第4章地理信息系统空间数据库
第1节传统的数据库模型及其局限性
数据库:就是为一定目的服务,以特定的数据存储的相关联的数据集合,它是数据管理的高级阶段,是从文件管理系统发展而来的。
数据库领域采用的数据模型有:
层次模型
网状模型
关系模型
其中应用最广泛的是关系模型。
1、层次模型与树结构
层次模型是数据处理中发展较早、技术上也比较成熟的一种数据模型。
其特点是:
将数据组织成有向有序的树结构
结构中结点代表数据记录
连线描述位于不同结点数据间的从属关系
层次模型反映了现实世界中实体间的层次关系,层次结构是众多空间对象的自然表达形式,并在一定程度上支持数据的重构。
存在问题是:
●由于层次结构的严格限制,对任何对象的查询必须始于其所在层次结构的根,使得低层次对象的处理效率较低,并难以进行反向查询。数据的更新涉及许多指针,插入和删除操作也比较复杂。母结点的删除意味着其下属所有子结点均被删除,必须慎用删除操作。
●层次命令具有过程式性质,它要求用户了解数据的物理结构,并在数据操纵命令中显式地给出存取途径。
●模拟多对多联系时导致物理存贮上的冗余。
●数据独立性较差。
●基本不具备演绎功能。
●基本不具备操作代数基础。
网状模型与图结构
网状模型的基本特征是:
结点数据间没有明确的从属关系,一个结点可与其它多个结点建立联系。
网状模型将数据组织成有向图结构。结构中结点代表数据记录,连线描述不同结点数据间的关系。
有向图(Digraph)的形式化定义为:
Digraph=(Vertex,{Relation})
其中Vertex为图中数据元素(顶点)的集合;Relation是两个顶点(Vertex)之间的关系的集合。
有向图结构比树结构具有更大的灵活性和更强的数据建模能力。网状模型可以表示多对多的关系,其数据存贮效率高于层次模型,但其结构的复杂性限制了它在空间数据库中的应用。
网状模型反映了现实世界中常见的多对多关系,在一定程度上支持数据的重构,具有一定的数据独立性和共享特性,并且运行效率较高。
存在问题:
●网状结构的复杂,增加了用户查询和定位的困难。它要求用户熟悉数据的逻辑结构,
知道自身所处的位置。
●网状数据操作命令具有过程式性质。
●不直接支持对于层次结构的表达。
●基本不具备演绎功能。
●基本不具备操作代数基础。
关系模型与二维表结构
关系的具体实现是一个二维表结构,表结构中的行对应于元组,列对应于域,列的名字称为属性。n元关系必有n个属性。满足一定条件的规范化关系的集合,就构成了关系模型。
ν关系模型可以简单、灵活地表示各种实体及其关系,数据操作是通过关系代数实现的,
具有严格的数学基础。
ν关系模型能够支持数据的重构,其数据描述具有较强的一致性和独立性。
ν关系操作和关系演算具有非过程式特点,关系模型具有严密的数学基础和操作代数基础,并且与一阶逻辑理论密切相关,具有一定的演绎功能。
ν目前,绝大多数数据库系统采用关系模型。
存在问题:
●实现效率不够高。
由于概念模式和存贮模式的相互独立性,按照给定的关系模式重新构造数据的操作相当费时。另外,实现关系之间的联系需要执行联接操作,系统开销较大。
●描述对象语义的能力较弱。
现实世界中包含的数据种类和数量繁多,许多对象本身具有复杂的结构和涵义,为了用规范化的关系描述这些对象,则需对对象进行不自然的分解,从而在存贮模式、查询途径及其操作等方面均显得语义不甚合理。
●不直接支持层次结构,因此不直接支持对于概括、分类和聚合的模拟,即不适合于管理复杂对象的要求。
●模型的可扩充性较差
新关系模式的定义与原有的关系模式相互独立,并未借助已有的模式支持系统的扩充。关系模型只支持元组的集合这一种数据结构,并要求元组的属性值为不可再分的简单数据(如整数、实数和字符串等),它不支持抽象数据类型,因而不具备管理多种类型数据对象的能力。
●模拟和操纵复杂对象的能力较弱
关系模型表示复杂关系时比其它数据模型困难,因为它无法用递归和嵌套的方式来描述复杂关系的层次和网状结构,只能借助于关系的规范化分解来实现。过多的不自然分解必然导致模拟和操纵的困难和复杂化。
第2节面向对象的数据库系统
面向对象数据模型是以面向对象概念和面向对象程序设计为基础的
面向对象数据模型是高层次数据模型的最重要发展,它包含了其它模型在数据模拟方面的很多概念,并能很好地模拟和操纵复杂对象。
1、面向对象方法的基本思想是:
对问题领域进行自然的分割,更接近人类通常思维的方式,以便对客观的信息实体进行结构模拟和行为模拟,使设计出的系统尽可能直接地表现问题求解的过程。
面向对象=对象+类+继承+通信
把具有相同属性和操作的对象归并成一类,把一类中的一个对象称为一个实例。例如在计算机屏幕上有大大小小若干个矩形,分别表示各种按钮和窗口,他们都是矩形的实例,这些实例共享该类的所有操作,只是他们的大小、位置、颜色等的不同,他们的属性值不一。
继承是面向对象方法的特色。
例如,对几何图形可以分为点、线、多边形等,他们可以各自建立相应的类,确定必需的的属性和操作。而多边形又可分为三角形、四边形等。因此,可以以多边形为基类或夫类,三角形、四边形等为派生类或子类。这样可以将派生类中相同的部分(属性和操作)集中在基类中,派生类中只保留自己有特色的属性和操作。
派生类中的对象除了能够独享派生类的属性和操作外,还可以共享基类中属性和操作。这样可以减少数据的存储和代码的重复。
通信是指对象之间消息的传递。即是一个类的对象要求另一个类的对象执行某种操作,指出哪个对象执行此操作,有时还要调用参数,这些请求就是消息的传递。
面向对象数据库系统的特性
面向对象数据库系统就是采用面向对象方法建立的数据库系统。
(1) 数据模型。它提供一组模拟信息实体的数据结构,一组操纵信息实体的方法和一组定义数据一致性状态的约束条件。
(2) 永久性。数据应长久存贮,并能为应用程序交叉使用。
(3) 并发性。多个用户可同时访问和使用同一个数据库,并能相互进行交互。
(4) 事务管理。它应能监视数据库的交互过程,确保数据的一致性(正确性)和稳定性。
(5) 恢复功能。当系统突遇事故而发生故障甚至毁坏时,它应将系统恢复到以前的某种特定状态。
(6) 查询语言。它应使用一种易用的高级语言访问和查询实体信息。
(7) 辅存管理。它应提供一组用于改善访问性能的高效结构和算法,包括索引管理、数据聚集、数据缓冲区、查询路径选择及查询优化等。
(8)安全性。它应具有保护信息的措施,并提供权限检查的功能。
(9)数据抽象。它应能开发和使用灵活的、逻辑上复杂的抽象数据类型。
(10) 较强的信息模拟能力。现实世界中实体的结构和行为在计算机环境中被描述为类
和对象,这种形式特别适合于模拟和用途。
(11) 对象标识。系统为对象定义并维护唯一的标识符,这一标识符独立于对象本身的内容和地址,并支持对象的共享。
(12) 封装性与数据隐藏。对象由其类型定义的方法操纵,其内部结构对于外部访问来说是隐藏的。
(13) 主动(智能)数据。过程与数据的封装使系统具有推理能力,并具有一致性和有效性,这也就增强了数据库定义智能操作触发器的能力。
(14) 继承性。由类的抽象可构成类层次,类层次中子类可继承其超类的数据与行为。超类的特殊化为子类,子类的概括化形成超类。继承性自动维护类层次中的关系。
