地理信息系统 第二章 地理信息系统的理论基础及空间数据的存储3.docxVIP

2．6空间数据的管理

空间数据管理是以给定的内部数据结构或空间图形实体的数据结构为基础，通过合理的组织管理，力求有效地实现系统的应用需求。假如说内部数据结构是寻求一种描述地理实体的有效的数据表示方法，那么空间数据管理就是根据应用要求建立实体的数据结构和实体之间的关系，并把它们合理的组织起来，以便于应用。显然，数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，简称DBMS）应该是解决这一问题的主要途径。但是，由于地理信息系统具有空间信息的特性，而目前通用的DBMS系统（如FoxPro,MSSQLServer,ORACLE等）并不支持空间信息的管理，所以，DBMS系统在GIS中并未得到全面的采用。

通用的DBMS对数据的操作，基本上是对实体属性值的检索或者根据实体之间的关系对属性值的检索。在空间信息的分析应用中，常常要求的是实体之间关系的值，而不是实体的属性值。例如，“找出一组实体中距某个点最近的点”或“找出两个高程值之间的土地面积”。通常，在处理这一类问题时，并不是把所有可能的两两之间的距离或面积都计算好存储起来，因为，用户的询问、查询是多种多样的，无法作出硬性的规定，不可能（也无必要）一一排列组合去计算。显然，这将大大增加存储量。在GIS系统中，一般只存储实体的基本属性（如坐标、名称、参数值等），至于实体间的关系值，只待需要时再通过适当的算法计算。这样，处理方法不仅简单，而且数据量也小。

目前，地理信息系统的数据管理基本上是采用数据文件管理方式。设计者根据应用目的，采取它自己认为最方便、最有效的数据组织和存储管理方法，所以，每个系统各不相同。例如，同样采用矢量数据结构的GIS系统，与之相关的实体属性的编码方法、字节安排、记录格式、数据文件的组织都不一定完全一样。数据组织往往与采用的算法相联系。有些系统把图形实体的几何特征数据和属性特征数据组织在同一记录中（如地理信息检索和分析系统GIRAS）；有的则完全分开（如ARC/INFO的ARC和INFO系统）；有的在同一记录中存在部分属性数据（如Intergraph公司的Microstation系统）。

通常，数据文件存储在外部存储器上。文件可以按实体的类型来划分，也可以按地区范围来划分。文件之间基本上是独立的，没有交叉关系。

数据文件的管理方式，对某一具体应用来讲，可能是简单方便的，但他有很大的局限性，难以实现资源信息的共享。为了扩大系统的实用性，增强数据的管理能力，目前的通用做法是：利用文件系统来管理几何特征数据，传统的DBMS管理属性特征数据。

2．6．1数据库的管理

应用程序1输出1应用程序2输出2数据库是关于事务及其关系的信息组合。早期的数据库管理是利用文件形式存储，所以，又称为文件处理系统（见图2-38）。文件处理系统是数据库管理最普遍的方法，但是有很多缺点：首先每

应用程序1

输出1

应用程序2

输出2

数据文件1

数据文件2

数据文件3

图2-39共享数据文件的文件处理系统

个应用程序都必须直接访问所使用的数据文件，应用程序完全依赖于数据文件的存储结构，数据文件修改时应用程序也随之修改；另外的问题的数据的共享。由于若干用户或应用程序共享一个数据文件，所以，要修改数据文件必须征得所有用户的认可。由于缺乏集中控制也会带来一系列数据库的安全问题。

由于文件管理系统的缺陷，人们在此基础上发展出了真正的数据库管理系统（DBMS）。DBMS在用户应用程序和数据文件之间起到了桥梁作用。DBMS的最大优点是提供了两者之间的数据独立性，即应用程序访问数据文件时不必知道数据文件的物理存储结构。当数据文件的存储结构改变时，不必改变应用程序（见图2-39）。

数据库方法与文件管理方法相比，具有如下优点：

/应用程序1输出1DBMS应用程序2输出2(1)集中控制：一个数据库在一个人或一个小组的集中管理之下，保证了数据信息的完整性、安全性和数据质量标准

/应用程序1输出1

DBMS

应用程序2

输出2

数据文件1

数据文件2

数据文件3

图2-39在DBMS管理下的数据文件共享

(2)数据可以充分共享：数据库数据可以被不同用户共享使用，对于应用程序产生的新数据，又可充实数据库的内容；

(3)数据的独立性：应用程序与数据的物理存储格式独立；

(4)易扩充新的数据库应用：使用DBMS提供的服务工具，易于提供新的的数据库应用程序和数据库查询；

(5)用户直接访问数据库：数据库系统一般都提供一种界面，使用户不需