第七章數(shù)據(jù)管理

第七章數(shù)據(jù)管理第一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理包括：數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)、檢索和操縱目的：充分有效地發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用關(guān)鍵：數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)項(xiàng)(字段)：具有確定邏輯意義（即可描述信息內(nèi)容）的數(shù)據(jù)的最小單位,用于說(shuō)明事物的某方面性質(zhì)記錄：將描述某事物有關(guān)性質(zhì)的數(shù)據(jù)項(xiàng)按一定的方式組織起來(lái)就形成了記錄，常用于說(shuō)明一個(gè)客觀存在的事物（或事物之間的聯(lián)系）文件：文件是同類記錄的有序集合數(shù)據(jù)庫(kù)：據(jù)庫(kù)是存貯起來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合第二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷以下四個(gè)發(fā)展階段人工管理階段：如圖書目錄的手工編制和手工統(tǒng)計(jì)處理計(jì)算機(jī)文件系統(tǒng)管理階段：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理階段網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段（一）人工管理階段（五十年代中期以前）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有專用的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；不單獨(dú)保存數(shù)據(jù)，沒(méi)有數(shù)據(jù)文件的概念；數(shù)據(jù)是面向應(yīng)用的，不共享第三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理（二）計(jì)算機(jī)文件管理階段特點(diǎn)：數(shù)據(jù)以“文件”形式可長(zhǎng)期保存在外部存儲(chǔ)器的磁盤上程序與數(shù)據(jù)之間具有“設(shè)備獨(dú)立性”物理獨(dú)立性邏輯獨(dú)立性：用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的，也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變應(yīng)用程序3應(yīng)用程序2應(yīng)用程序1文件1文件2存取方法即程序只需用文件名就可與數(shù)據(jù)打交道，由操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)提供存取方法（讀／寫）。第四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理（二）計(jì)算機(jī)文件管理階段特點(diǎn)：文件組織已多樣化，有索引文件、鏈接文件和直接存取文件等順序文件（SequentialFile）：數(shù)據(jù)按記錄中主關(guān)鍵字的順序組織;邏輯上是按主關(guān)鍵字排序的，在物理存儲(chǔ)上可以有不同的方式，包括：向量方式、鏈方式、塊方式。向量方式：邏輯結(jié)構(gòu)同物理結(jié)構(gòu)一致；鏈方式：通過(guò)指針連結(jié)邏輯順序；塊方式：上述兩種方式的結(jié)合（塊內(nèi)是向量方式，塊間是鏈方式）第五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理（二）計(jì)算機(jī)文件管理階段特點(diǎn)：文件組織已多樣化，有索引文件、鏈接文件和直接存取文件等索引文件：存儲(chǔ)內(nèi)容包括：記錄本身（主文件）和若干索引表索引表中列出：記錄的關(guān)鍵字和記錄在文件中的位置（地址）。讀取記錄時(shí)，只要提供記錄的關(guān)鍵字值，系統(tǒng)通過(guò)查找索引表獲得記錄的位置，然后取出該記錄隨機(jī)文件：隨機(jī)文件又稱直接文件，其存儲(chǔ)是根據(jù)記錄關(guān)鍵字的值，通過(guò)某種轉(zhuǎn)換方法得到一個(gè)物理存儲(chǔ)位置，然后把記錄存儲(chǔ)在該位置上。查找時(shí)，通過(guò)同樣的轉(zhuǎn)換方法，可以直接得到所需要的記錄。通過(guò)HASH函數(shù)（哈希函數(shù)），把關(guān)鍵字轉(zhuǎn)換為地址進(jìn)行存取的文件。第六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理（二）計(jì)算機(jī)文件管理階段特點(diǎn)：文件組織已多樣化，有索引文件、鏈接文件和直接存取文件等倒排文件（InvertedFile）：倒排文件是帶有輔索引的文件，其中輔索引是按照一些輔關(guān)鍵字來(lái)組織索引的倒排文件是一種多關(guān)鍵字的索引文件，其中的索引不能唯一標(biāo)識(shí)記錄，往往同一索引指向若干記錄。通過(guò)輔索引不能直接讀取記錄，而要通過(guò)主關(guān)鍵字才能查到記錄的位置。倒排文件的主要優(yōu)點(diǎn)：在處理多索引檢索時(shí)，可以在輔檢索中先完成查詢的‘交’、‘并’等邏輯運(yùn)算，得到結(jié)果后再對(duì)記錄進(jìn)行存取，從而提高查找速度.第七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理（二）計(jì)算機(jī)文件管理階段特點(diǎn)：數(shù)據(jù)不再屬于某個(gè)特定的程序，可以重復(fù)使用，即數(shù)據(jù)面向應(yīng)用。