GIS應(yīng)用軟件課件

GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)文件GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展DBMS以容納空間數(shù)據(jù)商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)庫(kù)用戶設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)GIS應(yīng)用軟件空間數(shù)據(jù)庫(kù)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的軟件數(shù)據(jù)的DBMS第四章空間數(shù)據(jù)庫(kù)

2/6/20231建立數(shù)據(jù)庫(kù)不僅僅是為了保存數(shù)據(jù)，擴(kuò)展人的記憶，而主要是為了幫助人們?nèi)ス芾砗涂刂婆c這些數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的事物。地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)就是一種專(zhuān)門(mén)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，由于這類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)具有明顯的空間特征，所以有人把它稱(chēng)為空間數(shù)據(jù)庫(kù)。定義：數(shù)據(jù)庫(kù)就是為了一定的目的，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)組織、存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的管理經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段：程序管理階段、文件管理階段、數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段

2/6/20232西北大學(xué)城市與資源學(xué)系數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)組織方式

數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級(jí)：數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫(kù)。1、數(shù)據(jù)項(xiàng)：是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項(xiàng)、字段等。2、記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。文件：文件是一給定類(lèi)型的(邏輯)記錄的全部具體值的集合。4、數(shù)據(jù)庫(kù)：是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫(kù)是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，也可以看成是具有特定聯(lián)系的多種類(lèi)型的記錄的集合。數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)部構(gòu)造是文件的集合，這些文件之間存在某種聯(lián)系，不能孤立存在。

2/6/20233西北大學(xué)城市與資源學(xué)系數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中關(guān)于數(shù)據(jù)和聯(lián)系的邏輯組織的形式表示。每一種數(shù)據(jù)模型都以不同的數(shù)據(jù)抽象與表示能力來(lái)反映客觀事物，有其不同的處理數(shù)據(jù)聯(lián)系的方式。數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域采用的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型，其中應(yīng)用最廣泛的是關(guān)系模型。

2/6/20235西北大學(xué)城市與資源學(xué)系層次數(shù)據(jù)庫(kù)模型

它的特點(diǎn)是將數(shù)據(jù)組織成一對(duì)多關(guān)系的結(jié)構(gòu)。層次結(jié)構(gòu)采用關(guān)鍵字來(lái)訪問(wèn)其中每一層次的每一部分。層次數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)特別適用于文獻(xiàn)目錄、土壤分類(lèi)、部門(mén)機(jī)構(gòu)等分級(jí)數(shù)據(jù)的組織。

2/6/20236西北大學(xué)城市與資源學(xué)系層次數(shù)據(jù)庫(kù)模型優(yōu)點(diǎn)：存取方便且速度快結(jié)構(gòu)清晰，容易理解數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展容易實(shí)現(xiàn)檢索關(guān)鍵屬性十分方便缺陷：結(jié)構(gòu)呆板，缺乏靈活性同一屬性數(shù)據(jù)要存儲(chǔ)多次，數(shù)據(jù)冗余大（如公共邊）不適合于拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)的組織2/6/20237西北大學(xué)城市與資源學(xué)系網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)模型優(yōu)點(diǎn)：能明確而方便地表示數(shù)據(jù)間的復(fù)雜關(guān)系數(shù)據(jù)冗余小缺陷：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，增加了用戶查詢和定位的困難。需要存儲(chǔ)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）2/6/20239西北大學(xué)城市與資源學(xué)系關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型1x1y12x2y23x3y34x4y45x5t56x6y6關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型是以記錄組或數(shù)據(jù)表的形式組織數(shù)據(jù)，以便于利用各種地理實(shí)體與屬性之間的關(guān)系進(jìn)行存儲(chǔ)和變換，不分層也無(wú)指針，是建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間關(guān)系的一種非常有效的數(shù)據(jù)組織方法。點(diǎn)2/6/202310西北大學(xué)城市與資源學(xué)系關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特別靈活，滿足所有布爾邏輯運(yùn)算和數(shù)學(xué)運(yùn)算規(guī)則形成的查詢要求能搜索、組合和比較不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)增加和刪除數(shù)據(jù)非常方便缺陷：數(shù)據(jù)庫(kù)大時(shí)，查找滿足特定關(guān)系的數(shù)據(jù)費(fèi)時(shí)對(duì)空間關(guān)系無(wú)法滿足2/6/202311西北大學(xué)城市與資源學(xué)系GIS的數(shù)據(jù)管理方法GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)文件GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展DBMS以容納空間數(shù)據(jù)商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)GIS應(yīng)用軟件空間及屬性數(shù)據(jù)庫(kù)用戶設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)GIS應(yīng)用軟件空間數(shù)據(jù)庫(kù)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)管理空間數(shù)據(jù)的軟件管理屬性數(shù)據(jù)的DBMS2/6/202313西北大學(xué)城市與資源學(xué)系全關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)同時(shí)采用關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進(jìn)行煩瑣的連接，數(shù)據(jù)存取較快屬間接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特別是涉及空間查詢、對(duì)象嵌套等復(fù)雜的空間操作GIS軟件：System9，SmallWorld、Geovision等GIS界面屬性數(shù)據(jù)（定長(zhǎng)記錄）空間數(shù)據(jù)（變長(zhǎng)記錄）DBMS空間數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系表二進(jìn)制塊2/6/202314西北大學(xué)城市與資源學(xué)系文件關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)混合管理方案屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索比較可靠、有效；幾何數(shù)據(jù)采用圖形文件管理，功能較弱，特別是在數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制方面，比商用數(shù)據(jù)庫(kù)要遜色得多?？臻g數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的完整性有可能遭到破壞。GIS軟件：Arc/Info，MGE，SICARD、GENEMAP等。幾何數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)ID數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)庫(kù)早期圖形用戶界面圖形處理DBMS屬性用戶界面圖形文件庫(kù)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形文件庫(kù)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)語(yǔ)言O(shè)DBC協(xié)議GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形文件庫(kù)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)2/6/202315西北大學(xué)城市與資源學(xué)系用戶可以不使用特征碼而自己設(shè)定標(biāo)識(shí)碼XXXXXXXXXX大類(lèi)碼小類(lèi)碼一級(jí)代碼二級(jí)代碼要素類(lèi)型識(shí)別位2/6/202317西北大學(xué)城市與資源學(xué)系全關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)同時(shí)采用關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進(jìn)行煩瑣的連接，數(shù)據(jù)存取較快屬間接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特別是涉及空間查詢、對(duì)象嵌套等復(fù)雜的空間操作GIS軟件：System9，SmallWorld、Geovision等GIS界面屬性數(shù)據(jù)（定長(zhǎng)記錄）空間數(shù)據(jù)（變長(zhǎng)記錄）RDBMS空間數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系表二進(jìn)制塊2/6/202318西北大學(xué)城市與資源學(xué)系擴(kuò)展關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案在標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)上增加空間數(shù)據(jù)管理層，即利用該層將地理結(jié)構(gòu)查詢語(yǔ)言(GeoSQL)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢，借助索引數(shù)據(jù)的輔助關(guān)系實(shí)施空間索引操作。解決了空間數(shù)據(jù)變長(zhǎng)記錄的存儲(chǔ)問(wèn)題，由數(shù)據(jù)庫(kù)軟件商開(kāi)發(fā)，效率較高用戶不能根據(jù)GIS要求進(jìn)行空間對(duì)象的再定義，因而不能將設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)GIS軟件：TIGER，Geo++、GeoTropics等GIS界面空間數(shù)據(jù)處理RDBMS空間數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)充實(shí)體類(lèi)型（點(diǎn)、線、面、圓等）2/6/202319西北大學(xué)城市與資源學(xué)系對(duì)象：是對(duì)客觀世界實(shí)體的抽象描述，由信息（數(shù)據(jù)）和對(duì)數(shù)據(jù)的操作組合而成。類(lèi)：是對(duì)多個(gè)相似對(duì)象共同特性的描述。消息：是對(duì)象之間通信的手段，用來(lái)指示對(duì)象的操作。分公有消息和私有消息。方法：是對(duì)象接收到消息后應(yīng)采取的動(dòng)作序列的描述。實(shí)例：是由一特定類(lèi)描述的具體對(duì)象。元類(lèi)：是相似的類(lèi)的共同屬性的抽象，元類(lèi)的實(shí)例是類(lèi)，類(lèi)的實(shí)例是對(duì)象。對(duì)象具有封裝性和繼承性，涉及到分類(lèi)（classification）、概括（generalization）、聚集（aggregation）、聯(lián)合（association）、繼承（inheritance）和傳播（propagation）等概念?；靖拍?/p>

