《空间数据库》复习
《空间数据库》复习
1、空间数据具有哪些特点？
空间特征空间关系非结构化抽象特征多时空性特征分类编码特征海量数据特征
多尺度与多态性
2、为什么不适合直接采用关系型数据库对空间数据进行管理？
（1）传统数据库管理的是不连续的相关性较小的数字或字符，而空间数据是连续的，并且有很强的空间相关性；
（2）传统数据库管理的实体类型较少，并且实体类型间关系简单固定，而GIS数据库的实体类型繁多，实体间存在着复杂的空间关系；
（3）传统数据库存储的数据通常为等长记录的数据，而空间数据的目标坐标长度不定，具有变长记录，并且数据项可能很多，很复杂；
（4）传统数据库只查询和操作数字和文字信息，而空间数据库需要大量的空间数据操作和查询。
3、常用的空间数据库管理方式有哪几种及其各自特点。
㈠文件关系数据库混合管理方案
用一组文件形式来存储地理空间数据及其拓扑关系，利用通用关系数据库存储属性数据，通过唯一的标识符来建立它们之间的连接。
优点:⑴GIS 可通过DBMS提供的高级编程语言的接口，直接操纵属性数据，查询属性数据库，并在GIS的用户界面下，显示查询结果。⑵在ODBC推出后，GIS软件商只需开发GIS与ODBC的接口软件，就可将属性数据与任何一个支持ODBC的RDBMS连接。这样用户可在一个界面下处理图形和属性数据。
缺点:⑴属性数据和图形数据通过ID联系起来，使查询运算，模型操作运算速度慢；⑵数据发布和共享困难；⑶属性数据和图形数据分开存储，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据损坏后的恢复方面缺少基本的功能；⑷缺乏表示空间对象及其关系的能力。㈡全关系式数据库管理方案
基于关系模型方式，将图形数据按关系模型组织。图形数据和属性数据统一存储在通用关系数据库中，即将图形文件转成关系存放在目前大部分关系型数据库提供的二进制块中。将图形数据变长部分处理成Binary Block字段
优点:⑴在全关系型数据库中加入了二进制数据块形式省去大量关系连接操作,可提高查询
速度；⑵便于数据的维护。
缺点:⑴不定长记录造成存储效率的下降；⑵实现SQL查询要附加接口，因此它只适用于功能简单的GIS
㈢面向对象数据库管理方案
面向对象型空间数据库管理系统最适合空间数据的表达和管理。
优点:⑴支持变长记录，还支持对象的嵌套，信息的继承和聚集。⑵面向对象数据库管理系统允许定义合适的数据结构和数据操作。
缺点:⑴不支持SQL语言，在通用性上受局限。⑵面向对象型空间数据库管理系统还不够成熟，价格又昂贵，目前在GIS领域还不通用领域还不通用。
㈣对象关系数据库管理方案
优点:⑴解决了空间数据的变长记录管理，使数据管理效率大大提高；⑵空间和属性之间联结有空间数据管理模块解决，不仅具有操作关系数据的函数，还具有操作图形的API函数；
⑶对象—关系型空间数据库是在标准的关系数据库上加一层空间数据管理模块；用该层功能将地理结构查询语言转化成标准的SQL查询，空间数据查询速度快。
缺点:空间数据对象还不能有用户任意定义，用户使用受一定限制。如定义的空
间函数支持的对象不带拓扑关系，用户不能定义带拓扑关系的数据模型。
4、与Coverage相比GeoDataBase空间数据模型的主要特点和优势。
特点：
⑴面向对象的数据模型⑵属性存储在DBMS中⑶行为由客户端来实现
⑷空间数据和属性数据的容器⑸ArcGIS有工具可用来移植现有的GIS数据
⑹可升缩的解决方案(个人GDB或企业GDB) ⑺具有互操作性
优势：在同一数据库中统一管理各种类型的空间数据。
空间数据录入和编辑更加准确，得益于空间要素的合法性规则检查。
空间数据更面向实际的应用领域。不再是无意义的点线面，而代之以电杆、光缆和用地等。可以表达空间数据之间的相互关系。可管理连续的空间数据，无需分幅分块。
支持空间数据的版本管理和多用户并发操作。
5、GeoDataBase属性域和子类型的作用及主要设置与应用过程。
属性域：（作用）可把属性域应用在多个字段上
