第5章空间数据库系统与空间数据库管理系统.

第一章绪论：1. 基本概念地理数据：各种地理特征和现象间关系的数字化表示。

（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、联系和规律等的梳子、文字、图像和图形的总称。

）地理信息：有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释（特征：空间、时间、属性）地理信息系统：在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

2. GIS的定义：即地理信息系统（Geographic Information System或Geo—Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。

它是一种特定的十分重要的空间信息系统。

它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

3. GIS由哪几部分组成?①硬件系统：输入设备、处理设备、存储设备和输出设备②软件系统：GIS支撑软件、GIS平台软件、GIS应用软件③网络：局域网、广域网、无线网络、Internet/Intranet/Extranet；主要作用信息传输④空间数据：是指地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据⑤人员4. GIS的主要功能有哪些①空间数据的采集和输入②空间数据的编辑与管理③空间数据的处理与转换④空间查询与空间分析⑤空间数据的显示与输出应用功能：包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策第二章1.地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？2.我国常用地图投影，各种投影的适用性1.高斯-克里格投影：横轴切圆柱等角投影（1:50万以上）2.横轴墨卡托投影（UTM，横轴割圆柱等角投影）3.兰勃特等角投影（正轴等角割圆锥投影）（1:100万以下）我国规定1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺地形图，均采用高斯投影。

第1章绪论1 ．试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。

答：( l ）数据（ Data ) ：描述事物的符号记录称为数据。

数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。

数据与其语义是不可分的。

解析在现代计算机系统中数据的概念是广义的。

早期的计算机系统主要用于科学计算，处理的数据是整数、实数、浮点数等传统数学中的数据。

现代计算机能存储和处理的对象十分广泛，表示这些对象的数据也越来越复杂。

数据与其语义是不可分的。

500 这个数字可以表示一件物品的价格是 500 元，也可以表示一个学术会议参加的人数有 500 人，还可以表示一袋奶粉重 500 克。

( 2 ）数据库（ DataBase ，简称 DB ) ：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。

数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

( 3 ）数据库系统（ DataBas 。

Sytem ，简称 DBS ) ：数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员构成。

解析数据库系统和数据库是两个概念。

数据库系统是一个人一机系统，数据库是数据库系统的一个组成部分。

但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。

希望读者能够从人们讲话或文章的上下文中区分“数据库系统”和“数据库”，不要引起混淆。

( 4 ）数据库管理系统（ DataBase Management sytem ，简称 DBMs ) ：数据库管理系统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。

DBMS 的主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。

解析 DBMS 是一个大型的复杂的软件系统，是计算机中的基础软件。

目前，专门研制 DBMS 的厂商及其研制的 DBMS 产品很多。

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5章习题解答1．选择题（1）为数据表创建索引的目的是_______。

A．提高查询的检索性能B．节省存储空间C．便于管理D．归类（2）索引是对数据库表中_______字段的值进行排序。

A．一个B．多个C．一个或多个D．零个（3）下列_______类数据不适合创建索引。

A．经常被查询搜索的列B．主键的列C．包含太多NULL值的列D．表很大（4）有表student（学号, 姓名, 性别, 身份证号, 出生日期, 所在系号），在此表上使用_______语句能创建建视图vst。

A．CREATE VIEW vst AS SELECT * FROM studentB．CREATE VIEW vst ON SELECT * FROM studentC．CREATE VIEW AS SELECT * FROM studentD．CREATE TABLE vst AS SELECT * FROM student（5）下列_______属性不适合建立索引。

A．经常出现在GROUP BY字句中的属性B．经常参与连接操作的属性C．经常出现在WHERE字句中的属性D．经常需要进行更新操作的属性（6）下面关于索引的描述不正确的是_______。

A．索引是一个指向表中数据的指针B．索引是在元组上建立的一种数据库对象C．索引的建立和删除对表中的数据毫无影响D．表被删除时将同时删除在其上建立的索引（7）SQL的视图是_______中导出的。

A．基本表B．视图C．基本表或视图D．数据库（8）在视图上不能完成的操作是_______。

A．更新视图数据B．查询C．在视图上定义新的基本表D．在视图上定义新视图（9）关于数据库视图，下列说法正确的是_______。

A．视图可以提高数据的操作性能B．定义视图的语句可以是任何数据操作语句C．视图可以提供一定程度的数据独立性D．视图的数据一般是物理存储的（10）在下列关于视图的叙述中，正确的是_______。

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。

《空间数据库管理系统概论》期末复习考试第一章绪论1、空间数据库：是指在地球表面某一范围内与空间地理有关，反应某一主题信息旳数据集合，是一类以空间目旳作为存储对象旳专业数据库，是GIS旳关键和基础。

