空间数据库重点知识
空间数据库复习资料最终版
一、名词解释1.空间数据库：描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合。
2.数据库：统一存储和管理数据的基地3.空间数据：指以地球表面空间位置为参照，用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布等诸多方面信息的数据4.空间认知：对现实世界的空间属性包括位置、大小、距离、模式、运动和物体内部关系的认知，是通过获取、处理、存储、传递、和解译空间信息，来获取空间知识的过程5.矢量数据结构：利用欧式几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式6.栅格数据结构实际实质就是像元阵列，即像元按矩阵形式的集合7.空间关系：空间目标在一定区域上构成的与空间特性有关的联系。
8.四面体网格：将目标空间用紧密排列但不重叠的不规则四面体形成的网格来表示，其实质就是2D TIN结构在3D空间上的拓展9.空间数据库系统：指带有数据库的计算机系统，采用现代数据库技术来管理空间数据。
10.空间数据引擎：用来解决如何在关系数据库存储空间数据，实现真正的数据库方式管理空间数据，建立空间数据服务器的方法11.空间索引：指在存储空间数据时依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系，按一定顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息。
12.空间链接查询：是空间数据库系统一种重要的多路查询，即从两个数据集合中检索出所有满足某一条件的空间对象。
13.元数据：是关于数据的数据，用于描述数据的内容、质量、表示方式、空间参照系、管理方式、数据的所有者、数据的提供方式以及数据集的其他特征14.空间元数据：描述地理信息数据集内容、表示、空间参照、质量以及管理的数据二、填空1.空间数据特征包括：时空特征、多维特征、多尺度性、海量数据特征2.空间数据库的作用：①空间数据处理与更新②海量数据存储于管理③空间分析与决策④空间信息交换与共享3.空间数据库的特征：综合抽象特征、非结构化特征、分类编码特征、复杂性与多样性4.空间数据管理的五种方式：基于文件管理方式、文件与关系数据库混合型空间数据库、全关系型空间数据库、对象-关系型空间数据库、面向对象空间数据库5.空间类型的表现形式：感知空间、认知空间、符号空间6.空间认知模式：空间特征感知、空间对象认识、空间格局认知7.空间认知的三层模型：空间概念数据模型、空间逻辑数据模型、物理数据模型8.矢量数据结构主要有spaghetti结构和拓扑矢量数据结构9.最基本的拓扑关系：关联、临接、包含10.栅格数据结构实际实质就是像元阵列，即像元按矩阵形式的集合11.栅格数据取值的四种方法：中心归属法、面积占优法、长度占优法、重要性法12.四叉树编码的方式：规则四叉树、线性四叉树、一对四式四叉树13.栅格数据的存储：全栅格式存储、链式编码、行程编码、块式编码、四叉树编码14.空间关系可分为：拓扑关系、度量关系、顺序关系15.面向对象的数据模型涉及四个抽象概念：分类，概括，聚集，联合、以及继承和传播两个语义模型工具16.TIN常用的算法：逐点插入法、分治算法、三角形生长法17.空间构模方法可归纳为：基于面模型、基于体模型、基于混合模型18.根据模型所具有的主要特征大致可以将其分为4类：三维矢量模型、三维体元模型、混合或集成数据模型、面向实体的数据模型19.图形数据与专题数据的链接基本上有4种方式：图形数据与专题属性数据分别管理、对通用DBMS扩展以增加空间数据库的管理能力、属性数据与图形数据有统一的结构、图形数据与属性数据自成体系20.目前空间索引技术超过50多种，可概括为树结构、线性映射和多维空间区域变换三种类型，从应用范围上可以分为静态索引和动态索引21.