1、第二部分 地理空間數(shù)據(jù)組織與管理（二）第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)的基本特征和描述內(nèi)容 2、空間屬性特征 空間屬性特征是對所對應(yīng)的空間實體或現(xiàn)象的說明信息。它從定性角度和定量角度來描述和區(qū)分不同的地理實體或現(xiàn)象。如分類、數(shù)量和名稱等。一般來講，屬性描述的內(nèi)容的多少與建立數(shù)據(jù)庫的目的有關(guān)。 其內(nèi)容可進(jìn)一步分為主導(dǎo)屬性和擴(kuò)展屬性。前者是描述一個地理實體或現(xiàn)象所必須的基本內(nèi)容，后者是根據(jù)用戶的需要添加的。如對道路的屬性，標(biāo)識碼、分類碼、名稱、寬度、長度、路面材料、等級等是主導(dǎo)屬性，而車流量、車道數(shù)量、建設(shè)年代、權(quán)屬等是擴(kuò)展屬性。但有時這種劃分也并不明顯，關(guān)鍵是其在信息系統(tǒng)中的重要性。第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)的基

2、本特征和描述內(nèi)容3、時間特征 時間特征是描述地理實體或現(xiàn)象隨時間變化的特征。按照信息系統(tǒng)記錄時間的方式，可分為絕對時間和相對時間。前者是地理實體或現(xiàn)象實際發(fā)生變化的絕對時刻，后者則是發(fā)生變化的時間段。第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)的基本特征和描述內(nèi)容 地理數(shù)據(jù)的位置特征和屬性特征相對時間特征來講，常常呈相互獨立的變化，即在不同的時間，空間位置不變，但屬性可能發(fā)生變化，反之依然。這種變化可能是局部的變化或整體的變化，對于一個空間數(shù)據(jù)庫來講，兩者可能是并存的，這就為地理空間數(shù)據(jù)的管理和更新帶來了復(fù)雜性。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層二、空間數(shù)據(jù)描述的內(nèi)容 從上述內(nèi)容可以知道，要完整地描述地理空間數(shù)據(jù)，

3、必須從以下幾個方面進(jìn)行： 1、編碼 2、位置 3、類型 4、行為 5、屬性 6、說明 7、關(guān)系第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層 空間數(shù)據(jù)的分類、分層和空間索引是GIS空間數(shù)據(jù)組織的重要方式和內(nèi)容?？臻g數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)為空間數(shù)據(jù)的編碼系統(tǒng)的建立提供了依據(jù)。分層是數(shù)據(jù)分類的直接結(jié)果，通過分層，將同類地理實體或現(xiàn)象組織在一個數(shù)據(jù)層。索引通過建立空間實體參考坐標(biāo)與計算機(jī)屏幕坐標(biāo)之間的關(guān)系，提供快速的空間檢索功能。分類、分層和索引它們共同組成了空間數(shù)據(jù)有效組織的完整內(nèi)容。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層一、空間數(shù)據(jù)分類與編碼 1、分類 分類是將具有共同的屬性或特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起，而把不同屬性

4、或特征的事物或現(xiàn)象分開的過程。 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層分類的基本原則是：（1）科學(xué)性：選擇事物或現(xiàn)象最穩(wěn)定的屬性和特征作為分類的依據(jù)。（2）系統(tǒng)性：應(yīng)形成一個分類體系，低級的類應(yīng)能歸并到高級的類中。（3）可擴(kuò)性：應(yīng)能容納新增加的事物和現(xiàn)象，而不致于打亂已建立的分類系統(tǒng)。（4）實用性：應(yīng)考慮對信息分類所依據(jù)的屬性或特征的獲取方式和獲取能力。（5）兼容性：應(yīng)與有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層空間數(shù)據(jù)編碼是指確定空間數(shù)據(jù)分類代碼的方法和過程。代碼是一個或一組有序的易于被計算機(jī)或人識別與處理的符號，是計算機(jī)鑒別和查找信息的主要依據(jù)和手段。 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編