(15) 多态性。数据和成员函数都可以在运行时刻动态地解释为不同的含意,这是用重载和动态联编实现的。
(16) 复合性。一组对象可以是另一个对象的一部分。
(17) 消息传递。对象之间的交互是通过消息激活对象中的方法来体现的。这个特性增强了系统的模拟能力。
(18) 计算完整性。系统在计算上应该是完整的。
(19) 可扩充性。系统提供的操作、结构和约束不是固定的,用户可以在应用中增加定义新的操作和类型。
面向对象数据库系统采用面向对象数据模型,其实现方式主要有以下三种:
(1) 扩充面向对象程序设计语言(OOPL),在OOPL(object oriented program language)中增加DBMS(data base management system)的特性。
面向对象数据库系统的一种开发途径便是扩充OOPL,使其处理永久性数据。
这种实现途径的优点是:
①能充分利用OOPL强大的功能,相对地减少开发工作量;
②容易结合现有的C++(或C)语言应用软件,使系统的应用范围更广。
这种途径的缺点是:
没有充分利用现有的DBMS所具有的功能。
(2)扩充RDBMS,在RDBMS中增加面向对象的特性
RDBMS(related data base management system)是目前应用最广泛的数据库管理系统。既可用常规程序设计语言(如C、FORTRAN等)扩充RDBMS,也可用OOPL(如C++)扩充RDBMS。
这种实现途径的优点是:
①能充分利用RDBMS的功能,可使用或扩展SQL查询语言;
②采用OOPL扩展RDBMS时,能结合二者的特性,大大减少开发的工作量。
这种途径的缺点是:
数据库I/O(input/output)检查比较费时,需要完成一些附加操作,所以查询效率比纯OODBMS低。
(3) 建立全新的支持面向对象数据模型的OODBMS
这种实现途径从重视计算完整性的立场出发,以记述消息的语言作为基础,备有全新的数据库程序设计语言(DBPL)或永久性程序设计语言(PPL:permanent program language)。此外,它还提供非过程型的查询语言。它并不以OOPL作为基础,而是创建独自的面向对象DBPL。
这种实现途径的优点是:
①用常规语言开发的纯OODBMS全面支持面向对象数据模型,可扩充性较强,操作效率较高;
②重视计算完整性和非过程查询。
这种途径的缺点是:
数据库结构复杂,并且开发工作量很大。
第3节地理空间数据库系统
1、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,其数据量往往很大。
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)数据应用广泛,例如地理研究、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。
2、数据库管理系统(DBMS,database management system)
在用户应用程序和数据文件之间起到了桥梁作用,DBMS的最大优点是提供了两者之间的数据独立性,即应用程序访问数据文件时,不必知道数据文件的物理存储结构。当数据文件的存储结构改变时,不必改变应用程序。
1)采用标准DBMS存储空间数据的主要问题:
※在GIS中,空间数据记录时变长的,因为需要存储的坐标点的数目是变化的,而一般数据库都只允许把记录的长度设定为固定长度。不仅如此,在存储和维护空间数据拓扑关系方面,DBMS也存在着严重的缺陷。因而,一般对标准的DBMS增加附加的软件功能。
※DBMS一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠加等基本操作。
※GIS需要一些复杂的图形功能,一般的DBMS不能支持。
※地理信息是复杂的,单个地理实体的表达需要多个文件、多条记录,或许包括大地网、特征坐标、拓扑关系、空间特征量测值、属性数据的关键字,以及非空间专题属性等,一般的DBMS也难以支持。
※具有高度内部联系的GIS数据记录需要更复杂的安全性维护系统,为了保证空间数据库的完整性,保护数据文件的完整性,保护系列必须与空间数据一起存储,否则一条记录的改变就会使其他数据文件产生错误。一般的DBMS都难以保证这些。
2)GIS数据管理方法主要4种类型:
※对不同的应用模型开发独立的数据管理服务,这是一种基于文件管理的处理方法。
※在商业化的DBMS基础上开发附加系统。开发一个附加软件用于存储和管理空间数据和空间分析,使用DBMS管理属性数据。
※使用现有的DBMS,通常是以DBMS为核心,对系统的功能进行必要扩充,空间数据和属性数据在同一个DBMS管理之下。需要增加足够数量地软件和功能来提供空间功能和图形显示功能。
重新设计一个具有空间数据和属性数据管理和分析功能的数据库系统。
第一章绪论 1.地理参照数据:描述地球表面空间要素的位置和特征的数据,即空间数据和属性数据两种组成。(P5) 2.空间数据:描述空间要素几何特性的数据,可以使离散的或连续的;属性数据:描述空间要素特征的数据。 3.矢量数据和栅格数据之间的不同:矢量数据适用于表示离散要素,而栅格数据适用于表示连续要素。它们结构也不同,栅格数据模型使用行、列式单一数据结构和固定像元位置。矢量数据模型可以是地理相关的或是基于对象的,是否拓扑均可,且可包括单一或复合要素。 4.地理相关数据模型和基于对象数据模型之间的不同:存储方式不同。地理相关模型使用不同的数据系统分部存储空间数据和属性数据;基于对象数据模型则将空间数据和属性数据存储在统一的数据系统中。 5.矢量数据分析的工具和技术:缓冲区建立(由选择的要素量测直线距离来创建缓冲区)、地图叠置(将不同图层的几何形态和属性组合而创建输出图层)、距离量算(计算空间要素之间的距离)、空间统计(检测要素之间的空间依赖性和聚集模式)和地图操作(管理和改变数据库中得图层)。 6.栅格数据分析的操作:局部(对单个像元操作)、邻域、分区(对一组相同值的像元或类似要素的操作)和整体操作(对整个栅格进行操作)。经常用数学函数将输入和输出联系起来。 7.习题:①将Raster文件、Shapefile文件导入Geodatebase;②gird文件生成坡度图的方法和流程;③*.mxd是什么文件,具有什么功能。 第二章坐标系统 1.大地基准在GIS中的重要性:大地基准是地球的一个数学模型,可作为计算某个位置地理坐标的参照或基础。大地基准的定义可包括大地原点、用于计算的椭球参数、椭球与地球在原点的分离。大地基准的概念还可用于测量海拔和高度。 2.地图投影(球形的地球表面到平面的转换过程):经纬线在平面上的系统安排。 3.根据所保留性质描述地图投影的4种类型:正形投影、等积投影、等距投影、等方位投影。 4.通过投影或可展曲面描述地图投影的3中类型:圆柱投影、圆锥投影、方位投影。 5.标准线和中央线的差异:标准线是定义地图投影的一个普通参数,与切割状态直接相关,标准线指明投影变形分布的模式;而中心线定义了地图投影的中心或原点。 6.比例系数与主比例尺如何建立关系:比例系数是局部比例尺与主比例尺的比值。
