第五章空间数据管理.

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空间分析的原理和方法

DEM的表示方法某地区地表高程的变化可用多种方法模拟。用数学定义的表面或点、线影像都可用来表示DEM。数学分块法数学方法拟合表面时需依靠连续的三维函数，连续的三维函数能以高平滑度表示复杂表面。局部拟合法是将复杂表面分成正方形像元，或面积大致相同的不规则形状小块，根据有限个离散点的高程，可得到拟合的DEM。图形法线模式：表示地形的最普通线模式是一系列描述高程曲线的等高线。地图（有等高线）便是数字地面模型的现成数据源，用扫描仪在这些图上自动获取DEM数据方面已做了许多工作。 • 另外是根据各局部等值线上的高程点，通过插值公式计算各点的高程，得到DEM。
V5
e5
e6
e1 V2 V1 V2 V3 V4 V5
v1 0 v2 1 D (G ) v3 1 v4 1 v5 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0
e3
e4 V3
e2
v1 v2 D (G ) v3 v4 v5
• 坡度图与坡向图：坡度定义为水平面与局部地表之间的正切值。它包含两个成分：斜度——高度变化的最大比率(常称为坡度)；坡向——变化比率最大值的方向。这两个因素基本上能满足环境科学分析的要求。 • 地貌晕渲图：制图工作者用一种“阴影立体法”表示地表形状即地貌晕渲法。有了DEM，地貌晕渲图能自动精确地实现。
距离
O
A
B
C
P
视线平面投影
通视剖面图
第二节
空间叠合分析
一、什么是空间叠合分析？是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。

GIS原理-判断及选择题

7.海量空间数据的管理主要采用分幅管理空间数据的方法。分幅的方法有经纬线分幅和矩形分幅两种。（对错）
二.选择题
8.数据库系统是：____。（） A.存储在计算机内的有结构的数据集合 B.一个软件，用以维护数据库、接受并完成用户对数据库的一切操作 C.指由硬件设备、软件系统、专业领域的数据体和管理人员构成的一个运行系统 D.数据文件的集合
二.选择题
6.在地理信息系统中，通常使用的三个坐标系是：_____。（） A.世界坐标系、规范化坐标系和设备坐标系 B.世界坐标系、用户坐标系和设备坐标系 C.世界坐标系、局部坐标系和设备坐标系 D.局部坐标系、用户坐标系和设备坐标系
7.图形数据的编辑功能主要是：________。（） A.利用已知的理论数据和实际数据建一多项式变换公式，用此公式修改错误数据 B.利用 GIS 软件提供的程序，自动删除图形数据中的错误数据 C.利用开窗口功能和光标定位功能，人机交互的修改图形中的错误数据 D.利用图形变换功能来修改图形中的错误数据
第一章绪论
一.判断题
1.在通常情况下，对信息和数据可不作严格区分，在不引起误解的情况下可以通用，因此信息和数据无本质区别。（对错）
2.GIS 与 DBS 的最大差别是前者具有处理图形数据功能，而后者没有。（对错）
3.GIS 与 CAD 系统两者都有空间坐标，都能把目标和参考系统联系起来，都能描述图形拓扑关系，也能处理属性数据，因而无本质差别。（对错）
3.手扶跟踪数字化输入得到的是矢量数据。（对错）
4.对于一条折线一般选择流方式数字化。（对错）
5.对于不规则曲线图形常选择流方式数字化。（对错）
6.扫描输入最大的缺点是噪声、数据量大。（对错）

