第四章空间数据库

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。

第四章地理信息系统空间数据库地理信息系统中数据很重要，但是如果数据没有按照一定的结构组织起来，那么这些数据也是没有价值的。

这个组织数据的方法就是数据库。

数据库提供了数据存储的结构。

1、数据库概念和基本构成基于计算机的数据称为电子数据，计算机管理电子数据的方法经过了三个发展阶段：人工管理阶段（程序管理阶段）：程序与数据是一个整体，互相依赖。

文件管理阶段：数据与程序分离，但数据仍依赖于程序；数据文件，数据有格式，数据无法为多个程序所共享。

缺点：数据冗余度大、存在数据不一致性、数据之间存在依赖。

数据库管理阶段：数据与程序分离、数据集中管理、便于数据共享。

数据库的组成：数据实体、数据库管理系统、用户界面。

2、空间数据库的概念1)概念：空间数据库是某区域内关于一定地理要素特征的数据和操作空间数据的工具的集合。

由于地理信息系统中的数据库具有明显的空间特征，所以称为空间数据库；空间数据库中的空间数据是地理信息系统的核心；2)空间数据库的功能有两个方面：一方面为用户提供空间数据，另一方面保存用户分析决策的结果；3)空间数据库同样包括三个部分：空间数据库、数据库管理系统、应用系统；为了对空间数据进行有效管理，在普通数据库系统之上增加了空间数据管理功能；4)增加空间数据管理功能的方法有两种：(1)SDE;(2)ORACLE扩展。

3、空间数据库的设计过程目的：在数据库系统中将空间实体表达出来。

意义：地理信息系统是为了改造世界而设计的，在表面上它表现为计算机硬件和软件组成的系统，这个计算机系统与现实世界之间的联系是怎样建立起来的呢？也就是说怎样将现实世界装载到计算机里呢？从现实世界中抽象出用概念表达的实体(即建立概念模型)、建立抽象出来的概念实体之间的逻辑联系(即建立逻辑模型)、按照一定的结构存储下来(即建立物理模型)。

因此空间数据库设计可以划分为概念模型设计、逻辑模型设计和物理模型设计三个阶段。

概念模型设计：◆概念：概念模型是从计算机角度出发，对现实世界中各种地理现象和它们之间的联系进行抽象的过程，包括地理现象和过程的特征描述、关系分析和过程模拟。

《地理信息系统概论》课程笔记第一章地理信息系统基本概念1.1 数据与信息数据是原始的、未经处理的素材，它是信息的表现形式。

信息是从数据中提取的有意义的内容，它能够帮助人们做出决策。

在地理信息系统中，数据主要指的是空间数据，而信息则是通过对空间数据进行分析和处理得到的结果。

例如，一个地区的土地利用数据是原始数据，而通过分析这些数据得出的土地利用分布情况就是信息。

1.2 地理信息与地理信息系统地理信息指的是与地球表面位置相关的信息，包括自然地理信息（如地形、气候等）和人文地理信息（如人口、交通等）。

地理信息系统（GIS）是一种专门用于获取、存储、管理、分析和展示地理信息的计算机系统。

GIS能够将空间数据与属性数据结合起来，为用户提供强大的空间分析和决策支持功能。

例如，GIS可以用来分析城市交通拥堵情况，帮助规划交通路线。

1.3 地理信息系统的基本构成GIS由硬件、软件、空间数据、应用人员和应用模型五个基本部分组成。

硬件包括计算机、输入输出设备（如扫描仪、打印机等）；软件包括操作系统、数据库管理系统、GIS软件等；空间数据是GIS的核心，包括地图数据、遥感数据等；应用人员是使用GIS进行空间分析和决策的主体；应用模型则是根据实际问题构建的模型，用于解决具体问题。

例如，一个GIS系统可能包括一台计算机、GIS软件、地图数据和应用模型，用于分析土地利用变化。

1.4 地理信息系统的功能简介GIS的基本功能包括数据采集、数据管理、空间分析、可视化表达和输出等。

数据采集主要是获取空间数据和属性数据，可以通过遥感、野外调查等方式获取；数据管理主要是对数据进行存储、查询、更新和维护，确保数据的准确性和完整性；空间分析主要包括空间查询、空间叠合、空间邻近度分析等，用于解决实际问题；可视化表达主要是将空间数据以图形或图像的形式展示给用户，增强数据的可读性和可理解性；输出则是将分析结果以报表、地图等形式输出，为决策提供支持。

