空间数据库管理系统

一．地理空间数据库管理系统功能概述二．空间数据库定义三．空间数据库操作四．空间数据操作功能第八章地理空间数据库管理系统利用通用的数据库管理系统不可能管理空间数据，人们不得不改造和扩充通用数据库管理系统或者在操作系统文件管理的基础上研制空间数据库管理系统来满足空间数据管理特殊的要求．空间数据模型是地理空间数据库管理系统的灵魂．将空间数据库分成数据库、工作区、数据块、要素层、复合要素、基本地理要素和几何对象等层次。空间数据库管理系统必须具备对这些对象的定义和操作的功能。一、概述数据库软件功能框架地理空间数据定义空间数据操作处理空间关系处理与建立空间数据可视化查询地理空间数据编辑数据库维护外部数据文件装载空间数据库管理系统（SDBMS）空间数据备份空间数据库根据应用的地理信息需求，数据库中的数据被组织成结构化的集合。数据按照这些预先定义的数据结构被放入数据库。这些数据结构使用数据库定义功能加以定义。二、空间数据库定义1、空间数据库定义数据库名称、元数据，包含工作区数和工作区名称。2、工作区定义包含数据块数、数据块大小和数据块名称。3、数据块定义4、空间数据要素层定义5、基本地理要素对象定义用户对数据提出的各种操作要求，实现与数据库的信息交换。数据操纵语言就是对数据库进行操纵的工具。1、空间数据库操作（1）登录数据库（2）装载数据库（3）关闭数据库（4）删除数据库三、空间数据库操作2、工作区操作（1）新建“工作空间”（2）打开“工作空间”（3）关闭“工作空间”（4）删除“工作空间”（5）修改工作空间理论范围（6）修改要素属性结构（7）输出数据库结构（8）压缩数据3、数据块操作（1）新建数据块（2）打开数据块（3）关闭数据块（4）删除数据块（5）数据块合并工作区中选择合并的数据块，进行数据合并产生新的数据块，存放到外部工作区域。（6）接边处理在接边处理时，往往根据数据块4个邻接方向，以当前数据块为基准，向左、向右、向上和向下依次处理。可以采用自动方式、也可以采用手动方式。数据合并过程中属性和图形的变化4、空间要素层操作（1）新建要素层（2）打开要素层（3）关闭要素层（4）删除要素层（5）修改层名（6）要素层合并（7）要素层分离（8）图层重组（9）图层顺序调整（10）建立要素层空间关系（11）属性数据输入要素层合并5、空间数据维护操作包括数据库的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。所有数据库的操作都是在控制程序的统一管理下进行，以保证数据的安全性、完整性以及多用户对数据库的并发使用。6、空间数据备份操作以Oracle为例，有三种备份方式：（1）脱机备份也称操作系统的冷备份。（2）逻辑备份将数据库的内容导出以二进制文件的方式存储。（3）联机热备份适用于需要实时备份的情况。7、空间数据交换操作除了利用DBMS本身的备份功能外，SDBMS还提供在数据库、工作区、数据块、要素层等层次的空间数据出库功能，其文件格式一般采用其他常用系统或标准的外部空间数据文件格式。ArcInfo数据交换格式、AutoCADDXF、地球空间数据交换格式等。1、空间数据获取扫描数字化地图、遥感影像提取、卫星定位系统和测量仪器、空间数据编辑处理等。（1）地理数据显示控制（2）空间数据获取（3）属性数据获取（4）复合要素四、空间数据操作功能空间数据采集与编辑流程图图像数据图像配准几何数据增加、移动、删除和修改拓扑维护地理属性连接简单要素建立语义关系建立复合要素可编辑地理要素层控制点数据块选择数据块之间拓扑建立地理数据库2、空间关系建立所获取的点、线、面地理实体数据的空间关系建立，可采用手工编辑和自动生成两种方法。复杂的空间关系，一般采用人工输入方法。待拓扑的线段自相交和相交处理点－线拓扑自动构建多边形自动生成拓扑关系检查地理要素拓扑关系入库地理数据库拓扑关系处理流程图（1）图形数据预处理在二维空间上，线状地理实体在二维平面上不自相交。（2）点线拓扑关系生成道路网络拓扑关系；结点匹配算法。（3）线－多边形拓扑关系生成平面上一条不自相交的有向封闭线所形成的图形为多边形，该线即为多边形的边界。（4）拓扑关系检查连通性搜索、显示结点的度、搜索最短路径。3、空间数据的检索和查询查询：作用在库体上的函数，返回满足条件的内容。检索：从空间数据库的全集合中按照检索标准迅速挑选出用户所需要的部分内容。同时，空间数据库需要强有力的查询语言的支持，以方便访问、查询和处理空间数据，实现空间数据的安全性和完整性控制。相关数据关联空间查询图形显示地理空间数据库地理要素层数据查询与分析流程图（1）空间数据类型与算子操作空间扩展SQL主要增加了空间数据类型和空间操作算子，以满足空间特征的查询。空间数据类型：polyline/polygon/image/complex空间操作算子：一元、二元空间操作算子（2）扩展关系数据库的查询语言(SQL)（3）可视化空间查询将查询语言的元素，特别是空间关系，用直观的图形或符号表示。（4）超文本查询把图形、图像、字符等皆当作文本，并设置一些热点。用鼠标点击热点后，可以弹出说明信息、播放声音、完成某项工作等。（5）自然语言空间查询适用于专业领域的GIS。（6）查询结果显示表格、统计图表、专题图等。4、空间数据编辑功能（1）加入删除线段、点（2）边的内点操作移动、加入和删除（3）接链、断链（4）拓扑编辑结点、弧段和面拓扑编辑5、空间数据可视化地图投影与变换地图显示地理空间数据库地理要素层地图符号库数据块地图输出生成流程图点符号库线符号库面符号库