典型的空间索引技术包括：R树索引、四叉树索引、网格索引22.四叉树索引的方法有：点四叉树索引、MX四叉树索引、PR四叉树索引、CIF四叉树索引、基于固定网格划分的四叉树索引、线性可排序四叉树索引23.SQL查询语言的优点：非过程化语言、统一的语言、所有关系数据库的公共语言24.SQL查询语言的功能：查询、操纵、定义、控制25.SQL可细分为：DDL、DML、DCL26.主要的空间查询包括：点查询、区域查询、最邻近查询27.空间查询采用的算法：过滤筛选步骤、细化步骤28.查询分析的类型：属性查询、空间查询、空间分析29.空间数据交换的方式：①外部数据交换模式②直接数据访问模式③基于空间数据转换标准的转换④空间数据互操作模式30.空间数据库的设计可分为：需求分析，概念设计，逻辑设计，物理设计，数据库的实现，数据库的运行和维护6个阶段31.空间数据库需求分析主要包括三方面内容：用户基本需求调研、分析空间数据现状、系统环境/功能分析三、问答题1.空间数据库与传统数据库的差异：①信息描述差异。
空间数据库学习报告
空间数据库学习报告在当今数字化的时代，数据的管理和处理变得愈发重要。
空间数据库作为一种专门用于存储和管理空间数据的数据库系统，在地理信息系统、城市规划、环境保护等众多领域发挥着关键作用。
通过对空间数据库的学习，我不仅深入了解了其基本概念和原理，还掌握了相关的技术和应用。
一、空间数据库的基本概念空间数据库是一种能够有效存储、管理和查询空间数据的数据库系统。
空间数据与传统的非空间数据不同，它具有空间位置、几何形状、拓扑关系等特性。
例如，地图上的点、线、面等要素，以及它们之间的相邻、包含等关系，都属于空间数据的范畴。
为了准确地表示和处理空间数据，空间数据库采用了特定的数据模型和结构。
常见的空间数据模型包括矢量数据模型和栅格数据模型。
矢量数据模型通过点、线、面等几何对象来描述空间实体，而栅格数据模型则将空间划分为规则的网格单元，并为每个单元赋予相应的值。
二、空间数据库的关键技术1、空间索引空间索引是提高空间数据查询效率的重要技术。
常见的空间索引方法有 R 树、四叉树、KD 树等。
这些索引结构能够快速定位和筛选出与查询条件相关的空间数据，从而大大减少数据检索的时间和开销。
2、空间查询语言为了方便用户对空间数据进行查询和操作，空间数据库提供了专门的查询语言，如 SQL 的空间扩展（如 PostGIS 中的空间查询函数）。
这些查询语言支持空间关系的判断、空间数据的过滤和聚合等操作，使得用户能够灵活地获取所需的空间信息。
3、空间数据的存储管理空间数据的存储方式直接影响着数据库的性能和效率。
在空间数据库中，通常采用优化的存储策略来减少数据冗余、提高存储空间利用率，并保证数据的一致性和完整性。
三、空间数据库的应用领域1、地理信息系统（GIS）GIS 是空间数据库应用最为广泛的领域之一。
通过将地理空间数据存储在空间数据库中，GIS 能够实现地图的绘制、空间分析、路径规划等功能，为城市规划、资源管理、交通运输等提供决策支持。
空间数据库知识点总结
空间数据库知识点总结空间数据库知识点总结1、数据：指客观事物的属性、数量、位置、及其相互关系等的符号描述。
2、信息：是数据的内容，信息=数据+数据处理3、空间数据：是对空间事物的描述，实质上是指以地球表面空间位置为参照，用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据。
是带有空间坐标的数据，包括文字、数字、图形、影像、声音等多种方式。
4、数据库：长期储存在计算机内的、有组织、可共享的数据集合。
5、空间数据库是指描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合。
6、空间数据类型：地图数据、影像数据、地形数据、属性数据7、空间数据特征：时空特征、多维特征、多尺度性、海量数据特征8、空间数据库的作用：①空间数据处理与更新②海量数据存储与管理③空间分析与决策④空间信息交换与共享。