第一章绪论1、信息（Information）：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。

2、信息的特点1)信息的客观性2)信息的适用性3)信息的传输性4)信息的共享性3、数据：数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。

4、数据处理：即对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。

5、数据与信息关系：信息与数据是不可分离的，即信息是数据的内涵，而数据是信息的表达。

也就是说数据是信息的载体。

6、地理信息：是地理数据所蕴含和表达的地理含义。

7、地理信息的特点:1）空间分布性2）具有多维结构的特征3）时序特征十分明显8、地理数据：是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。

9、地理信息系统：是由计算机硬、软件和不同方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

10、简述GIS的构成。

它的的基本功能有哪些？硬件系统、软件系统、空间数据库、应用模型、用户基本功：数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编辑。

11、GIS与其它系统的区别 GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。

GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS 的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。

地理信息系统概论第一章导论数据与信息的关系：数据：是通过数字化或记录下来可以可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号、图象也是数据，数据本身没有意义；信息：是对数据的解释、运用与解算，数据即使是经过处理以后的数据，只有经过解释才有意义，才成为信息。

数据（data）是信息(information)的表达，而信息是数据的内容。

数据是未经加工的原始材料，地理信息系统的设计和建立，首先是收集数据和处理数据。

就本质而言数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，只有数据对实体行为产生影响时才成为信息。

信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）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。

数据处理：是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。

信息的特点：客观性、适用性、传输性、共享性。

地理信息：是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图象和图形的总称。

地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。

地理信息系统（Geographical Information System）：地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。

其技术系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

GIS的基本构成：GIS一般包括以下5个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

1、系统硬件：（1）GIS主机：包括大型、中型、小型机，工作站∕服务器和微型计算机，其中各种类型的工作站∕服务器成为GIS的主流。

（2）GIS外部设备：包括各种输入（如图形数字化仪、图形扫描仪、解析和数字摄影测量设备等）和输出设备（如各种绘图仪、图形显示终端和打印机）。

第一章导论第一节：•主要内容：数据与信息、地理信息与地理信息系统•基本概念和知识点：数据、信息、地理信息、地理信息系统的概念、数据与信息联系、信息的特点第二节：•主要内容： GIS 的基本构成•基本概念和知识点： GIS 的基本构成：系统硬件（ GIS 主机、 GIS 外部设备、 GIS 的网络设备）、系统软件（ GIS 专业软件、数据库软件、系统管理软件）、空间数据、应用人员、应用模型第三节：1 ．主要内容： GIS 的基本功能、应用功能2 ．基本概念和知识点： GIS 常见的基本功能（数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理和变换、空间分析和统计、产品制作和显示、二次开发和编程）、应用功能（资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策）第四节1 ．主要内容： GIS 的发展透视2 ．基本概念和知识点： GIS 发展概况3 ．问题与应用（能力要求）：理解 GIS 发展趋势（ GIS 已成为一门综合性技术、产业化的发展势头强劲、 GIS 网络化已构成当今社会的热点、地理信息科学的产生和发展）第二章 GIS 的数据结构第一节：1 ．主要内容：地理空间及其表达2 ．基本概念和知识点：地理空间的概念、空间实体的表达、我国三种大地坐标系3 ．问题与应用（能力要求）：在计算机中空间实体的表达第二节：1 ．主要内容：地理空间数据及其特征2 ．问题与应用（能力要求）：掌握 GIS 的空间数据的类型（地图数据、影像数据、地形数据、属性数据、元数据）及其基本特征（空间特征、属性特征、时间特征），理解空间数据的拓扑关系及其意义（拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含），掌握空间数据的计算机表达第三节：1 ．主要内容：空间数据结构的类型2 ．基本概念和知识点：矢量数据结构、栅格数据结构、TIN数据结构、游程编码结构3 ．问题与应用（能力要求）：掌握矢量数据结构的定义及其类型（简单数据结构、拓扑数据结构、曲面数据结构）、栅格数据结构的定义及其类型（直接编码、链式编码、块码、游程编码结构、四叉树结构），掌握矢量与栅格数据结构的比较第四节1 ．主要内容：空间数据结构的建立2 ．基本概念和知识点：空间数据结构建立的定义、空间数据编码3 ．问题与应用（能力要求）：空间数据结构建立基本过程、矢量数据、栅格数据的获取方法第三章空间数据的处理第一节：1 ．主要内容：空间数据的坐标变换2 ．基本概念和知识点：几何纠正、投影转换（正解变换、反解变换、数值变换）3 ．问题与应用（能力要求）：理解空间数据的几何纠正、投影转换的定义及其意义。