定义属性有效取值范围、值域（连续变化区间）和码域（离散取值集合）
定义一个属性字段的合法属性值；两种类型：
范围属性域：从最小值到最大值；杆高=10米到15米
编码值属性域：一组值的列表；土地利用=居住,商用,或工业用
分割和合并的方针是Geodatabase的属性
设置属性域的步骤：⑴选择一种属性⑵设定域的类型⑶设定分割和合并原则
子类型：（作用）子类型可应用在所有的记录上
要素类或表中对对象进行分组，按某个整数型属性分组，自动符号化要素类
每种子类型可根据不同的规则来分配属性取值域, 拓扑规则, 网络规则等等。
6、GeoDataBase在保证数据完整性方面有哪些措施。
Geodatabase提供了两种机制用于构建空间数据完整性—平面拓扑和几何网络。
平面拓扑是地理要素间的空间关系，它是确保数据质量的基础。拓扑能提高数据的空间分析能力，并且在确保GIS数据库质量方面扮演着重要的角色。拓扑的实现依赖于一组完整性规则，它定义了空间相关的地理要素和要素类的行为。
几何网络用于模拟线性系统，如道路交通网络。支持丰富的网络跟踪和分析功能。
7、GeoDataBase几何网络构成要素及主要属性，几何网络建立过程与分析过程。
构成要素：简单接点&复杂接点简单边线&复杂边线孤立交汇点&默认
主要属性：Enabled/Disabled状态 Sources 和Sinks Weights
建立过程：⑴指定需要创建几何网络的要素集⑵选择参与几何网络的要素类
⑶输入几何网络名称⑷确认是否创建复杂边线⑸设置捕捉容限⑹设置权重
分析过程:
网络流：
有些网络分析需要流：顺流逆流跟踪、寻找共同源头和闭合环等
类型：未初始化流、明确型流、未明确型流（短路：Find loop）
设置：Set Flow Direction
更改源和汇：（AncillaryRole 码域字段：None、Source和Sink）
实现跟踪操作：
⑴设置源和汇⑵设置跟踪选项（Analysis Option对话框）
⑶放置标识旗（起点和终点）⑷使用临时障碍物或禁用要素（可选）
⑸设置跟踪任务解决跟踪（Solve）
几何网络组成的两个要素：
要素类(边和节点要素) 逻辑网络(存储连通性关系的表)
逻辑网络提供的追踪解决方案：
流向设定连通性追踪环路查找
流追踪隔离追踪故障追踪
8、GeoDataBase拓扑的作用、特点及其建立和应用工作过程。
作用：
拓扑是在要素之间构建了空间关系的模型
用于确保空间数据的完整性；基于一致的几何要素。
在要素间定义有效的空间关系
特点：（拓朴关系的优势）
用户可自行定义哪些要素类将受拓朴关系规则的约束；
多个点线面要素类（层）可以同时受同一组拓朴关系规则的约束；
提供了大量的拓朴关系规则，以后将提供更多；
用户为自己的数据可以自行指定必要的拓朴关系规则；
拓朴关系及规则在商业DBMS中进行管理，可支持多用户并发处理；
用户可以局部建立或检查拓朴关系以提高效率。
9、常用的GeoDataBase多边形拓扑规则、线要素拓扑规则及点要素拓扑规则。多边形拓朴规则（9条）：
Must not overlap 不能互相重叠
（案例：宗地之间不能互相重叠。）
Must not have gaps 是连续的无缝隙的
（案例：土地利用要素类必须是连续的无缝隙的）
Contains point 包含点要素
（案例：建筑物或宗地必须拥有一个地址（点要素表示））
Boundary must be covered 边界被覆盖
（案例：宗地多边形边线必须由宗地边线覆盖。）
Muts be covered by feature class of polygon 被多边形要素覆盖（案例：县多边形必须位于省多边形内。）
Must be covered by （大区域）被（小区域）覆盖
（案例：省要素必须被县要素所覆盖。）
Must not overlap with 不能重合
（案例：海洋不能和陆地重合。）
Must cover each other 互相覆盖
