空间数据库

1.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—关系型空间数据库和面向对象空间数据库2.空间数据库与一般数据库的区别：综合抽象特性、非结构化特性、分类编码特性、复杂性与多样性3.矢量数据结构的特点：定位明显，属性隐含4.栅格数据结构的特点：属性明显，定位隐含5.空间关系分类：拓扑关系、度量关系、顺序关系6.空间数据库系统：不仅包括空间数据库本身，还要包括相应的计算机硬件系统、操作系统、计算机网络结构、数据库管理系统、空间数据管理系统、地理空间数据库和空间数据库管理人员DBA等组成的一个运行系统7.空间数据引擎SDE：是用来解决如何在关系数据库中存储空间数据，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8.空间数据组织：人们习惯于按不同比例尺、横向分幅、纵向分层来组织海量空间数据9.栅格数据管理方案：栅格、影像数据库采用金字塔结构存放多种空间分辨率的栅格数据，同一分辨率的栅格数据被组织在一个层面内，而不同分辨率的栅格数据具有上下的垂直组织关系：越靠近顶层，数据分辨率越小，数据量也越小，只能反映原始数据的概貌；越靠近底层，数据的分辨率越大，数据量也越大，更能反映原始详情10.空间索引定义：是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，如对你说那个额标识、外接矩形级指向空间对象实体的指针11.R树与R+树的区别：a.R+树的结点中对数据项和索引项的填充个数没有严格限制，而R树要求至少有m个b.R+树中间结点的目录矩形不允许重叠，而R树目录矩形允许重叠c.R+树中空间目标标识重复存储在多个叶结点，而R树无目标重复存储12.CELL树索引：它在空间划分时不再采用矩形作为划分的基本单位，而是采用凸多边形来作为划分的基本单位13.空间填充曲线：通过使用空间填充曲线对空间实体数据集进行降维处理，映射到一维空间进行编码14.将候选集对象的实际数据输入求精步骤：a.减小候选集b改进几何算法15.元数据：是随着计算机技术和GIS发展而出现的外来词，是关于数据的数据，用于描述数据的内容、质量、表达方式、空间参考系、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16.标准部分的内容：标识信息、数据质量信息、数据集继承信息、空间数据表示信息、空间参照系信息、实体和属性信息、发行信息、空间元数据参考信息17.引用部分：引用信息、时间范围信息、联系信息、地址信息18.空间数据库设计阶段：需求设计、概念设计、逻辑设计、物理设计、数据库的实现、数据库运行和维护六个阶段19.GIS逻辑设计模型：混合设计模型、集成数据模型、地理关系数据模型20.空间数据库建库过程a．数据字典和数据索引的生成b．图形与属性数据库的建立c．设立用户密码d．软件系统与数据的融合检查e．数据库系统试运行测试21.四叉树编码22.矢量拓扑数据结构23.空间实体描述：基于对象、基于场（看书）24.栅格数据的存储编码方式：a.直接格式编码：全栅格式存储、链式编码、块式编码、四叉树编码b.压缩格式编码：行程编码。