5、碼和數(shù)據(jù)分層代碼的功能主要有：（1）鑒別，代碼代表對象的名稱，是鑒別對象的唯一標(biāo)識。（2）分類，當(dāng)按對象的屬性分類，并分別賦予不同的類別代碼時，代碼又可作為區(qū)分分類對象類別的標(biāo)識。（3）排序，當(dāng)按對象產(chǎn)生的時間、所占的空間或其它方面的順序關(guān)系排列，并分別賦予不同的代碼時，代碼又可作為區(qū)別對象排序的標(biāo)識。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層編碼應(yīng)遵循一定的原則。主要包括：（1）唯一性，一個代碼只唯一地表示一類對象。（2）合理性，代碼結(jié)構(gòu)要與分類體系相適應(yīng)。（3）可擴(kuò)性，必須留有足夠的備用代碼，以適應(yīng)擴(kuò)充的需要。（4）簡單性，結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，長度應(yīng)盡量短。（5）適用性，代碼應(yīng)盡可能反映對象的特點，

6、以助記憶。（6）規(guī)范性，代碼的結(jié)構(gòu)、類型、編寫格式必須統(tǒng)一。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層代碼的類型是指代碼符號的表示形式，有數(shù)字型、字母型、數(shù)字和字母混合型三類。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層二、空間數(shù)據(jù)的分層與分區(qū)1、分層 地理空間數(shù)據(jù)可按某種屬性特征形成一個數(shù)據(jù)層，通常稱為圖層。圖層是描述某一地理區(qū)域的某一（有時也可以是多個）屬性特征的數(shù)據(jù)集。因此，某一區(qū)域的地理目標(biāo)可以看成是若干圖層的集合。原則上講，圖層的數(shù)量是無限制的，但實際上要受GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)存儲空間等的限制。 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層數(shù)據(jù)層 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層通常按以下方法對地理

7、目標(biāo)進(jìn)行分層：(1)、按專題分層，每個圖層對應(yīng)一個專題，包含某一種或某一類數(shù)據(jù)。如地貌層、水系層、道路層、居民地層等。(2)、按時間序列分層，即把不同時間或不同時期的數(shù)據(jù)分別構(gòu)成各個數(shù)據(jù)層。(3)、按實體幾何類型分層，因數(shù)據(jù)文件存儲和屬性管理的需要，因點、線、面實體在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的差別，GIS軟件一般都按點、線、面類型分別存儲文件。 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層(4)、按實體屬性結(jié)構(gòu)分層，即便是同一類型或統(tǒng)一專題的數(shù)據(jù)，因?qū)傩匀≈殿愋突驅(qū)傩皂椀牟煌残鑼⑺麄兎衷诓煌膱D層。(5)按照垂直切面分層。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層2、分區(qū) 在GIS的數(shù)據(jù)組織中，通常將若干幅地圖形成的

8、區(qū)域當(dāng)成一個工作單元，稱之為工作區(qū)（ Workspace）。工作區(qū)的邊界形狀可以是規(guī)則的格網(wǎng)，也可以是多邊形。 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層工作區(qū)與圖層的關(guān)系 工作區(qū)工作層第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層 工作層是空間數(shù)據(jù)處理的一個工作單元，在平面上可能與工作區(qū)范圍一致，在垂直方向，不同的GIS軟件的定義存在區(qū)別。 工作層的概念 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層邏輯層可以任意定義，根據(jù)用戶需要，一個邏輯層可以包含任意多個地物類，如在道路層中允許有水系層、房屋層等。在邏輯層中，數(shù)據(jù)層的物理存儲關(guān)系沒有改變，僅是建立了一個對照表，每個邏輯層包含了那些指向地物類的指針。工作層、邏輯層

9、的例子（feature class,layer） 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)分層地物類是相同的地物組合在一起，形成地物類。地物類一般也是邏輯上的，即一個工作層包含多個地物類。相同的地物類具有相同的編碼，具有相同的顏色、符號等，并且屬于同一種幾何類型，或是點狀地物，或是線狀地物，或是面狀地物。 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引 在空間數(shù)據(jù)的組織方面，空間索引機(jī)制是實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)快速查詢檢索的重要手段，也是海量空間數(shù)據(jù)管理所必須的?？臻g索引是一個層次結(jié)構(gòu) 空間索引的層次結(jié)構(gòu) 分區(qū)索引（圖幅索引）地物索引第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引一、無縫圖層 在邏輯上，一個地區(qū)、一個城市應(yīng)該是一個整體，即當(dāng)作一個工程