《空间数据库原理》 第一章数据库 1、空间数据库:①提供结构用于存储和分析空间数据②空间数据由多维空间的对象组成③在标准数据库中存储空间数据需要大量的空间,从一个标准数据库中检索查询空间数据需要很多时间并且很累赘,通常导致很多错误。 2、DBMS:(数据的操作系统)一种操纵和管理数据库的大型软件,用于建立、使用和维护数据库。SDBMS:增加了处理空间数据功能的DBMS。①在它的数据模型中提供空间数据类型和查询语言②至少在执行时支持提供空间数据类型:空间索引;空间链接有效的算法。 在地理信息系统中为什么要研究专门的空间数据库系统? 1.空间数据库能提供结构存储和空间数据分析 2.空间数据库包含多面空间的对象 3.在标准数据库中存储空间数据会需要过多的空间 4.标准数据库的查询反馈和空间数据分析会消耗过多时减并且留下大量错误空间 5.空间数据库能提供更多有效率的存储和空间数据分析 3、哈希(Hash)函数:一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。 质数除余法(直接取余法):f(x):=x mod maxM ;maxM一般是不太接近2^t的一个质数。 乘法取整法:f(x):=trunc((x/maxX)*maxlongit) mod maxM,主要用于实数。 平方取中法:f(x):=(x*x div 1000 ) mod 1000000);平方后取中间的,每位包含信息比较多。 第二章数据库基本原理 1、数据模型Data Model:关于数据基础或对象以及他们之间的关系的抽象描述被表示在一个数据库中。 3、概念数据模型:也称语义模型,关于实体和实体间联系的抽象概念集,用统一的语言描述、综合、集成的用户视图。 2、数据字典:是指对数据库的内容包括数据项和属性码定义,是元数据的重要组成部分。(是指对数据的数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理逻辑、外部实体等进行定义和描述,其目的是对数据流程图中的各个元素做出详细的说明。) Metadata:是描述数据的数据,主要是描述数据属性的信息,用来支持如指示存储位置、历史数据、资源查找、文件记录等功能。 3、数据库设计和实现:①需求分析②概念数据建模③逻辑建模(参考DBMS和基础数据模型)④物理建模或者实现(参考物理存储和电脑环境)。 需求调查:根据数据库设计的主题对用户的需求进行调查,了解用户特点和要求,取得设计者与用户对需求的一致看法。需求分析:指的是在创建一个新的或改变一个现存的系统或产品时,确定新系统的目的、范围、定义和功能时所要做的所有工作。 4、E-R图:描述对象类型之间的关系,是表示概念模型的一种方式。 第三章基本空间概念 1、凸多边形:把一个多边形任意一边向两方无限延长成为一条直线,如果多边形的其他各边均在此直线的同旁,那么这个多边形就叫做凸多边形。 2、点集拓扑:一个基于相邻关系定义拓扑学空间的方法。 3、大圆距离:大圆距离指的是从球面的一点A出发到达球面上另一点B,所经过的最短路径(圆弧)的长度。 曼哈顿距离:两个点上在标准坐标系上的绝对轴距之总和。 4、欧式空间(欧几里德空间):空间的坐标模型。作用:能将空间属性转化为以实数为元组的属性;坐标系包括一个确定的原点和在原点交叉的一对正交轴线。
空间数据库概论答案 【篇一:数据库系统概论试题及答案整理版】 >第一章绪论 一、选择题 1. 在数据管理技术的发展过程中,经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。在这几个 阶段中,数据独立性最高的是a阶段。 a.数据库系 2. 数据库的概念模型独立于a。 a.具体的机器和dbms 3. 数据库的基本特点是b。 a.(1)数据结构化 (2)数据独立性 (3)数据共享性高,冗余大,易移植 b.(1)数据结构化 (2)数据独立性 (3)数据共享性高,冗余小,易扩充 c.(1)数据结构化 (2)数据互换性 (3)数据共享性高,冗余小,易扩充 (4)统一管理和控制(4)统一管理和控制(4)统一管理和控制 b.e-r图 c.信息世界 d.现实世界 b.文件系统 c.人工管理 d.数据项管理 d.(1)数据非结构化 (2)数据独立性 (3)数据共享性高,冗余小,易扩充(4)统一管理和控制 4. b是存储在计算机内有结构的数据的集合。 a.数据库系统 5. 数据库中存储的是c。 a. 数据 6. 数据库中,数据的物理独立性是指c。 a.数据库与数据库管理系统的相互独立 b.用户程序与dbms的相互独立 c.用户的应用程序与存储在磁盘上数据库中的数据是相互独立的d.应用程序与数据库中数据的逻辑结构相互独立 7. 数据库的特点之一是数据的共享,严格地讲,这里的数据共享是指d。
a.同一个应用中的多个程序共享一个数据集合 b.多个用户、同一种语言共享数据 c.多个用户共享一个数据文件 d.多种应用、多种语言、多个用户相互覆盖地使用数据集合 b. 数据模型 c. 数据及数据间的联系 d. 信息 b.数据库 c.数据库管理系统 d.数据结构 8. 数据库系统的核心是b。 a.数据库 9. 下述关于数据库系统的正确叙述是 a 。 a.数据库系统减少了数据冗余b.数据库系统避免了一切冗余 c.数据库系统中数据的一致性是指数据类型一致 d.数据库系统比文件系统能管理更多的数据 10. 数将数据库的结构划分成多个层次,是为了提高数据库的 b ①和 b ②。①a.数据独立性 ②a. 数据独立性 11. 数据库(db)、数据库系统(dbs)和数据库管理系统(dbms)三者之间的关系是 a 。 a.dbs包括db和dbmsc.db包括dbs和dbms 12. 在数据库中,产生数据不一致的根本原因是d。 a.数据存储量太大 b.没有严格保护数据 d.数据冗余 b.ddms包括db和dbs d.dbs就是db,也就是dbms b.逻辑独立性 b.物理独立性 c.管理规范性 c.逻辑独立性 d.数据的共享 b.数据库管理系统 c.数据模型 d.软件工具 d.管理规范性 c.未对数据进行完整性控制 13. 数据库管理系统(dbms)是d。 a.数学软件
第四章地理信息系统空间数据库(1)
第四章地理信息系统空间数据库 第1节空间数据库概述 第2节传统的数据模型 第3节语义和面向对象数据模型 第4节空间数据库逻辑模型设计和物理设计第5节GIS空间时态数据库
第一节空间数据库概述?空间数据库的概念 ?空间数据库的设计 ?空间数据库的实施和维护
一、空间数据库的概念 1. 数据库的相关概念 ①数据库:是指长期储存在计算机内有结构的、大量的、可共享的数据集合。 ②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;他的功能包括:数据定义,数据操作,数据库的运行管理,数据库的建立和维护。 ③数据库系统:指在计算机系统中引入数据库后的系统,它由数据库、数据库管理系统及其开发工具、应用系统、数据库管理员和用户构成。 ④数据库系统管理员:负责数据库的建立、使用和维护的专门人员。
