空间数据库全面版

1.绪论2.数据：客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的符号描述3.空间：一系列结构化物体及其相互间联系的集合4.数据库是指按照一定数据模型组织、描述和长期储存在计算机内可共享的数据集合。5.空间数据：以地球表面空间位置为参照，描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据6.空间数据库描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合7.空间数据模型指可支持现实世界中的空间实体的表达及其相互之间的关系，是地理信息系统进行空间数据组织与空间数据库设计的理论基础。8.空间数据组织管理：基于文件管理、文件与关系数据库混合管理、关系数据库管理、面向对象数据库管理和对象---关系数据库管理模型现状;三维数据结构：基于体描述和基于面表示的数据模型及三维矢量、栅格、混合与面向对象的数据结构9.数据模型种类：层次模型、网络模型、关系模型（传统数据模型）、面向对象数据模型与面向实体数据模型。10.空间数据的特性：时间性、空间性、多维性和海量数据性。11.地理空间具有空间参考信息的地理实体或地理现象发生的时空位置集。12.空间数据以地球表面空间位置为参照用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据。13.空间数据是对现实世界中的空间特征和过程的抽象表达，用来描述现实世界的目标，记录地理空间的位置、拓扑关系、几何特征和时间特征，其中拓扑特征和位置特征是空间数据特有的特征。14.空间数据库描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合15.空间数据类型地形数据、地图数据、影像数据与属性数据。16.空间数据的特征：时空特征、多维特征、多尺度特征和海量数据量特征。17.空间数据的空间特性空间实体的空间位置及其与其他空间实体的空间关系，指明地物在地理空间的位置。18.空间特征是空间数据最基本的特征，是指空间数据记录地理空间实体对象的空间分布位置和几何形状诸多空间信息。19.空间数据库的作用：①空间数据处理与更新；②海量数据储存与管理；③空间分析与决策；④空间信息交换与共享。20.面向对象空间数据库的特点：最适合空间数据的管理与表达，不仅可以支持变长记录，而且支持对象的嵌套、信息的集成与聚集；此外，允许用户自定义对象和对象的数据结构及其操作；全关系数据库的特点：数据记录是结构化的，即满足关系数据模型的第一范式要求，记录定长，数据项表达只能是原子数据，不允许嵌套记录，但是空间数据项可能是变长的，并且存在嵌套记录的要求。（面向对象空间数据库与全关系型数据库的区别）21.空间数据库的发展历史与现状：①空间数据库的发展历史：20世纪50年代后期到60年代中期：文件管理系统→20世纪70年代：完成对空间数据库管理→20世纪80年代：关系数据管理系统（RDBMS）→20世纪80年代后期到90年代初期：面向对象数据模型的空间数据库→20世纪90年代中后期：空间数据库引擎（SDE）；②空间数据库发展现状：第一，空间数据管理模式：五种+面向对象空间数据库管理特点+全关系型数据库管理特点；第二，空间数据模型现状：二维空间数据技术目前已相当成熟，而三维数据结构是目前的研究热点22.空间数据库存在的问题：①数据共享问题；②数据“瓶颈”问题；③数据安全问题。23.空间数据库特征：①综合抽象特征；②非结构化特性；③分类编码特征；④复杂性与多样性。24.空间数据库与传统的差异：①信息描述差异；②数据管理差异；③数据操作差异；④数据更新差异；⑤服务应用差异新型数据库系统包括：分布式数据库管理系统：数据库管理DB系统、数据通信子DC系统、全局数据字典DD、分布式数据库管理DDB系统专家数据库、演绎数据库、多媒体数据库、工程数据库第二章空间现象抽象表达1.空间认知是指对现实世界中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知，是通过获取、处理、储存、传递和解译空间信息来获取空间认知的过程。