空间数据库学习报告在当今数字化的时代，数据的管理和处理变得愈发重要。

空间数据库作为一种专门用于存储和管理空间数据的数据库系统，在地理信息系统、城市规划、环境保护等众多领域发挥着关键作用。

通过对空间数据库的学习，我不仅深入了解了其基本概念和原理，还掌握了相关的技术和应用。

一、空间数据库的基本概念空间数据库是一种能够有效存储、管理和查询空间数据的数据库系统。

空间数据与传统的非空间数据不同，它具有空间位置、几何形状、拓扑关系等特性。

例如，地图上的点、线、面等要素，以及它们之间的相邻、包含等关系，都属于空间数据的范畴。

为了准确地表示和处理空间数据，空间数据库采用了特定的数据模型和结构。

常见的空间数据模型包括矢量数据模型和栅格数据模型。

矢量数据模型通过点、线、面等几何对象来描述空间实体，而栅格数据模型则将空间划分为规则的网格单元，并为每个单元赋予相应的值。

二、空间数据库的关键技术1、空间索引空间索引是提高空间数据查询效率的重要技术。

常见的空间索引方法有 R 树、四叉树、KD 树等。

这些索引结构能够快速定位和筛选出与查询条件相关的空间数据，从而大大减少数据检索的时间和开销。

2、空间查询语言为了方便用户对空间数据进行查询和操作，空间数据库提供了专门的查询语言，如 SQL 的空间扩展（如 PostGIS 中的空间查询函数）。

这些查询语言支持空间关系的判断、空间数据的过滤和聚合等操作，使得用户能够灵活地获取所需的空间信息。

3、空间数据的存储管理空间数据的存储方式直接影响着数据库的性能和效率。

在空间数据库中，通常采用优化的存储策略来减少数据冗余、提高存储空间利用率，并保证数据的一致性和完整性。

三、空间数据库的应用领域1、地理信息系统（GIS）GIS 是空间数据库应用最为广泛的领域之一。

通过将地理空间数据存储在空间数据库中，GIS 能够实现地图的绘制、空间分析、路径规划等功能，为城市规划、资源管理、交通运输等提供决策支持。

1. 空间数据库定义：空间数据库是存放空间数据的数据库，更确切的说，空间数据库是描述空间物体的位置数据元素（点、线、面、体）之间的拓扑关系及描述这些物体的属性数据的数据库。

2. 空间数据库的特点：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. 基于OR-DBMS、OODBMS的SDBMS1.一个SDBMS是一个软件模块，它利用一个底层数据库管理系统（如OR-DBMS/ OODBMS）。

2.SDBMS支持多种空间数据模型，相应的空间抽象数据类型（ADT）以及一种能够调用这些ADT的查询语言。

3.SDBMS支持空间索引，高效的空间操作算法以及用于查询优化的特定领域规则。

4. 矢量数据交换格式（NSDTF-VCT）《矢量数据交换格式》的组成：《文件头》《要素类型参数》《属性数据结构》《几何图形数据》《注记》《属性数据》5. ArcView的Shapefile文件格式shapefile是ArcView的原生数据格式属于简单要素，用点、线、多边形存储要素的形状却不能存储拓扑关系，具有简单快捷显示的优点。

在shapefile中的信息可分成两种类型，一种与数据有关，如，主文件的记录信息。

主文件文件头有关数据描述的字段（特征类型、围矩等），另一种与数据的组织管理有关，如文件盒记录的长度，记录的偏移等。

这些信息是以文件的方式进行存储的，每个shapefile至少由固定的3个文件组成：主文件（.shp文件）、索引文件（.shx文件)、dbase表文件（.dhp)，其中主文件和索引文件为二进制文件，dbase为数据库文件。

6. 空间数据库引擎（SDE）的特点：1.空间数据库引擎采用RDBMS高级组织和管理海量空间数据，具有大型RDBMS管理数据的许多优点，通过空间数据引擎，能访问RDBMS中的空间数据和GIS软件的传统数据格式文件，还能实现传统格式文件盒RDBMS中空间数据的相互转换，并能很好的平衡服务器和客户端的网络负担。