（案例：县要素外边线构成的多边形和这些县的辖省要素类多边形。）Area boundary must be covered by boundary of区域边界被其他边界覆盖 (案例：邮政代码区域是由多块宗地构成的。)
线拓朴规则（12条）：
Must not have dangles 不能包含悬挂结点
(案例：宗地地段不能包含悬挂结点)
Must not have pseudo-nodes 不能有虚设的结点
(案例：用于两个结点构成的弧段。)
Must not overlap 不能互相重叠
(案例：街道不能互相重叠。)
Must not self overlap 不能自己重叠
(案例：街道不能自重叠。)
Must not intersect 不能相交
(案例：地块线（等高线）不能相交。)
Must not self intersect 不能自己相交
(案例：街道要素不能够自相交。)
Must not intersect or touch interior 不能相交或不能在端点接触
(案例：地块边线不能和地块边线相交（只能够在端点处接触）。)
Must be single part 必须是单部件要素
(案例：所有巴士路线必须是单部件要素。)
Must not overlap with 不能互相重叠
(案例：道路和铁路不能互相重叠。)
Must be covered by feature class of – lines 必须被—线的要素覆盖
(案例：巴士路线必须被街道所覆盖。)
Endpoint must be covered by 端点必须被覆盖
(案例：管道末端必须有阀门)
Must be covered by boundary of（line）被边线覆盖
(案例：宗地地段要素必须被多边形要素的边线所覆盖。)
点拓朴规则（4条）：
Must be properly inside polygons 必须被多边形包括
（案例：城市点要素必须被行政区划多边形要素所包含。）
Must be covered by boundary of（point）必须被点的边界包括
（案例：国界碑必须在国土的边界上。）
Must be covered by endpoint of 必须被…的末端覆盖
（案例：阀门必须被管道末端覆盖。）
Point must be covered by line 必须被线覆盖
（案例：收费站必须在公路上。）
特殊拓朴规则：
Must be larger than cluster tolerance：这条规则将找到所有比拓朴容限小的要素。但并不会自动删除这些要素，给用户留下操作决定权。
10、什么是地址匹配，GeoDataBase地址匹配的作用及数据需求。
地址数据分析客户信息管理分发地址匹配应用
地址匹配：
A 地址匹配就是将地址描述信息创建为空间要素的处理过程。
B 地址匹配服务定义了将非空间信息转化为空间信息的处理程序。
C ArcGIS中提供创建、管理和使用地址匹配服务的框架。
作用：⑴定义了参考数据(空间信息+地址信息)的路径
⑵定义了地址描述信息的标准，并将其和参考数据匹配
⑶读取地址数据的参数定义，将地址信息和参考数据匹配输出
数据需求：
交互式查找地址匹配地址表地址再匹配
别名匹配动态匹配使用输出结果
11、别名匹配有什么作用？对数据有什么要求？
12、线性参考有什么用？（3条）对数据有什么要求？
线性参考作用：（1）通过相对位置存储要素；（2）动态分段数据；（3）拥有多组属性线性参考对数据的要求：
GeoDataBase线性参考技术的主要应用：
通过相对位置存储要素动态分段数据拥有多组属性
13、基于距离和已有度量值的GeoDataBase路径定标方法与计算过程。
定标：定标比率能够根据输入点使用最短路径距离确定。
R=Dp1p2/Mp1p2 Mp=Mp1- Dpp1/R
V1的度量值外推如下：
－p1和p2间的距离d1是14.31
－p1和p2间的度量距离是15-5＝10 4.47/1.43=3.12
－校准比率是14.31/10＝1.431 5-3.12=1.88
－p1和v1间的距离d2是4.47
