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GIS空间数据库 第一节 空间数据库概述 一、数据与数据库 1. 数据：描述事物的符号记录，是数据库中存储的基本对象。 2. 数据库：数据库(Data Base)：是以一定的组织方式存储在一起的相互关联的数据集合。 数据库系统包括数据库、数据库管理系统和数据库应用系统三个组成部分。 计算机对数据的管理经过了三个阶段 ： 程序管理阶段 、文件管理阶段 、数据库管理阶段 空间数据库概念 是GIS中存储的与应用相关的地理空间数据的总和。（是GIS基本且重要的组成部分） 数据库＝数据库系统 空间数据库管理系统的实现 （1）常规DBMS进行扩展，使有空间数据存储、管理功能；（Oracle） （2）常规DBMS基础上加一层空间数据库引擎。（ESRI的SDE（Spatial Database Engine）） GIS数据库的特点（与其它数据库相比） 不仅属性数据，还有大量的空间数据 数据量大，即使是一个极小的区域 数据的应用相当广，如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管理、 道路建设等等。 数据库管理系统：提供数据库建立、使用和管理的软件系统。 数据库应用系统：为满足特定用户数据处理要求而建立起来的，具有数据库访问功能的应用软件，提供给用户一个访问和操作特定数据库的用户界面。 第二节 空间数据库的设计 一、数据的管理模式： 人工阶段（50年代中期以前）、 文件系统阶段（50年代后期到60年代中期） 数据库系统阶段（60年代后期始） 二、空间数据库的设计 空间数据库设计就是把现实世界中一定范围内存在着的应用数据抽象成一个数据库的具体结构的过程。 实质：如何将地理实体以一定组织形式在数据库中表达。即空间实体数据的模型化问题。 2. 概念模型（空间特征，关系描述） （1）空间特征：点、线、面、体四种基本类型； （2）实体在空间、时间、属性三方面存在联系： 空间联系：空间位置、分布、关系、运动等； 时间联系：客体随时间变化，可构成时态数据库； 属性关系：属性多级分类中的从属关系、聚类关系、相关关系。 3. 空间数据库的数据模型设计 空间数据模型：对空间客体进行描述和表达的数学手段，使之能反应客观实体及其关系。 常用数据模型：层次模型；网状模型；关系模型；语义模型；面向对象模型。 4. 空间数据库的设计原则 尽量减小存储冗余 可变的数据结构 对数据及时访问,高效查询 能维持空间数据的复杂联系 支持多种决策的需要，适应性强 4. 空间数据库的设计内容 三个方面：数据结构、数据操作和完整性约束，具体为： 1）静态特性设计－结构特性 2）动态特性设计－数据库的行为特性 3）物理设计 5. 空间数据库的设计步骤 三、空间数据库的实现与维护 1. 空间数据库的实现 （1）建立实际的空间数据库结构； （2）装入试验性数据测试应用程序； （3）装入实际空间数据，运行。 2.空间数据库的运行与维护 （1）维护安全性与完整性； （2）监测并改善数据库性能； （3）增加新的功能； （4）修改错误。 第三节 空间数据模型 一、数据模型－数据库的核心问题 1. 数据模型：是表达现实世界的规格化说明，在数据库中用形式化的方法描述数据的逻辑结构和操作。 数据模型三要素： 数据结构 数据操作 数据的完整性约束条件 数据库中数据组织方式 数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据项、记录、文件和数据库。 1、数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、基本项、字段等。 2、记录：由若干相关联的数据项组成。 文件：文件是一给定类型的(逻辑)记录的全部具体值的集合。 4、数据库：是比文件更大的数据组织。数据库是具有特定联系的数据的集合，也可以看成是具有特定联系的多种类型的记录的集合。数据库的内部构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系，不能孤立存在。 2. 空间数据模型：就是对空间实体及其联系进行描述和表达的数学手段，使之能反映实体的某些结构特性和行为功能。 空间数据模型是衡量GIS功能强弱与优劣的主要因素之一。 3. 数据模型类型： 基本上可以分为两类： 传统数据模型：如层次、网状和关系数据模型 新型数据模型：如语义数据模型，面向对象数据模 型和时空数据模型 数据间的逻辑联系 数据间的逻辑联系主要是指记录与记录之间的联系。 1、一对一的联系(1：1) 2、一对多的联系(1：N) 3、多对多的联系(M：N) 数据模型 数据模型是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式表示。 每一种数据模型都以不同的数据抽象与表示能力来反映客观事物，有其不同的处理数据联系的方式。 数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型，其中应用最广泛的是