5地理信息系统的数据模型与空间数据库

29
关系模型
属性实体 E1 E2
…
A1
V11 V12
…
A2
V21 V22
…
A3
V31 V32
…
…
… …
An
Vn1 Vn2
…
E3
V13
V23
V33
…
Em
V1m
V2m
V3m
…
…
Vn3
Vnm
30
关系1：边界关系多边形边号 (P) Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ 边号 (E) a b e b c d 边长 (L) 30 40 30 40 25 28
为“一对一联系”，记为“1:1”。例如省—省会。
一对多联系如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，而E2中每个实体至多和E1 中一个实体有联系，那么称E1和E2的联系为“一对
多联系”，记为“1:N”。例如省和湖泊。
17
多对多联系如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，反之亦然，那么称E1 和E2的联系为“多对多联系”，记为“M:N”。例如地块—弧段。关系数据库很难表达多对多联系，这时候必需进行分解。
24
1) 层次模型
层次层次模型所表达的基本联系是一对多的关系，它把数据按其自然的层次关系组织起来，以反应数据之间的隶属关系。层次模型的优点是模型层次分明、结构清晰，较容易实现。尽管每个记录只有一个双亲，当从子女查找双亲，只有唯一的结果，但查找比较麻烦，需要大量的索引文件，而且某种属性值可能要重复多次，导致数据冗余度增加，当对层次模型进行修改时，只有当新记录有上属记录时才能插入。删除一个记录其所有下属记录也同时被删除。

第五章地理信息系统-空间数据模型分析

4.基于要素的空间分析 4.1空间关系的基本概念
(5）线——面关系线面相邻：线是面的部分或全部边界；线面相交：一条线部分或全部穿过一个面线面相离：线与面相互隔离线面包含：一条线完全落入一个面里线面不存在重合关系 6）面—面关系面面相邻：两个面至少有段共同的边界；面面相交：一个面与另一个面部分相交面面相离：两个面完全不相交面面包含：一面完全被另外一个面包含面面重合：两个面的边界完全相同
4.基于要素的空间分析 4.1空间关系的基本概念
4.基于要素的空间分析 4.1空间关系的基本概念
(1)点——点关系相合：两个点坐标重合分离：两个点不在同一个位置；点与点不存在邻接、相交和包含关系 (2)点——线关系点线相邻：一个点恰好落线的端点；点线相交：点在线上点线相离：点为在线上点线包含：等同于点线相交点线不存在重合
在边数从3到N的规则覆盖（Regular Tesselations）中，方格、三角形和六角形是空间数据处理中最常用的。三角形是最基本的不可再分的单元，根据角度和边长的不同，可以取不同的形状，方格、三角形和六角形可完整地铺满一个平面。
1. 场模型 1.2栅格数据模型
三角形
四边形
基于栅格的空间模型把空间看作像元（Pixel）的划分（Tessellatio n），每个像元都与分类或者标识所包含的现象的一个记录有关。
2. 要素模型 2.1欧氏空间和欧氏空间中的三类地物要素
(一)点对象
点是有特定的位置，维数为零的物体。
(二)线对象
线对象是GIS中非常常用的维度为1的空间组分，表示对象和它们边界的空间属性，由一系列坐标表示，并有实体长度和方向性特征。
(三)面对象
面状实体也称为多边形，是对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。通常在数据库中由一封闭曲线加内点来表示，并有面积范围、周长等特征。

