地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)組織與管理

地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)組織與管理第一頁，共六十一頁，2022年，8月28日1GIS定義？地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem,GIS）是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是在計算機硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、模擬、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)存儲到哪里？以何種方式來存儲？？？如何來管理？？？第二頁，共六十一頁，2022年，8月28日第5章空間數(shù)據(jù)組織與管理5.1空間數(shù)據(jù)庫概述5.1.1數(shù)據(jù)庫概述空間數(shù)據(jù)庫5.1.3數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)組織層次5.1.4數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系5.1.5數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型5.2空間數(shù)據(jù)管理5.2.1矢量數(shù)據(jù)的管理5.3.2柵格數(shù)據(jù)的管理第三頁，共六十一頁，2022年，8月28日35.1.1數(shù)據(jù)庫概述人工管理階段應用程序與數(shù)據(jù)之間的關系1.數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展過程1）人工管理階段數(shù)據(jù)不保存應用程序管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)不共享數(shù)據(jù)不具有獨立性2）文件管理階段3）數(shù)據(jù)庫管理階段第四頁，共六十一頁，2022年，8月28日2）文件管理階段：數(shù)據(jù)可以長期保存由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大數(shù)據(jù)獨立性差文件系統(tǒng)階段應用程序與數(shù)據(jù)之間的關系1.數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展過程第五頁，共六十一頁，2022年，8月28日3）數(shù)據(jù)庫管理階段：由DBMS管理1）數(shù)據(jù)結構化2）數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充3）數(shù)據(jù)獨立性較強4）數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應用程序與數(shù)據(jù)之間的關系1.數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展過程第六頁，共六十一頁，2022年，8月28日5.1.1數(shù)據(jù)庫概述2.建立數(shù)據(jù)庫的目的：為了保存數(shù)據(jù)，擴展人的記憶，主要是為了幫助人們去管理和控制與這些數(shù)據(jù)相關聯(lián)的事物。

3.數(shù)據(jù)庫定義：數(shù)據(jù)庫就是為了一定的目的，在計算機系統(tǒng)中以特定的結構組織、存儲、管理和應用的相關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機內的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。7返回第七頁，共六十一頁，2022年，8月28日5.1.2空間數(shù)據(jù)庫1.空間數(shù)據(jù)庫的定義地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫（空間數(shù)據(jù)庫）：某一區(qū)域內關于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合?？臻g數(shù)據(jù)庫是存取、管理空間信息的數(shù)據(jù)庫。第八頁，共六十一頁，2022年，8月28日3.空間數(shù)據(jù)的特征1）空間特征2）非結構化特征3）空間關系特征

4）多尺度與多態(tài)性5）分類編碼特征6）海量數(shù)據(jù)特征一種地物類型對應一個屬性數(shù)據(jù)表文件。多種地物類型共用一個屬性數(shù)據(jù)表文件。組織

拓撲數(shù)據(jù)給空間數(shù)據(jù)的一致性和完整性維護增加了復雜性。

拓撲關系的構建空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)項變長，對象包含一個或多個對象，需要嵌套記錄。

