2020年浅析基于面向对象数据库的空间数据管理应用与设计论文

基于面向对象数据库的空间数据管理应用与设计分析从信息构成来看，与空间位置相关的数据占80%以上。特别是随着现代定位技术和遥感技术的广泛应用，以空间数据库为特征的数据类型日益多样化，由此带来的数据库管理面临新的挑战。从空间数据管理的现状来看，大多是文件、文件管理、关系数据库、全关系数据库、中间件空间数据库管理、面向对象数据库管理等。在文件管理方面，数据安全性和一致性相对统一。对于关系数据库和其他混合管理模式，数据和属性数据的完整性可能会被破坏，因为它们是分开存储的。类似地，当访问可变长度的关系数据库时，也将涉及由数据处理和二进制转换引起的低效率。从空间数据管理的实践来看，许多学者提出了不同的管理思想，尤其是在关系数据库的空间数据管理方面。一些学者提出基于空间数据设计关系数据库。一些学者提出了一种基于空间数据映射的嵌入式SQLite方法。一些学者还通过分析遥感影像数据，提出了基于ArcSDE技术的算法。然而，对于面向对象的数据库，如SQLServer、Oracle、PostgreSQL等主流数据库，由于其非结构化的特点，在数据访问管理中很难实现对不同领域的直接访问。特别是两个数据库在编程上的不匹配，也给空间数据管理带来了更长的时间消耗，影响了空间数据库管理效率的提高。根据空间数据管理对象的特殊性，主要分为矢量数据、栅格数据和图像数据。在编程语言设计中，光栅层类、矢量层类和图像层类通常被定义为表示不同类型的数据。因此，还有三种空间数据管理机制。一是基于矢量的空间数据管理机制，利用欧氏几何中的点、线、面和组合来表示数据的空间分布，并从矢量数据精度和存储冗余方面进行网络分析。例如，0维点、1维线和2维平面根据尺寸变化进行划分。在数据表示中，坐标用于表示一个点，连续坐标点用于表示一条线。该表面由外部边界和多个内部边界组成。边界被表示为环，并且该环由多个连续的点坐标组成。因此，在面向对象的程序设计中，可以用点、线和多边形来表示空间数据和属性特征，通过建立基于面向对象数据库的矢量数据库检索机制，可以实现面向对象数据库的管理。从空间数据库中的栅格数据来看，大多数栅格数据是统一的栅格像元，由相应的属性值表示。例如，网格结构中的点可以由单个网格表示，并且它们的值不同于相邻网格的值。网格线由连续的网格单元组成，每个属性值都是一致的，但不同于相邻的网格值。面由连续聚集的多个网格单元组成。区域中的网格值是一致的，而邻域中的网格值是不同的。从空间数据结构的构成来看，网格数据表达可以用单元格来表示，每个网格单元格有三个部分：行号、列号和值，而网格表示起始坐标、行号和列号；栅格图层是表示空间参考信息的栅格数据图层。对于图像数据的管理，不同的感测模式、空间大小和监测到的动态数据变化信息可以从其记录载体来表征并以图像模式呈现，从而为后续的图像空间数据管理创造条件。通过面向对象编程，图像类作为图像数据的表达结构，通过图像处理功能实现二进制文件的转换，便于快速访问。当然，遥感影像数据的管理大多是基于块的，建立面向对象的块数据检索是实现访问操作的前提。在空间数据系统的管理中，需要满足三个要求。一是访问矢量、光栅和图像数据。二是满足矢量、栅格和图像数据类型的定义、检索和更新。三是实现矢量、栅格和图像数据的可视化交互管理。因此，在设计空间数据库管理系统时，有必要从两个方面保证协同管理。3.1系统架构设计根据面向对象数据库的基本原型，有必要建立一个三层数据管理框架，即基础数据库层、数据库管理功能层和数据库服务层。对于基础数据库层，主要包括面向对象的矢量数据库、栅格数据库和影响数据等空间数据，这也是整个数据库设计的基础。对于数据库管理功能层，主要满足基于空间数据的表示、访问、数据库检索和空间数据更新的需求。对于数据库服务层，为满足空间数据的表示和控制，添加和删除空间数据，缩放空间数据层，平移操作，为用户在系统与空间数据交互的过程中浏览提供条件。3.2软件开发平台的实现空间数据库管理系统模型以Visual Studio软件为开发平台，以开源数据库Db40为访问平台。在空间数据库的设计中，采用面向对象的数据库访问方式，分别从点、线、面矢量数据的转换和表示建立了db40数据库的访问机制。栅格数据库用于满足空间数据库中栅格数据类型的访问，特别是栅格数据库的检索和更新机制，实现了栅格数据的快速可视化管理。根据空间数据库中不同城市、建筑物和边界的差异，将高程模型集成到栅格数据表示中，通过亮度区分不同的高程区域，以满足空间数据遥感图像的精确显示。从本研究对空间数据库的分析和应用来看，面向对象数据库系统的设计应满足矢量空间数据、栅格空间数据和图像数据的结构转换。特别是在数据库类的设计中，应该避免面向对象编程语言在空间数据表示和执行方面的低效。通过建立空间数据库中不同