空间数据库的概念
空间数据库是指地理信息系统在计算机物理存储介质上存储与应用相关的地理空间数据的总和，包括一组特定结构的文件。

空间数据库主要处理空间数据，如地图、城市规划、地理信息系统等。

空间数据包括空间信息和非空间信息，其中空间信息包括几何数据、空间关系数据和属性数据等，非空间信息包括时间戳、布尔值、文本注释等。

空间数据库的特点包括以下几个方面：
1. 数据量大：空间数据通常包含大量的几何数据和属性数据，因此空间数据库的数据量相对较大。

2. 数据类型复杂：空间数据包括多种类型的数据，如点、线、面、多边形等，这些数据类型之间的转换和处理比较复杂。

3. 数据关系复杂：空间数据中的空间关系比较复杂，如相邻、包含、交叉等，这些关系需要用不同的数据结构进行存储和处理。

4. 数据更新频繁：空间数据经常需要进行更新，如添加新数据、修改现有数据、删除旧数据等，因此需要保证数据的完整性和一致性。

5. 数据查询分析复杂：空间数据需要进行复杂的查询和分析，如查找相邻对象、计算面积、距离等，因此需要使用高效的查询和分析算法。

总之，空间数据库是一种处理和存储空间数据的特殊类型的数据库。

《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。

空间数据库资料在当今数字化的时代，数据的管理和利用变得至关重要。

空间数据库作为一种专门用于存储和管理空间数据的数据库系统，在众多领域中发挥着关键作用。

空间数据，简单来说，就是具有空间位置特征的数据。

比如地图上的地点、道路、建筑物的位置，或者地理信息系统中地形的起伏、河流的走向等。

这些数据不仅包含了常规的属性信息，如名称、类型等，更重要的是其独特的空间位置和几何形状信息。

空间数据库与传统数据库相比，有着显著的差异。

传统数据库主要处理文本、数字等简单数据类型，而空间数据库需要处理复杂的空间对象，如点、线、面等。

这就要求空间数据库具备特殊的功能和结构来有效地存储、索引和查询这些空间数据。

为了实现对空间数据的高效管理，空间数据库采用了一系列专门的技术。

其中，空间索引技术是关键之一。

常见的空间索引方法包括 R 树、四叉树等。

这些索引结构能够快速定位和检索空间数据，大大提高了数据库的查询效率。

在数据存储方面，空间数据库通常采用分层存储的方式。

将不同类型、不同精度的空间数据分别存储在不同的层次中，以便在查询时能够根据需要快速获取相应的数据。

同时，为了保证数据的准确性和完整性，空间数据库还需要进行严格的数据质量控制。

这包括对数据的采集、录入、编辑等环节进行监控和校验，确保数据的可靠性。

空间数据库的应用领域非常广泛。

在城市规划中，它可以帮助规划师分析土地利用、交通流量等情况，从而制定更合理的规划方案。

在环境保护方面，能够监测和分析污染源的分布、生态系统的变化等，为环境保护决策提供支持。

在交通管理中，通过对道路网络、车辆位置等数据的管理和分析，可以优化交通流量，提高交通运输效率。

此外，地理信息系统（GIS）也是空间数据库的重要应用领域之一。

GIS 整合了空间数据库、地图绘制、数据分析等功能，为用户提供了一个强大的工具来处理和分析地理空间信息。

无论是进行资源调查、灾害预警还是城市发展研究，GIS 都离不开空间数据库的支撑。

空间数据库名词解释
1、空间数据库（Spatial Database）：空间数据库是一种特殊的数
据库，它存储的都是关于地理空间和物理空间的信息，如地形、气候、土壤、社会结构等等。

