GIS数据库答案

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余云鹏
一、什么是空间数据库，具有什么特点？
答：1、空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合，是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。

2、特点：（1）数据量特别大。

地理信息系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素的空间位置和空间关系等，其数据量往往很大。

（2）不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系。

（3）数据应用广泛。

例如地理研究、环境保护、土地利用和规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等。

二、矢量数据的管理方式有哪些，各有什么优缺点？
答：1、文件─关系数据库混合管理。

优点：除通过OID连接之外，图形数据和属性数据几
乎是完全独立组织、管理与检索的。

其中图形系统采用高级语言编程管理，可以直接操纵数据文件，因而图形用户界面与图形文件处理是一体的，两者中间没有逻辑裂缝。

缺点：（1）需要同时启动图形文件系统和关系数据库系统，甚至两个系统来回切换，使用起来不方便。

（2）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。

（3）数据发布和共享困难。

（4）属性数据和图形数据分开储存，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。

（5）缺乏表示空间对象及其关系的能力。

2、全关系数据库管理。

（1）对变长的几个数据进行关系范式分解，分解成定长记录的数据表进行存储。

（2）将图形数据的变长部分处理成Binary二进制Block块字段。

优点：图形数据与属性数据都采用现有的关系型数据库存储，使用关系数据库标准机制来进行空间数据与属性数据的连接。

缺点：（1）处理一个空间对象时，需要进行大量的连接操作，非常费时，并影响效率。

（2）虽省去大量关系连接操作，但是二进制块的读写效率要比定长的属性字段慢的多，特别是涉及对象的嵌套，速度更慢。

3、对象─关系数据库管理
优点：主要解决了空间数据的变长记录的管理，由数据库软件商进行扩展，效率要比前面的二进制块的管理高的多。

缺点：仍然没有解决对象的嵌套问题，空间数据结构也不能由用户任意定义，使用上仍受到一定限制。

三、栅格数据的管理有哪些方式，各有哪些优缺点？
答：1、文件管理方式
优点：大部分GIS软件和遥感图像处理软件都采用文件方式来管理遥感影像数据，是基础。

缺点：遥感影像数据库不仅仅包含图像数据本身，还有大量图像元数据信息，本身还具有多数据源、多时相等特点。

另外数据的安全性、并发控制和数据共享等都将使文件管理无法应付。

2、文件─数据库管理方式
优点：在关系数据库中，每个文件都有唯一的标识号对应影像信息。

由于影像数据存在，使影像数据的检索效率得到提高
缺点：不是真正的数据库管理方式，影像数据并没有
放入数据库中，数据库的管理的只是其索引。

3、关系数据库管理
优点：（1）所有数据集中存储，数据安全，易于共享。

（2）较方便管理多数据源和多时态的数据。

（3）支持事务处理和并发控制，有利于多用户的访问与共享。

（4）影像数据和元数集成到一起，能方便的进行交互式查询。

（5）对Client/Server的分布式应用支持较好，
网络性能和数据传输速度都有很大提高。

（6）有利于数据的一致性和完整性控制，数据不
会被随意移动、修改和删除。

（7）支持异构的网络模式。

缺点：正在发展阶段，可能不够成熟
四、数据库中空间数据是如何进行分幅分层组织的？
答：工作层被定义为空间数据处理的一个工作单元，工作区由若干工作层组成。

工作区中除了包含相应图幅的各层空间数据之外还包含对数据库的连接和操作。

五、空间数据的索引方式有哪些，比较各种方法的优缺点。

答：（1）对象范围索引
缺点：没有真正的创建空间索引文件，而是在空间的空间对
象的数据文件中增加了最大最小范围
（2）格网索引
优点：思路简单，容易理解和实现
缺点：所划分的格网数不能太多，否则，索引表本身太大而不利于数据的索引和检索
（3）四叉树空间索引
优点：不仅可以用来对栅格数据进行组织，还可以用于建立空间数据的索引
缺点：建立索引和维护都比较困难
（4）R树和R+树空间索引
优点：允许矩形相互重叠；不仅利用单个实体的外接矩形，还将空间位置相近的实体外接矩形重新组织为更大的的虚拟矩形。

拓展题
ArcSDE（空间数据库引擎）将图形和属性都存入RDBMS中，适用于超大数据量和并发用户很多时的快速应用。

ArcSDE是专为GIS应用开发的地理数据库服务器，而Oracle Spatial 是对数据库存储空间数据的一个补充。

两者的产品定位不同，具体区别如下：
1、数据存储的形式不同
Oracle Spatial存储的是简单的空间要素，ArcSDE存储的是空间对象，引入了面向对象的数据模型Geodatabase，在存放空间几何特征
的同时，又增加了对数据对象及对象之间的关系、操作规则的描述，因而，用户面对的数据不再是抽象的点、线、面，而是实际应用中的熟悉的对象：光缆、电缆、地井、管线、基站等。

2、ArcSDE具有长事务处理和版本管理功能
通常DBMS中采用“锁定-修改-释放”的策略以实现其对多用户并发操作数据库的控制。

但这种策略不很适合用于处理地理数据的DBMS。

对地理数据的编辑工作，可以几分钟做完，也可能要拖上几个月。

这种情形即是所谓“长事务处理”。

ArcSDE对长事务处理提供了底层的支持。

当ArcSDE服务器的一个实例（instance）第一次启动时，就建立了数据库缺省的状态和版本。

用户可在此基础上建立公共的或私有的数据版本。

用户各自在自己的数据版本上工作，因而无须对多个用户同时访问的数据对象进行锁定。

每个用户都是在直接对数据库进行操作（编辑、修改），但是ArcSDE为其建立了记录所有修改“痕迹”的增量记录，即版本。

用户在这个数据版本进行编辑修改时，并不用关心其他用户是不是也在对同一数据进行操作。

只有当用户完成了他的（长）事务处理工作时，系统才将其当时的数据版本“合并”到原来的数据版本中去，“冲突”也是在此时再加以处理。

系统为用户提供了解决冲突的三种选择：维持原状、否决自己的修改或否决别人的修改。

3、空间索引的建立
Oracle Spatial提供的是一个通用的数据存储平台，所建立的空间索引是基于简单要素的索引。

ArcSDE是专用地理信息数据库引擎，
是面向对象的，建立的空间索引是适合GIS应用的。

因为ArcSDE采用的是Client/Server体系结构，有专用的客户端，如ArcInfo、ArcInfo Editor、ArcView GIS、Arc Explorer、ArcIMS Viewer等。

ArcSDE提供了应用程序接口（API），开发人员可将空间数据检索和分析功能集成到他们客户端的应用工程中去。