空间数据的处理

第五章空间数据的处理 5.1 空间数据处理的内容 5.2 空间数据的编辑处理 5.3 图形的剪裁合并 5.4 图幅数据边匹配处理 5.5 图形的坐标变换 5.6 空间数据的转换和数据共享 5.7 矢量栅格数据的相互转换 5.8 空间数据的内插
cos sin 0 -sin cos 0 0 0 1
5、组合变换多个基本变换组合的复杂变换称组合变换。组合变换实际上是多个基本变换的连乘。矩阵乘不符合交换律，组合变换必需注意变换循序。如下组合变换表示先将图形旋转，再进行平移。 * 其核心是坐标变换是针对坐标系的。如上
cos sin 0 -sin cos 0 0 0 1
1 0 0 0 1 0 TX TY 1
x
X
y
Y
总结二维变换矩阵的一般形式：其中是对图形进行缩放、比例、旋转等变换的； [l m] 是对图形进行平移变换的； p q 是对图形进行投影变换的； [ s ] 是对图形进行全比例变换的；当 s > 1 图形整幅按比例缩小；当 0< s <1 图形整幅按比例放大；三维变换矩阵是4*4矩阵。
1、正解变换
02
将具有直角坐标系下的坐标(X,Y)转换为径纬度(L,B)的地理坐标
2、反解变换
03
坐标变换是将地理实体从一个坐标系转换为另一个坐标系P33张
3、坐标变换
5.4 坐标变换和投影变换
一、图形的坐标变换
坐标变换矩阵和齐次坐标 1、平移变换 [ X，Y，1] =[ x , y , 1 ] * = [x + TX , y + Ty , 1 ] 2、比例变换 [ X，Y，1] =[ x , y , 1 ] * = [x *SX , x * Sy , 1 ] 3、反射变换 [ X，Y，1] =[ x , y , 1 ] * = [ -x , y , 1 ] 4、旋转变换 [ X，Y，1] =[ x , y , 1 ] * = [x cos- ysin , x sin+ y cos ,1 ]

地理信息系统原理简答题题库汇总

第一章绪论1.什么是地理信息系统（GIS）？它与一般的计算机应用系统有哪些异同点？2.阐述GIS的相关学科及关联技术，并就GIS基础理论的建立和发展问题，发表你的意见和观点。

3. GIS可应用于哪些领域？试论述GIS的应用和发展前景。

4.你对GIS社会化的发展趋势是怎么理解的？第二章GIS的构成与功能1.GIS由哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？2.与其他地理信息系统相比，地理信息系统的哪些功能是比较独特的？第三章空间数据获取1.空间数据的基本内容有哪些？各种数据有哪些基本特征？2.空间数据共享的方法有哪几种？阐述空间数据共享问题：除技术因素外，主要存在哪些方面的问题？3.空间数据的获取方式有哪些？第四章空间数据的表达1.什么是空间实体？试述空间实体之间的空间关系。

2.什么是矢量数据结构？什么是栅格数据结构？试比较两种数据结构的优缺点。

3.举例说明矢量数据结构中的拓扑关系。

4.试述栅格数据结构的编码方法。

第五章空间数据处理1.谈谈空间数据处理的主要内容有哪些？2.比较点在多边形内的判别方法：射线法和弧长法的优缺点。

3.试述欧拉定理及其作用。

是否欧拉定理满足，图形的空间关系就是正确的？4.在什么情况下需要用矢量到栅格的转换，什么情况下需要用栅格到矢量的转换？第六章空间数据管理1.文件管理系统与数据库管理系统有哪些异同点？2.常用的数据库模型有哪些？试比较其优缺点。

3.试述空间数据的管理模式，并比较其优缺点。

第七章空间查询与空间分析1.什么是空间数据的查询？2.对空间数据的查询有哪些形式和手段？3.栅格数据的叠加与矢量数据的叠加有什么不同？4.什么是缓冲区分析？请举例说明它有什么用途。

5.泰森多边形有什么特点？如何建立？6.常用的网络分析有哪些？对GIS应用有何价值？请举几个例子说明。

7.DEM有哪几种常用的生成方法，它的主要优缺点是什么？8.地形分析有哪些主要内容及其运算模型？第八章空间数据的可视化与地图制图1.地图语言有哪些内容？2.地图输出有哪些方式，各有什么优缺点？你理想中的地图输出方式是什么？3.矢量点、线、面符号是怎样绘制的？4.栅格点、线、面符号是怎样绘制的？第九章GIS的应用1.叙述基于GIS的地学应用模型的建模步骤和方法。

第五章：空间数据Geodatabase数据库创建

第五章：空间数据Geodatabase数据库创建⼀、关于Geodatabase 1.Geodatabase在⼀个公共模型框架下，对GIS通常所处理和表达的地理空间特征如⽮量、栅格、TIN、⽹络和地址进⾏同⼀描述。