一般需要建立空間索引。第九頁，共六十一頁，2022年，8月28日4.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫的比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)連續(xù)性/相關性不連續(xù)相關性小連續(xù)較強空間相關性實體類型/空間關系少簡單固定多復雜且不固定記錄長度結構化等長非結構化不等長查詢與操作文字、數(shù)字文字數(shù)字空間圖形返回第十頁，共六十一頁，2022年，8月28日5.1.3數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)組織層次分為四級：數(shù)據(jù)項、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫。1.數(shù)據(jù)項(元素/基本項/字段)：定義數(shù)據(jù)的最小單位2.記錄：由若干相關聯(lián)的數(shù)據(jù)項組成。3.文件：一給定類型的記錄的全部具體值的集合。4.數(shù)據(jù)庫：若干文件的集合。數(shù)據(jù)庫是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，也可看成是具有特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合。文件數(shù)據(jù)庫field1field2……Record1110ABRecord2115CDRecord389EF……Recordn返回第十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日11是指記錄與記錄之間的聯(lián)系。1、一對一的聯(lián)系(1：1)學生——學號2、一對多的聯(lián)系(1：N)河流——跨河橋梁3、多對多的聯(lián)系(M：N)農作物——地理環(huán)境學生——課程5.1.4數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系ABABABAB返回第十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日125.1.5數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型：層次模型網狀模型關系模型4.面向對象的數(shù)據(jù)模型其中應用最廣泛的是關系模型？？？？

第十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日13（1）層次數(shù)據(jù)庫模型（HierarchicalModel）是用樹形結構來表示實體及實體間聯(lián)系的模型，它將數(shù)據(jù)組織成一對多的聯(lián)系，即一個父記錄對應多個子記錄，而一個子記錄只對應一個父記錄。層次關系，一對多第十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日14（1）層次數(shù)據(jù)庫模型優(yōu)點：存取方便且速度快結構清晰，容易理解數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫擴展容易實現(xiàn)檢索關鍵屬性十分方便缺點：結構呆板，數(shù)據(jù)獨立性差插入和刪除操作復雜，必須慎用刪除操作，處理低層次對象效率低，難以進行反向查詢模擬多對多的聯(lián)系時導致存儲數(shù)據(jù)的冗余不適合于拓撲空間數(shù)據(jù)的組織第十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日15（2）網絡數(shù)據(jù)庫模型（NetworkModel）網絡模型用連接指令或指針來確定數(shù)據(jù)間的顯式連接關系，是具有多對多類型的數(shù)據(jù)組織方式。沒有明確的從屬關系學生甲學生乙學生丙學生丁課程1課程2課程3課程4MIIIabcdefg123456第十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日16（2）網絡數(shù)據(jù)庫模型優(yōu)點：能明確而方便地表示數(shù)據(jù)間的復雜關系,數(shù)據(jù)冗余小具有一定的數(shù)據(jù)獨立性和共享性缺點：網狀結構的復雜，增加了用戶查詢和定位的困難。需要存儲數(shù)據(jù)間聯(lián)系的指針，使得數(shù)據(jù)量增大數(shù)據(jù)的修改不方便（指針必須修改）不支持層次結構的表達第十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日17（3）關系數(shù)據(jù)庫模型（RelationalModel）關系模型是用二維表來表示實體及實體間聯(lián)系的模型，它將數(shù)據(jù)組織成規(guī)范化的表格。一個實體由若干關系組成，關系表的集合就構成了關系模型。