080141-2《地图数据库原理》试卷B2答案

东华理工大学2009——2010学年第一学期《地图数据库原理》期终考试试题B卷一、填空题（每空1分，共20分）1.数据库系统构成要素硬件设备、软件系统、专业领域的数据库和管理人员构成。2.数据逻辑层次单位数据项、数据项组、记录、文件和数据库。3.数据项组的类型矢量型和重复组型。4.E-R模型的构成要素实体、属性、联系。5.传统数据模型包括层次模型、网状模型、关系模型。6.实体间联系的类型一对一、一对多、多对多。二、名词解释(每个3分，共15分)1.地图数据库：对于后者可以理解为以数字的形式把一幅地图的诸内容要素以及它们之间的相互联系有机地组织起来并存储在具有直接存取性能的介质上的一批关联的数据文件2.索引文件：除存储记录本身（主文件）之外，还建立若干索引表，带有索引表的文件叫索引文件索引表中记录关键字和记录在文件中的位置（地址）查找记录时，先根据记录的关键字值到索引表中获得记录在文件中的位置，然后取出该记录3.聚集：把几个不同特征的目标组合起来形成一个更高级的复合目标，这一抽象技术称为聚集4.空间拓扑关系：是指空间对象在拓扑变换(旋转、平移、缩放等)下保持不变的空间关系，即拓扑不变量，如空间目标的相邻和连通关系5.射线算法：射线算法可逐点判断数据栅格点在某多边形之外或在多边形内，由待判点向图外某点引射线，判断该射线与某多边形所有边界相交的总次数，如相交偶数次，则待判点在该多边形外部，如为奇数次，则待判点在该多边形内部三、简答题（共25分）1．简述栅格数据组织方法。（8分）方法一：以像元为记录的序列，不同层上同一像元位置上的不同属性值表示为一个列数组。节省存储空间（像元坐标空间）方法二：以层为基础，每一层记录后再记录下一层。结构简单、处理方便、存储量大方法三：以层为基础，但每一层则以多边形为序记录多边形的属性值和充满多边形的各像元的坐标。节省属性的存储空间+6+202．简述传统数据模型的概念及其优缺点。（8分）1）层次模型+3层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次模型是一种树结构模型，它将实体按其自然的层次关系组织起来，以反映出数据之间隶属关系在数据库中，把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为层次模型有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点结点有且只有一个双亲结点层次模型优点：是将数据组织成有向有序的树结构反映了现实世界实体之间的层次关系层次分明，结构清晰，较容易实现，存储方法简单且速度快，易于更新和扩充层次模型缺点：不能表示多对多的关系，难以顾及实体之间的拓扑关系结构呆板、没有灵活性，需要较大的索引文件，导致数据冗余不适合用于拓扑空间数据的组织2）网络模型+3在数据库中，把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为网络模型允许一个以上的结点无双亲一个结点可以有多于一个的双亲将数据组织成有向图结构，图中的结点代表数据记录，连线表示不同结点之间的关系其特征是：结点之间没有明确的从属关系，一个结点可与其他多个结点建立联系（是多对多的关系）网络模型优点：可以是描述现实世界中极为常见的多对多关系，能消除数据的冗余，能清楚地表示实体之间的拓扑关系网络模型缺点：借助指针来维护实体之间复杂的拓扑关系，当数据发生变化时，指针的建立与维护会显得十分困难结构的复杂性限制了它在空间数据库的使用3）关系模型+2关系模型是目前最重要的一种数据模型关系模型与以往的模型不同，它是数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表关系模型优点结构简单灵活容易维护和理解（数据修改、更新方便）有些系统甚至采用关系数据库系统管理几何图形数据关系模型缺点效率不高难以表达目标，尤其是复杂目标3．简述矢量数据结构的优缺点及矢量栅格一体化的意义。（9分）优点：+3表示地理数据的精度较高严密的数据结构，数据量小完整的描述空间关系图形输出精确美观图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现面向目标，不仅能表达属性，而且能方便的记录每个目标的具体属性信息缺点：+3数据结构复杂矢量叠置较为复杂数学模拟比较困难技术复杂，特别是软硬件矢量栅格一体化数据结构优点：+3遥感数据是建立在栅格基础上的，因此很容易实现RS与GIS的一体化大部分的空间分析，基于栅格形式比较高效，因此可以有比较强的空间分析能力有助于采用面向对象的程序设计方法，提高系统的功能四、论述题（共40分）1．