空間數(shù)據(jù)庫ws整理

1、空間數(shù)據(jù)庫整理數(shù)據(jù)：指客觀事物的屬性、數(shù)量、位置及其相互關(guān)系等的符號描述?？臻g數(shù)據(jù)：是對現(xiàn)實世界中空間對象（事物）的描述，其實質(zhì)是指以地球表面空間位置為參照，用來描述空間實體的位置、形狀、大小及其分布特征等諸多方面信息的數(shù)據(jù)?！救蠡咎卣鳎嚎臻g、時間、專題屬性】空間數(shù)據(jù)庫概念：指以特定的信息結(jié)構(gòu)（如國土、規(guī)劃、環(huán)境、交通等）和數(shù)據(jù)模型（如關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷龋┍磉_(dá)、存儲和管理從地理空間中獲取的某類空間信息，以滿足不同用戶對空間信息需求的數(shù)據(jù)庫?？臻g數(shù)據(jù)【非結(jié)構(gòu)化（實體位置、大小形狀和拓?fù)潢P(guān)系）】的組織和管理不同于一般的事務(wù)性數(shù)據(jù)【數(shù)據(jù)記錄一般是結(jié)構(gòu)化的（每一個記錄有相同的結(jié)構(gòu)和固定的長度

2、，記錄中每個字段表達(dá)的只能是原子數(shù)據(jù)，內(nèi)部無結(jié)構(gòu)，不允許嵌套記錄）】與統(tǒng)計數(shù)據(jù)相比空間數(shù)據(jù)更復(fù)雜：數(shù)據(jù)類型多（幾何數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)、輔助數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)操縱復(fù)雜一般數(shù)據(jù)檢索、增加、刪除等定位檢索、拓?fù)潢P(guān)系檢索等數(shù)據(jù)輸出多樣（數(shù)據(jù)、報表、圖形）數(shù)據(jù)量大，空間數(shù)據(jù)種類多測量、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、文字地圖、影像等傳統(tǒng)方法管理空間數(shù)據(jù)庫存在問題：【eg：列出居住在離公司50英里以內(nèi)的顧客、無法利用索引縮小搜索范圍】違背了數(shù)據(jù)獨立性原則查詢的實現(xiàn)需要了解空間對象的結(jié)構(gòu)方法的性能大量的關(guān)系元組缺乏用戶友好性需要用戶對表的操縱很難定義新的空間類型不能表達(dá)幾何計算相鄰檢測；點查詢；開窗查詢等空間數(shù)據(jù)管理的發(fā)展過程n 人工管理階

3、段n 文件管理階段n 文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)混合管理系統(tǒng)n 全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)n 對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Ø 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫+空間數(shù)據(jù)引擎Ø 擴(kuò)展對象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)n 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)1、“關(guān)系型數(shù)據(jù)庫+空間數(shù)據(jù)引擎”Ø 近年來由GIS廠商研發(fā)的一種中間件解決方案。Ø 用戶將自己的空間數(shù)據(jù)交給獨立于數(shù)據(jù)庫之外的空間數(shù)據(jù)引擎，由空間數(shù)據(jù)引擎來組織空間數(shù)據(jù)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的存儲;Ø 用戶需要訪問數(shù)據(jù)的時候，再通知空間數(shù)據(jù)引擎，由引擎從關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中取出數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為客戶可以使用的方式。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是存放空間數(shù)據(jù)的容器，而空間數(shù)據(jù)引擎則是

4、空間數(shù)據(jù)進(jìn)出該容器的轉(zhuǎn)換通道。典型代表：ESRI的ArcSDE、MapInfo的SpatialWaren 優(yōu)點：Ø 訪問速度快，支持通用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)按BLOB存取，可跨數(shù)據(jù)庫平臺，與特定GIS平臺結(jié)合緊密，應(yīng)用靈活。n 缺點：Ø 空間操作和處理無法在數(shù)據(jù)庫內(nèi)核中實現(xiàn)，數(shù)據(jù)模型較為復(fù)雜，擴(kuò)展SQL比較困難，不易實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與互操作。2、擴(kuò)展對象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)借助面向?qū)ο蠹夹g(shù)，對關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，使之能管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)。客戶不必采用空間數(shù)據(jù)引擎的專用接口進(jìn)行編程，而使用增加了的空間數(shù)據(jù)類型和函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展型SQL語言來操作空間數(shù)據(jù)。n 產(chǎn)