表而非指針，關系代數(shù)和關系運算來操縱數(shù)據(jù)圖層多邊形MI，II多邊形ID弧段Ia,b,c,dIIc,e,f,g弧段ID起點終點a12b23c34d41e35f56g64二維關系表數(shù)據(jù)項（屬性）列column/字段field記錄行row第十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日18（3）關系數(shù)據(jù)庫模型優(yōu)點：結構特別靈活，使用和維護方便具有嚴密的數(shù)學基礎和操作代數(shù)基礎，正反查詢方便能搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù)增加和刪除數(shù)據(jù)非常方便缺點：數(shù)據(jù)庫大時，查找滿足特定關系的數(shù)據(jù)耗費時間較多為了用規(guī)范化關系描述復雜對象需進行不自然分解對空間關系無法滿足第十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日19標準DBMS存儲空間數(shù)據(jù)的局限性空間數(shù)據(jù)記錄是變長的（如點數(shù)的可變性），而一般的數(shù)據(jù)庫都只允許把記錄的長度設定為固定在存儲和維護空間數(shù)據(jù)拓撲關系方面存在著嚴重缺陷一般都難以實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的關聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作不能支持復雜的圖形功能單個地理實體的表達需要多個文件、多條記錄，一般的DBMS也難以支持難以保證具有高度內部聯(lián)系的GIS數(shù)據(jù)記錄需要的復雜的安全維護第二十頁，共六十一頁，2022年，8月28日20（4)面向對象數(shù)據(jù)庫模型（ObjectOrientedModel）面向對象（object-oriented，OO）的概念起源于程序設計語言——面向對象的編程語言(簡稱OOPL)，強調對象概念的統(tǒng)一，引入對象、類、方法、實例等概念和術語，采用動態(tài)聯(lián)編和單繼承性機制。它以OOPL為核心，集各種軟件開發(fā)工具為一體，建立OO計算環(huán)境，配有很強的圖形功能和多窗口用戶界面?；境霭l(fā)點：以對象作為最基本的元素，盡可能按照人類認識世界的方法和思維方式來分析和解決問題。第二十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日211基本概念對象：面向對象的基本單位。對象是一個擁有屬性、行為和標識符的實體。對象是類的實例，對象的屬性和行為在類定義中定義。如電視的屬性有:品牌,尺寸,重量等.操作有:收視,選臺,音量調節(jié)等類：是具有相同屬性結構和操作方法的對象的集合。消息：是對象之間通信的手段，用來指示對象的操作。方法：是對象接收到消息后應采取的動作序列的描述。實例：是由一特定類描述的具體對象。對象具有封裝性、繼承性和多態(tài)性，涉及到分類（classification）、概括（generalization）、聚集（aggregation）、聯(lián)合（association）、繼承（inheritance）和傳播（propagation）等概念。第二十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日222面向對象的幾何抽象類型GIS中的各種地物，在幾何性質方面不外乎表現(xiàn)為四種類型，即點狀地物、線狀處物、面狀地物以及由它們混合組成的復雜地物，因而這四種類型可以作為GIS中各種地物類型的超類。第二十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日233面向對象的屬性數(shù)據(jù)模型GIS中的地物可根據(jù)國家分類標準或實際情況劃分類型。如一個大學GIS的對象可分為建筑物、道路、綠化、管線等幾大類，地物類型的每一大類又可以進一步分類，如建筑物可再分成教學樓、實驗樓、行政辦公樓、圖書館、體育館、教工住宅、學生宿舍、食堂、后勤服務建筑等子類，管線可再分為給水管道、污水管道、電信管道、供熱管道、供氣管道等。第二十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日244面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)方式特點：巧妙地容納了GIS中拓撲數(shù)據(jù)結構的思想，能有效地表達空間數(shù)據(jù)的拓撲關系。面向對象數(shù)據(jù)模型在表達和處理屬性數(shù)據(jù)時，又具有許多獨特的優(yōu)越性。三種實現(xiàn)方式：擴充面向對象程序設計語言(OOPL)，在OOPL中增加DBMS的特性擴充RDBMS，在RDBMS中增加面向對象的特性建立全新的支持面向對象數(shù)據(jù)模型的OODBMS返回第二十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日255.2空間數(shù)據(jù)管理5.2.1矢量數(shù)據(jù)的管理5.2.2柵格數(shù)據(jù)的管理第二十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日265.2.1矢量數(shù)據(jù)的管理對于矢量數(shù)據(jù)，其位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通常是分開組織的?；谖募芾砦募c關系數(shù)據(jù)庫混合管理全關系型空間數(shù)據(jù)庫管理對象-關系數(shù)據(jù)庫管理面向對象空間數(shù)據(jù)庫管理第二十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日271.