9、空间数据管理模式现状（五种方式）：文件管理方式、文件与关系数据库混合型空间数据库、全关系型空间数据库、对象-关系型空间数据库和面向对象空间数据库。
10、空间数据模型现状（三维数据结构分类）：基于体描述的和基于面表示的数据模型及三维矢量、栅格、混合与面向对象的数据结构。
11、与传统数据库的差异：①信息描述差异②数据管理差异③数据操作差异④数据更新差异⑤服务应用差异。
12、空间认知：是对现实世界的空间属性包括位置、大小、距离、方向、形状、模式、运动和物体内部关系的认知，是通过获取、处理、存储、传递和解译空间信息，来获取空间知识的过程。
13、空间类型表现形式：①感知空间②认知空间③符号空间④物理空间⑤感觉运动空间。
14、空间认知模式：①空间特征感知：空间特征感知发生于感知空间；②空间对象认知：空间对象认知发生于认知空间；③空间格局认知：空间格局认知发生于符号空间。
15、现实世界认知过程：现实世界（是存在于人们头脑之外的客观世界）观察抽象为概念世界（是现实世界在人们头脑的反应）在经过定义编码模型化为数字世界（是概念世界中的信息数据化）。
空间数据库
一、空间数据空是存放空间数据的数据库、更确切地说空间数据是描述物体的位置数据、位置数据元素（点、线、面）之间拓扑关系及描述这些物体的属性数据二、空间数据库的特点1、空间数据库管理的实现世界中相关性大的连续数据，要求进行综合管理2、空间数据库中描述数据实体类型多、关系复杂，是数据模型复杂3、空间数据库储存的空间数据具有非结构化特征，不满足关系数据模型的范式要求三、基于OR-DBMS.OODBMS的SDBMS1、一个SDBMS是一个软件模块，它利用一个底层数据库管理系统（如：OR-DBMS.OODBMS）2、 SDBMS支持多种空间数据模型，相应的空间抽象数据类型（ADT）以及一种能够调用这些ADT的查询语言3、 SDBMS支持空间索引，高效的空间操作算法以及用于直接优化的特定领域规则四、三层体系结构在OR-DBMS上搭建SDBMS的体系结构示意图（即三层体系结构）顶层为空间应用，如gis MMIS CAD，该应用层并不直接与OR-DBMS打交道，而需要经过一个中间层与OR-DBMS交互，而这个中间层称之为空间数据库SDB，中间层是封装大多数空间领域知识的地方并被“插入”到OR-DBMS中五、矢量数据交换格式（CNSDTF-VCT）：（1）文件头，一类是基本的必须信息不可缺省一类是扩充的附加信息可以缺省。
（2）要素类型参数属性数据结构几何图形数据注记属性数据，要素类型编码，要素类型名称，几何类型，属性表名，缺省颜色，用户项。
（3）点状要素数据格式，线状要素数据格式，面状要素数据格式。
六、Arciew的shapefile文件格式：（1）shapefile是arcview的原生数据格式，属于简单要素类，用点线多边形的形式存储要素的形状，却不能存储拓扑关系，具有简单、快速显示的优点。
（2）在shapefile中的信息可分为两种：一种与数据有关如主文件的记录信息一种与数据的组织管理有关，如文件和记录的长度。
空间数据库复习重点答案(完整)
空间数据库复习重点答案(完整)1、举例说明什么是空间数据、非空间数据？如何理解空间查询和非空间查询的区别？常用的空间数据库管理方式有哪几种及其各自特点。
文件管理阶段缺点：1）程序依赖于数据文件的存储结构，数据文件修改时，应用程序也随之改变。
2）以文件形式共享，当多个程序共享一数据文件时，文件的修改，需得到所有应用的许可。
不能达到真正的共享，即数据项、记录项的共享。
常用：文件与数据库系统混合管理阶段优点：由于一部分建立在标准的RDBMS上，存储和检索数据比较有效、可靠。
缺点：1）由于使用了两个子系统，它们各自有自己的规则，查询操作难以优化，存储在RDBMS外的数据有时会丢失数据项的语义。
2）数据完整性的约束条件可能遭破坏，如在几何空间数据系统中目标实体仍存在，但在RDBMS中却已删除。