5、品：Ø Oracle的Oracle SpatialØ IBM的DB2 Spatial ExtenderØ Informix 的Spatial DataBlade。n 優(yōu)點：空間數(shù)據(jù)的管理與通用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)融為一體，空間數(shù)據(jù)按對象存取，可在數(shù)據(jù)庫內(nèi)核中實現(xiàn)空間操作和處理，擴(kuò)展SQL比較方便，較易實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與互操作。n 缺點：實現(xiàn)難度大，壓縮數(shù)據(jù)比較困難，目前的功能和性能與第一類系統(tǒng)尚存在差距?？臻g數(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)庫：分布式數(shù)據(jù)庫、演繹數(shù)據(jù)庫、時態(tài)數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫空間實體：地理空間中的物體，通常包括兩個組成部分：實體描述（實體由屬性集來描述）；空間部分（包括幾何和拓?fù)?/p>

6、）地圖是對空間信息的反映；Ø 表示空間實體的屬性信息Ø 表示空間實體的定位信息Ø 表示空間實體的空間關(guān)系信息地理空間建模的二分法：基于實體/場的建模。（二者可以共存）基于實體的建模Ø 將地理實體和現(xiàn)象作為獨立的對象，以獨立的方式存在，主要描述不連續(xù)的地理現(xiàn)象Ø 任何現(xiàn)象都是一個對象，實體由不同的對象組成。Ø 把信息空間看作許多對象的集合，這些對象具有自己的屬性Ø 主要描述不連續(xù)的個體現(xiàn)象，適合表示有固定形狀的空間實體Ø 強(qiáng)調(diào)個體現(xiàn)象，對象之間的空間位置關(guān)系通過拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行連接Ø 用點線面來表示基于場的建模

7、Ø 把地理空間的事物和現(xiàn)象作為連續(xù)的變量來看待l 空氣中污染物的集中程度l 地表的溫度Ø 在空間中任何點上都有一個表達(dá)這一現(xiàn)象的值場的特征· 空間結(jié)構(gòu)特征和屬性域· 空間結(jié)構(gòu)是指可以進(jìn)行長度和角度測量的歐氏空間· 空間結(jié)構(gòu)可以是規(guī)則的或不規(guī)則的· 屬性域：名稱、序數(shù)、間隔和比率· 連續(xù)的、可微的、離散的· 位置的微小變化，帶來屬性值的微小變化· 邊界離散· 與方向無關(guān)和與方向有關(guān)的（各向同性、各向異性）· 若場中的所有性質(zhì)都與方向無關(guān)，稱各向同性場· 否則為各向異性場【在不同

8、的方向所測得的性能數(shù)值不同?！?#183; 空間自相關(guān)，是空間場中的數(shù)值聚集程度一種量度。· 如果一個空間場中的數(shù)值有聚集的傾向，則該場表現(xiàn)出正空間自相關(guān)；· 如果空間場中的數(shù)值在空間上有排斥傾向，則該場表現(xiàn)出負(fù)空間自相關(guān)。根據(jù)屬性分布的表示方法，場模型的表達(dá)可分為：Ø 圖斑模型【將地理空間劃分為一些簡單的連通域，每個區(qū)域用一個簡單的數(shù)學(xué)函數(shù)表示一種主要屬性的變化】Ø 等值線模型【場由一系列等值線組成。等值線：地面上所有具有相同屬性值的點的有序集合】Ø 選樣模型【地理空間上的屬性值是通過采集有限個點的屬性值來確定的；如高程用離散點、規(guī)則格網(wǎng)、不

9、規(guī)則三角網(wǎng)采樣】不規(guī)則三角網(wǎng)模型TIN：按照一定的規(guī)則將離散點連接成覆蓋整個區(qū)域且互不重疊、結(jié)構(gòu)最佳的三角形（能夠避免地形平坦時的數(shù)據(jù)冗余。）地理空間表達(dá)模式Ø 鑲嵌模式（tessellation mode曲面細(xì)分模式）【精度與分辨率有關(guān)】Ø 矢量模式（vector mode）Ø 半平面表達(dá)（ half-plane representation)用鑲嵌模式表達(dá)基于實體的數(shù)據(jù)：二維空間中的空間實體被表示為包含它的有限像素子集.· 空間實體的最小表達(dá)單位：一個單元或象素(Cell或Pixel)，依行、列構(gòu)成的單元矩陣叫柵格(Grid)；· 每個單元