基于文件管理各個地理信息系統(tǒng)應用程序對應各自的空間和屬性數(shù)據(jù)文件，當兩個GIS應用程序需要的數(shù)據(jù)有相同部分時，可以提出來作為公共數(shù)據(jù)文件。GIS軟件：MapInfo缺點：1）程序依賴于數(shù)據(jù)文件的存儲結構，數(shù)據(jù)文件修改時，應用程序也隨之需要改變。2）以文件形式共享，當多個程序共享一數(shù)據(jù)文件時，文件的修改，需得到所有應用的許可。不能達到真正的共享，即數(shù)據(jù)項、記錄項的共享。第二十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日282.文件-關系數(shù)據(jù)庫混合管理兩個子系統(tǒng)分別存儲和檢索空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，使用一種標識符將兩者聯(lián)系起來屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲和檢索可靠、有效；缺點：①屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)通過ID聯(lián)系起來，使查詢運算，模型操作運算速度慢；②數(shù)據(jù)分布和共享困難；③屬性和圖形數(shù)據(jù)分開存儲，數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制以及數(shù)據(jù)損壞后的恢復方面缺少基本的功能；④缺乏表示空間對象及其關系的能力。GIS軟件：Arc/Info，MGE，SICARD、GENEMAP等。第二十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日29幾何數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)ID數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)庫早期圖形用戶界面圖形處理DBMS屬性用戶界面圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫高級語言ODBC協(xié)議GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形文件庫屬性數(shù)據(jù)庫高級語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)數(shù)據(jù)庫開發(fā)第三十頁，共六十一頁，2022年，8月28日303.全關系型空間數(shù)據(jù)庫管理圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)都采用關系型數(shù)據(jù)庫存儲。本質：GIS軟件商在標準DBMS頂層開發(fā)一個能容納、管理空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)功能。特點：空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進行煩瑣的連接，數(shù)據(jù)存取較快屬性間接存取效率比DBMS的直接存取慢，特別是涉及空間查詢、對象嵌套等復雜的空間操作GIS軟件：System9，SmallWorld，Geovision等GIS應用擴展DBMS以容納空間數(shù)據(jù)商用DBMS空間和屬性數(shù)據(jù)庫第三十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日31全關系型數(shù)據(jù)庫的本質用RDBMS管理圖形數(shù)據(jù)有兩種模式：a、基于關系模型的方式，圖形數(shù)據(jù)按關系數(shù)據(jù)模型組織。由于涉及一系列關系連接運算，費時。

b、將圖形數(shù)據(jù)的變長部分處理成BinaryBlock字段（多媒體或變長文本）。省去大量關系連接操作，但BinaryBlock的讀寫效率比定長的屬性字段慢得多，特別涉及對象的嵌套時，更慢。GIS界面屬性數(shù)據(jù)（定長記錄）空間數(shù)據(jù)（變長記錄）DBMS空間數(shù)據(jù)庫關系表二進制塊第三十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日4.對象-關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)擴展的空間對象管理模塊主要解決了空間數(shù)據(jù)的變長記錄的管理，由于由數(shù)據(jù)庫軟件商進行擴展，效率要比前面所述的二進制塊的管理高得多。許多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件商紛紛在關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中進行擴展，使之能直接存儲和管理非結構化的空間數(shù)據(jù)，如Oracle和Informix等都推出了空間數(shù)據(jù)管理的專用模塊，定義了操縱點、線、面、圓、長方形等空間對象的API函數(shù)。用戶不能根據(jù)GIS要求對其進行再定義，一般不帶拓撲關系。但是它仍然沒有解決對象的嵌套問題，空間數(shù)據(jù)結構也不能由用戶任意定義，使用上仍然受到一定限制。GIS軟件：TIGER，Geo++、GeoTropics等GIS應用空間數(shù)據(jù)管理的專用模塊