第四章：空间数据Coverage的创建⼀、什么是Coverage⽂件？ 1.Coverage是⼀种空间数据的表达模型。

数据采集后如何将其组织在数据库中，以反映客观事物及其联系，这就关系到数据模型问题。

⽽GIS正是根据地理数据模型，来实现在计算机中存储、组织、处理和表⽰地理数据的。

2.Coverage数据模型被称为地理相关模型（Georelational Data Model）。

它采⽤的是⼀种混合数据模型定义和管理地理数据。

Coverage也是ArcGIS 9中主要的⽮量⽂件格式之⼀，⽤其来表⽰⽮量数据在实际应⽤中⾮常⼴泛。

3.Coverage是将空间数据和属性数据结合起来，并且存储要素间的拓扑关系。

空间数据以⼆进制⽂件的形式存储。

⽽属性数据和拓扑数据则以INFO表的形式存储。

4.在Catalog中将Coverage⼆进制⽂件和INFO表结合成Coverage要素类进⾏表达。

空间数据使⽤拓扑数据模型来表⽰，⽽属性数据则使⽤关系数据模型。

5.在Coverage中，主要使⽤弧段、节点、标识点和多边形来表⽰地图上的点、线、⾯，除此之外，还有控制点、覆盖范围、标注和链接。

⼆、Coverage要素类型 1.Coverage要素的主要类型为点、弧段（线）、多边形和结点。

这些要素具有拓扑关系，及弧段形成多边形的周长，结点形成弧段的终点，点给多边形的内部做标记。

Coverage点要素具有双重属性。

它们可以形成⼀些较⼩的地理对象（如油井和建筑物），也可以标注多边形的内部区域。

2.Coverage要素的第⼆种类型为tic点、链接和注记。

tic点⽤来配准地图。

链接⽤来调整要素，⽽注记则⽤来对地图上的要素做标注。

3.Coverage也含有⼀些组合要素。

路径是与⼀定的量测系统相关联的弧段的集合。

区域是邻接、分离或叠加的多边形的集合。

区域被⽤于环境和⼟地利⽤应⽤。

4.两个概念，Coverage要素集和Coverage要素类。

第一章绪论地理信息系统:是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表面层（包括大气层)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。

（1)计算机化的技术系统;（2)以空间数据为操作对象；（3）优势:空间数据的表达、分析和实现地理空间过程的模拟预测；（4)集多学科于一体的边缘学科1、数据：是指某一目标定性、定量描述的原始资料,包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。

数据用以载荷信息的物理符号，数据本身并没有意义。

2、信息：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征,从而向人们(或系统)提供新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。

3、信息与数据的区别信息与数据是不可分离的。

信息由与物理介质有关的数据表达，数据种所包含的意义就是信息；数据的格式往往和具体的计算机系统有关,随载荷它的物理设备的形式而改变。

4、信息的特征：具有客观性、实（适）用性、传输性、共享性5、地理信息的特征（1）空间分布性（空间自相关性）：具有空间定位的特点,先定位后定性，并在区域上表现出分布特点；（2）数据量大:区域大、动态变化、类型多；（3）信息载体的多样性:地理实体、文字、数字、地图、影像、符号、纸质、磁带、光1盘…(4）时间和空间不可分割:任何地理数据都是在特定的区域某个时间点(段）上的特征。

6、信息系统：是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。

由计算机硬件、软件、数据、用户组成。

7、地理空间数据：是GIS最重要的组成部分，指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据。

GIS通过数据管理系统将空间数据和其他的数据(属性数据）连接，并且用于组织、维护和管理数据。

.地理空间数据包括：定位、拓扑关系、(定性）属性。

8、山庄选址：面积为50-80亩-——空间查询选择不能选在有耕地、园地内--—空间查询选择坡度小于15度，高程在以下1930—DEM+选择距离水源地在300米以内—-空间缓冲叠加分析第二章空间信息基础1、地球椭球体模型：是以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型.2、地理空间坐标系的建立建立地理空间坐标系,主要的目的是确定地面点的位置.也就是求出地面点对大地水准面的关系，它包括地面点在大地水准面上的平面位置和地面点到大地水准面的高度。

《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。