10、通過一定的數(shù)值表達(dá)方式（如顏色、灰度級）表達(dá)諸如環(huán)境污染程度、植被覆蓋類型等空間地理現(xiàn)象. 用鑲嵌模式表達(dá)基于場的數(shù)據(jù)：在鑲嵌模型中, 不再是點的連續(xù)函數(shù)，而是像素的連續(xù)函數(shù)。矢量模式中，對象被表達(dá)為由點和邊組成，點和邊稱為圖元.【相對于柵格表達(dá)，矢量表達(dá)不占據(jù)太多的內(nèi)存】基于實體的矢量模式總結(jié)Ø 矢量模式比柵格形式更緊湊。Ø 表達(dá)空間實體時，在表達(dá)能力和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度上有一個折中。Ø 簡單的矢量表達(dá)不能表示一些約束，而這些約束對確保語義的正確和數(shù)據(jù)完整性方面是很有用的?；趫龅氖噶勘磉_(dá)：DEM（對空間抽象模型的數(shù)字表達(dá)）、TIN。拓?fù)潢P(guān)系：定義物體之間的空間關(guān)系的

11、一種數(shù)學(xué)方法。在GIS中，表示空間關(guān)系的方法主要有:   1）區(qū)域定義：多邊形由一組封閉的線來定義   2）鄰接性：用多邊形-弧段結(jié)構(gòu)來確定多邊形相互之間的鄰接關(guān)系   3）連通性：以弧段節(jié)點結(jié)構(gòu)來確定弧段與弧段之間的連通性，用于路徑分析、最佳路徑計算、網(wǎng)絡(luò)流程分析等   4）方向性：由起點至終點即確定了一個方向   5）包含性：指面狀物體包含哪些線狀物體和點狀物體. 如一個省內(nèi)有 多少個城市，城區(qū)內(nèi)分布哪些小學(xué)、一個居住小區(qū)內(nèi)配套設(shè)施如何等等 三種常用的方法表達(dá)空間對象的集合： Ø 面條SpaghettiØ 網(wǎng)絡(luò)

12、Network Ø 拓?fù)銽opological面條模型特點（簡單、獨立型好；缺乏矢量關(guān)系的表達(dá)和數(shù)據(jù)冗余）Ø 獨立地描述實體集中任意實體的幾何信息.Ø 面條模型不存儲拓?fù)潢P(guān)系，所有的拓?fù)潢P(guān)系在需要的時候進(jìn)行計算。Ø spaghetti model是最簡單的矢量數(shù)據(jù)模型Ø 只表達(dá)最基礎(chǔ)的連通關(guān)系Ø 多邊形是坐標(biāo)的列表，相鄰多邊形的邊儲存兩次Ø 空間關(guān)系不儲存，要通過計算來獲取網(wǎng)絡(luò)模型【節(jié)點和弧。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膬?nèi)在描述，沒有實體之間關(guān)系的信息】Ø 用于在基于網(wǎng)絡(luò)（圖）的應(yīng)用中對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行表達(dá):n transportation

13、 services n Utility management (electricity, telephone, and so on).Ø 基于數(shù)學(xué)中的圖論Ø 模型中存儲points and polylines的拓?fù)潢P(guān)系.Planar, 每個邊的交點記錄為一個節(jié)點（node）,即使這個節(jié)點不對應(yīng)于任何地理實體.Noplanar, 邊的交叉不產(chǎn)生交點拓?fù)淠Ｐ汀窘Y(jié)點和弧】：拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)把平面分成很多相鄰的多邊形，多邊形并不對應(yīng)于實際的地理實體.Ø 坐標(biāo)和屬性數(shù)據(jù)分開存儲Ø 模型的基本對象是幾何實體：the points, lines and polygons. 每