商用DBMS空間和屬性數(shù)據(jù)庫擴充實體類型（點、線、面、圓等）第三十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日335.面向對象空間數(shù)據(jù)庫管理面向對象的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)允許用戶定義對象和對象的數(shù)據(jù)結構及操作。這樣，我們可以將空間對象根據(jù)GIS的需要，定義出合適的數(shù)據(jù)結構和一組操作。面向對象模型最適應于空間數(shù)據(jù)的表達和管理，它不僅支持變長記錄，而且支持對象的嵌套、信息的繼承與聚集。當前已經推出了若干個面向對象數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，也出現(xiàn)一些基于面向對象的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)，但由于面向對象數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還不夠成熟，價格又昂貴，目前在GIS領域還不太通用。相反基于對象--關系的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是目前GIS空間數(shù)據(jù)管理的主流。第三十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日345.2.2柵格數(shù)據(jù)的管理影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）三種方式基于文件的影像數(shù)據(jù)庫管理文件結合數(shù)據(jù)庫影像管理基于關系數(shù)據(jù)庫管理第三十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日351.文件管理方式目前大部分GIS軟件和遙感圖像處理軟件都是采用文件方式來管理遙感影像數(shù)據(jù)。缺點：大量的圖像元數(shù)據(jù)信息（如圖像類型、攝影日期、攝影比例尺等）需要單獨建立文件；多數(shù)據(jù)源、多時相的遙感圖像數(shù)據(jù)間的關系無法反映；數(shù)據(jù)的安全性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)共享問題。第三十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日362.文件-數(shù)據(jù)庫管理方式影像數(shù)據(jù)仍按照文件方式組織管理；在關系數(shù)據(jù)庫中，每個文件都有唯一的標識號（ID）對應影像信息，如文件名稱、存儲路徑等表5.1影像信息數(shù)據(jù)庫表影像名稱塊號…Image001011001…Image002011002…Image003011003…Image004021001…Image005021002………………第三十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日373.關系數(shù)據(jù)庫管理基于擴展關系數(shù)據(jù)庫的影像數(shù)據(jù)庫管理是將影像數(shù)據(jù)存儲在二進制變長字段中，然后應用程序通過數(shù)據(jù)訪問接口來訪問數(shù)據(jù)庫中的影像數(shù)據(jù)。同時影像數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)信息也存放在關系數(shù)據(jù)庫的表中，二者可以進行無縫管理。數(shù)據(jù)庫方式管理影像數(shù)據(jù)具有以下特點：①所有數(shù)據(jù)集中存儲，數(shù)據(jù)安全，易于共享。②較方便管理多數(shù)據(jù)源和多時態(tài)的數(shù)據(jù)。③支持事務處理和并發(fā)控制，有利于多用戶的訪問與共享。④影像數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)集成到一起，能方便的進行交互式查詢。⑤對Client/Server的分布式應用支持較好，網絡性能和數(shù)據(jù)傳輸速度都有很大提高。⑥影像數(shù)據(jù)訪問只能通過數(shù)據(jù)庫驅動接口訪問，有利于數(shù)據(jù)的一致性和完整性控制，數(shù)據(jù)不會被隨意移動、修改和刪除。⑦支持異構的網絡模式，即應用程序和后臺數(shù)據(jù)庫服務器可以在不同操作系統(tǒng)平臺下運行。第三十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日385.3空間數(shù)據(jù)組織5.3.1圖幅數(shù)據(jù)組織在管理空間數(shù)據(jù)時必須進行分幅管理，常見的分幅方式有標準分幅和區(qū)域分幅。