空间数据组织与管理.ppt

,空间数据组织,空间数据管理,空间数据结构矢量数据结构栅格数据结构矢量、栅格结构对比空间数据库特点传统数据库模型及特点层次数据模型网络数据模型关系数据模型现行空间数据库管理方案混合数据管理模式扩展数据管理模式统一数据管理模式,空间数据组织与管理,定义：矢量数据结构通过记录空间对象的坐标及空间关系来表达空间对象的位置。点：空间的一个坐标点；线：多个点组成的弧段；面：多个弧段组成的封闭多边形；获取方法定位设备（全站仪、GPS、常规测量等）地图数字化间接获取栅格数据转换空间分析（叠置、缓冲等操作产生的新的矢量数据）矢量数据表达考虑内容矢量数据自身的存储和管理几何数据和属性数据的联系空间对象的空间关系（拓扑关系）矢量数据表达简单数据结构拓扑数据结构属性数据组织,矢量数据结构,矢量数据表达简单数据结构只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系。又称面条结构。存储：独立存储：空间对象位置直接跟随空间对象；点位字典：点坐标独立存储，线、面由点号组成特征无拓扑关系，主要用于显示、输出及一般查询公共边重复存储，存在数据冗余，难以保证数据独立性和一致性多边形分解和合并不易进行，邻域处理较复杂；处理嵌套多边形比较麻烦适用范围：制图及一般查询，不适合复杂的空间分析,矢量数据结构（续）,标识码,属性码,空间对象编码唯一连接几何和属性数据,数据库,独立编码,点:(x,y)线:(x1,y1),(x2,y2),(xn,yn)面:(x1,y1),(x2,y2),(x1,y1),点位字典,点:点号文件,线:点号串,面:点号串,存储方法,矢量数据结构（续）,矢量数据表达拓扑数据结构不仅表达几何位置和属性，还表示空间关系表达对象：关联关系表达方式全显式表达部分显式表达拓扑关系物理实现直接存储串行指针拓扑关系与数据共享采用拓扑关系的原则,矢量数据结构（续）,拓扑结构：全显式表达,矢量数据结构（续）,拓扑结构：部分显式表达,用上述部分表格表示空间目标的拓扑关系System：面-弧、弧-点DIME：弧-点、弧-面目前商用GIS还没有超出上述四个表格的拓扑关系,矢量数据结构（续）,拓扑结构：物理实现,串行指针面-弧、点-弧：变长记录，不方便直接存储POLYVRT（美国计算机图形及空间分析实验室）TIGER（美国人口调查局）直接存储Arc/Info、GeoStar,矢量数据结构（续）,拓扑结构：拓扑关系与数据共享维护数据的一致性,拓扑:移动结点,无拓扑:移动结点,矢量数据结构（续）,拓扑结构：是否需要拓扑结构?,应用目的制图或一般查询，可不要拓扑结构空间分析，则应建立拓扑关系服务对象和系统数据结构面状目标：面-弧、弧-面网络目标：点-弧、弧-点,矢量数据结构（续）,矢量数据结构：属性数据表达与组织,属性特征类型类别特征：是什么说明信息：同类目标的不同特征属性特征表达类别特征：类型编码说明信息：属性数据结构和表格属性表的内容取决于用户图形数据和属性数据的连接通过目标识别符或内部记录号实现。,矢量数据结构：特点,用离散的点描述空间对象与特征，定位明显，属性隐含用拓扑关系描述空间对象之间的关系面向目标操作，精度高，数据冗余度小与遥感等图象数据难以结合输出图形质量号，精度高,定义以规则像元阵列表示空间对象的数据结构，阵列中每个数据表示空间对象的属性特征。或者说，栅格数据结构就是像元阵列，每个像元的行列号确定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。每个栅格单元只能存在一个值。对于栅格数据结构点：为一个像元线：在一定方向上连接成串的相邻像元集合。面：聚集在一起的相邻像元集合。获取方式：遥感数据图片扫描数据矢量数据转换手工方式栅格数据坐标系栅格数据压缩编码方案栅格数据的分层栅格数据的组织方法栅格数据特点,栅格数据结构,点,线,面,栅格数据结构：坐标系与描述参数,Y：列,X：行,西南角格网坐标（XWS，YWS）,格网分辨率,格网方向,栅格数据结构：单元值确定,百分比法,面积占优,重要性,中心点法,A连续分布地理要素,C具有特殊意义的较小地物,A分类较细、地物斑块较小,AB,栅格数据结构：压缩编码方案,起点行列号，单位矢量R:(1,5),3,2,2,3,3,2,3,链式编码,游程长度编码,逐行编码数据结构:行号,属性,重复次数1,A,4,R,1,A,4,块状编码,正方形区域为记录单元数据结构:初始位置,半径,属性(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),四叉树编码,栅格数据结构：数据分层,土壤,地貌,森林,建筑物,Z,Y,X,栅格数据结构：数据组织,栅格数据结构：特点,离散的量化栅格值表示空间对象位置隐含,属性明显数据结构简单,易于遥感数据结合,但数据量大几何和属性偏差面向位置的数据结构,难以建立空间对象之间的关系,几何偏差,属性偏差,矢量栅格数据较比,数据结构选择原则,要素还是位置？可获取的数据定位要素的必要精度需要什么类型的要素需要什么类型的拓扑关联所需空间分析类型生产地图类型,空间数据管理：空间数据库,数据库定义：数据库是为一定目的服务，以特定结构存储的相关联的数据的集合。特点：数据独立于应用程序而集中管理数据之间建立联系，反映了现实世界信息的联系数据模型层次模型网络模型关系模型,空间数据管理：空间数据库（续）,空间数据库定义：空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合特点：数据量特别大属性数据和空间数据联合管理数据应用范围广泛空间数据库的数据特征空间特征非结构化特征空间关系特征分类编码特征海量数据特征,传统数据库与空间数据库的比较,现行空间数据库管理方案,基于文件与关系式数据库的空间数据混合管理方案基于关系式数据库的空间数据管理方案基于对象关系式数据库的空间数据管理方案。,文件关系数据库混合管理方案,属性数据建立在RDBMS上，数据存储和检索比较可靠、有效；几何数据采用图形文件管理，功能较弱，特别是在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制方面，比商用数据库要逊色得多。空间数据分开存储，数据的完整性有可能遭到破坏。GIS软件：Arc/Info，MGE，GenMap等,早期,GIS用户界面,图形处理,DBMS,图形文件库,属性数据库,高级语言,ODBC协议,数据库开发,数据库开发,全关系式数据库管理方案,属性数据、几何数据同时采用关系式数据库进行管理空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接，数据存取较快属间接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的空间操作GIS软件：System9，SmallWorld、Geovision等,对象关系数据库管理方案,对现有的关系数据库进行扩展，增加空间数据类型解决了空间数据变长记录的存储问题，由数据库软件商开发，效率较高用户不能根据GIS要求进行空间对象的再定义，因而不能将设计的拓扑结构进行存储GIS软件：TIGER，Geo+、GeoTropics等,GIS空间数据组织,空间数据索引,空间索引概念根据空间对象位置和形状或空间对