10、看待，用戶可以在一個工程內(nèi)任意、開窗、放大、漫游、查詢、分析和制圖。分幅測繪的地圖應(yīng)該在物理位置或邏輯位置上拼接成一個連續(xù)的圖層 。 前者稱為物理無縫圖層，后者稱為邏輯無縫圖層。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引無縫圖層 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引物理圖層是直接將圖幅先進(jìn)行接邊處理，然后將分幅的地圖文件進(jìn)行合并，得到一個在空間上是連續(xù)的圖層。這是當(dāng)前建立無縫圖層最常用的方法。邏輯圖層不改變分幅圖層的物理存儲位置，而是建立跨圖幅地物的索引，實現(xiàn)對地物的跨圖幅操作。 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引圖幅的邏輯接邊 無縫圖層的例子(對象合并)漫游窗口漫游方向主帶中央經(jīng)線鄰帶中央經(jīng)線帶邊經(jīng)線跨帶問題的產(chǎn)生 第四節(jié)

11、空間數(shù)據(jù)的空間索引二、工作區(qū)索引 對于海量數(shù)據(jù)來講，由于圖層的范圍過大，不便于數(shù)據(jù)操作，因此還需要分成若干個工作區(qū)。并建立一個工程和它包含的工作區(qū)之間的空間索引。 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引工作區(qū)索引 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引通過一個記錄每個工作區(qū)的范圍的空間坐標(biāo)的空間索引文件，就可以建立工程與工作區(qū)的關(guān)系。建立了這樣的索引文件后，用戶可以在工程管理界面下，開窗任意進(jìn)入某一個、或幾個工作區(qū)。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引三、目標(biāo)索引(對象索引，地物索引) 工作區(qū)索引可以看成是最粗一級的空間索引。在圖形操作中，對無縫圖層來講，一般在一個工作區(qū)的空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較大，為了實現(xiàn)快速的查詢，還需要建立地

12、物與用于屏幕操作的鼠標(biāo)的屏幕坐標(biāo)之間的索引?？臻g索引用于快速定位查詢數(shù)據(jù)庫中與要查詢的對象相匹配的對象。 大二進(jìn)制字段存儲坐標(biāo)數(shù)據(jù)由于空間數(shù)據(jù)對象不具備排序性能，因此，基于排序文件建立索引的方法需要改進(jìn)。空間索引建立的基本依據(jù)是空間對象的臨近性。即在空間位置上相臨近的對象，在存儲空間上也采取臨近存儲。這種思路的實現(xiàn)，是建立在對空間的劃分的基礎(chǔ)上的。不同的空間劃分方法，會產(chǎn)生不同的索引方法?？臻g數(shù)據(jù)庫中的對象具有不規(guī)則的形狀，正是這種不規(guī)則的形狀造成計算代價的提高。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引1、窗坐標(biāo)索引機(jī)制 窗坐標(biāo)索引機(jī)制是基于記錄對象空間范圍的索引機(jī)制，即當(dāng)記錄每個空間對象的坐標(biāo)時，同時記錄

13、其對象的最大、最小窗坐標(biāo)。所謂窗坐標(biāo)，是指完全包含該對象的最小外接矩形的對角點坐標(biāo)（矩形邊界平行坐標(biāo)軸） 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引空間對象的窗 基于窗的空間對象檢索第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引2、格網(wǎng)索引機(jī)制 格網(wǎng)索引機(jī)制是事先將工作區(qū)按一定的規(guī)則劃分為格網(wǎng)，并記錄每一格網(wǎng)內(nèi)所包含的空間對象。為了建立空間索引的線性表，可以將格網(wǎng)按Morton碼進(jìn)行編碼，并建立Morton與空間對象的關(guān)系 。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引格網(wǎng)索引的編碼（Peano） 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引3、BSP索引機(jī)制 BSP樹實質(zhì)上是一個二叉樹，它將目標(biāo)空間逐級進(jìn)行一分為二的劃分。 BSP樹索引