2.Geodatabase是⾯向对象的地理数据模型。

3.ArcGIS的地理数据库（Geodatabase）是为更好地管理和使⽤地理要素数据，⽽按照⼀定的模型和规则组合起来的地理要素数据集（Feature Datasets）。

Geodatabase是按照成层次型的数据对象来组织地理数据的。

这些数据对象包括对象类（Objects）、要素类（FeatureClass）和要素数据集。

4.Geodatabase对地理要素类和要素类之间的相互关系、地理要素类⼏何⽹络和要素属性表对象等进⾏有效管理，并⽀持对要素数据集、关系及⼏何⽹络进⾏建⽴、删除和修改更新操作。

5.Geodatabase数据模型的结构、功能和特点。

⼆、空间数据库的设计 1.空间数据库的设计是指在现在的数据库管理系统的基础上，建⽴空间数据库的整个过程。

⼀般包括需求分析、结构设计和数据层设计等内容。

2.空间数据库的建⽴，有3种⽅法：1.建⽴⼀个新的地理数据库。

2.移植已经存在的数据到地理数据库。

3.⽤CASE⼯具创建地理数据库。

三、创建⼀个新的Geodatabase 1.进⾏设计，计划要包含哪些地理数据类、地理数据集、对象表、⼏何⽹络主关系类等。

2.利⽤ArcCatalog开始建库，步骤包括：建⽴新的空间数据库、建⽴其组成项、向数据库各项加载数据以及建⽴关系添加索引等。

①新建⼀个空的个⼈Geodatabase ②创建要素数据集：要素数据集是储存要素类的集合。

建⽴⼀个新的要素数据集，必须定义其空间参考，包括坐标系统（地理数据、投影坐标）和坐标域（X,Y,Z和M的范围及精度），数据集中所有的要素类必须使⽤相同的空间参考，且要素坐标要求在坐标域内。

第五章空间数据处理

3）运用计算交点的技巧。
理地理信息系统原
GIS
第五章空间数据的处理 §5-1 图形编辑
4、图形编辑的数据组织—空间索引
为加速检索，需要分层建索引，主要方法有格网索引和四叉树索引。 1）格网索引
a、每个要素在一个或多个网格中 b、每个网格可含多个要素 c、要素不真正被网格分割，
空间索引
要求系统能将有错误或不正确的拓扑关系的点、线和面用不同的颜色和符号表示出来，以便于人工检查和修改。
数据清理则是用自动的方法清除空间数据的错误.
GIS
例如给定一个结点吻合的容差使该容差范围内的结点自动吻合在一起，并建立拓扑关系。给定悬挂弧段容差，将小于该容差的短弧自动删除。在Arc/info中用Data Clean 命令，在Geostar中选择整体结点匹配菜单。
jk jk
2）移动一个顶点
移动顶点只涉及某个点的坐标，不涉及拓扑关系的维护，较简单。
3）删除一段弧段
L1
L3 ab
复杂，先要把原来的弧段打断,存储上原来的弧段实 L2 际被删除，拓扑关系需要调整和变化.
第五章空间数据的处理 §5-1 图形编辑
理地理信息系统原
3、数据检查与清理
数据检查指拓扑关系的检查，结点是否匹配，是否存在悬挂弧段，多边形是否封闭，是否有假结点。
要进行编辑，称为结点与线的吻合。
E
C
编辑的方法：
A、结点移动，将结点移动到线目标上。
B、使用线段求交；
C、自动编辑，在给定容差内，自动求交并吻合在一起。
D
A
无结点
需要考虑两种情况
A、要求坐标一致，但不建立拓扑关系；如高架桥（不需打断，直接移动） B、不仅坐标一致，且要建立拓扑关系；如道路交叉口（需要打断）

