空间数据库特点及发展趋势

空间数据库的特点及发展趋势姓名：学号：目录一．数据库概述...................................................................................................................11.1数据库的定义.................................................................................................................11.2数据库系统包含的内容.......................................................................................................11.3.数据库的主要特征........................................................................................................11.4.数据间的逻辑联系......................................................................................................2二．空间数据库...............................................................................................................22.1空间数据库的定义.......................................................................................................22.2空间数据库的特点.......................................................................................................22.3空间数据库的研究内容...............................................................................................32.4空间数据库与数据库对比...........................................................................................3三．空间数据库技术发展现状...........................................................................................33.1空间数据库检索技术发展现状.....................................................................................33.2空间数据库管理存储技术发展现状....................................................................43.3空间数据库应用现状................................................................................................43.4空间数据库的发展趋势..........................................................................................5四．总结......................................................................................................................................5参考文献......................................................................................................................................51摘要：在数据获取过程中，空间数据库用于存储和管理空间信息及非空间信息；在数据处理系统中，它既是资料的提供者，也可以是处理结果的归宿处；在检索和输出过程中，它是形成绘图文件或各类地理数据的数据源。然而空间数据以其惊人的数据量及其空间上的复杂性，使得空间数据的组织与管理给传统数据库系统带来巨大挑战。目前大型GIS都将数据存储在数据库管理系统（DBMS）中，通过特定软件模块处理多用户访问综合性数据库。在数据分析处理过程中，在具体问题分析解决过程中，数据库既是资料的提供者（数据源），也是分析处理结果的保存处。一．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。1.1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。1.2数据库系统包含的内容（1）以特定结构存储的相关联数据集合。它独立于应用程序而存在，它是数据库系统的核心和管理对象。（2）使用数据库中的数据的用户，可以采用批处理和交互式使用数据。（3）数据库管理软件系统称数据库管理系统，用来对数据库中的数据的操作提供一种共用的方法。1.3.数据库的主要特征数据库方法与文件管理方法相比，具有更强的数据管理能力。数据库具有以下主要特征：（1）数据集中控制特征（2）数据冗余度小的特征（3）数据独立性特征（4）复杂的数据模型2（5）数据保护特征1.4.数据间的逻辑联系（1）一对一的联系（1:1）（2）一对多的联系（1：N）（3）多对多的联系（N:M）二．空间数据库GIS中的数据大多数都是地理数据，它与通常意义上的数据相比，具有自己的特点：地理数据类型多样，各类型实体之间关系复杂，数据量很大，而且每个线状或面状地物的字节长度都不是等长的等。地理数据的这些特点决定了利用目前流行的数据库系统直接管理地理空间数据，存在着明显的不足，GIS必须发展自己的数据库——空间数据库。2.1空间数据库的定义空间数据库指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据合集，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总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织存储在介质之上的。换句话说，空间数据库是地理信息系统中用于存储和管理空间数据的场所。空间数据库系统在整个地理信息系统中占有极其重要的地位，是地理信息系统发挥功能和作用的关键，主要表现在：用户在决策过程中，通过访问空间数据库获得空间数据，在决策过程完成后再将决策结果存储到空间数据库中。空间数据库的不举和存储能力对地理信息系统功能的实现和工作的效率影响极大。如果在组织的所有工作地点都能很容易地存取各种数据，则能使地理信息系统快速响应组织内决策人员的要求；反之，就会妨碍地理信息系统的快速反应。如果获取空间数据很困难，就不能进行及时的决策，或者只能根据不完全的空间数据进行决策，其结果都可能导致地理信息系统不能得出正确的决策结果。可见空间数据在地理信息系统中的意义是不言而喻的。[1]2.2空间数据库的特点（1）数据量庞大：空间数据库面向的是地理学及其相关对象，而在客观世界中它们所涉及的往往都是地球表面信息、地质信息、大气信息等及其复杂的现象和信息，所以描述这些信息的数据容量很大，容量通常达到GB级。（2）具有高可访问性:空间信息系统要求具有强大的信息检索和分析能力，这是建立在空间数据库基础上的，需要高效访问大量数据。（3）空间数据模型复杂:空间数据库存储的不是单一性质的数据，而是涵盖了几乎所有与地理相关的数据类型，这些数据类型主要可以分为3类：1）属性数3据2）图形图像数据3）空间关系数据（4）属性数据和空间数据联合管理。（5）空间实体的属性数据和空间数据可随时间而发生相应变化。（6）空间数据的数据项长度可变，包含一个或多个对象，需要嵌套记录。（7）一种地物类型对应一个属性数据表文件。多种地物类型共用一个属性数据表文件。（8）具有空间多尺度性和时间多尺度性。（9）应用范围广泛。[2]2.3空间数据库的研究内容（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2.4空间数据库与数据库对比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泛。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。由于传统的关系数据库在空间数据的表示、存储、管理、检索上存在许多缺陷，从而形成了空间数据库这一数据库研究领域。而传统数据库系统只针对简单对象，无法有效的支持复杂对象（如图形、图像）。三．空间数据库技术发展现状3.1空间数据库检索技术发展现状（1）50、60年代是地理信息系统出现和探索的初期。1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个实用4的地理信息系统——加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。（2）70年代步入了地理信息系统快速发展的年代。加拿大、联邦德国、瑞典、日本等国也相继发展了自己的专业GIS。随着GIS系统渐渐为更多的人所熟知，除了专业人士，更多的普通群众也想享受到GIS为人们生活中带来的便捷。（3）80年代是GIS理论趋于成熟的时期，也是GIS应用为人们所了解的时期。在理论上，大量的研究人员都投入到对GIS的研究中，在各大会议、期刊上都发表了大量关于GIS系统方面的文章，使人们对GIS有了更加深入的了解。实践中，商业性的咨询公司、软件制造商大量涌现，加大投入，积极开发关于GIS系统的产品，并提供专业化的咨询。各国政府更加重视GIS系统给他们在军事上带来的优势，投入资金，筹划建造自己的G