GIS空间数据库综述

4地理信息系统空间数据库地理信息系统（GIS）在当今的社会发展中扮演着至关重要的角色，而空间数据库则是地理信息系统的核心组成部分。

它就像是一个巨大的数字仓库，专门用来存储和管理与地理空间相关的各种数据。

那么，什么是地理信息系统空间数据库呢？简单来说，它是一种用于存储、管理和查询地理空间数据的数据库系统。

这些数据包括但不限于地理位置、地形地貌、土地利用、道路网络、水系分布等等。

与传统的数据库相比，空间数据库具有独特的特点和功能，能够处理和分析空间位置关系，为地理信息系统的应用提供强大的数据支持。

空间数据库中的数据类型多种多样。

有点数据，比如一个城市的坐标点；有线数据，例如一条河流的走向；还有面数据，像是一个湖泊的范围。

此外，还有栅格数据和矢量数据之分。

栅格数据就像是一幅由像素组成的图片，每个像素代表一个特定的地理区域和属性值。

矢量数据则是通过点、线、面的坐标来精确描述地理实体的形状和位置。

为了有效地管理这些复杂的数据，空间数据库采用了一系列特殊的技术和结构。

其中，索引技术是非常关键的。

它就像是一本书的目录，能够帮助我们快速找到所需的数据。

常见的空间索引包括 R 树、四叉树等。

通过这些索引结构，空间数据库能够在大量的数据中迅速定位到与查询条件相关的部分，大大提高了数据检索的效率。

空间数据库的存储方式也有讲究。

它不仅要考虑数据的存储空间，还要保证数据的读写速度和完整性。

在存储数据时，需要根据数据的类型、规模和使用频率等因素，选择合适的存储介质和存储策略。

例如，对于经常访问的热点数据，可以采用高速缓存来提高访问速度；对于大规模的历史数据，可以采用压缩存储来节省空间。

数据的质量对于空间数据库来说至关重要。

不准确、不完整或不一致的数据可能会导致错误的分析结果和决策。

因此，在数据采集、录入和更新的过程中，需要严格遵循相关的标准和规范，进行数据质量控制和检查。

同时，要建立有效的数据更新机制，确保数据库中的数据能够及时反映现实世界的变化。

浅谈GIS空间数据库摘要空间数据库是GIS的核心。

GIS 所涉及的主要是空间数据，所以对于GIS数据库的大量研究都跟空间数据结构和管理模式相关。

该文概括了国内外空间数据库研究现状与空间数据库的作用。

关键词地理信息系统空间数据库GIS空间数据管理地理信息系统在国民经济各领域有着广泛的应用，特别是“数字地球”的提出，引起了各国政府的高度重视。

这也使得地理信息系统理论面临着前所未有的挑战。

关键性的技术问题之一是GIS空间数据模型的完备性和适应性问题。

实践表明，对现有空间数据模型认识和理解的正确与否在很大程度上决定着GIS空间管理系统研制或应用空间数据库设计的成败，而对空间数据模型的深入研究又直接影响着新一代GIS系统的发展。

因此，现在的GIS软件都在朝集成结构的空间数据库技术方向发展，将空间数据和属性数据全部存储在数据库中。

在目前的采用集成结构的商用空间数据库软件中，应用最广泛的当属SDE,它能将各种数据存放在关系数据库或对象关系型数据库管理系统中。

另外，由于面向对象数据库更适合于存储多维的空间数据和多媒体数据，并适合各种数据的复杂表示，许多科研机构都在进行将所有数据集成于面向对象数据库的研究[1]。

1 国内外研究现状1.1 国外GIS 空间数据管理系统发展现状国外的GIS 空间数据管理系统建设始于70 年代。

至今，在美国及西方发达国家，GIS 空间数据管理的应用系统被广泛地应用于城市规划建设、资源保护与环境保护、灾害预测预报、投资评价与评估、政府公共事务管理和国防建设等诸多领域。

在政府GIS 建设方面，美国的政府机关几乎都用政府GIS 空间数据管理系统来管理公共事务，主要包括资源开发与环境保护、防汛与抗灾减灾、城市规划与人口管理和农业生产建设等应用领域，取得了显著的经济效益和社会效益。