3）几何数据采用图形文件管理，功能较弱，特别是在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制方面，比商用数据库要逊色得多全关系型空间数据库管理系统◆属性数据、几何数据同时采用关系式数据库进行管理◆空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接，数据存取较快◆属性间接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的空间操作◆GIS软件：Sytem9，SmallWorld、GeoView等本质：GIS软件商在标准DBMS顶层开发一个能容纳、管理空间数据的系统功能。
对象关系数据库管理系统优点：在核心DBMS中进行数据类型的直接操作很方便、有效，并且用户还可以开发自己的空间存取算法。
缺点：用户须在DBMS环境中实施自己的数据类型，对有些应用相当困难。
面向对象的数据库系统。
采用面向对象方法建立的数据库系统；GIS是一个利用空间分析功能进行可视化和空间数据分析的软件。
它的主要功能有：搜索、定位分析、地形分析、流分析、分布、空间分析/统计、度量GIS可以利用SDBMS来存储、搜索、查询、分享大量的空间数据集改：地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。
空间数据库复习资料整理v3
空间数据库复习资料整理v3⼀、名词解释1空间数据库是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应⽤的相关的地理空间数据的总合。
2空间数据库管理系统:能进⾏语义和逻辑定义存储在空间数据库上的空间数据,提供必需的空间数据查询、检索和存取功能,以及能够对空间数据进⾏有效的维护和更新的⼀套软件系统。
3空间数据库应⽤系统提供给⽤户访问和操作空间数据库的⽤户界⾯,是应⽤户数据处理需求⽽建⽴的具有数据库访问功能的应⽤软件。
⼀般需要进⾏⼆次开发,包括空间分析模型和应⽤模型。
4什么是arcSDE空间数据库引擎(SDE: Spatial Database Engine)ArcSDE是⼀个⽤于访问存储于关系数据库管理系统(RDBMS)中的海量多⽤户地理数据库的服务器软件产品。
5什么是空间数据地理信息系统的数据库(简称空间数据库或地理数据库)是某⼀区域内关于⼀定地理要素特征的数据集合。
6空间数据模型空间数据(库)模型:就是对空间实体及其联系进⾏描述和表达的数学⼿段,使之能反映实体的某些结构特性和⾏为功能。
空间数据模型是衡量GIS功能强弱与优劣的主要因素之⼀。
7空间数据结构不同空间数据模型在计算机内的存储和表达⽅式。
8场模型在空间信息系统中，场模型⼀般指的是栅格模型，其主要特点就是⽤⼆维划分覆盖整个连续空间9对象模型⾯向对象数据模型（Object―Oriented Data Model,简称O―O Data Model）是⼀种可扩充的数据模型,在该数据模型中,数据模型是可扩充的,即⽤户可根据需要,⾃⼰定义新的数据类型及相应的约束和操作。
10概念数据模型按⽤户的观点来对数据和信息建模。
⽤于组织信息世界的概念，表现从现实世界中抽象出来的事物以及它们之间的联系。
如E-R模型。
11结构数据模型从计算机实现的观点来对数据建模，是信息世界中的概念和联系在计算机世界中的表现⽅法。
如层次模型、⽹状模型、关系模型、⾯向对象模型。
12空间元数据空间元数据是指在空间数据库中⽤于描述空间数据的内容、质量、表⽰⽅法、空间参考和管理⽅式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核⼼标准之⼀。
第四章 GIS空间数据库gis
另外，消息还分公有消息和私有消息，
对象之间发送的消息，叫公有消息，对象自
己向本身发送的消息，叫私有消息。
（5） 协 议：