海量空间数据组织与管理

1、地理逻辑窗口所谓地理逻辑窗口是指由Windows的坐标空间一次所能直接表达的相对应的地理空间的范围，此范围是整个所要处理的地理空间的一部分。将Windows的逻辑或设备空间的范围的数值代入所建立的坐标空间映射公式：
（1）逻辑坐标转换为地理坐标
（2）地理坐标转换为逻辑坐标
其中，(xLogcal,yLogical)为逻辑坐标； (xMap,yMap)为地理坐标； (xLogicalOrg,yLogicalOrg)为逻辑坐标原点； (xMapOrg,yMapOrg)为地理坐标原点； Fx,Fy为逻辑坐标到地理坐标变换比例因子； Gx,Gy为地理坐标到逻辑坐标变换的比例因子。
图中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别表示全库中的目标编号， ①-④分别分别表示各图幅中的对象编号。在全库索引表中，还应建立一个区域嵌套关系表，如Ⅲ号区域嵌套在 Ⅱ号区内。这种用全库索引表来表示不同图幅间目标的连接关系，比较简单明了。缺点是：索引表比较大，而大多数情况下，真正被分割到多个图幅上的目标是少数。
2、显示窗口的动态裁剪在进行地图的输出显示时，为了提高输出的速度，可采用动态裁剪的方法，即当绘图要素在设备上显示输出时才进行裁剪，而这一裁剪区域与通常裁剪方法采用的区域不同，此处的裁剪区域是指地理逻辑窗口，即只有当绘图要素与地理逻辑窗口的边界相交时才进行裁剪，由于地理逻辑窗口一般
比输出设备的窗口要大得多，在设计实现时，如果始终将输
即出现了所谓的动画显示效果，从而也增强了
系统显示的趣味性。
2、漫游的实现
在建立上述的坐标空间映射关系时，应首先建立在地理坐标系统中所设立的地理原点同Windows的逻辑原点或设备原点相对应的关系。如图示，整个地理空间被划分为N 个地理逻辑窗口，滚动前地理坐标原点位于第1个地理逻辑窗口的左上角，当屏幕窗口在原地图的第1个地理逻辑窗口范围内漫游时，不移动地理原点只移动设备坐标原点，而当屏幕窗口到达第1个地理逻辑窗口的边界时，此时将地理

《地理信息系统》第五章空间数据处理

在城市发展、气候变化、人口迁移等领域有广泛应用，为政策制定和规划提供决策支持。
05
空间数据处理应用案例
城市规划与设计
城市规划方案评估
通过空间数据处理，对城市规划方案进行环境影响评估，确保规划方案符合可持续发展要求。
城市交通规划
利用空间数据处理技术，分析城市交通流量、路网结构等信息，优化城市交通布局和道路设计。
异常值处理
识别并处理异常值，如缺失、异常大或异常小的数据。
格式转换
将不同格式的数据统一转换为 GIS可识别的格式，如 Shapefile、GeoJSON等。
坐标系转换
将数据从一种坐标系转换到另一种坐标系，以适应不同的地
理环境和应用需求。
数据转换
投影转换
将地理数据从一种投影方式转换为另一种投影方式，如从地理坐标系转换为墨卡托投影。
将不同时间点的数据进行融合，以获得时间序列数据或动态数据。
空间数据融合
特征提取与融合
将不同空间范围或不同分辨率的数据进行融合，以提高空间数据的覆盖范围和精度。
从多源数据中提取共同特征并进行融合，以实现特征匹配和识别。
数据压缩与编码
数据压缩
通过算法减少数据的大小，以节省存储空间和提高传输效率。
编码参数设置
根据实际情况调整编码参数，以获得最佳的压缩效果和精度。
编码方式选择
根据数据的性质和应用需求选择合适的编码方式，如矢量编码、栅格编码等。
解压缩与解码
对压缩后的数据进行解压缩和解码，以恢复原始数据。
03
空间数据基本处理
地图数字化
地图数字化是将纸质或实物地图转换为数字格式的过程，便于计算机处理和地理信息系统