14、個實體的坐標(biāo)有一個唯一的標(biāo)識號存儲在二進(jìn)制文件中；Ø 屬性值和拓?fù)涿枋龃鎯υ?RDBMS tables, originally in INFO tables. 與幾何屬性通過標(biāo)識號連接.優(yōu)點Ø 幾何要素是共享的不是重復(fù)的；Ø 數(shù)據(jù)模型代表相鄰的多邊形，不需要計算的需求；Ø 促進(jìn)一致的更新,只需一個副本的邊界更新；缺點Ø 比Spaghetti model更復(fù)雜, may slow down processing.Ø 一些結(jié)構(gòu)信息沒有實際的語義含義.Ø 增加一個新的對象需要對平面圖進(jìn)行重新計算.空間數(shù)據(jù)：是可以利用表示地球表面或

15、近地表位置的空間屬性被顯示、操縱和進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)?！臼噶繑?shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、偽空間數(shù)據(jù)】空間數(shù)據(jù)有兩個重要性質(zhì):l 以一個地理空間為參考。l 用多種比例尺表示。當(dāng)用相對小的比例尺記錄空間數(shù)據(jù)時，可以代表地球表面或鄰近表面的較大區(qū)域。偽空間數(shù)據(jù)：一些形式的空間數(shù)據(jù)不能被直接用于空間應(yīng)用?！窘值赖刂贰⒆帜?數(shù)字地理數(shù)據(jù)、掃描地圖 /航空照片.】空間數(shù)據(jù)分類：基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)層、框架數(shù)據(jù)層、應(yīng)用數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)解決方案層空間數(shù)據(jù)有兩個關(guān)鍵方面:Ø 數(shù)據(jù)的表示（幾何）Ø 關(guān)系的表示（拓?fù)洌缀危骸癎eometry”通常被理解為數(shù)學(xué)的一個分支，處理零維和高維空間的點、線、角、面和表面的屬性及關(guān)系

16、。拓?fù)洌菏且粋€數(shù)學(xué)領(lǐng)域。研究當(dāng)圖形形狀在彎曲、拉伸、收縮或其他方式扭曲下幾何形狀保持不變的屬性。關(guān)注的是幾何圖形之間的關(guān)系而不是它們的固定坐標(biāo)。包括：Ø 相鄰（ Adjacency ），空間圖形中同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。Ø 連通（ Connectivity ），空間圖形中弧段之間的拓?fù)潢P(guān)系。Ø 包含（containment ），空間圖形中不同類或同類但不同級元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（節(jié)點、邊、多邊形）是存儲真實世界要素之間固有關(guān)系的。非拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：shapefile model Ø 主文件：Shape的位置信息；Ø 索引文件：對主文件

17、的索引，指出主文件中記錄在文件中的位置信息；Ø 數(shù)據(jù)文件：包括Shape的具體位置和屬性信息。內(nèi)容關(guān)系數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二維表類數(shù)據(jù)標(biāo)識符碼OID靜態(tài)性質(zhì)屬性屬性動態(tài)行為關(guān)系操作方法抽象數(shù)據(jù)類型無有封裝性無有數(shù)據(jù)間關(guān)系主外碼聯(lián)系，數(shù)據(jù)依賴?yán)^承、組合模式演化能力弱強(qiáng)Geodatabase的三種類型u 個人地理數(shù)據(jù)庫(.mdb)【存儲上限為2GB】u 文件地理數(shù)據(jù)庫(.gdb)【以文件夾的形式表現(xiàn)、以二進(jìn)制文件格式存儲、每個表存儲上限為1TB】u ArcSDE地理數(shù)據(jù)庫【支持多用戶并發(fā)編輯、存儲于RDBMS中、伸縮性】· 八叉樹上的節(jié)點分為三類：·

18、灰節(jié)點，它對應(yīng)的立方體部分地為V所占據(jù)；· 白節(jié)點，它所對應(yīng)的立方體中無V的內(nèi)容；· 黑節(jié)點，它所對應(yīng)的立方體全為V所占據(jù)。· 后兩類又稱為葉結(jié)點根據(jù)不同的存貯方式，八叉樹可以分別稱為常規(guī)的、線性的、一對八的八叉樹等  物理存儲介質(zhì)基本存儲：寄存器、高速緩沖存儲器、主存儲器在線存儲：快閃存儲器、磁盤存儲器脫機(jī)存儲：光盤存儲器、磁帶存儲器磁盤Ø 磁道：圓形磁盤片上向邊緣延伸的許多同心圓環(huán)Ø 扇區(qū)：磁道被劃分為扇區(qū)，扇區(qū)大小由驅(qū)動器的廠商設(shè)定Ø 磁盤塊 ：（頁面）是磁盤與主存之間的最小傳輸單元數(shù)據(jù)在磁盤上的不同放置策略

