第二章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

第二章GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)§2-1空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§2-2GIS數(shù)據(jù)模型§2-3空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)§2-1空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、地理實(shí)體（空間實(shí)體）---GIS處理對(duì)象

1、定義指自然界現(xiàn)象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)事件中不能再分割的單元，它是一個(gè)具有概括性，復(fù)雜性，相對(duì)性的概念。地理實(shí)體類別及實(shí)體內(nèi)容的確定是從具體需要出發(fā)的，例如，在全國(guó)地圖上由于比例尺很小，淮南就是一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)不能再分割，可以把淮南定為一個(gè)地理實(shí)體；在大比例尺的淮南市交通圖上，淮南的許多房屋，街道都要表達(dá)出來(lái)，所以淮南必須再分割，不能作為一個(gè)地理實(shí)體，應(yīng)將房屋，街道等作為研究的地理實(shí)體，由此可見(jiàn)，GIS中的空間實(shí)體是一個(gè)概括，復(fù)雜，相對(duì)的概念。2、理解3、地理實(shí)體的特征地理實(shí)體的特征——三個(gè)基本特征屬性特征——用以描述事物或現(xiàn)象的特性，即用來(lái)說(shuō)明“是什么”，如事物或現(xiàn)象的類別、等級(jí)、數(shù)量、名稱等空間特征——用以描述事物或現(xiàn)象的地理位置以及空間相互關(guān)系，故又稱幾何特征和拓?fù)涮卣?，如中?guó)與印度之間邊界界樁的經(jīng)緯度，中國(guó)與印度之間的鄰接關(guān)系時(shí)間特征——用以描述事物或現(xiàn)象隨時(shí)間的變化，如人口數(shù)的逐年變化。二、地理實(shí)體數(shù)據(jù)的類型根據(jù)地理實(shí)體的特征，可以把它的數(shù)據(jù)歸納為三類：屬性數(shù)據(jù)——描述空間對(duì)象的屬性特征的數(shù)據(jù)，也稱非幾何數(shù)據(jù)。即說(shuō)明“是什么”，如類型、等級(jí)、名稱、狀態(tài)等，描述時(shí)間特征的數(shù)據(jù)也可以歸為這一類。幾何數(shù)據(jù)——描述空間對(duì)象的空間特征的數(shù)據(jù)，也稱位置數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)。即說(shuō)明“在哪里”，一般用經(jīng)緯度或X、Y坐標(biāo)來(lái)表示。關(guān)系數(shù)據(jù)——描述空間對(duì)象之間的空間關(guān)系的數(shù)據(jù)，一般通過(guò)拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)。如空間數(shù)據(jù)的相鄰、包含等，主要是指拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)潢P(guān)系是一種對(duì)空間關(guān)系進(jìn)行明確定義的數(shù)學(xué)方法三、地理實(shí)體的類型

（一）空間特征類型（二）實(shí)體類型組合1、點(diǎn)狀實(shí)體2、線狀實(shí)體3、面狀實(shí)體4、體狀實(shí)體1、點(diǎn)狀實(shí)體3）內(nèi)點(diǎn)：用于負(fù)載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)。4）角點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)：表示線段和弧段上的連接點(diǎn)。2）注記點(diǎn)：用于定位注記。1）實(shí)體點(diǎn)：用來(lái)代表一個(gè)實(shí)體。返回2、線狀實(shí)體特性：1）實(shí)體長(zhǎng)度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)。2）彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度。3）方向性：如：水流方向，上游—下游，公路，單、雙向之分。線：具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，線或折線，由一系列的有序坐標(biāo)表示。線狀實(shí)體包括：線段，邊界、鏈、弧段等。返回3、面狀實(shí)體（多邊形）面狀實(shí)體的如下特征：1）面積與范圍

2）周長(zhǎng)3）獨(dú)立性或與其它地物相鄰如中國(guó)及其周邊國(guó)家4）內(nèi)島嶼或鋸齒狀外形：如島嶼的海岸線封閉所圍成的區(qū)域。5）重疊性與非重疊性：如學(xué)校的分區(qū)，菜市場(chǎng)的服務(wù)范圍等都有可能出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，而一個(gè)城市的各個(gè)城區(qū)一般說(shuō)來(lái)不會(huì)出現(xiàn)重疊。面：對(duì)湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。由封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來(lái)表示。返回4、體狀實(shí)體體：用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長(zhǎng)度、寬度及高度等屬性返回（二）實(shí)體類型組合

現(xiàn)實(shí)世界的各種現(xiàn)象比較復(fù)雜，往往由不同的空間單元組合而成，例如根據(jù)某些空間單元或幾種空間單元的組合將空間問(wèn)題表達(dá)出來(lái)，復(fù)雜實(shí)體由簡(jiǎn)單實(shí)體組合表達(dá)。

鄰接相交重合相離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線點(diǎn)、線、面兩兩之間組合表達(dá)復(fù)雜的空間問(wèn)題?？臻g關(guān)系是GIS數(shù)據(jù)描述和表達(dá)的重要內(nèi)容，一方面它為GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的有效建立，空間查詢，空間分析，輔助決策等提供了最基本的關(guān)系，另一方面有助于形成標(biāo)準(zhǔn)的SQL空間查詢語(yǔ)言，便于空間特征的存儲(chǔ)，提取，查詢，更新等。

