空间数据库 第6章 空间数据库设计 图文

空间数据库设计随着现代科技的不断进步，空间数据库设计已成为地理信息系统（GIS）和相关领域中一个至关重要的环节。

空间数据库主要负责存储和管理地理空间数据，包括但不限于地形、地貌、建筑物、道路等地理信息。

本文将探讨空间数据库设计的重要性及其在实现数据高效存储和管理方面的关键作用。

一、空间数据库设计概述空间数据库设计是针对空间数据的存储和管理进行规划和构建的过程。

它需要对空间数据的特性和关系进行深入理解，并运用相关的数据库技术来实现数据的有效组织和存储。

空间数据库设计需要考虑数据模型的建立、数据结构的优化、数据存储的方式以及数据访问的控制等问题。

二、空间数据库设计的重要性1、提高数据存储效率空间数据库设计通过对数据模型的优化和数据结构的调整，可以提高数据的存储效率。

这不仅可以减少存储空间的需求，还可以降低数据的维护成本。

2、增强数据管理能力通过合理的空间数据库设计，可以实现对空间数据的有效管理，包括数据的查询、更新、删除等操作。

这有助于提高数据处理效率，并保证数据的一致性和完整性。

3、促进数据共享与应用良好的空间数据库设计可以促进数据的共享与应用。

通过数据模型和数据结构的规范化，可以实现不同系统之间的数据共享和交互，从而扩大数据的应用范围。

三、空间数据库设计的关键环节1、数据模型的选择与优化在空间数据库设计中，选择适合的数据模型是至关重要的。

常见的空间数据模型有层次模型、网络模型、关系模型等，选择哪种模型取决于具体的应用需求和数据特点。

还需要根据实际需求对数据模型进行优化，以提高数据处理效率。

2、数据结构的规划与调整数据结构是空间数据库设计的核心部分，它决定了数据的组织方式和访问方式。

在规划数据结构时，需要考虑数据的完整性、一致性、并发控制等因素，以确保数据的安全性和可靠性。

同时，还需要根据实际应用需求对数据结构进行调整和优化，以满足不同场景下的数据处理需求。

3、数据存储策略的制定与实施制定合理的数据存储策略可以有效提高空间数据库的性能。

第6章空间数据采集与处理整个地理信息系统就是围绕着空间数据的采集、处理、存储、分析和表现而展开的，因此空间数据来源、采集手段、生成工艺、数据质量都直接影响到地理信息系统应用的潜力、成本和效率。

本章首先介绍数据源及其基本特征，同时概述空间数据采集与处理的基本流程；在此基础上，分别介绍空间数据和属性数据的采集方式，数据编辑、数学基础变换以及数据重构等数据处理的原理与方法；然后讲解了数据质量评价与控制相关理论，最后简述了数据入库的主要流程。

6.1概述空间数据的准确、高效的获取是GIS健壮运行的基础。

空间数据的来源多种多样，包括地图数据、野外实测数据、空间定位数据、摄影测量与遥感图像、多媒体数据等等。

不同的数据有不同的采集方法，能够获取的空间数据也不尽相同，这其中涉及到：①数据源的选择；②采集方法的确定；③数据的进一步编辑与处理，包括错误消除、数学基础变换、数据结构与格式的重构、图形的拼接、拓扑的生成、数据的压缩、质量的评价与控制等等，保证采集的各类数据符合数据入库及空间分析的需求；④数据入库，让采集的空间数据统一进入空间数据库。

本章将系统介绍数据采集与处理过程所涉及的理论方法和关键技术。

6.1.1数据源分类GIS数据源比较丰富，类型多种多样，通常可以根据数据获取方式或数据表现形式进行分类（图6.1）。

根据数据获取方式可以分为：①地图数据。

地图是传统的空间数据存储和表达的方式，数据丰富且具有很高的精度。

国家基本比例尺系列地形图以及各类专题地图，经过数字化处理，是GIS最重要的数据源之一；②遥感影像数据。

随着航空、航天和卫星遥感技术的发展，遥感影像数据以其现时性强等诸多优点迅速成为GIS的主要数据源之一。

摄影测量技术可以从立体像对中获取地形数据，对遥感影像的解译和判读还可以得到诸如土地利用类型图、植被覆盖类型等等诸多数据信息；③实测数据。

各种野外、实地测量数据也是GIS常用的获取数据的方式。

实测数据具有精度高、现势性强等优点，可以根据系统需要灵活地进行补充。

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。

空间数据库设计的步骤引言•空间数据库的概念和意义•空间数据库在实际应用中的重要性空间数据库设计步骤1.确定需求和目标–确定空间数据库的用途和目标–定义数据库的范围和边界–了解用户需求和使用场景2.收集和整理空间数据–收集必要的地理空间数据–对数据进行清理和预处理–整理数据结构和格式3.建立空间数据库模型–选择合适的数据库管理系统–设计数据库表结构–定义数据关系和约束4.空间数据建模–根据需求设计空间数据模型–选择合适的空间数据类型和索引方式–进行数据建模和存储方案设计5.空间数据导入和处理–将收集到的空间数据导入数据库–进行数据处理和转换–确保数据的一致性和完整性6.空间数据查询和分析–设计查询语句和分析方法–使用查询语言进行数据查询–进行数据分析和可视化7.数据库性能优化和调优–分析和评估数据库性能–优化查询和数据访问性能–调整数据库配置和参数8.数据库安全和维护–设计合理的用户权限和访问控制–定期备份和恢复数据库–监控数据库运行状态和性能–提供灾备和故障恢复方案确定需求和目标在设计空间数据库之前，首先要明确数据库的使用目的和需求。

根据不同的应用场景和业务需求，确定数据库的范围和边界，以便明确设计的方向和目标。

收集和整理空间数据收集地理空间数据是设计空间数据库的第一步。

需要确定所需数据的类型，例如地图、卫星影像、传感器数据等。

然后进行数据的收集和清理，剔除重复、冗余和错误的数据。

最后，整理数据的结构和格式，便于后续的建模和存储。

建立空间数据库模型选择合适的数据库管理系统（DBMS）是设计空间数据库的关键。

常见的空间数据库管理系统包括PostGIS、Oracle Spatial等。

根据需求设计数据库的表结构，包括常规属性和空间属性。

同时，需要定义数据的关系和约束，保证数据的一致性和完整性。

空间数据建模在数据库模型的基础上，针对空间数据进行建模。

根据具体需求设计空间数据的模型，选择合适的空间数据类型和索引方式。