2. 空间数据库的相关概念 空间数据库:是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总合,以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。 空间数据库(系统)组成:包括3部分 ?空间数据库:是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总合,一般是以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。 ?空间数据库管理系统:是指能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义,提供必需的空间数据查询检索和存取功能,以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件。?空间数据库应用系统:应用模块。
空间数据库是GIS中存储的与应用相关的地理空间数据的总和。(是GIS基本且重要的组成部分) 数据库=数据库系统
第一章绪论 1、GIS问题的共性是什么? 答:①与地理环境及其地理过程密切相关;②与空间位置相关;③需要地理空间数据和信息的支持。 2、GIS解决问题的流程(方法、步骤)是什么?这个过程和本课程的内容安排有什么关系? 答:①提出地理问题;②获取地理数据;③研究地理数据(数据预处理);④分析地理信息;⑤可视化地理结果;⑥基于地理知识解决问题。这个过程和本课程的内容安排的先后顺序一致,便于从逻辑上逐步地学习地理信息系统,明白地理信息系统解决问题的流程。第一章和第二章阐述GIS的基本概念,第三章讲解地理数据的获取,第四章、第五章和第六章讲解地理数据的研究,第七章讲解地理信息的分析,第八章讲解地理结果的可视化。 3、GIS的定义是什么,应如何去理解这个定义? 答:①定义:地理信息系统是以采集、处理、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据的计算机空间信息系统。②地理信息系统的类别主体是计算机空间信息系统。所谓空间信息系统是一种十分特别而重要的信息系统,它要采集、管理、处理和更新空间信息,并且地理信息系统以计算机为基础。③地理信息系统解决问题的流程是采集、处理、管理、分析和描述空间数据。能在计算机软件和硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供对规划、管理、决策和研究所需信息。④地理信息系统的研究范围是整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据。(与自然地理相比,GIS研究范围更大,自然地理研究范围是对流层顶到沉积岩石圈的底部。卫星在电离层) 4、GIS为什么会出现? 答:①以应用需求为驱动:正所谓哪里有需求哪里就会有发展,在现实世界中,人们感兴趣的很多问题,如:某类型的土壤特征、臭氧洞的变化、城乡人口分布的变化,最优路径的规划等,都与地表地理环境及其地理过程密切联系,都需要地理空间数据和信息、需要地图、需要GIS。 ②以技术发展为导引:传统的方法存在很多的问题,随着计算机技术的发展,人们开始 利用计算机来存储、管理、分析地理信息,因而产生了地理信息系统。摄影测量和遥感成像技术的发展,使摄影测量工作者能以很高的精度快速地进行大面积测图,并为地球资源科学家(土质、土壤、生态等)提供制图服务。 5、GIS的发展经历了几个过程?每个过程的特点是什么? 答:①二十世纪50~60年代的GIS开拓期。特点:计算机水平不高,GIS机助制图能力较强,能够实现地图的手扶跟踪数字化以及地图数据的拓扑逻辑和分幅数据拼接功能; 早期的GIS大多数是基于格网系统,发展了许多基于栅格的操作方法;专家兴趣以及政府需求的推动起着积极的引导作用,多数工作仅限于政府和大学范畴,国际交往甚少。 ②二十世纪70年代的GIS巩固发展期。特点:技术发展没有新的突破;系统应用与技 术开发多限于某几个机构;专家影响减弱,政府影响增强;一些发达国家建立了专业的地理信息系统;商业公司开始开发商业GIS软件;许多大学和研究机构开始重视GIS软件设计和研究;许多大学开始提供GIS培训,商业性咨询服务公司开始从事GIS工作。 ③二十世纪80年代的GIS普及和推广应用阶段。特点:GIS开始注重于空间决策支持
《空间数据库》习题第一章: 1、什么是空间数据库? KA0394******* 2、空间数据库有哪些特点? 4001-520-520 3、空间数据库与传统数据库的差异何在? 4、空间数据库有哪些主要作用? 5、目前空间数据库存在哪些主要问题? 6、简述空间数据库发展的历史和现状。 7、何谓空间数据? 8、地理空间类型的表现形式主要有哪些? 9、何谓地理空间? 10、当前常用的数据库软件有哪些? 11、空间数据的类型主要有哪几种? 第二章: 1、空间实体包括哪些? 2、空间实体类型主要有哪几种?
3、什么是空间认知的三层模型? 4、什么是空间认知的九层模型? 5、地理空间场操作可分为哪几种? 6、何谓空间认知? 7、什么是E-R模型? 第三章: 1、OGC定义的基本几何空间对象有哪些? 2、GIS逻辑数据模型主要有哪些? 3、什么是面向对象数据模型? 4、面向对象数据模型所涉及的主要概念及主要技术有哪些? 5、三维空间数据模型主要有哪几种? 6、构成E-R模型的三要素指什么? 7、Spaghetti数据结构与拓扑矢量数据结构的差异何在? 8、简述三维矢量模型的数据结构特征。 9、简述三维体元模型的数据结构特征。
10、空间关系主要有哪几种? 11、GIS逻辑数据模型主要有哪几种? 第四章: 1、ArcGIS的Geodatabase是如何定义空间对象模型的? 2、空间数据的管理方式有哪些? 3、什么是空间数据引擎? 4、空间数据库引擎管理空间数据的实现方法有哪些? 5、何谓栅格金字塔结构? 6、空间数据库引擎的作用是什么? 7、栅格数据的存储方式主要有哪些? 8、栅格数据有几种取值方法? 9、空间数据的组织方式有哪些? 10、主要空间数据库管理方法各有何优缺点? 第五章: 1、四叉树索引有几种方法? 2、简述网格空间索引的基本原理。
第一章 1.GIS的名词分析与推论 GIS概念:具有地理数据的采集、管理、分析、表达能力,能为决策者提供有用地理信息的系统。 推论1:地理信息系统采集的数据为空间数据,即具有空间位置,又具有属性特征。地理信息系统的数据库因此又称为空间数据库。 推论二:地理信息系统具有采集、管理、分析地理数据和表达地理信息的能力。包括空间数据库建设和空间数据库的应用两个层次。 推论三:地理信息系统包括计算机硬件、软件、数据、系统开发人员和用户,但由于处理和分析的是地理数据,因此,在通用的硬件、软件基础上,还有体现专业特点的硬、软件。 2.GIS空间数据体系 空间数据库:空间数据和属性数据的组织 矢量有混合式、扩展式和开放式