空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是指空間數(shù)據(jù)適合于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、管理、處理的邏輯結(jié)構(gòu)，也就是指空間數(shù)據(jù)以什么形式在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和處理空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為基于矢量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基于柵格的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩種基本類型123221232332333233323332四、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：通過(guò)記錄空間對(duì)象的坐標(biāo)及其空間關(guān)系來(lái)表達(dá)地理實(shí)體的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

A.點(diǎn)：記錄點(diǎn)坐標(biāo)和屬性代碼；B.線：記錄兩個(gè)或一系列采樣點(diǎn)的坐標(biāo)，并加屬性代碼；C.面：記錄邊界上一系列采樣點(diǎn)的坐標(biāo)，由于多邊形封閉，邊界為閉合環(huán)，加面域?qū)傩源a。

10636423特性數(shù)據(jù)(屬性代碼)位置

點(diǎn)10x,y

線23x1,y1x2,y2…xn,yn串面63x1,y1

x2,y2…xn,yn閉合環(huán)

64x1,y1x2,y2…xn,yn閉合環(huán)10636423一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2、矢量數(shù)據(jù)獲取方式1）通過(guò)外業(yè)測(cè)量獲得，利用測(cè)量?jī)x器（全站儀、GPS、常規(guī)測(cè)量等）記錄測(cè)量結(jié)果，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫(kù)中2）跟蹤數(shù)字化，用跟蹤數(shù)字化的方式把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)3）間接獲取柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換空間分析（疊置、緩沖等操作產(chǎn)生的新的矢量數(shù)據(jù)）矢量數(shù)據(jù)自身的存儲(chǔ)和管理幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系空間對(duì)象的空間關(guān)系（拓?fù)潢P(guān)系）4、矢量數(shù)據(jù)表達(dá)

簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3、矢量數(shù)據(jù)表達(dá)需要考慮的內(nèi)容簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是指只記錄空間對(duì)象的位置坐標(biāo)和屬性信息，不記錄拓?fù)潢P(guān)系的一種矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱面條結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)：獨(dú)立存儲(chǔ)：空間對(duì)象位置直接跟隨空間對(duì)象。點(diǎn)位字典：點(diǎn)坐標(biāo)獨(dú)立存儲(chǔ)，線、面由點(diǎn)號(hào)組成。特征：優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)按照點(diǎn)、線或多邊形為單元進(jìn)行組織，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀、易實(shí)現(xiàn)以實(shí)體為單位的運(yùn)算和顯示。缺點(diǎn)：A.獨(dú)立存儲(chǔ)方式造成相鄰多邊形的公共邊界被數(shù)字化并存儲(chǔ)兩次，出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余和碎屑多邊形，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致；點(diǎn)位字典存儲(chǔ)可保證公共邊的唯一性。

B.自成體系，缺少多邊形的鄰接信息，鄰域處理復(fù)雜，需追蹤出公共邊。

C.處理島或洞等嵌套問(wèn)題較麻煩，需要計(jì)算多邊形的包含等。適用范圍：制圖及一般查詢，不適合復(fù)雜的空間分析。簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)碼屬性碼空間對(duì)象編碼唯一連接幾何和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立編碼點(diǎn):(x,y)線:(x1

,y1

),(x2,y2

),…,(xn

,yn

)面:(x1,y1

),(x2,y2

),…,(x1,y1

)點(diǎn)位字典點(diǎn):點(diǎn)號(hào)文件線:點(diǎn)號(hào)串面:點(diǎn)號(hào)串存儲(chǔ)方法點(diǎn)號(hào)XY1112223344………n5566拓?fù)潢P(guān)系：是一種對(duì)空間結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行明確定義的方法，指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。非拓?fù)鋵傩?幾何)拓?fù)鋵傩?沒(méi)發(fā)生變化的屬性)兩點(diǎn)間距離一點(diǎn)指向另一點(diǎn)的方向弧段長(zhǎng)度、區(qū)域周長(zhǎng)、面積

等

一個(gè)點(diǎn)在一條弧段的端點(diǎn)

一條弧是一簡(jiǎn)單弧段(自身不相交)

一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部/外部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)/外部一個(gè)面是一個(gè)簡(jiǎn)單面;一個(gè)面的連通性

建立拓?fù)潢P(guān)系是對(duì)一種空間結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行明確定義的數(shù)學(xué)方法。具有某些拓?fù)潢P(guān)系的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是GIS的分析和應(yīng)用功能所必需的。拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示方式?jīng)]有固定的格式，也還沒(méi)有形成標(biāo)準(zhǔn)，但基本原理是相同的。

拓?fù)渥儞Q(橡皮變換)拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)：孤立點(diǎn)、線的端點(diǎn)、面的首尾點(diǎn)、鏈的連接點(diǎn)線：兩結(jié)點(diǎn)之間的有序弧段，包括鏈、弧段和線段面：若干弧段組成的閉合多邊形起點(diǎn)終點(diǎn)中間點(diǎn)弧段1弧段3弧段2弧段4點(diǎn):面:弧:拓?fù)湓刈罨就負(fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：指存在于空間圖形中的不同拓?fù)湓刂g的關(guān)系。結(jié)點(diǎn)與弧段：如結(jié)b與弧3,2,5。多邊形與弧段：面C與弧4,5,3。拓?fù)溧徑樱褐复嬖谟诳臻g圖形中的相同拓?fù)湓刂g的關(guān)系。多邊形之間,結(jié)點(diǎn)之間鄰接矩陣,1——鄰結(jié)；0——不鄰結(jié)其它拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)浒褐复嬖谟诳臻g圖形中的面與其它元素之間的關(guān)系,如面狀實(shí)體包含哪些點(diǎn)、線狀實(shí)體層次關(guān)系：指存在于空間圖形中的相同拓?fù)湓刂g的等級(jí)關(guān)系，如淮南市各個(gè)區(qū)拓?fù)溥B通：拓?fù)湓刂g的通達(dá)關(guān)系，與鄰接性相類似，指對(duì)弧段連接的判別，如用于網(wǎng)絡(luò)分析中確定路徑、街道是否相通。

ec41325ABC76Dada:結(jié)點(diǎn)號(hào)A:多邊形號(hào)1:弧段號(hào)弧段數(shù)字化方向ABCDA--110B1--11C11--0D010--b

拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)——關(guān)系表

eb表中數(shù)字前負(fù)號(hào)為相反方向dc41325ABC76Daa:結(jié)點(diǎn)號(hào)A:多邊形號(hào)1:弧段號(hào)弧段數(shù)字化方向弧-面拓?fù)浠《巫竺嬗颐?AO2AB3CA4OC5CD6BD7BO結(jié)點(diǎn)-弧拓?fù)浣Y(jié)點(diǎn)弧a1,3,4b2,3,5c1,2,7d4,5,7e6面-弧拓?fù)涿嫣?hào)弧數(shù)弧號(hào)A3-1,-2,3B42,-7,5C3-3,-5,4D16弧-結(jié)點(diǎn)拓?fù)浠《纹瘘c(diǎn)終點(diǎn)1ca2bc3ba4da5db6ee7dc空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系對(duì)GIS的數(shù)據(jù)處理和空間分析具有重要意義

A.拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系不需要利用坐標(biāo)或距離就可以確定一個(gè)地理實(shí)體相對(duì)于另一個(gè)地理實(shí)體的空間位置關(guān)系，并且這種拓?fù)鋽?shù)據(jù)較之幾何數(shù)據(jù)具有更大的穩(wěn)定性，即它不隨地圖投影而變化

B.有助于空間要素的查詢，利用拓?fù)潢P(guān)系可以解決許多實(shí)際問(wèn)題如供水管網(wǎng)系統(tǒng)中某段水管破裂找關(guān)閉它的閥門，就需要查詢?cè)摼€(管道)與哪些點(diǎn)(閥門)關(guān)聯(lián)。

C.根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地理實(shí)體如根據(jù)弧段構(gòu)建多邊形，實(shí)現(xiàn)面域的選??；根據(jù)弧段與結(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系重建道路網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行最佳路徑選擇等。

拓?fù)潢P(guān)系的意義1、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是指將地表區(qū)域劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)象元或象素由行、列定義，并包含一個(gè)代碼表示該象素的屬性類型或量值。也即柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是像元陣列，用每個(gè)像元的行列號(hào)確定位置，用每個(gè)像元的值表示實(shí)體的類型、等級(jí)等屬性。

A.點(diǎn)實(shí)體：由單個(gè)像元來(lái)表達(dá)

B.線實(shí)體：由在一定方向上連接成串的相鄰像元的集合來(lái)表達(dá)。

C.面實(shí)體：由聚集在一起的相鄰像元的集合來(lái)表達(dá)。

123221232332333233323332二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、柵格數(shù)據(jù)獲取的途徑

手工獲取掃描儀掃描由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來(lái)遙感影像數(shù)據(jù)格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)

3、柵格代碼(屬性值)的確定

1、中心點(diǎn)法：取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。

2、面積占優(yōu)法：柵格單元屬性值為面積最大者。

3、重要性法：取重要的屬性值為柵格屬性值。

4、長(zhǎng)度占優(yōu)法：每個(gè)柵格單元的值由該柵格中線段最長(zhǎng)的實(shí)體的屬性來(lái)確定。4、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示將柵格數(shù)據(jù)看成一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）記錄代碼，可以每行都從左到右記錄，也可以奇數(shù)行從左到右，偶數(shù)行從右到左。記錄柵格數(shù)據(jù)的文件稱為柵格文件，且常在文件頭中存有該柵格數(shù)據(jù)的長(zhǎng)和寬(行數(shù)和列數(shù))9999000099900000099077000000770000007777000077770000777700007777行號(hào)柵格值199990000299900000309907700400007700500007777600007777700007777800007777特點(diǎn)：最直觀、最基本的柵格存貯結(jié)構(gòu)，沒(méi)有進(jìn)行任何壓縮數(shù)據(jù)處理;

但許多記錄重復(fù)記錄同一屬性值,數(shù)據(jù)存在大量冗余,并且當(dāng)柵格越小,

冗余越嚴(yán)重5、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)用離散的量化柵格值表示空間對(duì)象(通常是規(guī)則格網(wǎng))位置隱含，屬性明顯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易與遙感數(shù)據(jù)結(jié)合，但數(shù)據(jù)量大存在幾何和屬性偏差面向位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，難以建立空間對(duì)象之間的關(guān)系比例尺大小為柵格(像元)的大小與地表相應(yīng)單元的大小之比。像元較大時(shí)，對(duì)地物的面積、長(zhǎng)度等的量測(cè)有較大影響abc345abc面積:7(6)幾何偏差屬性偏差6、矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)矢量便于面向現(xiàn)象(土壤類型等)的數(shù)據(jù)表示，不僅能表達(dá)屬性，而且能方便的記錄每個(gè)目標(biāo)的具體屬性信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低有利于網(wǎng)絡(luò)、檢索分析圖形顯示質(zhì)量好，位置精度高能完整地描述空間關(guān)系