R=Dp1p2/Mp1p2 Mp=Mp1+Dp1p/R
V2的度量值内插如下：
－p1和p2间的距离d1是14.31
－p1和p2间的度量距离是15-5＝10 6.71/1.43=4.69
－校准比率是14.31/10＝1.431 5＋4.69=9.69
－p1和v2间的距离d2是6.71
R=Dp2p3/Mp2p3 Mp=Mp2+Dp2p/R
V3的度量值内插如下：
－p2和p3间的距离d4是11.628
－p2和p3间的度量距离是30-15＝15 3.58/0.775 = 4.62 －校准比率是11.628/15＝0.775 15+4.62 = 19.62 －p2和v3间的距离d5是3.58
R=Dp3p4/Mp3p4 Mp=Mp3+Dp3p/R
V4的度量值内插如下：
－p3和p4间的距离d6是7.16
－p3和p4间的度量距离是34-30＝4 3.13/1.79 = 1.75 －校准比率是7.16/4＝1.79 30+1.75 = 31.75
－p3和v4间的距离d7是3.13
R=Dp3p4/Mp3p4 Mp=Mp4+Dp4p/R
V5的度量值外推如下：
－p3和p4间的距离d6是7.16
－p3和p4间的度量距离是34-30＝4 7.16/1.79 = 4
－校准比率是7.16/4＝1.79 34+4 = 38
－p4和v5间的距离d8是7.16
14、Geodatabase数据组织与管理的体系结构。
15、Arc/info数据模型基础，GeoDataBase模型的主要特点，地理数据库（GeoDataBase）优势何在？
Arc/info数据模型基础：采用一种混合数据模型/统一数据模型定义和管理空间数据。
“ARC”是指定义地物空间位置和关系的拓朴数据结构；
“INFO”是指定义地物属性的表格数据（关系）数据结构。
ARC/INFO 数据模型支持六种重要的数据结构：
（1）Coverage：矢量数据的主要表现形式
（2）GRID：栅格数据的主要表现形式
（3）TIN：适合于表达连续表面
（4）属性表
（5）影像：用作地理特征的描述性数据
（6）CAD图像：用作地理特征的描述性数据
ARC/INFO 的数据空间特征：基本空间特征、高级空间特征
a、基本空间特征：
点：定义为空间的一套XY或XYZ坐标
线：定义为一系列有顺序的坐标点
面：由一组或多组线构成的多边形
结点：线的起点或终点（结点是一复杂的特征，不能单独存在，通过检查结点类型可以知道线与线的关系和多边形特征是否能正确完成。）
注记
b、高级空间特征：
区划（Region）：如行政区划上的群岛，地籍上的飞地。定义为一组互不重叠的多边形，用于描述具有相同属性单元的不连续多边形。
事件（Event）：定义为基于基本线特征基础上离起点或终点一定距离的一点。如要
找高速公路200公里处的事故点不需直接求出这一点的坐标，同时对
线路或事件点修改不会造成不一致性问题。
路径（Route）：定义为基于基本线特征基础上的路由。如在道路网上划分出的公共
汽车线路，不同的公共汽车线路公用部分时不用重复输入线特征。
路径的起点或终点可不与线特征起点或终点重合，可定义为线路上离起点或终点一定距离的点，这样就不用断开线特征。
ARC/INFO 的数据模型：地理相关模型、地理数据库
a、地理相关模型（GeoRelational Model，Coverage）：
在ARC/INFO 7.X及更早期的版本中使用；
强调的是空间要素的拓朴关系：要关心点、线和多边形这些几何类型，几何与拓朴存储在二进制文件中，而与之相关的属性数据存储在关系数据库（DBMS）中。
b、地理数据库（GeoDataBase）
优势：⑴在同一数据库中统一管理各种类型的空间数据。
⑵空间数据录入和编辑更加准确，得益于空间要素的合法性规则检查。
⑶空间数据更面向实际的应用领域。不再是无意义的点线面，而代之以电
杆、光缆和用地等。
⑷可以表达空间数据之间的相互关系。
⑸可管理连续的空间数据，无需分幅分块。
⑹支持空间数据的版本管理和多用户并发操作。