2/6/202321西北大學(xué)城市與資源學(xué)系基本概念協(xié)議：是一個(gè)對(duì)象對(duì)外服務(wù)的說(shuō)明，它告知一個(gè)對(duì)象可以為外界。封裝：是將某件實(shí)物包圍起來(lái)，使外界不必知道其實(shí)際內(nèi)容。繼承：從某類(lèi)對(duì)象得到另一類(lèi)對(duì)象的特征和能力。如飯店子類(lèi)從建筑物類(lèi)繼承地址、建筑日期等屬性。引入類(lèi)的繼承，就出現(xiàn)了類(lèi)的層次結(jié)構(gòu)，也就有了超類(lèi)（基類(lèi)）、子類(lèi)（派生類(lèi)）的概念。2/6/202322西北大學(xué)城市與資源學(xué)系基本概念概括：是把一組具有相同特征和操作的對(duì)象歸納在一個(gè)更一般的超類(lèi)中。聯(lián)合：是相似對(duì)象的抽象組合，可看作是更高層次的集合對(duì)象。如西安市是新城區(qū)、雁塔區(qū)、碑林區(qū)等區(qū)的聯(lián)合。又聯(lián)合關(guān)系的對(duì)象叫成員。聚集：是類(lèi)似于聯(lián)合的抽象化概念，不強(qiáng)調(diào)整個(gè)對(duì)象的具體細(xì)節(jié)，例如建筑物是墻、窗、門(mén)、房頂和樓板幾部分的聚集。傳播：作為聯(lián)合和聚集的一種工具，通過(guò)一種強(qiáng)制性的手段將子對(duì)象的屬性信息傳遞給復(fù)雜對(duì)象。例如西安市大學(xué)生數(shù)量可以由各個(gè)大學(xué)的學(xué)生數(shù)求和派生得到。2/6/202323西北大學(xué)城市與資源學(xué)系面向?qū)ο蟮膶傩詳?shù)據(jù)模型

GIS中的地物可根據(jù)國(guó)家分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶋H情況劃分類(lèi)型。如一個(gè)大學(xué)GIS的對(duì)象可分為建筑物、道路、綠化、管線等幾大類(lèi)，地物類(lèi)型的每一大類(lèi)又可以進(jìn)一步分類(lèi)，如建筑物可再分成教學(xué)樓、科研實(shí)驗(yàn)樓、行政辦公樓、教工住宅、學(xué)生宿舍、后勤服務(wù)建筑、體育樓等子類(lèi)，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，另一方面，幾種具有相同屬性和操作的類(lèi)型可綜合成一個(gè)超類(lèi)。

2/6/202325西北大學(xué)城市與資源學(xué)系面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式

面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型從概念上將人們對(duì)GIS的理解提高到了一個(gè)新的高度。一方面，它巧妙地容納了GIS中拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思想，