但是文件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)仍然是基于特定的用途，程序基于特定的物理結(jié)構(gòu)和存取方法，因此程序與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的依賴關(guān)系并未根本改變對(duì)數(shù)據(jù)的操作以記錄為單位。這是由于文件中只存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，不存儲(chǔ)文件記錄的結(jié)構(gòu)描述信息。文件的建立、存取、查詢、插入、刪除、修改等所有操作，都要用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)第八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理（二）計(jì)算機(jī)文件管理階段缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)冗余：由于文件之間缺乏聯(lián)系，造成每個(gè)應(yīng)用程序都有對(duì)應(yīng)的文件，有可能同樣的數(shù)據(jù)在多個(gè)文件中重復(fù)存儲(chǔ)不一致性：這往往是由數(shù)據(jù)冗余造成的，在進(jìn)行更新操作時(shí)，稍不謹(jǐn)慎，就可能使同樣的數(shù)據(jù)在不同的文件中不一樣數(shù)據(jù)聯(lián)系弱：這是由于文件之間相互獨(dú)立，缺乏聯(lián)系造成的第九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理（三）數(shù)據(jù)庫(kù)階段(60年代后期)數(shù)據(jù)庫(kù)是是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中、按一定數(shù)據(jù)模型組織、可共享的數(shù)據(jù)集合，這些數(shù)據(jù)用于各種應(yīng)用系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化（數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲(chǔ)存）是數(shù)據(jù)庫(kù)與文件系統(tǒng)的根本區(qū)別；應(yīng)用程序3應(yīng)用程序2應(yīng)用程序1DBMS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)展；數(shù)據(jù)獨(dú)立性高；數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制:數(shù)據(jù)的安全保護(hù)、數(shù)據(jù)的完整性檢查、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)第十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理（三）數(shù)據(jù)庫(kù)階段(60年代后期)數(shù)據(jù)庫(kù)類型平面文件層次型網(wǎng)絡(luò)型關(guān)系型第十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理（三）數(shù)據(jù)庫(kù)階段(60年代后期)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系表或表格主關(guān)鍵字和外關(guān)鍵字關(guān)系類型一對(duì)多一對(duì)一多對(duì)一多對(duì)多操作：合并、關(guān)聯(lián)、關(guān)系類第十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理（四）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)階段單用戶結(jié)構(gòu)庫(kù)式：應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù)、都在一臺(tái)機(jī)器上，有一個(gè)用戶獨(dú)占?？蛻?服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)模式：將數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分成前臺(tái)的客戶應(yīng)用程序和后臺(tái)的服務(wù)部分，其間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，由客戶機(jī)和服務(wù)器共同完成處理任務(wù)客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的核心是客戶應(yīng)用程序只通過(guò)SQL向服務(wù)器發(fā)服務(wù)請(qǐng)求，服務(wù)器完成任務(wù)后，將結(jié)果發(fā)回給客戶應(yīng)用程序第十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理②客戶/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)模式：服務(wù)器的任務(wù)為多個(gè)用戶管理和維護(hù)一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)；管理并處理客戶的請(qǐng)求；管理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的安全等。客戶的任務(wù)提供用戶界面；建立同服務(wù)器的連接；向服務(wù)器提交和接受請(qǐng)求；數(shù)據(jù)的輸入輸出及驗(yàn)證等第十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四