19、可以在很大程度上減少尋道時間（ts）和延遲時間（tl）尋道延遲傳輸有效應(yīng)用磁盤Ø 扇區(qū)大小n 大的扇區(qū)對大數(shù)據(jù)集提供更快的轉(zhuǎn)換速度n 但對小數(shù)據(jù)集會浪費存儲空間Ø 常用數(shù)據(jù)項的放置n 放置在中心軌道，而不是外邊或里邊的軌道最小化平均尋訪時間 Ø 大數(shù)據(jù)集需要更多的扇區(qū)。選擇同一個圓柱面上的扇區(qū)Ø 把重復(fù)訪問的數(shù)據(jù)放在主存緩沖區(qū)中緩沖區(qū)管理器：DBMS的一個軟件模塊，負(fù)責(zé)管理主存與二級存儲之間的數(shù)據(jù)傳輸。磁盤上的數(shù)據(jù)是文件、記錄和域組織起來的集合域：關(guān)系或?qū)嶓w的一個特征或?qū)傩杂涗洠宏P(guān)系中的一行，是屬性域的集合（通常小于一個扇區(qū)；一個扇區(qū)上會有很多個記錄）文

20、件：記錄的集合，一個文件可能跨越多個扇區(qū)同類的記錄可以表示為一個關(guān)系不同類型的記錄集可能是幾個相關(guān)關(guān)系的組合一個頁面是槽（slot）的集合，每個槽包含一條記錄文件系統(tǒng)：文件的集合，組織成目錄文件結(jié)構(gòu)：文件組織其記錄的方法磁盤訪問度量· 磁盤訪問的次數(shù)依賴于很多因素，例如磁盤頁面容量、分割算法、插入順序等。· 將采用聚類的子空間中每個網(wǎng)格點的散列單元平均數(shù)，來作為度量空間填充曲線聚類性能的標(biāo)準(zhǔn)。· 如果每個網(wǎng)格點都映射到一個磁盤塊，那么這種度量剛好對應(yīng)于涉及附加尋道時間的不連續(xù)的磁盤訪問數(shù)量。常用的文件結(jié)構(gòu)Ø 堆Heap or無序unordered or無

21、結(jié)構(gòu)unstructured 文件Ø 有序Ordered文件Ø 散列Hashed文件Ø 聚類Clustered文件Ø 描述Descriptions follow文件堆文件Ø 記錄沒有特定的順序Ø 插入：把記錄插入扇區(qū)的最后Ø find, find next, nearest neighbor：掃描整個文件Ø RIVER表(無序文件),根據(jù)給定的關(guān)鍵碼(如name)查找一條記錄需要掃描文件中的記錄。在最壞情況下，文件的所有記錄都要被檢查，所有存儲該文件數(shù)據(jù)的磁盤頁面都要被訪問。平均來說，需要檢索一半的磁盤頁面。

22、16; 無序文件的主要優(yōu)點是在進(jìn)行插入操作時可以很容易地在文件末尾插入一條新記錄。 散列文件Ø 散列函數(shù)：可取之處在于它能夠把數(shù)量大致相同的記錄放入每個散列單元中Ø find, insert, delete 速度很快Ø Find next, nearest neighbor速度慢Ø 不適合范圍查詢，例如，查找所有名字以字母“B”開頭的城市的詳細(xì)信息有序文件Ø 有序文件根據(jù)給定的主碼域?qū)τ涗涍M(jìn)行組織 find, insert, delete 可以使用binary search(折半算法 ), it is very efficientØ