14、 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引4、KDB樹索引機(jī)制 KDB樹是BSP樹向多維空間地擴(kuò)展。KDB樹的優(yōu)點是可以對多維空間的點進(jìn)行動態(tài)索引，刪除和增加空間點對象很方便；缺點是不直接支持占據(jù)一定空間范圍的空間對象，如二維空間中的線與面。 2、KDB樹KDB樹有兩個基本的結(jié)構(gòu)，區(qū)域頁面和點頁面。當(dāng)一個點頁面包含對象識別碼時，區(qū)域頁面描述存儲數(shù)據(jù)點的子空間信息和指向子結(jié)點的指針。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引5、R樹和R+樹索引機(jī)制 它是設(shè)計一些虛擬的圖框，將一些空間距離相近的空間對象包含在這些矩形框內(nèi)。矩形框包含空間對象的指針，因而可以作為空間索引。矩形框的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為： Rect (Rectangle-ID

15、, Type, Min-X, Min-Y, Max-X, Max-Y) 其中，Rectangle-ID為矩形框的對象標(biāo)識；Type為表示矩形框是虛擬對象還是實際空間對象；Min-X, Min-Y, Max-X, Max-Y為矩形框的最大最小坐標(biāo)。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引構(gòu)造矩形框的原則是：（1）矩形之間盡可能少重疊；（2）矩形盡可能包含更多的空間對象；（3）矩形可以嵌套，即矩形可以包含更小的矩形。R樹B11.10.28第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引進(jìn)行空間檢索時，首先判斷哪些虛擬矩形落在檢索窗口內(nèi)，然后進(jìn)一步判斷落在檢索窗口內(nèi)的虛擬矩形中的哪些空間對象為被檢索對象。 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引R

16、+樹索引允許矩形相互重疊，允許一個空間對象同時為多個虛擬矩形所包圍 R+ 樹索引 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引6、CELL樹索引機(jī)制 鑒于R樹和R+樹索引的缺陷，CELL樹的做法是，借鑒BSP樹和R樹的機(jī)制，采用凸多邊形代替矩形作為劃分區(qū)域的基本單元，子空間不允許重疊 第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的空間索引CELL樹索引 過濾精練計算策略對許多空間連接查詢來說，過濾階段可以簡化為確定全部矩形兩兩相交的問題?？紤]兩個矩形集合（圖1-37b）, 和,它們分別代表參與連接的兩個表中空間屬性的MBR。一個矩形T可以用其左下角（T.xl,T.yl）及右上角（T. xu,T.yu）的坐標(biāo)來確定，如圖1-37 a所示。將

17、R和S中的所有的矩形按它們左下角的x 值，即T.xl來排序，經(jīng)過排序的矩形如圖1-37c 所示?，F(xiàn)在把集合中所有的R和S的（排序后的）矩形放在一起，并作如下處理：確定相交矩形對。A 是兩個矩形集合，b 是標(biāo)出左下角和由上角的矩形T。c 是排序后的矩形的集合。注意平面掃描算法的過濾特性在本例中，有12個可能的矩形對將被連接，過濾階段將可能的數(shù)目降低為5。然后使用精煉過程驗證著5對是否滿足查詢謂詞。第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型 空間數(shù)據(jù)模型的發(fā)展與數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。第一代層次與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫（以1969年IBM公司研制的IMS為標(biāo)志）帶動了GIS層次數(shù)據(jù)模型（Hierarchical Model）和網(wǎng)

18、絡(luò)數(shù)據(jù)模型（Network Data Model）的發(fā)展；第二代關(guān)系數(shù)據(jù)庫（以O(shè)racle, SQL Server, Sybase為代表）帶動了GIS關(guān)系數(shù)據(jù)模型的發(fā)展；而面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型技術(shù)對數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，成為第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要標(biāo)志，進(jìn)而促進(jìn)了GIS面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型（Object-oriented Data Model）的發(fā)展。第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特點是數(shù)據(jù)庫技術(shù)和其他技術(shù)相結(jié)合，表現(xiàn)為分布式數(shù)據(jù)庫、工程數(shù)據(jù)庫、演繹數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、地理數(shù)據(jù)庫等新技術(shù)層出不窮，進(jìn)而帶動了GIS超圖數(shù)據(jù)模型的研究和發(fā)展。第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型一、三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型 1、層次模型空間