客戶機(jī)（用戶界面、應(yīng)用程序）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)第十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.1數(shù)據(jù)管理③WEB（B/S）數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)模式WEB（B/S）數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)模式是構(gòu)成WEB的技術(shù)基礎(chǔ)，是WEB技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合的新技術(shù)。它實(shí)現(xiàn)開發(fā)環(huán)境和應(yīng)用環(huán)境的分離，用戶端用統(tǒng)一的瀏覽器代替客戶軟件。用戶通過(guò)瀏覽器的表單（FORM）向WEB服務(wù)器發(fā)送HTTP協(xié)議方式的請(qǐng)求，WEB服務(wù)器收到請(qǐng)求后向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器發(fā)請(qǐng)求，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器執(zhí)行接收的請(qǐng)求，并將結(jié)果返回WEB服務(wù)器。瀏覽器WEB服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)請(qǐng)求HTTP協(xié)議請(qǐng)求返回?cái)?shù)據(jù)結(jié)果返回瀏覽器第十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四各階段的比較階段人工管理階段文件處理階段數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)時(shí)間50年代60年代70年代數(shù)據(jù)共享性無(wú)共享共享差共享好

數(shù)據(jù)獨(dú)立性無(wú)獨(dú)立性獨(dú)立性差物理獨(dú)立性高一定邏輯獨(dú)立性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化無(wú)結(jié)構(gòu)化紀(jì)錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)化整體結(jié)構(gòu)化差用數(shù)據(jù)摸型描述§7.1數(shù)據(jù)管理第十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理GIS中數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)類型多空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)圖形、圖像、文本、數(shù)字、視頻等數(shù)據(jù)常具有非結(jié)構(gòu)化特征，尤其是空間數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜：常要記錄拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)量大，常要作查詢，因此必需注意提高查詢效率，如建立索引等第十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理的模式全文件管理模式文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)混合管理模式全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理模式對(duì)象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式面向的對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式第十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理①全文件管理系統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)描述空間數(shù)據(jù)存在的缺陷空間數(shù)據(jù)記錄是變長(zhǎng)的對(duì)空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作GIS需要一些復(fù)雜的圖形功能地理信息是復(fù)雜的，單個(gè)地理實(shí)體的表達(dá)需要多個(gè)文件、多條記錄、或許包括大地網(wǎng)、特征坐標(biāo)、拓?fù)潢P(guān)系、空間特征量測(cè