23、有序文件組織方式還可以根據(jù)對空間數(shù)據(jù)集的文件組織方式而概括成空間聚類。聚類Ø 使用空間填充曲面對扇區(qū)記錄進(jìn)行聚類Ø 聚類的目的就是降低常見大查詢的尋道時間(ts)和等待時間(t1)。Ø 對空間數(shù)據(jù)庫，意味著在二級存儲中，空間上相鄰的和有關(guān)聯(lián)的對象在物理上應(yīng)當(dāng)存儲在一起。 SDBMS支持的三中聚類方法：內(nèi)部、本地、全局聚類?？臻g聚類技術(shù)（從高維空間向一維空間的映射）特點：該映射是距離不變(distance-preserving)的空間上不會有兩個點映射到直線的同一個點上Ø Z-curve Z序Ø Hilbert-curve Z-curve生成算法

24、Ø 讀入x，y坐標(biāo)的二進(jìn)制表示Ø 隔行掃描二進(jìn)制數(shù)字的比特得到一個字符串Ø 計算結(jié)果二進(jìn)制的十進(jìn)制值Hilbert算法Ø 讀入x和y坐標(biāo)的n比特二進(jìn)制表示。Ø 隔行掃描二進(jìn)制比特到一個字符串。 Ø 將字符串自左至右分成2bit長的串Ø 規(guī)定每個2bit長的串的十進(jìn)制值為：“00”等于0，“01”等于l；“10”等于3；“11”等于2 Ø 5）對于數(shù)組中每個數(shù)字j，如果l ·j=0把后面數(shù)組中出現(xiàn)的所有l(wèi)變成3，并把所有出現(xiàn)的3變成1。l ·j=3把后面數(shù)組中出現(xiàn)的所有0變成2，并把所有出現(xiàn)的2變

25、成0。Ø 將數(shù)組中每個值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示（2bit）長的串，自左至右連接所有的串，并計算其十進(jìn)制值（或直接將其認(rèn)為四進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)為十進(jìn)制數(shù)）聚類效率比較：Hilbert曲線的方法要比Z曲線好一些，因為它沒有斜線。不過，Hilbert算法和精確入口點及出口點的計算量都要比Z曲線復(fù)雜。計算機(jī)的兩級存儲：內(nèi)存（數(shù)據(jù)庫中的資料即數(shù)據(jù)）和外存（數(shù)據(jù)索引）四叉樹分割是遞歸地把空間分成四個相等的部分為什么說 索引對于處理的效率至關(guān)重要？Ø 若對磁盤上資料的位置不加以記錄和組織，每查詢一個數(shù)據(jù)項就要掃描整個數(shù)據(jù)文件訪問磁盤的代價會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的效率Ø 必須將資料在磁盤上的位置加以記

26、錄和組織，通過在內(nèi)存中的一些計算來取代對磁盤漫無目的的訪問能否快速的檢索信息是衡量數(shù)據(jù)庫性能高低的一個主要的標(biāo)志。索引表：基本構(gòu)件是索引項。一個索引項中有關(guān)鍵詞值和指針，通過指針可找到含有此關(guān)鍵詞值的記錄，即一個索引項為：（關(guān)鍵詞值，指針）。多個索引項構(gòu)成了一個索引（表）數(shù)據(jù)庫=主文件+索引文件【索引文件是用來提高數(shù)據(jù)文件查詢效率的輔助文件】一條索引記錄包括：主碼值key value、數(shù)據(jù)扇區(qū)的地址主索引：如果數(shù)據(jù)文件的記錄是按主碼排序的，那么索引就只需要保存數(shù)據(jù)文件的每個磁盤頁面第一個主碼域值空間索引（SpIdx）：依據(jù)空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)

27、據(jù)結(jié)構(gòu)（描述存儲在介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的位置信息，建立邏輯記錄與物理記錄間的對應(yīng)關(guān)系）【對空間的逐級劃分】空間索引的基本原理相似,即采用分割原理,把查詢空間劃分為若干區(qū)域(通常為矩形或多邊形),這些區(qū)域或單元包含空間資料并可唯一標(biāo)識。格網(wǎng)索引：peano鍵和空間對象；BSP樹：空間逐級一分為二（樹三維延伸）；四叉樹索引（線性四叉樹和分層四叉樹）:遞歸地對地理空間進(jìn)行四分，直到自行設(shè)定的終止條件（比如每個節(jié)點關(guān)聯(lián)圖元的個數(shù)不超過3個，超過3個，就再四分），最終形成一顆有層次的四叉樹。樹空間區(qū)域可以有重疊；樹中沒有重疊，一個對象可以被分成幾部分（矩形）。樹采用凸多邊形進(jìn)行劃分。關(guān)系代數(shù)六種基本運算：選擇，