GIS 空间数据库

具有数据库访问功能的应用软件，其标志是提
供用户一种与数据库相联的用户界面。
（2）空间数据库（Spatial Database）是空间数据库系统的简称，同样由三部分组成： ●空间数据库，指GIS中在计算机上存储的
地理空间数据总合；一般以特定结构文件形式
存储。
●空间数据库管理系统，指对存储的地理空
关于地理现象及地理过程的复杂空间关系包括三个方面：
●空间客体的空间联系 ●空间客体的时间联系 ●空间客体的属性联系
具体解释如下： ①客体之间的空间联系形式有空间位置：描述空间客体中个体的定位信息；空间分布：描述空间客体中群体的定位信息；描述空间分布的指标有：空间概率、空间结构、空间聚类、空间延展及离散度等；
对上图作如下解释：首先从计算机环境角度出发，对现实世界中的地理现象，相互关系及发展过程进行系统研究，最终形成空间数据库及应用系统所需的概念化模型，然后对概念模型进行逻辑设计、模型设计，即选用对概念模型支持力最强的数据模型及合适的DBMS，将概念模型转化为计算机所能支持的数据模型；最后反映到计算机存储介质中的数据组织形式为存储模型。
●安全性考虑数据库管理系统的安全性是一个重要问题，具体方法是根据用户的实际需要规定数据的存取权限及应用程序的使用密码，并且规定级别。
●事务控制
数据库管理系统均支持事务概念，所谓事务是指数据库运行过程中多用户条件下的内部相关协议等规则，事物控制将确保数据完整与一致性，分人工控制与系统控制两种方法。
●空间数据库的再组织设计一般情况下，由于外部环境需求的变化或性能提高的原因，需要对空间数据库的概念、逻辑及物理结构进行改变，称为再组织，其中：改变概念或逻辑结构－再构造改变物理结构－再格式化一般均提供数据库的再组织实用程序 ●故障恢复方案设计一般情况下，数据库管理系统均提供完善的软件故障恢复及存储介质故障恢复手段，此情况下设计包括确定缓冲区个数、大小、逻辑块长度、物理设备等，特殊情况下应制定人工备份方案。

第五章空间数据的可视化表达

可以根据数字地图数据分类、分级特点，选择相应的视觉变量(如形状、尺寸、颜色等)，制作全要素或分要素表示的可阅读的地图，如屏幕地图、纸质地图或印刷胶片等等。
2
2)地理信息的可视化表示
是利用各种数学模型，把各类统计数据、实验数据、观察数据、地理调查资料等进行分级处理，然后选择适当的视觉变量以专题地图的形式表示出来，如分级统计图、分区统计图、直方图等。这种类型的可视化体现了科学计算可视化的初始含义。
查看分类方法
分级属性中默认要素的分级方案是Natual Breaks，它是在分级数确定的情况下，通过聚类分析将相似性最大的数据分在同一级，差异性大的分在不同级，这种方法可以保持较好数据的统计特性，但分级界限往往是任意数，不符合常规制图需要。
23
选择分类方法为手动；
在中断值中依次输入数值
查看分类符号属性
双击红框中的线符号改变线类型；
单击类型红框中的名称改变标注名称；
查看符号化后的公路，以及内容列表中的变化；
1.3、分级色彩
将要素属性数值按照一定的分级方法分成若干级别之后，用不同的颜色来表示不同级别。每个级别用来表示数值的一个范围，从而可以明确反映制图要素的定量差异。
第五章空间数据的可视化表达
可视化，也称作科学计算可视化，它将符号或数据转换为直观的几何图形，便于研究人员观察其模拟和计算过程。可视化包括了图像综合，这就是说，可视化是用来解释输入到计算机中的图像数据，并从复杂的多维数据中生成图像的一种工具。是地图数据的屏幕显示。
1
1)地图数据的可视化表示
5
符号化有两个含义：在地图设计中，地图数据的符号化是指利用符号将连续的数据进行分类分级、概括化、抽象化的过程。在数字地图转换为模拟地图过程中，地图的符号化指的是将已处理好的地图数据恢复成连续图形，并附之以不同符号表示的过程。