以“人口普查”为例，美国用户可以通过地图查看到各个州、县的人口数量和人口构成[2]。

德国已建成面向政府领导机关的政府GIS 空间数据管理系统，包括地图制图系统、土地利用系统和军事地形系统，这些系统广泛应用于城市道路规划与治理、环境保护和焦点经济问题的分析与决策等应用领域，为德国政府建设GIS空间数据管理系统提供了有效的GIS 空间数据支撑。

第四章空间数据库第一节数据库概述数据库技术是60年代初开始发展起来的一门数据管理自动化的综合性新技术。

数据库的应用领域相当广泛，从一般事务处理，到各种专门化数据的存储与管理，都可以建立不同类型的数据库。

建立数据库不仅仅是为了保存数据，扩展人的记忆，而主要是为了帮助人们去管理和控制与这些数据相关联的事物。

地理信息系统中的数据库就是一种专门化的数据库，由于这类数据库具有明显的空间特征，所以有人把它称为空间数据库，空间数据库的理论与方法是地理信息系统的核心问题。

一、数据库的定义数据库就是为了一定的目的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储和应用的相关联的数据集合。

计算机对数据的管理经过了三个阶段—最早的程序管理阶段，后来的文件管理阶段，现在的数据库管理阶段。

其中，数据库是数据管理的高级阶段，它与传统的数据管理相比有许多明显的差别，其中主要的有两点：一是数据独立于应用程序而集中管理，实现了数据共享，减少了数据冗余，提高了数据的效益；二是在数据间建立了联系，从而使数据库能反映出现实世界中信息的联系。

地理信息系统的数据库(以下称为空间数据库)是某区域内关于一定地理要素特征的数据集合。

空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点：(1) 数据量特别大，地理系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素的空间位置，其数据量往往大得惊人。

即使是一个很小区域的数据库也是如此。

(2) 不仅有地理要素的属性数据(与一般数据库中的数据性质相似)，还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系。

（3) 数据应用的面相当广，如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等等。

上述特点，尤其是第二点，决定了在建立空间数据库时，一方面应该遵循和应用通用数据库的原理和方法，另一方面又必须采取一些特殊的技术和方法来解决其它数据库所没有的管理空间数据的问题。

地理信息系统空间数据库在当今数字化的时代，地理信息系统（GIS）已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。

从导航软件帮助我们找到最佳路线，到城市规划者制定合理的土地利用方案，再到科学家研究气候变化对生态系统的影响，GIS 都发挥着重要的作用。

而在 GIS 中，空间数据库则是其核心组成部分，它就像是一个巨大的仓库，存储着各种地理相关的数据，并为 GIS 的运行和分析提供了坚实的基础。

那么，什么是地理信息系统空间数据库呢？简单来说，它是一种专门用于存储、管理和查询地理空间数据的数据库。

与传统的数据库不同，空间数据库不仅能够存储属性数据（如地名、人口数量等），还能够存储地理空间数据（如点、线、面等几何图形以及它们的位置、形状和拓扑关系）。

这些空间数据可以是地图上的各种要素，比如道路、河流、建筑物等，也可以是通过卫星遥感、全球定位系统（GPS）等技术获取的地理信息。

为了更好地理解空间数据库，让我们先来看看它的一些特点。

首先，空间数据库具有海量的数据存储能力。

由于地理空间数据通常非常庞大和复杂，空间数据库需要能够容纳大量的数据，并且能够高效地进行管理和组织。

其次，空间数据库支持空间索引。

这意味着它能够快速地定位和检索特定区域或特定类型的地理空间数据，大大提高了数据查询和分析的效率。

此外，空间数据库还具有强大的空间分析功能。

它可以进行缓冲区分析、叠加分析、网络分析等各种复杂的空间运算，帮助用户从地理数据中提取有价值的信息。

那么，空间数据库是如何构建和管理的呢？一般来说，构建空间数据库需要经过数据采集、数据预处理、数据存储和数据管理等几个步骤。

在数据采集阶段，我们可以通过多种方式获取地理空间数据，如实地测量、遥感影像解译、地图数字化等。

采集到的数据往往存在各种误差和不一致性，因此需要进行数据预处理，包括数据清洗、坐标转换、数据格式转换等，以确保数据的质量和一致性。

然后，将处理好的数据存储到空间数据库中，并建立相应的索引和数据结构，以便快速访问和查询。

测绘技术中的地理信息系统与空间数据库随着科技的不断进步和发展，测绘技术在现代社会中扮演着重要的角色。

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）和空间数据库作为测绘技术中的两大核心概念，对于地理信息的收集、管理、分析和应用起着至关重要的作用。