协议是一个对象对外服务的说明， 它告知一个对象可以为外界做什么； 它是由一个对象能够接受并且愿意接 受的所有消息构成的对外接口。 外界对象能够并且只能向该对象 发送协议中所提供的消息，请求该对 象服务。
3、面向对象的特性
3）多态性：
是指同一对象被不同对象接收时，可 解释为不同的含义。 同一消息，对不同对象，功能不同。 功能重载（参数）——多态，简化消息， 但功能不减。
4、面向对象模型的核心技术：
---分类，概括，聚集，联合
1)分 类： 分类是把一组具有相同属性结构和 操作方法的对象归纳或映射为一个公 共类的过程。 对象和类的关系是“实例”的关 系；(instance-of)。
过程，也就是GIS中空间实体建立 数据模型的过程。
数据模型是现实世界的规格化的说明。 具体地说，数据库的数据结构、操作集合和 完整性约束规则集合组成了数据库的数据模 型。 空间数据模型是对空间实体进行描述和 表达的手段，使之能反映实体的某些结构特 性和行为功能，是衡量GIS功能强弱与优劣 的主要因素之一。 从这一角度来说，空间数据库的设计最终 可以归结为空间数据库模型的设计。
江、黄河等。真正抽象的河流不存在，只存
在河流的例子。
类描述了实例的共有形式(属性等)以及作
用于类中对象上的操作(方法)。每个对象都是 这个类的一个实例，对象与类的关系是 instance—of的关系。类——申请实例—— 成为具体对象。
（4）方法和消息：
对同一个类所定义的所有操作称为方法， 对类的操作是由方法来具体实现的。消息是 对象之间的请求与协作。如鼠标点就是消息； 点某按钮，就是对按钮提出请求。
空间数据管理：空间数据库
空间数据库的发展和应用推动了地理信息产业的快速发展，为智慧城 市、环境保护、资源调查等领域提供了重要的技术支撑。
空间数据库的应用领域
智慧城市
空间数据库在智慧城市建设 中发挥着重要作用，支持城 市规划、交通管理、公共安 全等方面的应用。
环境保护
资源调查
空间数据库可用于环境监测、 生态保护、灾害预警等领域， 为环境保护提供科学依据。
数据管理层
负责数据的逻辑存储，包括数据表、索引、视图等数 据结构。
应用层
负责提供数据访问接口，包括查询语言、应用程序接 口等。
空间数据库的存储方式
分布式存储
将数据分散存储在多个节点上，以提高数据存储的可靠性和可扩 展性。
列式存储
按照列进行数据存储，有利于数据的压缩和快速查询。
图式存储
将数据以图的方式进行存储，适用于具有复杂关系的数据。
3
人工智能还可以实现空间数据的预测和优化，为 决策提供更加精准的依据。
THANKS
感谢观看
特点
空间数据库具有空间索引、空间关系和空间分析等特性，能够高效地处理和查 询空间数据，支持地理信息系统（GIS）的应用。
空间数据库的重要性
数据整合与共享
空间数据库能够整合不同来源和格式的空间数据，实现数据的共享 和交换，提高数据利用率。
决策支持
空间数据库能够提供强大的空间分析功能，支持各种地理信息应用， 为政府、企业和学术界的决策提供有力支持。
空间数据库的性能优化
01
索引优化
合理使用索引，提高数据检索速度。
缓存技术
利用缓存技术减少对数据库的频繁 访问，提高系统响应速度。
03
02
查询优化
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矢量数据结构：通过记录坐标的方式来表达点、线、面等地理实体。
矢量数据结构的主要特点：定位明显和属性隐含。
结构：Spaghetti（面条）结构和拓扑矢量数据结构。
只有像拓扑结构这样的数据结构才是“矢量”数据结构。
拓扑矢量数据结构的特点是：1、一个多边形和另一个多边形之间没有空间
坐标的重复，这样就消除了重复线；2、拓扑信息与空间坐标分别存储，有利于进行近邻、包含和相连等查询操作；3、拓扑表必须在一开始就创建，这要花费一定的时间和空间；4、一些简单的操作比如图形显示比较慢，因为图形显示需要的是空间坐标而非拓扑结构。