)值、屬性數(shù)據(jù)的關(guān)鍵字以及非空間專題屬性等具有高度內(nèi)部聯(lián)系的GIS數(shù)據(jù)記錄需要更復(fù)雜的安全性維護(hù)系統(tǒng)，否則一條記錄的改變就會(huì)使其他數(shù)據(jù)文件產(chǎn)生錯(cuò)誤第二十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理①全文件管理系統(tǒng)（coverage）優(yōu)點(diǎn)：廠商可根據(jù)自己要求定義文件格式，管理數(shù)據(jù)；有利于存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化不定長(zhǎng)數(shù)據(jù)缺點(diǎn)：不利于數(shù)據(jù)查找，如系統(tǒng)開發(fā)者要編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的更新、查詢；GIS應(yīng)用1空間、屬性數(shù)據(jù)文件1GIS應(yīng)用2空間、屬性數(shù)據(jù)文件2空間、屬性數(shù)據(jù)文件3數(shù)據(jù)共享性等差：多個(gè)程序共享一數(shù)據(jù)文件時(shí)，文件的修改，需得到所有應(yīng)用的許可；不能達(dá)到真正的共享，即數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄項(xiàng)的共享第二十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理②文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)混合管理模式(SHP)這種方式實(shí)際上不能建立真正意義上的空間數(shù)據(jù)庫(kù)第二十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理②文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)混合管理模式優(yōu)點(diǎn):GIS可通過(guò)DBMS提供的高級(jí)編程語(yǔ)言的接口，直接操縱屬性數(shù)據(jù)，查詢屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，并在GIS的用戶界面下，顯示查詢結(jié)果在ODBC(OpenDataBaseConnectivity,開放式數(shù)據(jù)庫(kù)互連)推出后，GIS軟件商只需開發(fā)GIS與ODBC的接口軟件，就可將屬性數(shù)據(jù)與任何一個(gè)支持ODBC的RDBMS連接缺點(diǎn)：屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)通過(guò)ID聯(lián)系起來(lái)，使查詢運(yùn)算，模型操作運(yùn)算速度慢數(shù)據(jù)分布和共享困難屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，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(fù)方面缺少基本的功能缺乏表示空間對(duì)象及其關(guān)系的能力第二十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理③全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)都用現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)管理用RDBMS管理圖形數(shù)據(jù)有兩種模式：基于關(guān)系模型的方式，圖形數(shù)據(jù)按關(guān)系數(shù)據(jù)模型組織將圖形數(shù)據(jù)的變長(zhǎng)部分處理成BinaryBlock字段，這樣就可省去大量關(guān)系連接操作，但BinaryBlock的讀寫效率比定長(zhǎng)的屬性字段慢得多，特別涉及對(duì)象的嵌套時(shí)，更慢。第二十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四(a)基于關(guān)系模型組織圖形數(shù)據(jù)要找出組成多邊形的采樣點(diǎn)坐標(biāo)，涉及多個(gè)關(guān)系表，作多次連接投影運(yùn)算。多邊形編號(hào)邊號(hào)邊長(zhǎng)P1aP1bP1cP1dP1P2邊號(hào)起結(jié)點(diǎn)號(hào)終結(jié)點(diǎn)號(hào)a17b21…結(jié)點(diǎn)號(hào)xy1..…2………CNE第二十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四BusinessTable