一、地理信息系统的概述地理信息系统是以空间数据为基础，通过软件技术对地理现象进行描述、分析和预测的系统。

它将地图、数据库和计算机技术有机地结合在一起，使得地理现象和空间关系可以通过数字化的方式进行管理和处理。

地理信息系统包括数据采集、数据存储、数据管理、数据分析和数据展示等多个环节。

数据采集是GIS的基础，通过遥感、GPS定位、测绘等技术手段，可以获取大量的地理数据。

其中，遥感技术的应用尤为广泛，可以高效地获取广大范围的地理信息。

数据存储和管理使得大量的数据可以被有效地组织和管理起来，以便后续的分析和应用。

数据分析是GIS的核心功能之一，通过对数据的处理和分析，可以发现地理现象之间的关联性和规律性。

数据展示是最终向用户展示结果的环节，通过地图、图表等形式，将复杂的地理信息转化为直观的可视化结果。

二、空间数据库的重要性空间数据库是地理信息系统的基础设施，负责存储和管理地理信息的空间数据。

与传统的关系型数据库相比，空间数据库不仅具备储存和管理数据的能力，还包含了对地理数据进行空间查询和分析的功能。

空间数据库的设计和实现需要考虑到地理数据的特殊性。

地理数据具有空间关联性和拓扑关系，因此空间数据库需要支持空间查询、空间索引和拓扑关系的维护。

同时，由于地理数据的大小和复杂性往往超出了传统数据库的承载能力，因此空间数据库需要具备高效的数据存储和检索性能。

空间数据库的应用范围广泛，包括地理空间分析、地理空间模拟、地理空间预测等多个领域。

例如，在城市规划中，通过对空间数据库中的地理数据进行分析，可以有效地评估城市交通、环境和人口分布等问题，从而为城市规划提供科学依据。

第四章GIS空间数据库第一节空间数据库概述一、数据库概念数据库有三个基本部分组成：⑴ 数据集（库）：按一定结构组织起来的相关数据的集合，既包括数据与数据间的联系。

⑵ 物理存储介质：计算机的外存与内存储器，外存存储数据，内存存储操作系统与数据库管理系统，并有一定数量的缓冲区，用于数据处理。

⑶ 数据库软件：核心是数据库管理系统（DBMS），对数据进行建立、定义、管理与维护，还有数据库应用系统，通过空间分析模型对数据进行分析与决策。

二、数据库特征⑴ 数据集中控制维护管理。

⑵数据独立于应用程序。

⑶ 数据共享，多用户可同时存续数据，提高使用效率。

⑷ 减少数据冗余，提高数据的一致性。

⑸ 数据结构化，数据按一定结构形式构成，数据间具有联系。

⑹ 数据保护功能，具有使用权限，确保数据安全。

第二节数据模型一、关系模型关系模型是以数学理论为基础构建的数据模型，它把复杂的数据结构归纳为简单的二元关系，即把每一个实体集看作是一个二维表。

关系模型是用一个单一的二维表结构表示实体及实体间的联系，而满足一定条件的二维表称为一个关系。

其中每一行是一个实体（记录），每一列是一个实体属性（字段），表中第一行是各字段的型的集合。

作为一个关系的二维表，必须满足以下条件：⑴ 表中的每一个属性值都是不可再分的基本单元；⑵ 表中每一列的属性名必须是唯一的；⑶ 表中每一列必须有相同的数据类型；⑷ 表中不能有完全相同的行；关系模型的最大特点是描述的一致性，结构简单清晰。