矢量数据的空间数据组织:空间坐标数据的非结构化和属性数据的结构化 栅格数据:像元阵列 3.GIS数据模型 矢量数据模型:简单数据结构(面条结构):如Shapefile、拓扑数据结构:如Coverge、面向对象的数据模型:如Geodatabase 栅格数据模型:栅格文件常用格式:*.tif,*.jpg,*.bmp等。GIS中的栅格格式:ESRI 的Grid、Geodatabase的栅格数据集等。遥感图像的格式:PCI的* .pix,Erdas 的*.img等。 4.空间数据库设计核心 将现实世界抽象为GIS数据模型,这是数据库设计的核心。 5.名词解释: 面条结构:数据按点、线、面为单元进行组织,点、线、面都有自己的坐标数据。最典型的是面条结构。 拓扑数据结构:不仅存储空间位置,同时存储空间关系。 拓扑关联:指存在于空间图形的不同类型元素之间的拓扑关系。如结点与弧段、弧段与多边形。 第二章 1.名词解释: 数据词典:以词典的方式描述和定义E-R模型设计中出现和形成的实体、关系。数据模型匹配:实现将实体类型和特征类型(Coverage、Shapefile、Grid等)的匹配。 区:基于现有的面特征来描述复杂的区域如多个独立的多边形组成的区域、相互
第01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。著名的有美国IBM 公司的DBZ 关系数据库管理系统和IMS 层次数据库管理系统、美国Oracle 公司的orade 关系数据库管理系统、s 油ase 公司的s 油ase 关系数据库管理系统、美国微软公司的SQL Serve ,关系数据库管理系统等。
习题1 1、试述数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。 1)数据是描述客观事物的一组符号集合,是计算机可以识别和处理的符号集。 2)数据库(Database,DB)是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据能反映出数据之间的联系。 3)数据库管理系统(Database Management System, DBMS),是一种操纵和管理数据库的大型软件,用于建立、使用和维护数据库。它对数据库进行统一的管理和控制,以保证数据库的安全性和完整性。 4)数据库系统(Database system, DBS)是指在计算机系统中引入数据库后的系统,一般由数据库、数据库管理系统DBMS及其开发工具、应用系统和用户构成。核心是DBMS。2、使用数据库系统有什么好处? 1)将大量的数据有组织的存储在数据库中,实现数据的共享、减少了数据的冗余性和提高了数据的独立性。 2)数据库系统的核心是数据库管理系统,它主要负责对数据库的管理和维护工作。通过DBMS,用户可以逻辑、抽象地处理数据,不用关心数据在计算机中的具体存储方式,以及计算机处理数据的过程细节。一切具体而繁琐的工作由DBMS完成。 3)数据库应用程序一般具有友好的用户界面,便于用户实现自己的需求。 4)数据库管理员是数据库系统中的重要人员,专门负责数据库的建立、配置、管理和维护工作。 3、试述文件系统和数据库系统之间的区别和联系。 在文件系统阶段,利用“按文件名访问,按记录进行存取”的管理技术,对文件中的数据进行修改、插入和删除操作。应用程序和数据之间有了一定的独立性,但是文件系统中,文件仍然是面向应用的。因此数据的冗余度大,浪费存储空间,而且容易造成数据的不一致性,给数据的修改和维护带来困难。另外,数据独立性差,文件之间是孤立的,系统不容易扩充。 在数据库系统中,所有相关的数据都存储在一个称为数据库的集合中,它们作为一个整体定义。由于数据是统一管理的,因此可以从全局出发,合理组织数据,避免了数据冗余。另外,在数据库中,程序与数据相互独立,数据通过DBMS而不是应用程序来操作和管理,应用程序不再处理文件和记录的格式。 4、试述数据库系统的特点。 1)数据实现集中管理 数据库中的数据是按照一定的结构存储在一起的,数据之间存在一定的联系。 2)实现数据共享 数据库中的数据可被多个不同的用户共享,可以并发地存取数据。多个用户可以用各种方式通过接口使用数据库,实现数据共享。 3)减少数据的冗余度 数据库中的数据面向多个应用,可以被多个用户、多个应用程序共享和使用,大大降低了数据的重复存储,减小了数据的冗余。 4)数据独立性高 数据独立性是指应用程序不会因数据的物理表示方式和访问技术的变化而改变,即应用程序不依赖于任何特定的物理表示方式和访问技术。
空间数据库原理复习题(2018) 同济大学-测绘工程-地理信息系统方向必修课 整理者:Quan 一、★ 第一章 1.地图数据的获取手段有哪些? 地图的数字化、传感器技术、航空和航天平台技术、现代遥感技术、全球定位系统和惯性导航系统。 2.地图数据使用的坐标系有哪几种? 地理坐标系、投影坐标系。 3.根据地理实体数字描述方式,空间数据可分为哪两种形式? 矢量数据、栅格数据。 (另:从概念上分,空间对象数据、场对象数据) 4.什么是空间数据非结构化特征? 空间数据不像一般事务数据一样每一个记录都有相同的结构与长度,因为空间数据包含了拓扑信息,在方便空间数据分析与查询的同时增大了信息管理的难度。 5.空间数据管理演变有哪些过程?说明各过程的特点。 (1)人工管理阶段(20世纪50年代中期):数据不保存;没有数据管理软件;数据冗余;(2)文件系统阶段(20世纪60年代中期):数据文件是大量数据集合形式;面向用户; 数据文件与对应程序有一定独立性;数据文件由顺序文件发展为索引文件、链接文
件、直接文件等; (3)文件与数据库系统混合管理阶段(20世纪70年代中期):对用户观点的数据进行更严格描述;允许用户以记录或数据项作单位进行访问;数据的物理存储可以很复杂。(4)全关系型空间数据库管理系统(20世纪70年代后期):不仅可以读写定长的属性数据,而且可以读写非结构化的图形数据,但由于二进制文件的读写效率低,速度慢,效率低。 (5)对象关系数据库管理系统:能直接管理和存储非结构化的空间数据,效率有所提升,但仍有很大限制。可能成为空间数据管理的主流。 (6)面向对象的数据库系统:支持变长记录及对象的嵌套、信息的继承和聚集;但价格昂贵且不太成熟,不太通用。 6.什么是空间数据库的内容? 矢量地形图数据库、数字高程模型数据库、影像数据库、数字栅格地形图、专题数据、数字地图、元数据。 第二章 1.请叙述空间实体的地图表示方法。 (1)地图对空间实体的定位表示:空间信息在图形上表示为一组地图元素。 (2)地图对空间实体的属性表示:地图用符号和标记来表示属性信息。 (3)地图对空间实体的空间关系表示:地图要素之间的空间关系以图形表示于地图上,依靠读者去解释他们。 2.请分别叙述点线面三类实体对象的基本概念(并说明二维欧氏空间上的连续空间对象类 的继承等级关系) (1)点对象:具有特定位置、维数为零的实体。