第三十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日5.3.2空間數(shù)據(jù)的圖庫管理當GIS所管理的區(qū)域和所要求的比例尺都比較大時，如在城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫會包含大量的圖幅，涉及多個工作區(qū)及很多工作層的數(shù)據(jù)組織和管理在整個區(qū)域內進行眾多圖幅（分區(qū)）、工作層的調用，圖幅拼接和跨圖幅的剪切、開窗，跨圖幅工作層的漫游、查詢、分析和制圖等在無縫大地圖的方式下，圖庫管理職能通過有效的分幅（分區(qū)）、分層的空間索引，以滿足用戶對具體的局部區(qū)域和專題層的操作、檢索的需要。圖庫管理是海量空間數(shù)據(jù)管理的需要，是大型GIS軟件的必備功能，其管理效率是衡量GIS軟件優(yōu)劣的重要指標之一?？臻g索引和查詢機制。第四十頁，共六十一頁，2022年，8月28日5.3.3屬性數(shù)據(jù)組織主要的三種方式如下：⑴與工作層對應的組織方式：一個工作區(qū)對應一個屬性文件，屬性文件建立在工作區(qū)目錄下。Arc/Info采用這種方式⑵與地物類對應的組織方式：一個地物類文件對應一個屬性表⑶混合方式：第四十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日5.4空間索引5.4.1對象范圍索引在記錄每個空間實體的坐標時，記錄包圍每個空間實體的外接矩形的最大最小坐標。在檢索空間實體時，根據(jù)空間實體的最大最小范圍，預先排除那些沒有落入檢索窗口內的空間實體，僅對那些外接矩形落在檢索窗口的空間實體作進一步的判斷,最后檢索出那些真正落入窗口內的空間實體.第四十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日5.4.2格網索引基本思想是將研究區(qū)域用橫豎線條劃分大小相等和不等的格網，記錄每一個格網所包含的空間實體。當用戶進行空間查詢時，首先計算出用戶查詢對象所在格網，然后再在該網格中快速查詢所選空間實體第四十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日5.4.3四叉樹空間索引第四十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日5.4.4R樹和R+樹空間索引R樹空間索引不僅利用單個實體的外接矩形，還將空間位置相近的實體的外接矩形重新組織為一個更大的虛擬矩形。在構造虛擬矩形時，虛擬矩形方向與坐標方位軸一致，同時滿足以下條件：包含盡可能多的空間實體；矩形間的重疊率盡可能少；允許在每個矩形內再劃分小矩形。對這些虛擬的矩形建立空間索引，它含有指向所包圍的空間實體的指針。第四十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日簡述一種GIS軟件的數(shù)據(jù)存儲方式第四十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日第四十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日6.7元數(shù)據(jù)1.元數(shù)據(jù)的概念元數(shù)據(jù)（Metadata）：關于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是關于數(shù)據(jù)和信息資源的描述性信息。空間元數(shù)據(jù)（GeospatialMetadata）：地理數(shù)據(jù)和信息資源的描述性信息。它通過對地理空間數(shù)據(jù)的內容、質量、條件和其他特征進行描述與說明，以便人們有效地定位、評價、比較、獲取和使用地理空間數(shù)據(jù)。重要性？數(shù)據(jù)是否滿足特定要求？怎樣轉換、處理、解釋地理空間數(shù)據(jù)為需要了解更多信息的用戶提供了聯(lián)系信息“meta”是一希臘語詞根，意思是“改變”，“Metadata”一詞的原意是關于數(shù)據(jù)變化的描述。第四十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日2.元數(shù)據(jù)的內容對數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)所有者及數(shù)據(jù)生產歷史等的說明對數(shù)據(jù)質量的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、源數(shù)據(jù)的比例尺等對數(shù)據(jù)處理信息的說明，如量綱的轉換等數(shù)據(jù)轉換方法的描述對數(shù)據(jù)庫的更新、集成方法等的說明第四十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日3.元數(shù)據(jù)的主要作用（1）幫助用戶獲取數(shù)據(jù)：通過元數(shù)據(jù)，用戶可對空間數(shù)據(jù)庫進行瀏覽、檢索和研究等。一個完整的地學數(shù)據(jù)庫除應提供空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)外，還應提供豐富的引導信息，以及由純數(shù)據(jù)得到的分析、綜述和索引等?！斑@些數(shù)據(jù)是什么數(shù)據(jù)？”“這個數(shù)據(jù)庫對我有用嗎？”“這是我需要的數(shù)據(jù)嗎？”“怎樣得到這些數(shù)據(jù)”第五十頁，共六十一頁，2022年，8月28日3.