28、投影，并，笛卡兒積，差，交Spatial queries：檢索空間數(shù)據(jù)中存儲的滿足特定條件的值，更復(fù)雜空間數(shù)據(jù)：二維或者三維數(shù)據(jù)查詢結(jié)果：以圖形表示空間查詢：利用一個或多個空間操作算子構(gòu)成，包括表達(dá)空間關(guān)系的謂詞?？臻g算子分類（拓?fù)渫队岸攘克阕樱?#183; 一元算子：· 獲取單個幾何的屬性信息（如，位置、面積、長度和體積屬性）· 二元算子：· 獲取兩個實體間的關(guān)系（如距離，方向，鄰接性，連接性，包含性）初步過濾，空間索引；二次過濾，空間操作。得到查詢結(jié)果。擴(kuò)展SQL支持用戶自定義類型，可用于操縱和獲取空間數(shù)據(jù)；保持SELECT-FROM-WHERE結(jié)構(gòu)作為數(shù)據(jù)

29、庫查詢的框架。數(shù)據(jù)庫設(shè)計流程Ø 外部設(shè)計找出數(shù)據(jù)中公有的、核心的對象，得到描述數(shù)據(jù)對象內(nèi)容的數(shù)據(jù)字典；Ø 概念設(shè)計階段構(gòu)建數(shù)據(jù)模型表達(dá)數(shù)據(jù)對象的結(jié)構(gòu)特征和相互關(guān)系；分析和表達(dá)數(shù)據(jù)對象的空間、時間和屬性特征；【建模語言(UML)- UML用類圖(class,association,multiplicity)表示概念模型，ODL或E/R圖】得到數(shù)據(jù)對象圖；Ø 邏輯設(shè)計得到數(shù)據(jù)模型；【GIS的邏輯數(shù)據(jù)模型：Geo-relational數(shù)據(jù)模型（空間、屬性數(shù)據(jù)分開存儲），Object-relational數(shù)據(jù)模型（對地理對象的屬性數(shù)據(jù)（狀態(tài)）和對這些屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的方法

30、（行為）進(jìn)行統(tǒng)一建模，永久存儲）】Ø 物理設(shè)計得到數(shù)據(jù)庫實體（邏輯模型在實際的物理存儲設(shè)備上的實現(xiàn)）?？臻g數(shù)據(jù)的完整性約束Ø 拓?fù)渫暾约s束，關(guān)于空間要素間空間關(guān)系（如，鄰接，包含和連接）的幾何屬性.Ø 語義完整性約束，控制數(shù)據(jù)庫中對象空間行為的數(shù)據(jù)庫規(guī)則（例如，地塊不能位于水體中）.Ø 用戶定義約束，類似于那些在非空間數(shù)據(jù)建模中確定的業(yè)務(wù)規(guī)則（例如，沿湖岸200米的緩沖區(qū)內(nèi)禁止樹木采伐）.Oracle Spatial：一系列函數(shù)和過程的集合；提供了SQL模式和函數(shù)來實現(xiàn)Feature Collection的存儲、檢索、更新和查詢。R-treeQuad-tree幾何形的近似形不可調(diào)節(jié)，采用最小包圍盒可以通過設(shè)定分片級別和數(shù)量來調(diào)節(jié)幾何形的近似形索引的創(chuàng)建和調(diào)整容易調(diào)整較復(fù)雜，會顯著影響性能相對較少的存儲空間相對較大對最近鄰居SDO_NN查詢較快對最近鄰居查詢較慢更新數(shù)據(jù)的效率較低頻繁更新數(shù)據(jù)不會影響索引的性能可以多到四維空間索引只能在二維空間索引SDO_WITHIN_DISTANCE查詢效率高能夠?qū)崿F(xiàn)全球的索引將復(fù)雜的空間實體操作封裝成類,出現(xiàn)一個新的概念地理空間數(shù)據(jù)庫引擎（ArcSDE）ESRI對SDE定義為：從空間數(shù)據(jù)管理的角度來看,SDE可看成是一個連