19、圖形 空間圖形的層次數(shù)據(jù)模型表示 第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型2、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型圖形的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型表示 第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型 3、關(guān)系數(shù)據(jù)模型第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型(4) 關(guān)系模型的進(jìn)一步發(fā)展 RDBMS的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面：1非結(jié)構(gòu)化大型對象（LOB-Large Object）的引進(jìn) 在關(guān)系模型中附加非結(jié)構(gòu)化內(nèi)容，用于存貯大量變長字符串和二進(jìn)制數(shù)據(jù)，是DEC公司于1981年就引進(jìn)的概念，只是當(dāng)時并未流行。隨著多媒體技術(shù)的推廣和應(yīng)用，需要對諸如文本數(shù)據(jù)、圖象數(shù)據(jù)、靜止的視頻片斷、全動感的視頻信息、聲音波形等等這類大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和管理，于是在目前一些大型的RDBMS（如D

20、B2、Oracle等）中，增加了大型對象這種數(shù)據(jù)類型。第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型2分布式數(shù)據(jù)庫 1970年代中期以來，由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的迅速發(fā)展以及在地理上分散的公司、團(tuán)體和組織對于數(shù)據(jù)庫更為廣泛的應(yīng)用需求，在集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展了分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩者相互滲透和有機(jī)結(jié)合的結(jié)果。目前，在該領(lǐng)域里，一些工作已經(jīng)取得了顯著的成果；許多基本問題已得到解決；一批原型系統(tǒng)已經(jīng)研究成功并獲得了許多經(jīng)驗；一些商品化的產(chǎn)品正在研制或已經(jīng)推出。如Oracle、Informix、Sybase等等。3對象特性的融入 為了迎接面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫在非傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹃P(guān)系

21、數(shù)據(jù)庫提出的挑戰(zhàn)，確保關(guān)系數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的霸主地位，關(guān)系數(shù)據(jù)庫巨頭Oracle、Sybase、DB2、Informix都在積極努力，使自己的關(guān)系型產(chǎn)品增加一些面向?qū)ο蟮某煞?。目前已?jīng)有推向市場的這類產(chǎn)品存在，如Oracle8、DB2等。第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型 4、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型存在的主要問題 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型在描述空間信息方面還存在著一些問題。主要表現(xiàn)在：第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型(1) 層次模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的局限性 層次模型反映了地理世界中實體之間的層次關(guān)系，在描述地理世界中自然的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系時簡單、直觀，易于理解，并在一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)。它用于GIS地理數(shù)據(jù)庫存在的主要問題是：1很難

22、描述復(fù)雜的地理實體之間的聯(lián)系，描述多對多的關(guān)系時導(dǎo)致物理存儲上的冗余；第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型2對任何對象的查詢都必須從層次結(jié)構(gòu)的根結(jié)點開始，低層次對象的查詢效率很低，很難進(jìn)行反向查詢；3數(shù)據(jù)獨立性較差，數(shù)據(jù)更新涉及許多指針，插入和刪除操作比較復(fù)雜，父結(jié)點的刪除意味著其下層所有子結(jié)點均被刪除；4層次命令具有過程式性質(zhì)，要求用戶了解數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)，并在數(shù)據(jù)操縱命令中顯式地給出數(shù)據(jù)的存取路徑；5基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)。第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型(2)網(wǎng)狀模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的局限性 網(wǎng)狀模型是層次模型的一般形式，反映了地理世界中常見的多對多關(guān)系，在一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)，具有一定的數(shù)據(jù)獨立和

23、數(shù)據(jù)共享特性，且運行效率較高。用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的主要問題如下：第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型1由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，增加了用戶查詢的定位困難，要求用戶熟悉數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，知道自己所處的位置；2網(wǎng)狀數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性質(zhì)，存在與層次模型相同的問題；3不直接支持對于層次結(jié)構(gòu)的表達(dá)；4基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)。第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型(3) 關(guān)系模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的局限性 關(guān)系模型表示各種地理實體及其間的關(guān)系，方式簡單、靈活，支持?jǐn)?shù)據(jù)重構(gòu)；具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，并與一階邏輯理論密切相關(guān)，具有一定的演繹功能；關(guān)系操作和關(guān)系演算具有非過程式特點。盡管如此，關(guān)系模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫也還存在一些不