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GeometryTableGeometryIDETYPEXCoordinateYCoordinate1310.0010.001310.0015.001315.0015.0023150.00100.0023100.00100.0023120.00120.00…………(a)基于關(guān)系模型組織圖形數(shù)據(jù)第二十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四（b）BinaryBlock字段模式圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在通用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中將圖形文件轉(zhuǎn)成關(guān)系存放在目前大部分關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)提供的二進(jìn)制塊中（即將圖形數(shù)據(jù)的變長(zhǎng)部分處理成Binary二進(jìn)制塊Block字段）?？臻g數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口用戶界面數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口GISRDBMS空間數(shù)據(jù)庫(kù)第二十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四BusinessTableFeature-IDColumn1Column2GeometryID101

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…GeometryTableGeometryIDBinaryGeometry1(x,y,…,x,y)2(x,y,…,x,y)3(x,y,…,x,y)……SpatialIndexTableGeometryIDIndexKey1

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……（b）BinaryBlock字段模式第二十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理③全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理優(yōu)點(diǎn):在全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中加入了二進(jìn)制數(shù)據(jù)塊形式省去大量關(guān)系連接操作,可提高查詢速度；便于數(shù)據(jù)的維護(hù)；缺點(diǎn):不定長(zhǎng)記錄造成存儲(chǔ)效率的下降；實(shí)現(xiàn)SQL查詢要附加接口；因此它只適用于功能簡(jiǎn)單的GIS第二十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理④對(duì)象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式定義是介于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中間，由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)結(jié)合而成的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)兩種擴(kuò)展模式GIS軟件商在RDBMS中進(jìn)行擴(kuò)展，使之能直接存儲(chǔ)和管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)，如ArcSDE、SaptialWare以及Geomedia等；另外一種擴(kuò)展方式是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的軟件商在自己的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件中直接擴(kuò)展，如Informix和Oracle等都推出了空間數(shù)據(jù)管理的專用模塊，定義了操縱點(diǎn)、線、面、圓等空間對(duì)象的ＡＰＩ函數(shù)。第三十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理④對(duì)象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式優(yōu)點(diǎn)：解決了空間數(shù)據(jù)的變長(zhǎng)記錄管理，并具備數(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(fù)方面等基本功能，支持海量數(shù)據(jù)的管理，使數(shù)據(jù)管理效率大大提高；空間和屬性之間聯(lián)結(jié)有空間數(shù)據(jù)管理模塊解決，不僅具有操作關(guān)系數(shù)據(jù)的函數(shù)，還具有操作圖形的API函數(shù);對(duì)象——關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫(kù)是在標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)上加一層空間數(shù)據(jù)管理模塊；用該層功能將地理結(jié)構(gòu)查詢語(yǔ)言轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢，空間數(shù)據(jù)查詢速度快。缺點(diǎn)：仍沒(méi)有解決對(duì)象的嵌套問(wèn)題，空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不能由用戶定義，用戶不能根據(jù)ＧＩＳ要求再定義，使用上受一定限制第三十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理⑤面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用面向?qū)ο竽Ｐ褪亲钸m合于空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和管理，它不僅支持變長(zhǎng)記錄，而且支持對(duì)象的嵌套、信息的繼承與聚集。并且面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)允許用戶定義對(duì)象和對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及它的操作。三種實(shí)現(xiàn)方式：擴(kuò)充面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言(OOPL)，在OOPL中增加DBMS的特性；擴(kuò)充RDBMS，在RDBMS中增加面向?qū)ο蟮奶匦裕唤⑷碌闹С置嫦驅(qū)ο髷?shù)據(jù)模型的OODBMS。當(dāng)前已推出了若干OODBMS如O2等，也出現(xiàn)一個(gè)基于OODBMS的GIS，但由于OODBMS價(jià)格昂貴且技術(shù)還不成熟，目前在GIS領(lǐng)域不太通用。面向?qū)ο蟮腄BMS將可能成為GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的主流。第三十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理——Arcgis數(shù)據(jù)管理Shp文件基于文件方式存儲(chǔ)GIS數(shù)據(jù)的文件格式，至少由.shp,.dbf,.shx三個(gè)文件作成，分別存儲(chǔ)空間，屬性和前兩者的關(guān)系Coverage一種拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬性缺省存儲(chǔ)在Info表中Geodatabase個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)PersonalGeodatabase文件FileGeodatabaseArcSDE第三十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理——Arcgis數(shù)據(jù)管理地理數(shù)據(jù)庫(kù)Geodatabase對(duì)象類ObjectClasses要素類FeatureClasses要素?cái)?shù)據(jù)集FeatureDatasetes關(guān)系類RelationshipClasses要素類FeatureClasses幾何網(wǎng)絡(luò)GeometricNetwork關(guān)系類RelationshapClasses要素Feature網(wǎng)絡(luò)要素NetworkFeature關(guān)系Relationship表格Table要素Feature關(guān)系Relationship第三十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理——Arcgis數(shù)據(jù)管理PersonalGeodatabaseFileGeodatabase平臺(tái)支援WindowsWindows

、UNIX、linux存儲(chǔ)方式MS-Access

的mdb

數(shù)據(jù)庫(kù)文檔一個(gè)文件夾方式儲(chǔ)存存儲(chǔ)限制2GB數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)限制，每個(gè)表限制為1TB(1000GB)儲(chǔ)存空間減少50-70%效能可快20%到10倍數(shù)據(jù)壓縮不支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮支持一種新的數(shù)據(jù)壓縮格式，在查詢與顯示方面均與未壓縮格式相同，壓縮比率可從2:1