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜

多邊形疊置分析及模擬比較困難

不能做增強(qiáng)處理

軟硬件技術(shù)要求高柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易數(shù)據(jù)交換空間分析和地理現(xiàn)象模擬比較容易有利于與RS數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析輸出方法快速，成本比較低廉

現(xiàn)象識(shí)別效果不如矢量方法

圖形數(shù)據(jù)量大

投影轉(zhuǎn)換困難

圖形質(zhì)量低7、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的一般原則

要素還是位置可獲取的數(shù)據(jù)定位要素的必要精度需要什么類型的要素需要什么類型的拓?fù)潢P(guān)系所需空間分析類型生產(chǎn)地圖類型柵格結(jié)構(gòu)：大范圍小比例尺的自然資源、環(huán)境、農(nóng)林業(yè)等區(qū)域問(wèn)題的研究矢量結(jié)構(gòu)：城市分區(qū)或詳細(xì)規(guī)劃、土地管理、公用事業(yè)管理等方面的應(yīng)用矢柵一體化:將矢量面向目標(biāo)的方法和柵格象元充填的方法結(jié)合起來(lái)，采用填滿線狀目標(biāo)路徑和充填面狀目標(biāo)空間的方法作為一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，每個(gè)線狀目標(biāo)除了記錄原始采樣點(diǎn)外，還記錄路徑所通過(guò)的柵格；每個(gè)面狀地物除記錄它的多邊形周邊以外，還包括中間的面域柵格.點(diǎn)、線、面狀地物均采用面向目標(biāo)的描述方法，因此它保持了矢量的特性，而象元空間充填表達(dá)建立了位置與地物的聯(lián)系，使之具有柵格的性質(zhì)。從原理上說(shuō)，這是一種以矢量的方式來(lái)組織柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。三、矢數(shù)柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三個(gè)約定和細(xì)分格網(wǎng)法1.三個(gè)約定a.點(diǎn)狀地物僅有空間位置，沒(méi)有形狀和面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部?jī)H有一個(gè)位置數(shù)據(jù)。b.線狀地物有形狀但沒(méi)有面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部需要用一組象元填滿整個(gè)路徑。c.面狀地物具有形狀和面積，在平面上的投影是由邊界包圍的空間和一組填滿路徑的象元表達(dá)的邊界組成。

一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是基于柵格的，表達(dá)目標(biāo)的精度受柵格尺寸的限制，可利用細(xì)分格網(wǎng)法提高數(shù)據(jù)的表達(dá)精度2.細(xì)分格網(wǎng)法為提高柵格表示精度，采用細(xì)分格網(wǎng)法：將一對(duì)X，Y坐標(biāo)用兩個(gè)Morton碼代替：M1表示該點(diǎn)所在基本格網(wǎng)的地址碼；M2表示該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的細(xì)分格網(wǎng)的Morton碼。這種方法可將柵格數(shù)據(jù)的表達(dá)精度提高16倍或256倍

線性四叉樹(Morton)是基本數(shù)據(jù)格式，三個(gè)約定是設(shè)計(jì)點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本依據(jù)，細(xì)分格網(wǎng)法保證足夠精度。1）、點(diǎn)狀地物和結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根據(jù)基本約定，不必將點(diǎn)狀地物作為一個(gè)覆蓋層分解為四叉樹，只要將點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地址碼M1和M2,而不管整個(gè)構(gòu)形是否為四叉樹。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，便于點(diǎn)的插入和刪除，能處理一個(gè)柵格內(nèi)包含多個(gè)點(diǎn)狀目標(biāo)的情況。所有的點(diǎn)狀地物以及弧段之間的結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)用一個(gè)文件表示，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)表。

點(diǎn)標(biāo)識(shí)號(hào)M1M2屬性……………………10025434084432100261057725463……………………這種結(jié)構(gòu)幾乎與矢量結(jié)構(gòu)完全一致。3.矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比單純的矢量結(jié)構(gòu)增加了一定的存儲(chǔ)量，但它解決了線狀地物的四叉樹表達(dá)問(wèn)題，使它與點(diǎn)狀、面狀地物一起建立統(tǒng)一的基于線性四叉樹編碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系。這對(duì)于點(diǎn)狀地物與線狀地物相交，線狀地物之間的相交，以及線狀地物與面狀地物相交的查詢問(wèn)題變得相當(dāng)簡(jiǎn)便和快速。弧段的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：弧標(biāo)識(shí)號(hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)中間點(diǎn)串（M1，M2，Z）……………………20078100251002658，7749，435，92，4377，439，…20079100261003290，432，502，112，4412，496，………………………線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：線標(biāo)識(shí)號(hào)弧段標(biāo)識(shí)號(hào)…………3003120078，200793003220092，20098，20099…………

2)、線狀地物數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

根據(jù)對(duì)面狀地物的約定，一個(gè)面狀地物應(yīng)記錄邊界和邊界所包圍的整個(gè)面域。其中邊界由弧段組成，它同樣引用弧段表中的信息，面域信息則由線性四叉樹或二維行程編碼表示。