第五章空间查询与空间分析

2）TIN 法
TIN表示法利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面（在连接时，尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等--Delaunay）。
因为TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。
SELECT name FROM Cities WHERE temperature is high
SELECT name FROM Cities WHERE temperature >= 33.75
这种查询方式只能适用于某个专业领域的地理信息系统，而不能作为地理信息系统中的通用数据库查询语言。
第2节空间数据的统计分析
b) 如不改变格网大小,则无法适用于起伏程度不同的地区； c) 对于某些特殊计算如视线计算时，格网的轴线方向被夸大； d) 由于栅格过于粗略，不能精确表示地形的关键特征,如山峰、洼坑、山脊等；
3、DEM 特点
与传统地形图比较，DEM作为地形表面的一种数字表达形式有如下特点：
1）容易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机软件处理过后，产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图。而常规地形图一经制作完成后，比例尺不容易改变或需要人工处理。 2）精度不会损失。常规地图随着时间的推移，图纸将会变形，失掉原有的精度。而DEM采用数字媒介，因而能保持精度不变。另外，由常规的地图用人工的方法制作其他种类的地图，精度会受到损失，而由DEM直接输出，精度可得到控制。 3）容易实现自动化、实时化。常规地图要增加和修改都必须重复相同的工序，劳动强度大而且周期长，而DEM由于是数字形式的，所以增加和修改地形信息只需将修改信息直接输入计算机，经软件处理后即可得各种地形图。