到25:1第三十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.2GIS數(shù)據(jù)管理——Arcgis數(shù)據(jù)管理ArcSDE是ArcGIS與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間的GIS通道，在多種數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上，如：Oracle，OraclewithSpatial/Locator，MicrosoftSQLServer,IBMDB2和Informix管理地理信息

采用客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，多用戶并發(fā)共用§7.3第三十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.3GIS屬性數(shù)據(jù)管理地物所固有的，不是由于地物空間分布所帶來(lái)的特征，如某地的年降雨量、土地酸緘類型、人口密度、交通流量、空氣污染程度等專題屬性特征通常以數(shù)字、符號(hào)、文本和圖像等形式來(lái)表示第三十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.3GIS屬性數(shù)據(jù)管理 為了描述地理世界，對(duì)任何事物都要鑒別、分類和命名。屬性數(shù)據(jù)測(cè)量的尺度大致可以分成四個(gè)層次，由粗略至詳細(xì)依次為：命名(Nominal)量：定性而非定量，不能進(jìn)行任何算術(shù)運(yùn)算命名式的測(cè)量尺度也稱為類型測(cè)量尺度，只對(duì)特定現(xiàn)象進(jìn)行標(biāo)識(shí)，賦予一定的數(shù)值或符號(hào)而不定量描述這些數(shù)值之間無(wú)數(shù)量關(guān)系，對(duì)命名數(shù)據(jù)的邏輯運(yùn)算只有“等于”或“不等于”兩種形式，而其近似均值只能使用眾數(shù)?！暗扔凇迸c“不等于”之外，還可以比較它們的大小，即“大于”或“小于”。第三十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.3GIS屬性數(shù)據(jù)管理次序(Ordinal)量：線性坐標(biāo)上不按值的大小，而是按順序排列的數(shù)，例如，事故發(fā)生危險(xiǎn)程度的級(jí)別由大到小被標(biāo)為1，2，3，…級(jí)別的序號(hào)越低，其危險(xiǎn)性越大，但危險(xiǎn)性到底有多大并未給予定量的表達(dá)序數(shù)值相互之間可以比較大小，但不能進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算次序測(cè)量尺度是基于對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行排序來(lái)標(biāo)識(shí)的，如可以把山峰按高度分級(jí)為極高山、高山、中山、低山和丘陵等，將坡度分為陡、中、緩等不同次序之間的間隔大小可以不同第三十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.3GIS屬性數(shù)據(jù)管理間隔(Interval)量不參照某個(gè)固定點(diǎn)，而是按間隔表示相對(duì)位置的數(shù)。按間隔量測(cè)的值相互之間可以比較大小，并且它們之間的差值大小是有意義的間隔尺度的測(cè)量值無(wú)真的零值,零值往往是人為規(guī)定的，如攝氏溫標(biāo)中零攝氏度，時(shí)間中的零點(diǎn)等等;

例如，溫度是間隔尺度的數(shù)據(jù)而不是比例數(shù)據(jù)，因?yàn)樗摹?”測(cè)量值隨著所使用的不同溫度測(cè)量單位而不同。不能說(shuō)150F的溫度是75F的溫度的兩倍，因?yàn)檫@個(gè)比例在使用攝氏單位時(shí)就改變了相反，降水量是比例數(shù)據(jù)，因?yàn)樗姓娴牧阒怠１壤龜?shù)據(jù)和間隔數(shù)據(jù)可用于加、減、乘、除等運(yùn)算，而且可以求算術(shù)平均第四十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.3GIS屬性數(shù)據(jù)管理比率（Ratio）量指那些有真零值而且測(cè)量單位的間隔是相等的數(shù)據(jù)，比例測(cè)量尺度與使用的測(cè)量單位無(wú)關(guān)與某一固定點(diǎn)的比值計(jì)算，支持多種算術(shù)操作，如加、減、乘、除等有關(guān)該類型屬性域的例子很多，如年降雨量、海拔高度、人口密度、發(fā)病率等第四十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四不同測(cè)量尺度數(shù)值可以進(jìn)行的運(yùn)算