00044444004444440000444400004484000888880088888800888888000888880145161720212367181922238912132425282910111415262730313233363748495253343538395051545540414445565760614243464758596263二維行程編碼二維行程M碼屬性值0054801643083143203784004484604783)、面狀地物數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為了建立面向地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，做這樣的修改：二維行程編碼中的屬性值可以是葉結(jié)點(diǎn)的屬性值，也可以是指向該地物的下一個(gè)子塊的循環(huán)指針。即用循環(huán)指針將同屬于一個(gè)目標(biāo)的葉結(jié)點(diǎn)鏈接起來(lái)，形成面向地物的結(jié)構(gòu)00044444004444440000444400004484000888880088888800888888000888880145161720212367181922238912132425282910111415262730313233363748495253343538395051545540414445565760614243464758596263帶指針的二維行程編碼二維行程M碼循環(huán)指針屬性值0851683216313037314(屬性值)3240374440464447460(屬性值)478(屬性值)即用循環(huán)指針將同屬于一個(gè)目標(biāo)的葉結(jié)點(diǎn)鏈接起來(lái)，形成面向地物的結(jié)構(gòu)。

0004444400444444000044440000448400088888008888880088888800088888

048帶指針的二維行程編碼二維行程M碼循環(huán)指針屬性值0851683216313037314(屬性值)3240374440464447460(屬性值)478(屬性值)由幾個(gè)或幾種點(diǎn)、線、面狀簡(jiǎn)單地物組成的地物稱為復(fù)雜地物例如將一條公路上的中心線、交通燈、立交橋等組合為一個(gè)復(fù)雜地物，用一個(gè)標(biāo)識(shí)號(hào)表示。復(fù)雜地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜地物標(biāo)識(shí)號(hào)簡(jiǎn)單地物表識(shí)號(hào)…………5000810025，30005，300255000930006，30007，40032…………4、復(fù)雜地物數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§2-2GIS數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)管理大體經(jīng)歷了三個(gè)階段：人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫(kù)階段。數(shù)據(jù)庫(kù)：為了一定的目的，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)組織、存儲(chǔ)和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)有數(shù)據(jù)集、物理存儲(chǔ)介質(zhì)和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件三個(gè)基本部分組成。數(shù)據(jù)庫(kù)的主要特征：1）數(shù)據(jù)集中控制2）數(shù)據(jù)獨(dú)立3）數(shù)據(jù)共享4）減少數(shù)據(jù)冗余5）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化6）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護(hù)功能數(shù)據(jù)庫(kù)的主要特征數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般分為三個(gè)層次：概念模式、外模式和內(nèi)模式。概念模式（模式）：是數(shù)據(jù)庫(kù)的總框架，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)于目標(biāo)存儲(chǔ)的邏輯結(jié)構(gòu)和特性、基本操作和目標(biāo)—目標(biāo)及目標(biāo)—操作的關(guān)系和依賴性的描述，以及對(duì)數(shù)據(jù)的安全性、完整性等方面的定義。外模式（子模式）：是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的數(shù)據(jù)視圖。它屬于概念模式的一部分，描述用戶數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、類型、長(zhǎng)度等。內(nèi)模式（存儲(chǔ)模式）：是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)在物理存儲(chǔ)器上具體實(shí)現(xiàn)的描述。它規(guī)定數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的物理組織方式、記錄尋址技術(shù)，定義物理存儲(chǔ)塊的大小、溢出處理方法等。數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯組織形式的描述，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界部分現(xiàn)象的抽象，是描述數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的工具。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題之一就是設(shè)計(jì)一個(gè)好的數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型的三要素：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)的約束條件。數(shù)據(jù)模型中常用的一些概念實(shí)體:指現(xiàn)實(shí)世界中客觀存在的，并可相互區(qū)別的事物。屬性：實(shí)體所具有的某一特性。碼：唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集。域：屬性的取值范圍。實(shí)體型：相同屬性的實(shí)體具有共同的特征和性質(zhì)，用實(shí)體名和屬性名集合表示。實(shí)體集：同型實(shí)體的集合。聯(lián)系：一是實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系；二時(shí)實(shí)體型之間的聯(lián)系（1:1,1：n，m：n）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）是處理數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)存取和各種管理控制的軟件。它是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心，應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)的操作全部通過(guò)DBMS來(lái)進(jìn)行。

DBMS通常具有以下功能:（1）數(shù)據(jù)庫(kù)定義功能。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。（3）數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)功能。（4）通訊功能。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型層次網(wǎng)狀關(guān)系用樹型結(jié)構(gòu)來(lái)表示實(shí)體間聯(lián)系的模型，它將數(shù)據(jù)組織成1對(duì)多關(guān)系的結(jié)構(gòu)用網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)表示實(shí)體及其聯(lián)系的模型，在模型中，各記錄類型間可具有任意個(gè)連接關(guān)系：一個(gè)子節(jié)點(diǎn)可有多個(gè)父節(jié)點(diǎn)；可以有一個(gè)以上節(jié)點(diǎn)無(wú)父節(jié)點(diǎn)。它將數(shù)據(jù)組織成1對(duì)多、多對(duì)1和多對(duì)多的關(guān)系用二維表表示實(shí)體及其聯(lián)系。二維表中的每一列對(duì)應(yīng)實(shí)體的一個(gè)屬性，并給出相應(yīng)的屬性值，每一行由多個(gè)屬性組成與一個(gè)特定的實(shí)體相對(duì)應(yīng)。1）層次模型表示