元數(shù)據(jù)的主要作用（2）空間數(shù)據(jù)質量控制：標準部分——數(shù)據(jù)質量信息元數(shù)據(jù)中包涵了大量的有關數(shù)據(jù)質量的信息，通過它可以檢查數(shù)據(jù)質量；元數(shù)據(jù)也記錄了數(shù)據(jù)處理過程中質量的變化，通過跟蹤元數(shù)據(jù)可以了解數(shù)據(jù)質量的狀況和變化。第五十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日3.元數(shù)據(jù)的主要作用（3）在數(shù)據(jù)集成中的應用：元數(shù)據(jù)記錄了數(shù)據(jù)格式、空間坐標體系、數(shù)據(jù)的表達形式、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)使用軟硬件環(huán)境、數(shù)據(jù)使用規(guī)范、數(shù)據(jù)標準等信息。這些信息在數(shù)據(jù)集成的一系列處理中，如數(shù)據(jù)空間匹配、屬性一致化處理、數(shù)據(jù)在各平臺之間的轉換使用中都是必需的。第五十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日3.元數(shù)據(jù)的主要作用（4）數(shù)據(jù)存儲和功能實現(xiàn)：元數(shù)據(jù)系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)庫的管理，可以避免數(shù)據(jù)的重復存儲；通過元數(shù)據(jù)建立的邏輯數(shù)據(jù)索引可以高效查詢檢索分布式數(shù)據(jù)庫中任何物理存儲的數(shù)據(jù)，減少用戶查詢數(shù)據(jù)庫及獲取數(shù)據(jù)的時間；通過元數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設計和系統(tǒng)資源利用方面開支的合理分配，降低數(shù)據(jù)庫的建設費用。第五十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日4.空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的標準我國地理信息--元數(shù)據(jù)標準體系第五十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日(1)總體內容空間元數(shù)據(jù)標準由兩層組成，第一層是目錄層，它所提供的信息主要用于對數(shù)據(jù)集信息進行宏觀描述，適合在數(shù)字地球的國家級空間信息交換中心或區(qū)域以及全球范圍內管理和查詢空間信息時使用。第二層是空間元數(shù)據(jù)標準的主體，它由八個基本內容部分和四個引用部分組成基本內容部分包括1標識信息、2數(shù)據(jù)質量信息、3數(shù)據(jù)集繼承信息、4空間數(shù)據(jù)表示信息、5空間參考系信息、6實體和屬性信息、7發(fā)行信息、以及8空間元數(shù)據(jù)參考信息等八個方面的內容。四個引用部分包括1引用信息、2時間范圍信息、3聯(lián)系信息以及4地址信息。第五十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日(2)標準部分標識信息（IdentificationInformation）：是關于地理空間數(shù)據(jù)集的基本信息。數(shù)據(jù)生產者對有關數(shù)據(jù)集的基本信息進行詳細的描述，諸如數(shù)據(jù)集的名稱、作者信息、所采用的語言、數(shù)據(jù)集環(huán)境、專題分類、訪問限制等，同時用戶也可以根據(jù)這些內容對數(shù)據(jù)集有一個總體了解。數(shù)據(jù)質量信息（DataQualityInformation）：是對空間數(shù)據(jù)集質量進行總體評價的信息。有關數(shù)據(jù)集的幾何精度和屬性精度等方面的信息，數(shù)據(jù)集在邏輯上是否一致以及它的完備性，這是用戶對數(shù)據(jù)集進行判斷以及決定數(shù)據(jù)集是否滿足需要的主要判斷依據(jù)。數(shù)據(jù)生產者也可以通過這部分內容對數(shù)據(jù)集質量評價的方法和過程進行詳細的描述。第五十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日(2)標準部分數(shù)據(jù)集繼承信息（DatasetHeritageInformation）：是建立該數(shù)據(jù)集時所涉及的有關事件、參數(shù)、數(shù)據(jù)源等的信息，以及負責這些數(shù)據(jù)集的組織機構信息。對建立數(shù)據(jù)集的中間過程有一個詳細的描述。比如當一幅數(shù)字專題地圖的建立經過了航片判讀、清繪、掃描、數(shù)字地圖編輯以及驗收等過程時，應對每一過程有一個簡要描述，使用戶對數(shù)據(jù)集的建立過程比較清晰，也使數(shù)據(jù)集每一過程的責任比較清楚?？臻g數(shù)據(jù)表示信息（SpatialDataRepresentationInformation）：是數(shù)據(jù)集中用來表示空間信息的方式的描述，如空間數(shù)據(jù)類型、空間數(shù)據(jù)結構、矢量對象描述、柵格對象描述等內容，它是決定數(shù)