2、空间数据：是指以地球表面空间位置为参照旳自然、社会和人文经济景观数据。

它包括文字、数字、图形、影像、声音、图像等多种体现形式，如地名地址、数字高程、矢量地图、遥感影像、地理编码数据、多媒体地图等。

3、矢量数据：是一种用点、线、面等基本空间要素体现人们赖以生存旳自然世界旳数据。

4、栅格数据：是把地理空间中旳事物和现象作为持续旳变量或体来看待，如大气污染、植被覆盖、土壤类型、地表温度等。

5、空间数据旳特性：1）空间特性2）非构造化特性3）空间关系特性4）时态特性5）多尺度特性6、空间数据库：在地球表面某一范围内与空间地理有关，反应某一主题信息旳数据集合。

7、空间数据库旳特点：1）数据量大2）空间数据与属性数据旳集3）应用广泛8、空间数据库管理系统：位于顾客与操作系统之间旳一层数据管理软件。

对空间数据库旳所有操作都是在空间数据库管理系统旳统一管理和控制下进行旳。

9、空间数据库管理系统旳特点：1）空间数据旳定义和操纵2）空间数据旳组织、存储和管理3）后台旳事务管理和运行管理4）数据库旳建立和维护10、空间数据系统旳一般由四部分构成：1）空间数据库2）空间数据库管理系统3）数据库管理员4）顾客和应用程序11、既有旳两个空间数据原则简介：（1）简朴要素旳SQL实现规范（SFA SQL）：第一部分定义旳是几何对象旳不同样体现方式和空间参照系统旳体现方式；这个规范不是针对某个特定平台定义旳，具有平台独立性。

第二部分定义了第一部分定义旳简朴要素模型在数据库中旳实现，给出了内模式下几何类型旳定义及有关实现。

（2）SQL多媒体及应用包旳第三部分：1）空间定义了矢量数据存储于检索旳有关原则；2）静态图像定义了静态图像数据存储于检索旳有关原则。

第一章导论第一章导论§1 地理信息系统基本概念1．1数据与信息数据（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。

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。

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。

信息的特点：客观性、适用性、传输性、共享性。

1．2地理信息与地理信息系统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，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其他类型信息的一个最显著的标志。

地理信息系统（Geographical Information System）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。

（美国联邦数字地图协调委员会（FICCDC）关于GIS的定义）§2 GIS的基本组成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。

2．1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）。

《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。

地理信息系统概论课后习题部分答案第一章1、什么是地理信息系统（GIS）？它与一般计算机应用系统有哪些异同点？答：地理信息系统：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 脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。

但是，地理信息系统与这学科和系统之间既有联系又有区别: （1）GIS 与机助制图系统机助制图是地理信息系统得主要技术基础，它涉及GIS 中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。

地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。

一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。

（2）GIS 与DBMS(数据库管理系统) GIS 除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。

因此，GIS 在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多地多。

（3）GIS 与CAD 系统二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD 系统只处理规则的几何图形、属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。

（4）GIS 与遥感图像处理的系统遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。

它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。

这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。

2、地理信息系统有哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例，列出它们的功能分类表，并比较异同点？（1）系统硬件:包括各种硬件设备，是系统功能实现的物质基础；（2）系统软件:支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；（3）空间数据:系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；（4）应用人员:GIS 服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；（5）应用模型:解决某一专门应用的应用模型，是GIS 技术产生社会经济效益的关键所在。

第1章、绪论1. 信息的概念和特性是什么？2. 信息与数据的关系是什么？3. GIS与其它IS之间的关系和区别。

4. GIS 的组成部分有哪些？5. GIS功能有哪些？6. GIS的应用领域有哪些？第2章、地理空间数学基础1、地球表面、大地水准面及地球椭球体面之间的关系是什么？2、地理空间数据的描述有哪些坐标系？3、地图投影为什么产生变形4、地图投影的分类5、按投影变形性质分类6、高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？7、UTM与兰勃特等角投影的主要特点与适用性是什么？8、除地理格网区域框架外，还有何种地理空间框架？空间区域框架的目的？9、选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？第3章、空间数据模型1. 空间实体的概念，具有哪五种主要特征？2. 何为空间关系？有哪些类型？3. 空间数据的概念模型有哪些组成部分？试分析他们之间的关系？4. 分析GIS的几种主要的数据模型各自的优缺点。

5．空间数据类型有哪些？简述其特征。

6. 主要拓扑空间关系有哪些？对数据处理和空间分析有什么重要的意义第4章、空间数据结构1、总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。

2. 矢量、栅格数据各自的优缺点有哪些？3. 简述矢量数据编码的几种方式和各自优缺点。

4. 简述栅格数据结构的几种方式第5章空间数据组织与管理1．栅格数据的管理方式有哪些？2．矢量数据的管理方式有哪些？3．空间数据的索引方式有哪些？第6章、空间数据采集与处理1. GIS的数据源有哪些？简述其特征并叙述其获取途径？2．简述空间数据入库流程。

3. 属性数据的编码是必须的吗？如何编码？4. 纸张上的地图如何进入计算机系统？5．元数据的主要作用是什么？6.什么是空间数据库，具有什么特点第7章空间数据查询与空间度量1．简述空间数据查询的类型与查询内容。

2. 说明空间数据查询的一般过程及查询结果的显示方式。