層次模型反映了實(shí)體之間的層次關(guān)系，簡(jiǎn)單、直觀，易于理解，優(yōu)點(diǎn)是層次和關(guān)系清楚，檢索路線明確。用于GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)存在的主要問(wèn)題是：1）不能表示多對(duì)多的關(guān)系，很難描述復(fù)雜的地理實(shí)體之間的聯(lián)系，描述多對(duì)多的關(guān)系時(shí)導(dǎo)致物理存儲(chǔ)上的冗余；2）對(duì)任何對(duì)象的查詢都必須從層次結(jié)構(gòu)的根結(jié)點(diǎn)開始，低層次對(duì)象的查詢效率很低，很難進(jìn)行反向查詢；3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性較差，數(shù)據(jù)更新涉及許多指針，插入和刪除操作比較復(fù)雜，父結(jié)點(diǎn)的刪除意味著其下層所有子結(jié)點(diǎn)均被刪除。ⅠⅡabcdef12354MMⅠⅡabcdcef122334413435542）網(wǎng)狀模型表示網(wǎng)狀模型反映地理世界中常見(jiàn)的多對(duì)多關(guān)系，支持?jǐn)?shù)據(jù)重構(gòu)，特別適用于數(shù)據(jù)間相互關(guān)系非常復(fù)雜的情況，具有一定的數(shù)據(jù)獨(dú)立和數(shù)據(jù)共享特性，且運(yùn)行效率較高。用于GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)的主要問(wèn)題如下：1）由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，增加了用戶查詢的定位困難，要求用戶熟悉數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，知道自己所處的位置；2）指針的存在使數(shù)據(jù)量大大增加，尤其是當(dāng)數(shù)據(jù)間關(guān)系復(fù)雜時(shí)；3）修改數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，指針也必須隨著變換。ⅠⅡabcdef12354MMⅠⅡabcdef123453）關(guān)系模型表示多邊形編號(hào)產(chǎn)權(quán)人面積地物特征Ⅰ張三125.2林地Ⅱ李四43.5麥地

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)特別靈活，可滿足所有用布爾邏輯運(yùn)算和數(shù)學(xué)運(yùn)算規(guī)則形成的詢問(wèn)要求；關(guān)系數(shù)據(jù)還能搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù)，加入和刪除數(shù)據(jù)都非常方便。ⅠⅡabcdef12354M多邊形關(guān)系表邊界關(guān)系表多邊形編號(hào)邊號(hào)邊長(zhǎng)Ⅰa30Ⅰb22Ⅰc16Ⅰd25Ⅱc16Ⅱe14Ⅱc17邊界－結(jié)點(diǎn)關(guān)系表結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)表邊號(hào)結(jié)點(diǎn)a1，2b2，3c2，4結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)1x1，y12x2，y23x3，y3對(duì)屬性數(shù)據(jù)用通用RDBMS可以很好管理，但對(duì)于空間數(shù)據(jù)一般DBMS卻有局限，表現(xiàn)為：1）空間數(shù)據(jù)通常是變長(zhǎng)的，而一般RDBMS只允許記錄的長(zhǎng)度設(shè)定為固定長(zhǎng)度，此外，通用DBMS難于存儲(chǔ)和維護(hù)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系。

2）一般RDBMS都難以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作。

3）一般DBMS不能支持GIS需要的一些復(fù)雜圖形功能。

4）一般RDBMS難以支持復(fù)雜的地理信息，因?yàn)閱蝹€(gè)地理實(shí)體的表達(dá)需要多個(gè)文件、多條記錄，包括大地網(wǎng)、特征坐標(biāo)、拓?fù)潢P(guān)系、屬性數(shù)據(jù)和非空間專題屬性等方面信息。5）GIS管理的是具有高度內(nèi)部聯(lián)系的數(shù)據(jù)，為了保證地理數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，需要復(fù)雜的安全維護(hù)系統(tǒng)，而這些完整性約束條件必須與空間數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)，由地理數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性。否則，一條記錄的改變會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤、相互矛盾的數(shù)據(jù)存在，而一般RDBMS難以實(shí)現(xiàn)這一功能。面向?qū)ο竽Ｐ?/p>

（一）基本概念

1、對(duì)象：含有數(shù)據(jù)和操作方法的獨(dú)立模塊，可以認(rèn)為是數(shù)據(jù)和行為的統(tǒng)一體。如一個(gè)城市、一棵樹均可作為地理對(duì)象。·具有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)，以表明其存在的獨(dú)立性；·具有一組描述特征的屬性，以表明其在某一時(shí)刻的狀態(tài)；

·具有一組表示行為的操作方法，用以改變對(duì)象的狀態(tài)。對(duì)象的劃分：根據(jù)對(duì)象的共性，及對(duì)它的研究目的來(lái)劃分，與具體的目的、性質(zhì)相聯(lián)系，不同的目的就會(huì)有不同劃分。劃分原則：找共同點(diǎn)，所有具有共性的系統(tǒng)成份就可為一種對(duì)象。2、類：