第一章 1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、管理和应用的相关联的数据集合。空间数据库是存取、管理空间信息的数据库。 2 空间数据库的内容 (1)矢量地形要素数据库矢量核心地形要素数据库是利用计算机存储的各种数字地形数据及其数据管理软件的集合。 (2)数字高程模型数据库数字高程模型是计算机存储的数字高程模型数据及其管理软件的集合。 (3)数字正射影像数据库数字正射影像数据库是具有正射投影的数字影像的集合。 (4)数字栅格地图数据库数字栅格地图数据库是数据栅格地图及其管理软件的集合。数字栅格地图是现有纸质地形图经计算机处理后的栅格数字文件。 (5)元数据库元数据库是描述数据库/子库和库中各数字产品的元数据构成的数据库。(6)专题数据库专题数据库是各种专题数据的集合 3 空间数据管理演变过程(发展) 空间数据库的研究始于20世纪70年代的地图制图与遥感图像处理领域,其目的是为了有效利用卫星遥感资源迅速绘制出各种经济专题地图。 (1)人工管理阶段(50年代中期以前) (2)文件系统阶段(50年代后期—60年代中期) (3)文件与数据库管理阶段(20世纪70年代初) (4)全关系型空间数据库管理系统(20世纪70年代后期) (5)对象关系数据库管理系统 (6)面向对象的数据库管理系统 4 地理空间数据库主要研究内容 (1)空间数据模型 (2)地理空间数据的获取与处理1)空间数据库的准确性研究2)空间数据质量研究(3)地理空间数据组织1)空间数据的多种表达方式研究2)时空关系的研究 3)海量空间数据库的结构体系研究 (4)空间数据库管理系统1)空间关系语言研究2)分布式处理和Client/Server模式(5)地理空间数据共享研究1)空间数据共享的理论;2)空间数据共享的处理方法,包括数据规范、标准、元数据研究,空间数据融合、集成与互操作的理论与方法等。 第二章 1 空间实体——指具有确定的位置和形态特征并具有地理意义的地理空间物体。(河流、道 路、城市、航线等) 空间实体:地理信息系统中不可再分的最小单元现象称为空间实体.属性是空间实体已定义 的特征(如人口数量、林地上林木名称等) 空间实体:是指现实世界中地理实体的最小抽象单位,主要包括点、线和面三种类型.空间检索的目的是对给定的空间坐标,能够以尽快的速度搜索到坐标范围内的空间对象,进 而对空间对象进行拓扑关系的分析处理 2 空间对象模型特征 (1)点对象点是有特定的位置、维数为零的实体 1)点实体(point entity):用来代表一个实体。 2)注记点:用于定位注记。 3)内点(label point):用于记录多边形的属性,存在于多边形内。 4)结点(node):表示线的终点和起点。
空间数据库 第一章绪论 1、数据库是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合;空间数据库是描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合。 2、空间数据是对空间事物的描述,用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征等多方面的信息;空间数据包括文字、数字、图形、影像、声音等主要类型。 3、GIS中数据的来源:地图数据、影像数据、地形数据、属性数据;空间数据特征:时空特征、多维特征、多尺度性、海量数据特征。 4、空间数据库的作用:空间数据处理与更新、海量数据存储与管理、空间分析与决策、空间信息交换与共享。 5、空间数据库系统是一个存储空间和非空间数据的数据库系统,在它的数据模型和查询语言中能提供空间数据类型,可以进行空间动态索引,并提供空间查询和空间分析的功能。 6、空间数据库特征:综合抽象特征、非结构化特征、分类编码特征、复杂性与多样性。 7、空间数据库与传统数据库的差异:(1)信息描述差异(在空间数据库中,数据比较复杂。不仅有一般地理要素的属性数据,还有大量的空间数据;空间数据库是一个复杂的系统,要用数据来描述各种地理要素,尤其是要素的空间分布,其数据量大,空间数据库中的数据具有丰富的隐含信息);(2)数据管理差异(传统数据库的管理是不连续的、相关性较小的数字和字符,而空间数据是连续的,具有很强的相关性;传统数据库管理的实体较少,并且实体类型之间只有简单的空间关系,而空间数据库实体类型繁多,实体类型之间存在着复杂的空间关系,并且能够产生新的关系;传统数据库只针对简单对象,无法有效地支持复杂对象,而空间数据库由于不同空间目标的坐标串长度不定,具有变长记录,并且数据项有可能很大、很复杂;传统数据库无法支持以复杂对象为主体的GIS领域,地理空间数据必须具有对地理对象进行模拟和推导的功能);(3)数据操作差异(从数据操作的角度,地理空间数据管理中需要进行大量的空间数据操作和查询,而传统数据库系统只操纵和查询文字和数字信息,难以适应空间操作);(4)数据更新差异(数据更新周期不同;数据更新的角色不同;访问的数据量不同;数据更新的策略不同);(5)服务应用差异(空间数据库的服务和应用范围相当广泛;空间数据库是一个共享或分享式的数据库;传统的关系数据库中存储和处理的大都是关系数据)。 第二章空间现象抽象表达 1、空间认知是对现实世界的空间属性包括位置、大小、距离、方向、形状、模式、运动和物体内部关系的认识,是通过获取、处理、存储、传递和翻译空间信息,来获取空间知识的过程。 2、空间类型具有五种形式:物理空间、感觉运动空间、感知空间、认知空间、符号空间。 3、空间认知模式:空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知。 4、模型是对现实世界中的实体和现象的抽象或简化,是对实体或现象中最重要的构成及其相互关系的表达,能反映事物的固有特征及其相互关系或运动变化规律。GIS概念数据模型是考虑用户需求的共性,用统一的语言描述、综合、集成的用户视图。 5、GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型三个不同层次组成。 6、空间实体是存在于自然世界中地理实体,与地理空间位置或特征相关联,在空间数据中不可再分的最小单元现象层称为空间实体。基本的空间实体有点、线、面、体四种类型。 7、矢量数据结构是利用欧几里得学的中心点、线、面及其组合体来表示地空间分布的一种数据组织方式。矢量数据结构主要有Spaghetti(面条)结构和拓扑矢量数据结构。Spaghetti(面条)结构的特点:(1)数据按点、线或多边形为单元进行组织,易于实现以多边形为单元的运作,数据编排直观,数字化后无需进行大量的编辑整理,即可方便地显示;(2)每个多边形都以闭合线段存储,多边形的公共边界被数字化两次和存储两次,线性数据库中被多次记录,造成数据冗余;(3)点、线和多边形有各自的坐标数据,每个多边形自成体系,但缺少有关拓扑关系的信息;(4)多边形公共边界线的两次输入,记录常不一致,容易造成数据结构的破坏,引起严重的匹配误差;(5)不能解决“洞”和“岛”之类的多边形镶嵌问题,岛只作为一个单个图形,没有与外界多边形的联系,难以表达多边形包含关系。 8、拓扑矢量数据结构是指根据拓扑几何学原理进行空间数据组织的方式。最基本的拓扑关系是:关联、邻接、包含。