2.空间类型表现形式：物理空间、感觉运动空间、感知空间、符号空间与认知空间。3.空间认知模型：空间特征感知、空间格局感知和空间对象认知。4.地理空间认知是指在日常生活中人类如何逐步理解地理空间，进行地理分析与决策一序列心理过程（包括地理信息的知觉、编码、储存、记忆和解码诸多方面）；其实质是对地理事现象或地理空间实体的编码、内部表达和解码的过程。5.地理空间认知的研究内容包括对地理事物在地理空间中位置和地理事物本身性质。6.（了解）地理认知研究主要包括地理知觉、地理表象、地理概念化、地理知识的心理表征和地理空间推理涉及地理知识的获取、储存和使用。7.现实世界认知过程涉及三个方面：现实世界、概念世界和数字世界。8.空间模型是指对现实世界中的实体或现象时的抽象或简化，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联系或运动变化规律。9.地理信息系统是指以数字形式表达现实世界，是对特定地理环境的抽象个综合性表达。10.地理信息系统（GIS）空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个不同层次组成；其中概念数据模型是关于实体和实体间联系的抽象概念集；逻辑数据模型是表达概念数据模型中实体或记录及其之间关系的；而物理数据模型则描述数据在计算机中的物理组织、储存路径和数据库结构。11.空间实体是指在空间数据中不可再分的最小单元现象；基本空间实体分为点、线、面与体四种类型；GIS中空间实体可抽象为简单实体和复杂实体；空间数据不仅能够表示实体本身的空间位置以及形态信息，而且可表示实体属性和空间关系的信息。12.建立在二维平面上的矢量数据模型是目前GIS领域应用最广泛的，与传统地图表达最为接近的空间数据模型；矢量方法强调离散现象的存在，把现实世界中空间实体抽象成由平面点、线、面三种基本空间目标组成的。13.矢量数据用离散化方法将现实世界中空间实体抽象成由平面上点、线和面三种基本空间目标组成时所形成的数据。14.矢量结构的空间离散方法将面或区域化为边界线，线化为系列点，最终以离散点坐标及连接方式来定义空间位置与形态；矢量模型以构成现实世界空间目标的边界来表达空间实体即用点、线和面（闭合的线）来刻画所关注的空间对象的轮廓，空间位置及其几何关系，空间位置采用点坐标表达，同时有序组织属性数据，以便与空间特征数据共同描述地理事物及其相互关系，而空间实体的几何属性是通过点坐标计算获取的。15.矢量模型的优点能够方便表达空间实体之间的拓扑空间关系，图形精度高，数据储存量小，容易定义和操作单个对象，方便实体坐标变换与距离计算诸多内容，但其缺点是缺乏与遥感以及DTM直接结合的能力，难以处理叠置操作。16.矢量数据结构利用欧几里得几何距离空间点、线、面以及组合体来表示地理空间实体的一种数据组织方式；其是通过记录坐标的方式表示点、线、面诸多地理实体，其主要特点是定位明显和属性隐含。17.矢量数据结构主要有spaghetti（面条）结构和拓扑矢量数据结构；前者特点：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，数据编码直观，数字化后无需进行大量编辑整理即可方便进行显示；②每一个多边形都是以闭合线段储存，多边形的公共边界被数字化两次和储存两次，线在数据库中被记录两次，造成数据冗余；③点、线和多边形有各自的坐标数据，每一个多边形自成体系，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，引起严重匹配误差；⑤spaghetti结构无法解决“洞”和“岛”之类的多边形嵌套问题，岛只能作为单一图形处理，没有与外界多边形有关系，难以表达与多边形的包含关系。拓扑矢量数据结构根据拓扑几何学原理进行空间数据组织的方式；在地理信息系统中多边形结构是拓扑矢量数据结构的具体体现，拓扑数据结构的关键是拓扑关系的表示（结点拓扑关系：结点-链，线拓扑关系：链-结点与链-面，多边形拓扑关系：面-链）。