《空间数据库》范围及重点

《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。

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• 将数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表，亦称关系。 • 表的行叫元组，相当于一个记录，表的列叫属性。
• 所有的元组都是同质的，即有相同的属性项。
多边形关系
边界关系
边界－结点关系
传统数据库与空间数据库的比较
传统数据库数据连续性/相关性实体类型/空间关系记录长度查询与操作不连续相关性小少简单固定结构化等长文字、数字空间数据库连续较强空间相关性多复杂且不固定非结构化不等长
描述数据内容和数据之间联系的工具，是衡量数据库能力强弱的主要标志之一。
• 传统数据模型：
层次模型、网络模型、关系模型
• 面向对象模型：
一、传统数据模型
层次模型
以记录类型为结点的有向树。
原始地图E
层次模型
网络模型
将数据组织成有向图结构，结点代表数据记录，连线描述不同结点数据间的关系。
网络模型
关系模型
文字数字空间图形
二、面向对象模型
基本概念
地理对象属性—数据行为—方法
1、对象：
• 含有数据和操作方法的独立模块，可以认为是数据和行为的统一体。（如一个城市、一棵树均可作为地理对象。） • 具有一个唯一的标识，以表明其存在的独立性； • 具有一组描述特征的属性，以表明其在某一时刻的状态——静态属性—数据； • 具有一组表示行为的操作方法，用以改变对象的状态。--作用、功能—函数、方法。
空间数据库特点：
1）数据量特别大； 2）数据种类多，复杂； 3）数据应用面相当广。
空间数据库管理系统：
1）是指能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义； 2）提供必须的空间数据查询、检索和存取功能； 3）能够空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。
§5.3 数据库模型
• 数据模型：
三、数据库管理系统
• DBMS：是处理数据库存取和各种管理控制的软件；是DB的中心枢纽，与各部分有密切联系。 • DBMS的功能：数据库定义、管理、维护、通讯 • DBMS的组成：语言处理程序、系统运行控制程序、建立和维护程序 • DBA：掌握数据库全面情况并作为数据库设计和管理骨干的人；主要功能是建立和维护数据。
§5.2 数据库与数据库管理系统
一、数据库的概念
• 概念：是为一定目的服务，以特定的结构存储的相关的数据集合。 • 特点：数据集中控制数据冗余度小数据独立复杂的数据模型数据保护：安全性控制、完整性控制、并发控制、故障的发现和恢复
二、数据库的系统结构
• 基本结构
物理级：数据库最内的一层；是物理设备上实际存储的数据集合；由物理模式描述。概念级：数据库的逻辑表示，包括每个数据的逻辑定义以及数据间的逻辑联系；由概念模式定义。用户级：用户所使用的数据库，是一个或几个特定用户所使用的数据集合，是概念模型的逻辑子集；用外模式定义。
2、类：共享同一属性和方法集的所有对象的集合。
如河流均具有共性，如名称、长度、流域面积等，
类
实例1
以及相同的操作方法，如查询、计算长度、求流
域面积等，因而可抽象为河流类。河等。（真正抽象的河流不存在，只存在一个具体对象。如长江、黄类是抽象的对象，是实例的组合，类、实例是相对的，类和实例的关系为上下层关系。类---申请实例---成为具体对象。 4、消息：对象之间的请求和协作。
多对多的联系(M：N)：对于集合A中的一个元素ai。在集合B就存在一个子集B′＝(bj1， bj2…bjn)与之相联系。反过来，对于B集合中的一个元素Bj在集合A中就有一个集合A′＝ (ai1,ai2,ai3…ain)与之相联系。
A
B
A
B
三、常用数据文件
文件的组织方式主要有：
• 顺序文件：对记录按主关键字的顺序进行组织。 • 索引文件：除了存储记录本身（主文件）以外，还建立若干索引表。 • 直接文件：也称随机文件，根据记录关键字的值，通过某种转换方法得到一个物理存储位置，然后把记录存储在该位置上。 • 倒排文件：带有辅索引的文件。
文件：是一给定类型的（逻辑）记录的全部具体值的集合；用文件名标识；根据组织和存取方法分为顺序文件、索引文件、直接文件和倒排文件。数据库：具有特定联系的数据的集合（多种类型的记录集合）；是具有某种联系的文件集合。（例如，一个GIS工程可能含有几千幅图，每幅图可能有点、线、面多种数据文件和多种属性表，因而一个GIS工程可作为一个空间数据库，但他们可能涉及成千上万个文件。）
四、空间数据库管理系统
空间数据库：指GIS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。空间数据特征: 1）空间特征：一般需要建立空间索引。 2）非结构化特征：结构化的，即满足第一范式: 每条记录定长，且数据项是原子数据;而空间数据数据项变长，对象包含一个或多个对象，需要嵌套记录。 3）空间关系特征：拓扑数据给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。 4）分类编码特征：一种地物类型对应一个属性数据表文件。多种地物类型共用一个属性数据表文件。 5）海量数据特征。
二、数据间的逻辑联系
• 数据间的逻辑联系主要指记录之间的联系。 • 数据间的逻辑联系一对一的联系（1:1）：在集合A中存在一个元素 ai，则在集合B中有且仅有一个bj与之联系。
A B
A B
A
B
A
B
一对多的联系(1：N)：在集合A中存在一个ai,则在集合B中存在一个子集B′＝(bj1， bj2…bjn)与之联系。
第五章空间数据管理
靖娟利制作/04/9
主要内容
数据与数据文件数据库与数据库管理系统空间数据库模型空间数据库设计空间数据库建立与维护
§5.1 数据与数据文件
一、数据组织的分级
数据组织的层次按逻辑单位分级：数据项、记录、文件和数据库。按物理单位分级：比特、字节、字、块、桶和卷。数据库中的数据组织数据项：定义数据的最小单位，也叫基本项、字段等；有一定的取值范围，即域；可以是数值、字母、字母数字、汉字等形式。记录：由若干相关联的数据项组成，是处理和存储信息的基本单位；有“型”和“值”的区别；每个记录有唯一的标识符（关键字）。