栅格数据模型是将连续的空间离散化，将地理区域的平面表象按一定分解力作行和列的规则划分，形成大小均匀紧密相邻的网格阵列。
空间数据引擎（SDE）：是用来解决如何在关系数据库中存储空间的数据，实现真正的数据库方式管理空间数据，建立空间数据服务器的方法。
工作原理：SDE客户端发出请求，由SDE服务端处理这个请求，转换成DBMS
能处理的请求事物，由DBMS处理完相应的请求，SDE服务端再将处理的结果实时反馈给GIS的客户端。
客户通过空间数据引擎将自己的数据交给大型关系型DBMS,由DBMS统一管理，同样，客户可以通过空间数据引擎从关系型DBMS 中获取其它类型的GIS数据，并转换成客户端可以使用的方式。
空间数据引擎的作用：
（1）与空间数据库联合，为任何支持的用户提供空间数据服务。
（2）提供开放的数据访问，通过TCP/IP横跨任何同构或异构网格，支持分布式的GIS系统。
（3）SDE对外提供了空间几个对象模型，用户可以在此模型基础之上建立空间几何对象，并对这些几何对象进行操作。
（4）快速的数据提取和分析。
（5）SDE提供了连续DBMS数据库的接口，其他的一切涉及与DBMS数据库进行交互的操作都是在此基础之上完成的。
（6）与空间数据库联合可以管理海量空间信息。
（7）无缝的数据管理，实现空间数据与属性数据统一存储。
（8）并发访问。
空间数据是对空间事物的描述,实质上就是指以地球表面空间位置为参照,用来
描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面的数据。
数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
空间数据特征：时空特征、多维特征、多尺度性、海量数据特征。
空间数据库作用：空间数据处理与更新、海量数据存储与管理、空间分析与
决策、空间信息交换与共享。
空间认知的三层模型：空间概念数据模型(是人们对客观事物或现象的一种认
识,有时也称为语义数据模型,目前存在的空间概念数据模型主要有矢量数据模型、栅格数据模型和矢量-栅格一体化数据模型) 空间逻辑数据模型（将前面的空间概率数据模型确定的空间数据库信息内容，空间实体和空间关系，具体的表达为数据项、记录等之间的关系，常用的数据模型包括层次模型、网络模型和关系模型）物理数据模型（逻辑数据模型并不涉及最底层的物理实现细节，而计算机只处理二进制数据。
所以必需将逻辑数据模型转换为物理数据模型，即要求完成空间数据的物理组织、空间存取方法和数据库总体存储结构等的设计工作）。
元数据：是随着计算机技术和GIS的发展而出现的外来词，是关于数据的数据，
用于描述数据的内容、质量、表示方式、空间参考系、管理方式、数据的所有者、数据的提供方式以及数据集的其他特征。
空间数据库设计：
1、需求分析
需求分析是整个空间数据库设计与建立的基础。
2、概念结构设计
概念设计是通过对错综复杂的现实世界的认识与抽象，最终形成空间数据库系统及其应用系统所需的模型。
3、逻辑结构设计
在概念设计的基础上，按照不同的转换规则将概念模型转换为具体DBMS支持的数据模型的过程，即导出具体DBMS可处理的地理数据库的逻辑结构(或外模式)，包括确定数据项、记录及记录间的联系、安全性、完整性和一致性约束等。
导出的逻辑结构是否与概念模式一致，能否满足用户要求，还要对其功能和性能进行评价，并予以优化。
4、空间数据库物理设计
物理设计是指有效地将空间数据库的逻辑结构在物理存储器上实现，确定数据在介质上的物理存储结构，其结果是导出地理数据库的存储模式(内模式)。
主要内容包括确定记录存储格式，选择文件存储结构，决定存取路径，分配存储空间。
（另有数据层设计和数据字典设计）
5、空间数据库的实施和维护
6、空间数据库建库
空间索引是对存储在介质上的数据位置信息的描述，用来提高系统对数据获取
的效率。
简单网格空间索引、二叉树索引、B树索引、四叉树索引、可扩展的哈希索引、空间填充曲线。