后者特点：①一个多边形和另一个多边形之间没有坐标的重复，即消除重复线；②拓扑信息与空间坐标分别储存，有利于进行邻接、包含和相连诸多查询操作；③拓扑表必须在一开始就要创建，需要花费一定的时间与空间；④图形显示较慢，因为图形显示需要的是空间坐标而非拓扑结构。注：是否采用拓扑矢量结构模型主要考虑数据适用于分析还是简单的显示。18.最基本的拓扑关系：关联、邻接和包含。19.栅格数据连续空间离散化，将地理空间区域的平面表象按一定分解力作行和列的规则划分，形成大小均匀紧密相邻的网格阵列，每一网格作为一个像元，地理实体由占据像元的横排与竖排的位置决定而构成的数据。20.栅格数据模型连续空间离散化，将地理空间区域的平面表象按一定分解力作行和列的规则划分，形成大小均匀紧密相邻的网格阵列，每一网格作为一个像元，地理实体由占据像元的横排与竖排的位置决定。21.栅格数据取值的方法：中心归属法、面积占优法、长度占优法和重要性法；栅格数据储存方法五种：全栅格式储存、链式编码、行程编码、块式编码和四叉树编码；矢量数据编码方法四种：实体式编码、索引式编码、双重独立式编码和链状双重独立式编码。第三章空间数据模型1.空间关系空间目标之间在一定区域上所构成的与空间特征有关的联系；空间关系可分为拓扑关系、顺序关系和度量关系三种。2.面向对象数据模型将面向对象的概念模型转化为面向对象数据库模式的方法和工具的总和；其涉及四个抽象概念：分类、概括、聚集和联合以及继承和传播两个语义模型工具；此外对象间关系可分为组合关系、分类关系和关联关系。3.面对对象数据模型基本概念;对象、类、实例、消息以及属性和方法；面向对象数据模型核心技术：分类、概括、聚集、联合、继承和传播。4.Geodatabase空间对象模型面向对象的数据模型，对象储存在特征类（空间）和非特征类（非空间），Geodatabase表示地理数据库，用DBMS储存地理信息，即包含地理数据的关系数据库；Geodatabase是指建立在关系数据管理系统（RDBMS）基础上，把地理特征和属性表达为对象的统一的空间数据库。5.Geodatabase核心模型结构：工作空间、数据集、对象、对象类、要素、要素类、要素数据集、关系类、地理数据集、图和几何网络。6.TIN模型由不规则分布的数据点连成的三角网组成，三角形的形状和大小取决于不规则分布点或者结点密度和位置，是基于三角形的空间镶嵌模型。7.TIN根据实现过程常用算法主要有三种：逐点插入法、分治算法和三角形生长法。8.TIN三角形生长法的基本思路：首先找出点集中相距最短的两点，连线形成一条狄洛尼（delaunay）三角网的边，然后按照狄洛尼（delaunay）三角网的判别法则找出包含此边的狄洛尼（delaunay）三角网的另一端点，依次处理所生成的边，直到最终将所有数据点处理完。9.三维空间数据模型据现有空间构模方法归纳为基于面模、基于体模型和基于混合模型三大构模体系；但根据模型所具有特征可归纳为四类：三维矢量模型、三维体元模型、混合或集成数据模型和面向实体数据模型。10.四面体网络是指将目标空间用紧密排列但无重叠的不规则四面体形成的网格表示三维物体的模型；其实质是2DTIN结构在3D空间的扩展。11.八叉树是指将所要表示的三维空间V按X、Y、Z三个方向从中间进行分割，把V分割成八个立方体，然后根据每个立方体所含的目标来决定是否对各立方体继续进行八等分的划分，一直划分到每一立方体被一个目标所充满或没有目标或其大小已成为预先定义的不可再分的体素为止。第四章空间数据组织与管理1.数据是指对描述现实世界中各种具体事物或抽象概念的可储存并具有明确意义的信息。2.文件是数据储存和组织的一种最基本的方法，在文件管理系统中，数据按其组织成分分为三个级别：数据项、记录和文件。3.数据库管理系统（DBMS）是文件管理系统的基础上进一步发展的系统，是指位于用户与操作系统之间进行数据库存取和各种管理控制的软件；数据库管理系统（DBMS）是数据库的中心枢纽，在用户应用程序和数据文件起到桥梁作用，用户及其应用程序对数据库的操作全部通过DBMS进行，其最大的优点是提供用户及其应用程序与