显然，实体及其联系在关系表中一目了然。

也可以通过关系之间的连接运算建立新的关系，对关系数据库的查询和统计操作均通过布尔逻辑与数学关系运算实现。

关系模型存取路径完全对用户隐蔽，使程序与数据具有高度的独立性。

关系模型使用与维护方便。

由关系数据结构组成的数据库系统称为关系数据库系统。

在关系数据库中，对数据的操作几乎全部建立在一个或多个关系表格上，通过对这些表格的操作来实现对数据的管理。

二、层次模型与树结构层次模型是在数据处理中发展最早、技术上已成熟的一种数据模型。

GIS综述本文从什么是GIS及其进展历史、组成部份、功能、应用领域、常常利用软件、进展前景等几个方面来进行分析讲解，让大伙儿对GIS有一个初步的熟悉。

一、什么是GISGIS是Geographic Information System （地理信息系统）的首字母缩写。

最简单地来讲，GIS 是以测绘测量为基础，以数据库作为数据贮存和利用的数据源，以运算机编程为平台的全世界空间分析技术。

二、GIS的进展历史GIS萌生于20世纪60年代，是从利用运算机处置自然资源和土地打算任务，分析地图内容并提供信息开始的。

1963年，Roger Tomlinson 开始创建世界上第一个地理信息系统即加拿大地理信息系统（CGIS），他也因此被成为地理信息系统之父。

此刻，GIS通过半个世纪额进展历程，已经成为一门成熟的地理信息技术、具有生命力的地理信息科学和欣欣向荣的地理信息产业。

三、GIS的组成部份一个有效的地理信息系统，其大体组成一样包括以下五个部份：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

硬件和软件为地理信息系统建设提供环境；数据是GIS的重要内容；模型为GIS建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接阻碍和和谐其它几个组成部份。

硬件要紧包括运算机和网络设备，存储设备，数据输入，显示和输出的外围设备等等。

软件要紧包括以下几类：操作系统软件、数据库治理软件、系统开发软件、GIS 软件，等等。

GIS软件的选型，直接阻碍其它软件的选择，阻碍系统解决方案，也阻碍着系统建设周期和效益。

数据是GIS的重要内容，也是GIS系统的灵魂和生命。

数据组织和处置是GIS应用系统建设中的关键环节。

应用模型是信息系统为某一特定的世纪工作而成立的运用地理信息系统的解决方案，其构建和选择也是系统应用车告白相当重要的因素。

人员是GIS系统的能动部份。

人员的技术水平和组织治理能力是决定系统建设成败的重要因素。

系统人员按不同分工有项目领导、项目开发人员、项目数据人员、系统文档撰写和系统测试人员等。

简述arcgis空间数据库arcgis数据库是地质地理学中制图的重要组成部分，通过对地质地理信息地图符号中的点、线、面等进行信息编辑，以符号为基础创建模型库和模型组件，最终实现集分析、测绘、构图为一体的arcgis空间数据库的创建。

1. arcgis空间数据库概念arcgis空间数据库主要帮助地质研究进行构图，是制图过程中的重要组成部分。

arcgis空间数据库通过将地质岩性、地质性质、矿产资源、地质界线和年代等信息进行统一调配，数据库建立成功后会在短时间内通过计算机构成大量完整的图，提高制图的效率。

arcgis是一个功能强大的信息处理管理平台，能够对大量数据进行管理、编辑、分析，最终显示出来。

由于arcgis完全COM化，因此，在需要结构扩充和程序独立多层次开放的高级应用来说，其潜在的价值还是非常大的，具有很大的灵活性。

arcgis的功能核心的AO，同时也是其功能扩展的开发平台，通过对AO进行嵌入式开发，在空间数据库建立中引用模型开发和组件技术，不仅能够提高空间数据库的灵活性，更有利于数据库的管理。

2. arcgis模型开发2.1组件技术与GIS的结合arcgis空间数据库模型开发需要组件技术与GIS技术相结合，随着GIS技术的发展，其软件模式从功能模块发展到包式软件，再到核心式软件，最终发展到组件式GIS和WebGIS。

通过组件技术与GIS技术的结合，帮助GIS軟件向大众化和集成化方向发展。

组件技术具有一定的结构和功能，遵循接口标准，不仅能够单独完成规定功能设置，还可以与其他组件共同完成。

组件技术开发方法以硬件设计理论为基础，通过多个重要组件组合而成，其与结构化方法中的模块和面向对象方法中的对象不同，其具有独立的结构层次，在应用程序中是完全动态的。

组件技术在重用性方面存在不稳定特性，与GIS技术结合后，通过对多种格式数据的解读、图形编辑多样性的变化等，在遵循COM标准的基础上，协调编辑环境，提高重用性。