地理信息系统空间数据库.pptxVIP

第1页/共89页地理信息系统空间数据库第2页/共89页§1 空间数据库概述1.1数据管理技术发展阶段经历三个阶段：人工管理：20世纪50年代中期以前。1946，第一台电脑ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator）在美国宾夕法尼亚大学诞生。计算机主要用于科学计算，没有数据管理功能。数据与程序是一个整体，数据只为本程序所使用，不能共享。文件管理：20世纪50年代后期至60年代中期。计算机用于科学计算，也用于数据管理。数据以文件形式长期保存在磁盘上。但文件之间相互独立、缺乏联系。数据重复产生冗余。文件建立、存取、查询、插人、删除、修改等操作都要用程序实现。数据库管理：60年代后期以来。程序和数据的联系通过数据库管理系统实现。数据不再面向特定的某个或多个应用，而是面向整个应用系统。数据冗余减少，实现了数据共享。用户可以使用查询语言或终端命令操作数据库。第3页/共89页数据库是数据库系统的简称。一个完整的数据库系统应当包括三个组成部分：（1）数据库存储系统：按照一定的结构组织在一起的相关数据的集合；（2）数据库管理系统：提供数据库建立、使用和管理工具的软件系统；（3）数据库应用系统 ：根据用户需求建立的具有数据库访问功能的应用软件。第4页/共89页空间数据管理方法发展1.2 空间数据库的概念第5页/共89页空间数据库应用系统空间数据库管理系统空间数据库存储系统空间数据库系统也由三个部分组成： 第6页/共89页（1）空间数据库存储系统 空间数据库存储系统是GIS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。一般以一系列特定结构的文件形式存储在硬盘、光盘等介质上。在GIS中，空间数据库是核心。 第7页/共89页（2）空间数据库管理系统 指能够对介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义，提供空间数据查询、检索、存取、维护和更新功能的软件系统。 第8页/共89页（3）空间数据库应用系统 指由GIS的空间分析模型和应用模型所组成的软件。可以管理空间数据，运用空间数据进行分析和决策。 第9页/共89页1．3 空间数据库的设计空间数据库的设计就是将地理空间实体以一定组织形式在数据库系统中加以表达的过程。空间数据模型是对空间实体进行描述和表达的手段。空间数据库设计最终归结为空间数据模型设计第10页/共89页空间数据设计的过程和步骤 GIS空间数据库的设计经历过程：现实世界-信息世界-计算机世界第11页/共89页 空间数据库设计步骤：（1）需求分析：系统分析特定的专业应用需求。（2）概念设计: 把用户的需求加以解释，并用概念模型表达出来。概念模型是对现实世界的抽象。主要描述数据及其之间的语义关系。如实体-联系模型、面向对象数据模型。（3）逻辑设计：把概念模型利用数据库管理系统提供的工具映射为计算机中数据库管理系统所支持的数据模型。如实体-联系模型转换成关系数据库模型。（4）物理设计：数据库的逻辑模型在实际物理存储设备上加以实现，建立物理数据库。第12页/共89页用户需求解释概念模型数据映射逻辑模型物理实现 物理模型 空间数据库设计过程数据库的系统结构第13页/共89页§ 2 空间数据库概念模型设计 概念模型要反映GIS需求。对现象世界认识与抽象，包括：特征描述、关系分析、过程模拟等，用概念化模型表达。概念模型必须具备丰富的语义表达能力，易于设计人员交流和理解，修改，向各种模型转换等特点。常用概念模型：（1）传统数据模型（层次模型、网状模型、关系模型）（2）语义数据模型（3）面向对象数据模型 传统数据模型的缺点:第14页/共89页 商用数据库大多数仍采用传统的数据模型，尤其是关系数据模型。但实际应用中存在不足，表现在以下几方面。 (1)以记录作为数据模型的基本结构，不能很好地面向对象(2)不能以自然方式表示客体之间的联系 客体联系被掩盖在记录、属性之中。主干道和支道相联。 (3)数据语义贫乏 数据语义是指数据本身具有的表达数据属性及其关系的能力。各属性之间关系（从属关系、性质、成分 ）通过文字来叙述。城市人口、男性、女性。 关系：城市人口=男性+女性（4）数据类型少，难以满足用户需要 整数、实数、字符型和日期型等。缺拓扑数据。 第15页/共89页2.2 语义数据模型 语义模型的模型结构是由若干种抽象所组成，用这些抽象来描述空间实体的基本语义特征，再根据语义模型结构规则把这些抽象结合起来形成模型。模型形成空间实体类别以及这些类别之间的关联。 最常用语义模型是实体-联系模型（Entity-Relationship model,E-R模型）。 E-R模型的3个语义概念： 实体、联系和属性 第16页/共89页实体：对客观存在的起独立作用的事物的一种抽象。 用矩形符