共享同一屬性和方法集的所有對(duì)象的集合構(gòu)成類。如河流均具有共性，如名稱、長(zhǎng)度、流域面積等，以及相同的操作方法，如查詢、計(jì)算長(zhǎng)度、求流域面積等，因而可抽象為河流類。3、實(shí)例被抽象的對(duì)象，類的一個(gè)具體對(duì)象，稱為實(shí)例，如長(zhǎng)江、黃河等。真正抽象的河流不存在，只存在河流的例子。類是抽象的對(duì)象，是實(shí)例的組合，類、實(shí)例是相對(duì)的，類和實(shí)例的關(guān)系為上下層關(guān)系。4、消息對(duì)對(duì)象之間的請(qǐng)求和協(xié)作。5、方法對(duì)對(duì)象的所有操作，如對(duì)對(duì)象的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的函數(shù)、指令、例程等。類實(shí)例1實(shí)例2（二）面向?qū)ο蟮奶匦?、抽象：是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的簡(jiǎn)明表示。形成對(duì)象的關(guān)鍵是抽象，對(duì)象是抽象思維的結(jié)果。2、封裝：一般講，包起來(lái)，將方法與數(shù)據(jù)放于一對(duì)象中，以使對(duì)數(shù)據(jù)的操作只可通過(guò)該對(duì)象本身的方法來(lái)進(jìn)行。在這，指把對(duì)象的狀態(tài)及其操作集成化，使之不受外界影響。3、多態(tài)：是指同一消息被不同對(duì)象接收時(shí)，可解釋為不同的含義。同一消息，對(duì)不同對(duì)象，功能不同?，F(xiàn)實(shí)世界抽象對(duì)象1對(duì)象n對(duì)象2（三）四種核心技術(shù)1、分類分類是把一組具有相同屬性結(jié)構(gòu)和操作方法的對(duì)象歸納或映射為一個(gè)公共類的過(guò)程。如城鎮(zhèn)建筑可分為行政區(qū)、商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、文化區(qū)等若干個(gè)類。2、概括將相同特征和操作的類再抽象為一個(gè)更高層次、更具一般性的超類的過(guò)程。子類是超類的一個(gè)特例。一個(gè)類可能是超類的子類，也可是幾個(gè)子類的超類。所以，概括可能有任意多層次。概括技術(shù)避免了說(shuō)明和存儲(chǔ)上的大量冗余。這需要一種能自動(dòng)地從超類的屬性和操作中獲取子類對(duì)象的屬性和操作的機(jī)制，即繼承機(jī)制。3、聚集聚集是把幾個(gè)不同性質(zhì)類的對(duì)象組合成一個(gè)更高級(jí)的復(fù)合對(duì)象的過(guò)程。4、聯(lián)合相似對(duì)象抽象組合為集合對(duì)象。其操作是成員對(duì)象的操作集合。

（四）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的核心工具

1、繼承一類對(duì)象可繼承另一類對(duì)象的特性和能力，子類繼承父類的共性，繼承不僅可以把父類的特征傳給中間子類，還可以向下傳給中間子類的子類。

它服務(wù)于概括。繼承機(jī)制減少代碼冗余，減少相互間的接口和界面。2、傳播傳播與繼承是一對(duì)。復(fù)雜對(duì)象的某些屬性值不單獨(dú)存于數(shù)據(jù)庫(kù)中，而由子對(duì)象派生或提取，將子（成員）對(duì)象的屬性信息強(qiáng)制地傳播給綜合復(fù)雜對(duì)象。成員對(duì)象的屬性只存儲(chǔ)一次，保證數(shù)據(jù)一致性和減少冗余。如武漢市總?cè)丝?，由存?chǔ)在各成員對(duì)象中的各區(qū)人口總和。3、繼承與傳播（區(qū)別）1）繼承服務(wù)于概括，傳播作用于聯(lián)合和聚集；2）繼承是從上層到下層，應(yīng)用于類，而傳播是自下而上，直接作用于對(duì)象；3）繼承包括屬性和操作，而傳播一般僅涉及屬性；4）繼承是一種信息隱含機(jī)制，只要說(shuō)明子類與父類的關(guān)系，則父類的特征一般能自動(dòng)傳給它的子類，而傳播是一種強(qiáng)制性工具，需要在復(fù)合對(duì)象中顯式定義它的每個(gè)成員對(duì)象，并說(shuō)明它需要傳播哪些屬性值。（五）GIS中面向?qū)ο竽Ｐ?）面向?qū)ο蟮膸缀螖?shù)據(jù)模型

從幾何方面劃分，GIS的各種地物對(duì)象為點(diǎn)、線、面狀地物以及由它們混合組成的復(fù)雜地物。每一種幾何地物又可能由一些更簡(jiǎn)單的幾何圖形元素構(gòu)成。空間地物復(fù)雜地物簡(jiǎn)單地物面域弧段節(jié)點(diǎn)面狀地物線狀地物點(diǎn)狀地物

一個(gè)面狀地物是由邊界弧段和中間面域組成，弧段又涉及到節(jié)點(diǎn)和中間點(diǎn)坐標(biāo)?；蛘哒f(shuō)，節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)傳播給弧段，弧段聚集成線狀地物或面狀地物，簡(jiǎn)單地物聚集或聯(lián)合組成復(fù)雜地物。2）拓?fù)潢P(guān)系與面向?qū)ο竽Ｐ?/p>

將每條弧段的兩個(gè)端點(diǎn)（通過(guò)它們與另外的弧段公用）抽象出來(lái)，建立單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)對(duì)象類型，而在弧段的數(shù)據(jù)文件中，設(shè)立兩個(gè)節(jié)點(diǎn)子對(duì)象標(biāo)識(shí)號(hào)，即用“傳播”的工具提取節(jié)點(diǎn)文件的信息。面標(biāo)識(shí)弧段標(biāo)識(shí)……弧段標(biāo)識(shí)起節(jié)點(diǎn)終節(jié)點(diǎn)中間點(diǎn)串…………節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)XYZ…………面域文件弧段文件節(jié)點(diǎn)文件這一模型既解決了數(shù)據(jù)共享問(wèn)題，又建立了弧段與節(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系。同樣，面狀地物對(duì)弧段的聚集方式與數(shù)據(jù)共享和幾何拓?fù)潢P(guān)系的建立也達(dá)到一致?！?-3空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)是指在現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)的整個(gè)過(guò)程。主要包括需求分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)三部分。現(xiàn)實(shí)世界地理實(shí)體數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求分析一、需求分析需求分析是整個(gè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與建立的基礎(chǔ)，主要進(jìn)行以下工作：1、調(diào)查用戶需求：了解用戶特點(diǎn)和要求，取得設(shè)計(jì)者與用戶對(duì)需求的一致看法。2、需求數(shù)據(jù)的收集和分析：包括信息需求(信息內(nèi)容、特征、需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù))、信息加工處理要求(如響應(yīng)時(shí)間)、完整性與安全性要求等。3、編制用戶需求說(shuō)明書：包括需求分析的目標(biāo)、任務(wù)、具體需求說(shuō)明、系統(tǒng)功能與性能、運(yùn)行環(huán)境等，是需求分析的最終成果。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

