块。

面向对象数据模型核心技术：1分类：是把一组具有相同属性结构的操作方法的对象归纳或映射为一个公共类的过程。

2概括：是将相同特征和操作的类再抽象为一个更高层次，更具一般性超类的过程。

3聚集：是将几个不同特征的对象组合成一个更高水平的对象。

4联合：是将同一对象中的几个具有时间部分相同属性值的对象结合起来，形成一个更高水平的集合对象的过程。

5继承。

6传播。

OGC（openGIS Consortium）是为了发展开放式地理数据系统、研究地学空间信息标准化以及处理方法的一个非营利组织，旨在利用其开放地理数据互操作规范使得应用系统开发者可以在单一的环境和工作流中，使用分布于网上的任何地理数据和地理处理。

一、名词解释1空间数据库是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应用的相关的地理空间数据的总合。

2空间数据库管理系统:能进行语义和逻辑定义存储在空间数据库上的空间数据,提供必需的空间数据查询、检索和存取功能,以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。

3空间数据库应用系统提供给用户访问和操作空间数据库的用户界面,是应用户数据处理需求而建立的具有数据库访问功能的应用软件。

一般需要进行二次开发,包括空间分析模型和应用模型。

4什么是arcSDE空间数据库引擎(SDE: Spatial Database Engine)ArcSDE是一个用于访问存储于关系数据库管理系统(RDBMS)中的海量多用户地理数据库的服务器软件产品。

5什么是空间数据地理信息系统的数据库(简称空间数据库或地理数据库)是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合。

6空间数据模型空间数据(库)模型:就是对空间实体及其联系进行描述和表达的数学手段,使之能反映实体的某些结构特性和行为功能。

空间数据模型是衡量GIS功能强弱与优劣的主要因素之一。

7空间数据结构不同空间数据模型在计算机内的存储和表达方式。

8场模型在空间信息系统中，场模型一般指的是栅格模型，其主要特点就是用二维划分覆盖整个连续空间9对象模型面向对象数据模型（Object―Oriented Data Model,简称O―O Data Model）是一种可扩充的数据模型,在该数据模型中,数据模型是可扩充的,即用户可根据需要,自己定义新的数据类型及相应的约束和操作。

10概念数据模型按用户的观点来对数据和信息建模。

用于组织信息世界的概念，表现从现实世界中抽象出来的事物以及它们之间的联系。

如E-R模型。

11结构数据模型从计算机实现的观点来对数据建模，是信息世界中的概念和联系在计算机世界中的表现方法。

如层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型。

12空间元数据空间元数据是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方法、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。

查询1、从查询处理的角度来看，空间数据库与关系数据库之间区别：答：至少有三个主要区别：①、与关系数据库不同，空间数据库没有固定的运算符集合可以充当查询计算的基本构件②、空间数据库要处理非常大量的复杂对象，这些对象具有空间范围，不能自然的排列成一维数组。

③、检测空间谓语要用到计算量极大的算法，所以不能再假定I/O代价在CPU的处理代价中只能主导地位2、空间查询的基本构件：点查询：给定一个查询点P，找出所有包含它的空间对象O；范围或区域查询：给定一个查询多边形P，找出所有与之相交的空间对象O；空间链接：两个表R和S基于一个空间谓语θ进行连接时，该连接成为空间连接。

最近邻居：空间聚集，即给定一个对象O，找出所有距离O最近的对象P3、空间查询处理的“过滤-精炼模式”是什么，其目的？（对象操作的两步查询处理）目的：用两步算法高效地处理复杂的数据类型过滤：寻找Q最终结果的超集S；精炼：利用GIS处理S来找到精确的Q的答案过滤－精炼策略的作用？两个步骤的内容是什么？提示：ppt ： Efficient algorithms to answer spatial queriesCommon Strategy - filter and refine（过滤－精炼）Filter Step:Query Region overlaps with MBRs of B,C and D过滤：查询区域与B、C、D的最小外接矩形有重叠部分，保留B、C、D，其他的舍弃Refine Step: Query Region overlaps with B and C精炼：查询区域与B、C有重叠，舍弃D4、空间查询处理中，一般是采用什么（MBR)）来替代不同类型的空间实体（如线、面）？这样做有何好处？答：Minimum orthogonal bounding rectangle (MOBR or MBR)最小外接矩形；能够加快查询速度5、对于点查询、区域查询、空间连接查询操作，各自有哪些处理算法（策略）？它们与什么因素有关？答：点查询：数据未排列且没有索引：穷举法，扫描整个文件并判断每条记录是否满足谓语；建立空间索引：在索引中使用find操作；需要查找的磁盘扇区等于索引的深度；空间填充曲线散列：运用折半法寻找点；检验大约logB(n),的磁盘扇区；区域查询：数据未排列且没有索引：穷举法，扫描整个文件并判断每条记录是否满足谓语；建立空间索引：在索引中使用范围查询操作；空间填充曲线散列：验证Z值满足范围查询要求；使用折半查询找到最低的Z值；扫描前面的数据文件直至满足查询要求的最大的Z值空间连接：嵌套循环，检验所有可能的空间谓语对；基于空间分块，只检验普通空间区域的对象对；树匹配：从每张表中找出分层的的对象组22.举例说明单遍扫描查询和多遍扫描查询的概念。