第一章: 1.简述空间数据的结构特点及用传统商用关系数据库管理空间数据的局限性: 答:1.结构特点:(1)从数据组织和管理角度看,空间数据与一般的事务数据相比具有非结构化特征(2)相对于一般的事务数据而言,空间数据量大(3)用以描述事物或现象随时间的变化2.局限性:(1)表示某种空间对象实体记录的空间字段难于预先确定(2)空间信息有坐标系统(3)关系数据原有的功能不能满足地理空间应用要求 2.空间数据管理的演化过程 答:1.人工管理阶段(20世纪50年代中期)特点:(1)数据不保存(2)没有数据管理软件(3)数据冗余2.文件系统阶段(20世纪60年代中期)特点:(1)数据文件是大量数据的集合形式(2)面向用户的数据文件(3)数据文件与对应的程序具有一定的独立性(4)由初期的顺序文件发展为索引文件、链接文件、直接文件等3.文件与数据库系统混合管理系统(20世纪80年代初期)特点:(1)对用户观点的数据进行严格细致的描述(2)允许用户以记录或数据项作单位进行访问(3)数据的物理存储可以很复杂,同样的物理数据可以导出多个不同的逻辑文件4.全关系型空间数据库管理系统(20世纪80年代后期);5.对象关系数据库管理系统;6.面向对象的数据库系统 3..空间数据库的研究内容: 答:1.地理空间数据的获取与处理:(1)空间数据库的准确性研究;(2)空间数据质量研究; 2.地理空间数据组织(1)空间数据的多种表达方式研究;(2)时空关系的研究;(3)海量空间数据库的结构体系研究 3.地理空间数据库系统:(1)空间关系语言研究(2)分布处理和Client/Server模式 4.地理空间数据共享的研究 4.松散双元空间数据管理的结构及其弊端 文件与数据库系统混合管理系统(20世纪80年代初期)特点:(1)对用户观点的数据进行严格细致的描述(2)允许用户以记录或数据项作单位进行访问(3)数据的物理存储可以很复杂,同样的物理数据可以导出多个不同的逻辑文件 答: 第二章: 1.基于实体空间对象描述的基本特点: 答:基于对象的模型强调个体现象,对象之间的空间位置关系通过所谓拓扑关系进行连接,主要描述不连续的地理现象,适合表示有固定形状的空间实体 2.基于场模型地理空间描述适应的地理变量的分布特点: 答:分布特点:在一定空间内连续分布。将地理空间的事物和现象作为连续的变量来看待。基于场模型可分为:图斑模型、等值线模型、选择模型 3.栅格数据操作的基本类型: 答(1)局部操作;(2)聚焦操作;(3)区域操作;(4)全局操作(5)图像操作 4.矢量数据向栅格数据转移的基本算法 答:(1)内部点扩散算法(2)复数积分算法(3)射线算法的扫描算法(4)边界代数算法 5.矢量数据与栅格数据结构的区别: 答:(1)栅格数据结构具有“属性明显,位置隐含”的特点,它易于实现,操作简单,有利于栅格的空间信息模型的分析,但栅格数据表达精度不高,数据存储量大,工作效率低;(2)矢量数据结构具有“位置明显,属性隐含”的特点,它操作起来比较复杂,许多分析操作(如叠置分析)用矢量数据结构难于实现;但它的数据表达精度高,数据存储量小,工作效率高。 6.非拓扑辩状矢量层文件数据组织与拓扑矢量文件数据组织的区别: 答:非拓扑辫状矢量层文件的数据组织,它仅记录空间目标位置坐标和属性信息,而不记录它的拓扑关系,它可能有两种形式,一种是:每个点线面坐标直接跟随它的空间坐标;另
第一章绪论 GIS数据库: 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Internet/Intranet上不同用户对空间信息需求的数据库。 GIS数据库的特征: ①空间特征 包括空间位置(坐标)和空间分布。 ②非结构化特征: 弧段点记录是不确定的;多边形记录可能是多条弧段的嵌套。 这种变长记录和不定结构的要求,是一般关系数据库所不能满足的。 ③空间关系特征 描述地理实体之间的空间关系以及实体组成元素之间的拓扑关系。 ④分类编码特征 为了惟一识别地理实体和共享空间数据,每一个地理实体均分配一个分类编码。 ⑤多尺度特征 由于空间认识水平、认知精度和比例尺等不同,地理实体的表现形式也不相同。 这就要求空间数据库具备有效的多尺度空间数据组织与管理功能,这也是一般关 系型数据库所不具备的。 ⑥海量性特征 由于地理区域的广大性、地理数据的多源性以及空间数据分辨率的不断提高, GIS的数据量往往要比一般事务性信息系统的数据量大得多。 空间数据管理模式的发展状况: ①文件与关系数据库混合管理系统 ②全关系型GIS数据库管理系统 ③对象—关系数据库管理系统 ④面向对象GIS数据库管理系统 ⑤面向对象的矢栅一体化GIS数据库管理系统 第二章空间数据的表达和管理 维度扩展的9交叉模型DE9IM: (1)记号: ①给定几何形a,I(a), B(a), E(a)分别代表a的内部、边界和外部。 ②将两个几何形的内部、边界、外部分别两两做相交操作,操作的结果记为x,x可 能是多个不同维度几何形的集合。 ③将x中维度最高几何形的维度记为dim(x),取值可能为0、1、2;如果x为空集, 则dim(x)=-1。 (2)测试实例:
第1章创建数据库和表 一、选择题 1、下列关于关系数据库中数据表的描述,正确的是( ) A: 数据表相互之间存在联系,但用独立的文件名保存 B: 数据表相互之间存在联系,是用表名表示相互间的联系 C: 数据表相互之间不存在联系,完全独立 D: 数据表既相对独立,又相互联系 2、利用Access创建的数据库文件,其扩展名为( )。 A:.ACCDB B:.DBF C:.FRM D:.MDB 3、下列选项中,不属于Access数据类型的是() A: 数字 B: 文本 C: 报表 D: 时间/日期4、在Access中,空数据库是指() A: 没有基本表的数据库 B: 没有窗体、报表的数据库 C: 没有任何数据库对象的数据库 D: 数据库中的数据是空的 5、下列关于OLE对象的叙述中,正确的是()
A: 用于输入文本数据 B: 用于处理超级链接数据 C: 用于生成自动编号数据 D: 用于链接或内嵌Windows支持的对象 6、下列关于空值的叙述中,正确的是() A:空值是双引号中间没有空格的值 B:空值是等于0的数值 C:空值是使用Null或空白来表示字段的值 D:空值是用空格表示的值 7、Access数据库中,表的组成是() A:字段和记录 B:查询和字段 C:记录和窗体 D:报表和字段 8、如果在创建表中建立字段“性别”,并要求采用汉字输入,其数据类型应当是() A:是/否 B:数字 C:文本 D:查阅向导 9、一个关系数据库的表中有多条记录,记录之间的相互关系是()。 A:前后顺序不能任意颠倒,一定要按照输入的顺序排列
B:前后顺序可以任意颠倒,不影响库中的数据关系 C:前后顺序可以任意颠倒,但排列顺序不同,统计处理结果可能不同 D:前后顺序不能任意颠倒,一定要按照关键字段值的顺序排列 10、在关系窗口中,双击两个表之间的连接线,会出现() A:数据表分析向导 B:数据关系图窗口 C:连接线粗细变化 D:编辑关系对话框 11、以下字符串不符合Access字段命名规则的是() A:^_^ birthday^_^ B:生日 C:Jim.jeckson D://注释 12、某数据库的表中要添加Internet站点的网址,则该采用的字段的数据类型是() A:OLE对象数据类型 B:超链接数据类型 C:查阅向导数据类型 D:自动编号数据类型