指空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)果是得到一個(gè)合理的空間數(shù)據(jù)模型，是空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。主要任務(wù)包括概念設(shè)計(jì)和邏輯設(shè)計(jì)兩個(gè)方面?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是將地理空間實(shí)體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中加以表達(dá)的過(guò)程，也就是地理信息系統(tǒng)中空間實(shí)體的模型化問(wèn)題。1、概念模型是通過(guò)對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)與抽象，最終形成空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其應(yīng)用系統(tǒng)所需的模型。表示概念模型最有力的工具是E—R模型，即實(shí)體—聯(lián)系模型，包括實(shí)體、聯(lián)系和屬性三個(gè)基本成分。用它來(lái)描述現(xiàn)實(shí)地理世界，不必考慮信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取路徑及存取效率等與計(jì)算機(jī)有關(guān)的問(wèn)題，比一般的數(shù)據(jù)模型更接近于現(xiàn)實(shí)地理世界，具有直觀、自然、語(yǔ)義較豐富等特點(diǎn)，在地理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。市區(qū)要素空間實(shí)體空間實(shí)體屬性空間實(shí)體關(guān)系邊線走向街道路面質(zhì)量所屬路段所屬街道組成長(zhǎng)度等m1模型E_R2、邏輯模型

邏輯模型的設(shè)計(jì)是將概念模型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為具體DBMS可處理的地理數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)(或外模式)，包括確定數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄及記錄間的聯(lián)系、安全性、完整性和一致性約束等。

從E—R模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的主要過(guò)程為：①確定各實(shí)體的主關(guān)鍵字；②確定并寫出實(shí)體內(nèi)部屬性之間的數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)式（函數(shù)依賴關(guān)系），即某一數(shù)據(jù)項(xiàng)決定另外的數(shù)據(jù)項(xiàng)；③把經(jīng)過(guò)消冗處理（規(guī)范化處理）的數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)式中的實(shí)體作為相應(yīng)的主關(guān)鍵字；④根據(jù)②、③形成新的關(guān)系；⑤完成轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化。

（三）物理設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括確定記錄存儲(chǔ)格式，選擇文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，決定存取路徑，分配存儲(chǔ)空間。物理設(shè)計(jì)的好壞將對(duì)地理數(shù)據(jù)庫(kù)的性能影響很大，一個(gè)好的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)必須滿足兩個(gè)條件：一是地理數(shù)據(jù)占有較小的存儲(chǔ)空間；二是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作具有盡可能高的處理速度。在完成物理設(shè)計(jì)后，要進(jìn)行性能分析和測(cè)試。

是指有效地將空間數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)在物理存儲(chǔ)器上實(shí)現(xiàn)，確定數(shù)據(jù)在介質(zhì)上的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其結(jié)果是導(dǎo)出地理數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)模式(內(nèi)模式)。物理設(shè)計(jì)在很大程度上與選用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有關(guān)。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)需要，選用系統(tǒng)所提供的功能。（四）數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)GIS的數(shù)據(jù)可以按照空間數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系或?qū)I(yè)屬性分為各種邏輯數(shù)據(jù)層或?qū)I(yè)數(shù)據(jù)層，原理上類似于圖片的疊置。例如，地形圖數(shù)據(jù)可分為地貌、水系、道路、植被、控制點(diǎn)、居民地等諸層分別存貯。將各層疊加起來(lái)就合成了地形圖的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行空間分析、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示時(shí)，往往只需要若干相應(yīng)圖層的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)層的設(shè)計(jì)一般是按照數(shù)據(jù)的專業(yè)內(nèi)容和類型進(jìn)行的。數(shù)據(jù)的專業(yè)內(nèi)容的類型通常是數(shù)據(jù)分層的主要依據(jù)，同時(shí)也要考慮數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。如需考慮兩類物體共享邊界(道路與行政邊界重合、河流與地塊邊界的重合)等，這些數(shù)據(jù)間的關(guān)系在數(shù)據(jù)分層設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)體現(xiàn)出來(lái)。不同類型的數(shù)據(jù)由于其應(yīng)用功能相同，在分析和應(yīng)用時(shí)往往會(huì)同時(shí)用到，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)反映出這樣的需求，即可將這些數(shù)據(jù)作為一層。（如道路、加油站、停車場(chǎng)—交通層）。最后得出各層數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式，各層數(shù)據(jù)的屬性內(nèi)容和屬性表之間的關(guān)系等?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與維護(hù)1、建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)利用DBMS提供的數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言描述邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果，得到概念模式和外模式，編寫功能軟件，經(jīng)編譯、運(yùn)行后形成目標(biāo)模