比例數(shù)據(jù)或間隔數(shù)據(jù)可以比較容易地被轉(zhuǎn)變成次序或命名數(shù)據(jù)；命名數(shù)據(jù)則很難被轉(zhuǎn)化成次序、間隔數(shù)據(jù)或比例數(shù)據(jù)

命名數(shù)據(jù)或次序數(shù)據(jù)便于使用，易于理解，但有時(shí)不夠精確，不能用于較高級(jí)的算術(shù)運(yùn)算；比例數(shù)據(jù)或間隔數(shù)據(jù)比較精確，便于計(jì)算機(jī)處理，命名量==,!=…次序量==,!=,>,<…間隔量==,!=,>,<,+,-…比率量==,!=,>,<,+,-,*,/…§7.3GIS屬性數(shù)據(jù)管理第四十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.3GIS屬性數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作添加字段刪除字段字段計(jì)算屬性表操作合并關(guān)聯(lián)關(guān)系類第四十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.3數(shù)據(jù)組織空間數(shù)據(jù)分層按專題分層按時(shí)間序列分層以地面垂直高度分層第四十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.4數(shù)據(jù)組織空間數(shù)據(jù)分塊（分幅）

查詢往往涉及到多幅圖或在不同專題間進(jìn)行地理實(shí)體的完整性和一致性難以維護(hù)分幅管理對(duì)于數(shù)據(jù)共享和地理實(shí)體一級(jí)的安全管理增加了難度Intergraph的MGE，ESRI的ARC/INFO等都能建立無(wú)縫GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠完成地理數(shù)據(jù)的幾何接邊和邏輯接邊，但物理上仍然按照?qǐng)D幅的概念進(jìn)行存儲(chǔ)管理。第四十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四工作區(qū)1工作區(qū)2工作區(qū)3工作區(qū)n圖層1圖層2圖層3圖層n地物1地物2地物3地物n點(diǎn)狀地物線狀地物面狀地物標(biāo)識(shí)碼屬性表結(jié)點(diǎn)弧段標(biāo)識(shí)碼注記屬性表結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)始點(diǎn)終點(diǎn)左面右面標(biāo)識(shí)碼§7.4數(shù)據(jù)組織第四十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.4數(shù)據(jù)組織集中式數(shù)據(jù)庫(kù):所有的數(shù)據(jù)存放在一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備上，物理與邏輯上統(tǒng)一分布式數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在多臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備上，保持邏輯上的統(tǒng)一性第四十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.5空間索引空間索引定義：指依據(jù)空間對(duì)象的位置和形狀或空間對(duì)象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含空間對(duì)象的概要信息，如對(duì)象的標(biāo)識(shí)、外接矩形及指向空間對(duì)象實(shí)體的指針。作為一種輔助性的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，空間索引介于空間操作算法和空間對(duì)象之間，它通過(guò)篩選作用，大量與特定空間操作無(wú)關(guān)的空間對(duì)象被排除，從而提高空間操作的速度和效率空間索引性能的優(yōu)劣直接影響空間數(shù)據(jù)庫(kù)和地理信息系統(tǒng)的整體性能，它是空間數(shù)據(jù)庫(kù)和地理信息系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)常見大空間索引一般是自頂向下、逐級(jí)劃分空間的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間索引，比較有代表性的包括BSP樹、K-D-B樹、R樹、R+樹和CELL樹等。此外，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的格網(wǎng)型空間索引有著廣泛的應(yīng)用。第四十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.5空間索引①格網(wǎng)型空間索引其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(wǎng)，記錄每一個(gè)格網(wǎng)所包含的空間實(shí)體第四十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四§7.5空間索引BSP樹能很好地與空