空间数据库 第1章绪论 信息的定义 哲学上:人们所认知与感知对象的抽象,是现实世界中各种事物的特征及事物间的联系。 数学上:是确定性的度量,两次不定性之差,与随机对立。 物理上:是一种能量,与熵对立。 信息的特性:无限性、共享性、创造性 数据:是指客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的符号描述。信息与数据的联系:1、数据是信息的符号表示,或称载体 2、信息是数据的内涵,是数据的语义解释 3、数据是符号化的信息 4、信息是语义化的数据 空间数据的基本特征:空间、时间和专题属性。 空间数据具有3个特点:1、需要处理的数据量大 2、需要空间和非空间两类数据 3、需要记录空间对象随时间而演变的历史数据 数据库:DATA BASE,其意义为数据基地,即统一存贮和集中管理数据的基地。 空间数据库:是描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合。空间数据库三类用户:1、GIS分析人员2、网络应用(网络电子地图、移动电话定位等) 3、流动服务和基于位置服务(PDA,Open Location Service,OpenLS) 空间数据库的发展历程:(1)基于关系模型的空间数据库 (2)面向对象的空间数据库 (3)基于对象-关系模型的空间数据库 纯关系型空间数据库缺陷:①在封装数据与操作上的不足②不能处理复合关系③不能处理聚集关系④无法处理具体与一般的关系 分布式数据库的特色:①地方自治性②相互协作性③位置透明性④副本的透明性 演绎数据库的特点:易维护、易扩充、冗余度小和数据录入量少。 演绎数据库、知识库与智能数据库的联系与区别 共同之处:三者都是人工智能与数据库的结合,都是以数据库为基础,吸取了人工智能的成功技术的成果 不同之处: 演绎数据库与智能数据库均属于数据库范围,它们均以数据库
第四章 GeodataBase空间数据模型 4.1 Geodatabase的概念:面向对象的地理数据模 型;将空间数据和属性数据都保存在关系型 数据库中;对编辑具有版本控制和长事务处 理功能;对应用软件开发提供一种新的数据 处理对象;支持基于组件的开发。 4.1.2 个人 Geodatabase:ArcGIS Desktop对个人Geodatabase 操作有全功能支持。个人Geodatabase 适用于小型项目的地理信息系统。ArcGIS Desktop可以使用 Access 数据库打开,即ArcInfo使用微软 Jet 引擎创建和更新 Access 数据库。在ArcInfo软件中一般来说,个人Geodatabase 支持的对象少于 250,000 个。它只支持同一时刻的单一编辑用。 4.1.3 ArcSDE和多用户Geodatabase:对于大型的企业数据库,使用 ArcSDE 软件。ArcSDE 安装在关系数据库的服务器上。通过 TCP/IP,ArcSDE 为运行在 PC上的 ArcGIS 应用程序提供 Geodatabase服务。对于大型的企业数据库,使用 ArcSDE 软件。ArcSDE 安装在关系数据库的服务器上。 ArcSDE 可以理解为 ArcInfo 的多用户扩展。 ArcSDE 不仅提供对地理数据的远程访问,而且还允许多用户同时编辑同一地理数据。ArcSDE 可以实现海量数据的中央化管理。 4.1.4 Geodatabase的基本构架和特 征:Geodatabase本质上是空间数据和属性数据的 存储机制,Geodatabase之中有许多专门的存储结构,用来存储要素、属性、属性间的关联以及要素间的关联。Geodatabase 中的要素被配置成为一系列的相关表。这些相关表的一部分是用于描述要素的属性,另一部分描述要素之间的关系,验证规则和属性域。数据库管理这些表的结构和完整 性.Geodatabase具有内置的有效性规则、高级的数据存储选项、以及赋予GIS数据集要素以行为的能力。Geodatabase无缝地关联地理数据,它并不把地理数据分割成块,而是使用一个高效的空间索引来对要素表达的区域进行管理; 4.1.4 Geodatabase的基本构架和特征:通过查看数据的对象图获取Geodatabase的物理数据结构。ArcSDE通过地理数据访问模型提供一个面向对象的地理数据模型供用户访问。使用 ArcGIS的ArcCatalog 应用程序,用户可以创建、修改和管理Geodatabase 数据的结构。 4.2 Geodatabase的内部结构 通用的地理数据模型:矢量、栅格和三角网。在Geodatabase 中,它们通过三种地理数据集来实现:要素数据集(要素集)是具有相同坐标系统的要素类的集合。我们可以选择在要素集的内部或外部,组织简单要素类,但拓扑要素类只能在要素集内部组织,以确保它们具有相同的坐标系统。栅格数据集可以是简单数据集或者是具有特征光谱或类型值的多波段组合数据集。TIN 数据集是一组在确定范围内的,每个结点具有反映该表面类型的Z 值的三角形的集合。 4.2.1 要素集和空间参考:要素集(Feature Dataset)是具有相同坐标系统的要素类的集合:点、线或多边形。在要素集中存储了 Geodatabase 的拓扑关系。相同的空间参考(Spatial Reference)是维护拓扑关系的基础。除存储要素外,要素集中还可以存储对象(Objects)、关联类(Relationship class)和几何网络。对象、要素和关联类直接存储在 Geodatabase 中。而不一定存放在要素集中。4.2.2 要素类 :要素是空间实体的表示方式;要素类是同种类型(相同几何形状)的要素的集合;具有同样的几何类型;具有同样的空间参考系统;存储空间对象;要素具有位置特征:几何体的空间属性;要素可以参与网络几何和拓扑关系。 4.2.2 要素类 要素类和拓扑:要素类是具有相同几何形状的要素的集合:点、线或多边形。简单要素类包括没有任何拓扑关系的点、线、多边形或注记。也就是说,一个要素类内的点与另一要素类中的线的终点可以是一致的,但它们是不同的。这些要素可以彼此独立地编辑。拓扑要素类局限在一定的图形范围内,它是一个由完整拓扑单元组成的一组要素类限定的对象。ArcGIS包含了geodatabase 中最主要的一种图形拓扑—几何网络。 4.2.3 对象类:对象是具有属性和方法的实体,对象是对象类的实例;对象类中对象具有相同属性和方法,对象可以和其他对象相关联。对象类是Geodatabase中的一个表,保存与地理对象相关联的描述性信息,但它们不是地图上的要素。对象保存为一个元组。地块的所有者就是对象类的一个例子。可以建立一个地块要素类与所有者对象类之间的数据库连接。 4.2.4 关联类 关联类存储了对象类、要素类两两之间的关联信息。关联可以是:对象类之间的,要素类之间的,要素类和对象类之间的 关联的类别:简单的:对象存在的相互依赖组合的:没有原始对象,目标对象不能存在;目标对象随原始对象的移动而移动 4.2.5 拓扑:ArcGIS 8.3 之后开始支持拓扑功能,可以体现要素类之间的空间拓扑关系。这样的拓扑,可以应用于各种几何类型的要素的空间关系分析和定义。简单要素类是没有拓扑关系的点、线、多边形或注记,各要素可以彼此独立地编辑拓扑要素类局限在一定的图形范围内,是一个有完整拓扑单元组成的一组要素类限定的对象,如几何网络。4.2.6 域和属性验证 域(Domain)是对象属性的有效值集合。可 以是文本型的,也可以是数值型的。 通过关联类和连通规则(connectivity rules),属性验证用以增强数据的完整性。 域(Domain)是对象属性的有效值集合。可 以是文本型的,也可以是数值型的。 属性验证:在Geodatabase中保存对象的属 性、连接和空间规则; 通过关联类和连通规则(connectivity rules),可以增强数据的完整性。无须代