它的主要作用是记录和分析地理和物理空间的属性信息，例如地形、气候和土壤等，以便更好地分析和利用空间资源。

2、GIS（地理信息系统）：地理信息系统（GIS）是一个复杂的电子
信息系统，它能够收集、存储、处理、分析、以及可视化地理空间数据。

它由几何、属性和表示组成，最终实现信息的管理和查询，以及求解状态
变化的空间关系。

3、地理空间分析（Geospatial Analysis）：地理空间分析是一种利
用GIS技术和数学模型，来分析地理空间数据，提取和模拟空间关系的过程。

它结合了几何、动态和空间分析，可以更好地揭示和模拟空间数据之
间的关系，以及更好地解决复杂的地理问题。

4、空间数据类型（Spatial Data Types）：空间数据类型是一种用
来定义地理数据的形状、属性和表示的数据类型。

它们可以按照数据的不
同特性进行分类，如空间数据和属性数据。

空间数据类型可以有点、线、面、多边形和三维几何体等几何类型，以及属性类型，如数值型、文本型
和逻辑类型等。

什么是空间数据库及其特点（二）引言概述:空间数据库是一种专门用于存储和管理空间数据的数据库管理系统。

它与传统的关系数据库不同之处在于，它具备了处理和查询空间数据的能力，能够支持各种地理信息系统应用需求。

本文将进一步探讨空间数据库的特点，包括数据模型、查询语言、空间分析和可视化、数据管理和安全性等方面。

正文:一、数据模型1. 空间数据的存储方式：空间数据库使用特定的数据结构来存储空间数据，例如点、线、面等。

2. 空间索引技术：空间数据库使用空间索引技术以提高查询效率，常见的有四叉树、R树等索引结构。

3. 属性数据的关联：空间数据库能够将属性数据与空间数据进行关联，实现综合查询和分析功能。

4. 多维空间数据模型：空间数据库支持多维空间数据模型，能够处理多属性和时间等复杂的数据结构。

二、查询语言1. SQL扩展：空间数据库扩展了标准的SQL查询语言，增加了对空间数据的查询和分析的功能。

2. 空间查询操作：空间数据库支持空间查询操作，例如查询某个区域内的点、计算两个空间对象的相交等。

3. 空间分析函数：空间数据库提供了丰富的空间分析函数，用于计算距离、面积、缓冲区等空间分析操作。

三、空间分析和可视化1. 空间分析功能：空间数据库可以进行空间分析操作，如路径规划、空间关系分析等。

2. 可视化功能：空间数据库具备可视化功能，可以将地理数据以图形的方式展示出来，便于用户直观理解和分析。

四、数据管理1. 数据导入和导出：空间数据库支持各种格式的数据导入和导出，方便用户进行数据交换和共享。

2. 数据更新和编辑：空间数据库提供了数据更新和编辑的功能，用户可以对空间数据进行插入、删除和修改操作。

3. 数据共享和协作：空间数据库支持多用户的数据共享和协作，方便不同用户之间的数据交流和共同编辑。

五、数据安全性1. 数据备份与恢复：空间数据库支持数据备份和恢复功能，确保数据的可靠性和安全性。

2. 用户权限管理：空间数据库可以进行用户权限管理，控制用户对数据库的访问和操作权限。

第一章空间数据库概述1、空间数据库系统由空间数据库、空间数据库管理系统与空间数据库应用系统三部分构成。

2、空间数据的特征：空间特征、非结构化特征、空间关系特征、分类编码特征、数据种类多、抽象性特征、海量数据特征3、数据库的发展阶段⏹人工管理阶段⏹文件系统阶段：数据文件是大量文件的集合形式，每个文件包含大量记录面向用户的数据文件，用户可以通过它进行查询、修改、删除等操作；数据文件与对应的程序有一定的独立性，程序员可以不关心数据的物理存储，只考虑逻辑存储结构；由初期的顺利文件发展为索引文件、直接文件等，数据可随机存取。

数据文件只能对应一个或几个程序，仍依赖程序。

数据文件之间不能建立关系，数据冗余。

⏹文件-关系数据库管理系统：用文件系统管理几何图形数据，用商用RDBMS管理属性数据，几何图形数据和属性数据之间通过对象标识或内部连接码（OID）进行连接。

两者独立地组织、管理和检索。

缺点：该模式中，文件管理系统的功能较弱，特别是在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据损坏后的数据恢复方面缺少基本的功能。