论述拓扑关系的矢量数据模型的基本方法，并写出下图的全显示表达方式。（10分）不仅表达空间对象的几何位置和属性，还表示空间对象的空间关系表达对象：主要点、线、面之间的关联拓扑关系表达方式全显式表达部分显式表达全显式表达：指结点、弧段、面块之间的所有关联拓扑关系都用关系表显式地表达出来+2+82．论述栅格数据模型中游程编码、块码方式的基本方法，写出下图的这两种编码。（10分）0，1，4，2，7，54，5，7，34，4，8，2，7，20，2，4，1，8，3，7，20，2，8，4，7，1，8，10，3，8，50，4，8，40，5，8，3+5（1，1，1，0），（1，2，2，4），（1，4，1，7），（1，5，1，7），（1，6，2，7），（1，8，1，7），（2，1，1，4），（2，4，1，4），（2，5，1，4），（2，8，1，7），（3，1，1，4），（3，2，1，4），（3，3，1，4），（3，4，1，4），（3，5，2，8），（3，7，2，7），（4，1，2，0），（4，3，1，4），（4，4，1，8），（5，3，1，8），（5，4，2，8），（5，6，1，8），（5，7，1，7），（5，8，1，8），（6，1，3，0），（6，6，3，8），（7，4，1，0），（7，5，1，8），（8，4，1，0），（8，5，1，0）+53．论述数据库概念发展阶段的背景及其各自特征。（20分）1、人工管理阶段（初等数据文件阶段）20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。+1硬件状况：外存只有纸带、卡片、磁带，没有磁盘等直接存取的存储设备；软件状况：没有操作系统，没有管理数据的软件；数据处理方式是批处理；人工管理数据具有如下特点：+5数据不保存；应用程序管理数据；数据不共享；数据不具有独立性；2．文件系统阶段（独立文件管理阶段）20世纪50年代后期到60年代中期。+2硬件方面：已有了磁盘、磁盘等直接存取存储设备；软件方面:操作系统中已经有了专门的数据管理软件，一般称为文件系统；处理方式:不仅有了批处理，而且能够联机实时处理。数据可以长期保存；由文件系统管理数据；用文件系统管理数据具有如下特点：+5由专门的软件即文件系统进行数据管理，文件系统把数据组织成相互独立的数据文件，利用“按文件名访问，按记录进行存取”的管理技术，可以对文件进行修改，插入和删除的操作。文件系统实现了记录内的结构性，但整体无结构。数据共享性差，冗余度大；在文件系统中，一个文件基本上对应于一个应用程序，即文件仍然是面向应用的。数据独立性差；一旦数据的逻辑结构改变，必须修改应用程序，修改文件结构的定义。应用程序的改变，例如应用程序改用不同的高级语言等，也将引起文件的数据结构的改变。因此数据与程序之间仍缺乏独立性。3．数据库系统阶段20世纪60年代后期以来+2硬件方面：已有大容量磁盘，硬件价格下降，软件价格上升，为编制和维护系统软件及应用程序所需的成本相对增加；处理方式:统一管理数据的专门软件系统——数据库管理系统。数据库系统的特点+51．数据结构化数据结构化是数据库与文件系统的根本区别。在文件系统中，尽管记录内部已有了某些结构，但记录之间没有联系。2．数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据库系统从整体角度描述数据，数据不再面向某个应用而是面向整个系统，因此数据可以被多个用户、多个应用共享使用。数据共享可以大大减少数据冗余，节约存储空间。3．数据独立性高数据独立性是数据库领域中一个常用术语，包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。物理独立性是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。也就是说，数据在磁盘上的数据库中怎样存储是由DBMS管理的，用户程序不需要了解，应用程序要处理的只是数据的逻辑结构，这样当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的，也就是说，数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。数据与程序的独立，把数据的定义从程序中分离出去，加上数据的存取又由DBMS负责，从而简化了应用程序的编制，大大减少了应用程序的维护和修改。4．数据由DBMS统一管理和控制数据库的共享是并发的共享，即多个用户可以同时存取数据库中的数据，甚至可以同时存取数据库中同一个数据。