24、足。主要問題是：第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型1無法用遞歸和嵌套的方式來描述復(fù)雜關(guān)系的層次和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，模擬和操作復(fù)雜地理對象的能力較弱；2用關(guān)系模型描述本身具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和涵義的地理對象時，需對地理實體進(jìn)行不自然的分解，導(dǎo)致存儲模式、查詢途徑及操作等方面均顯得語義不甚合理；3由于概念模式和存儲模式的相互獨立性，及實現(xiàn)關(guān)系之間的聯(lián)系需要執(zhí)行系統(tǒng)開銷較大的聯(lián)接操作，運行效率不夠高。 不難看出，關(guān)系模型的根本問題是不能有效地管理復(fù)雜地理對象。第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型二、面向?qū)ο蟮牡乩頂?shù)據(jù)庫模型 對象概念符合人們的認(rèn)識特點，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的提出極大地顯示了對地理數(shù)據(jù)的表達(dá)和存儲能力，成為當(dāng)前最流行的數(shù)據(jù)模型。B,1

25、1.11第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型1、基本概念（1）對象：GIS中定義為：描述一個地理實體的空間和屬性數(shù)據(jù)以及定義一系列對實體有意義的操作函數(shù)的統(tǒng)一體。應(yīng)具有如下特征：1具有一個唯一的標(biāo)識，以表明其存在的獨立性；2具有一組描述特征的屬性，以表明其在某一時刻的狀態(tài)；3具有一組表示行為的操作方法，用以改變對象的狀態(tài)。第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型 （2）對象類：同類對象的集合。共享同一屬性和方法集的所有對象的集合構(gòu)成類。（3）方法：對一個類定義的所有操作稱為方法。（4）消息：對象間的相互聯(lián)系和通信的唯一途徑是通過“消息”傳送實現(xiàn)的。 OpenGIS提出的關(guān)于空間集合體的基本構(gòu)件第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型2、面向?qū)ο蟮奶?/p>

26、性 面向?qū)ο蠓椒ň哂谐橄笮?、封裝性、多態(tài)性等特性。第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型3、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的四種核心技術(shù) 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的四種核心技術(shù)是分類、概括、聚集和聯(lián)合。 （1）分類：類是具有相同屬性結(jié)構(gòu)和操作方法的對象的集合，屬于同一類的對象具有相同的屬性結(jié)構(gòu)和操作方法。 第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型（2）概括：概括是把幾個類中某些具有部分公共特征的屬性和操作方法抽象出來，形成一個更高層次、更具一般性的超類的過程。（3）聚集：聚集是將幾個不同類的對象組合成一個更高級的復(fù)合對象的過程。（4）聯(lián)合：聯(lián)合是將同一類對象中的幾個具有部分相同屬性值的對象組合起來，形成一個更高水平的集合對象的過程。 第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模

27、型4、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的核心工具面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的核心實現(xiàn)工具是繼承和傳播。（1）繼承：繼承為面向?qū)ο蠓椒ㄋ氂?，服?wù)于概括。 第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型多重繼承關(guān)系 第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型（2）傳播：傳播是一種作用于聚集和聯(lián)合的工具，用于描述復(fù)合對象或集合對象對成員對象的依賴性并獲得成員對象的屬性的過程。它通過一種強(qiáng)制性的手段將成員對象的屬性信息傳播給復(fù)合對象。 第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型5、面向?qū)ο蟮乩頂?shù)據(jù)模型的特點 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型有三個特點：（1）可充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型是一種基于抽象的模型，允許設(shè)計者在基本功能上選擇最為適用的技術(shù)。如可以把矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一為一種高層次的實體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以具有矢量結(jié)構(gòu)和柵格結(jié)構(gòu)的特點，但實際的操作仍然是矢量數(shù)據(jù)用矢量運算，柵格數(shù)據(jù)用柵格算法。（2）具有可擴(kuò)充性。由于對象是相對獨立的，因此可以很自然和容易地增加