⏹全关系型数据库管理系统：图形和属性数据都用RDBMS来管理模式1：图形数据按关系模型组织。

涉及一系列关系连接运算，相当费时。

模式2：将图形数据的变长部分处理成二进制块（Block）字段。

但Block的读写效率比定长的属性字段慢得多，特别涉及对象的嵌套时，更慢。

⏹对象-关系数据库管理系统：DBMS软件商或GIS软件商基于面向对象技术在RDBMS中进行扩展，使之能直接存储和管理非结构化的空间数据。

主要解决空间数据的变长记录的管理，效率比全关系型二进制Block的管理高得多。

缺点：但仍没有解决对象的嵌套问题，空间数据结构不能由用户定义，用户不能根据GIS要求再定义，使用上受一定限制。

⏹面向对象数据库管理系统：适应于空间数据的表达和管理，它不仅支持变长记录，而且支持对象的嵌套、信息的继承与聚集。

面向对象的空间数据库管理系统允许用户定义对象和对象的数据结构以及它的操作。

PPT思考题：绪论：地理信息是描述地表形态及其所附的自然和人文地物特征和属性的总称。

地理空间是一个相对空间，是一个空间实体组合排列集，强调宏观的空间分布和空间实体间的相关关系。

空间数据是指带有空间坐标的数据（非结构化特征）。

1、什么是空间数据库？是以特定的信息结构和数据模型表达、存储和管理从地理空间中获取的某类空间信息，以满足不同用户对空间信息需求的数据库。

2、空间数据库系统包括哪几部分？（1）矢量地形图数据库（2）数字高程模型库（3）影像数据库（4）数字栅格地形图（5）专题数据（6）电子地图（7）元数据3、空间数据库主要作用有哪些？（1）海量数据的管理能力（2）空间分析功能（3）设计方式灵活，满足用户要求（4）支持网络功能4、当前空间数据库存在的主要问题是什么？空间数据的获取与处理空间数据组织空间数据库系统空间数据共享研究5、影响空间数据库发展的关键因素是哪几个?空间数据库的计算平台；空间数据模型；空间数据库的组织管理模式。

第二章空间现象计算机表达1、空间实体：具有确定的位置和形态特征并具有地理意义的地理空间的物体2、空间索引相关概念及其包括哪些索引方式？空间索引：依据空间对象所在位置及分布特征，按一定顺序编排的一种数据结构，且该数据结构包含有对象标识和定位这些对象的内容的信息空间数据索引：是指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，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针空间检索: 给定查询条件，利用空间索引从数据库中找出符合条件的空间数据的一种操作索引方式：BSP树、K－D－B树、R树、R+树和CELL树3、数据挖掘，空间数据挖掘有哪些方法？数据挖掘：一般是指从大量的数据中通过算法搜索隐藏于其中信息的过程方法：分类、回归分析、聚类、关联规则、特征、变化和偏差分析、Web页挖掘等4、地理系统：是指各自然地理要素通过能量流、物质流和信息流的作用结合而成的，具有一定结构和功能的整体，即一个动态的多等级开放系统5、栅格结构与矢量结构的比较第三章空间数据的物理组织文件管理：文件系统把有关数据组织成为文件并予以命名分页技术：即把内、外存空间按同样大小分成若干页面系统缓冲区：是主存中特别指定的一块存储空间，以存放从外存读入内存的数据或从内存写进外存的数据缓冲区管理：就是将缓冲区分成若干块，系统用一个程序分配这些缓冲块，并采用分配算法使缓冲区的利用为最佳文件组织：就是按一定的逻辑结构把有关联的数据记录组织成为文件（称为逻辑文件），用体现这种逻辑结构的物理存储形式把文件中的数据存放到某种存储设备上，使之构成物理文件的机构动态存储管理：研究数据结构的空间分配、回收的方法，以满足某种结构对存储的不同要求流水文件：是一种最简单的文件组织方法，即按照数据到达文件的时间顺序依次连续地存储数据，对数据不分析、不规范，记录的类型既可相同，也可不同索引文件：将每页的最后一个单词与页号列表，那么查单词可先查表（称为索引表），等确定页面号后，再细查该页面。