武汉大学GIS地理信息系统第5部分精品PPT课件

当记录每个空间对象的坐标时，同时记录其对 象的最大、最小窗坐标。
窗坐标：指完全包含该对象的最小外接矩形的 对角点坐标（矩形边界平行坐标轴）
空间数据索引——目标索引
窗坐标索引示意图
线对象
面对象
空间对象的窗范围
基于窗的空间对象检索
2. 格网索引
空间数据索引——目标索引
基本思想：
将工作区按一定的规则划分为格网，记录每一 格网内所包含的空间对象。
（2）工作层:工作是空间数据处理的一个工作单位 。可包含若干逻辑层。
（3）逻辑层:具有多个地物类组成。
（4）地物类（专题层）:具有相同属性和意义的地 物组合
文件
逻辑分级的相关概念
▪ 是一给定类型的（逻辑）记录的全部具体 值的集合。
▪ 根据记录的组织方式分为：
▪ 顺序文件 ▪ 索引文件 ▪ 直接文件 ▪ 倒排文件
形。
R+树索引示例
允许矩形相互重叠
E B A
D1
D2
C R1
F R2
虚拟矩形覆盖情况
空间数据索引——目标索引
检索区 R1 R2
A B C D1
E F D2
R 树索引结构
6. CELL树索引
空间数据索引——目标索引
基本思想：
借鉴BSP树和R树的机制，采用凸多边形代替 矩形作为划分区域的基本单元；
4.1.3 空间数据索引
无缝图层 工作区索引 目标索引
一 无缝图层
空间数据索引
定义：将一个地区或城市看作一个整体（ 工程），用户可以在这个工程内任意、开 窗、放大、漫游、查询、分析和制图。
处理方式：
物理无缝图层：以物理方式拼接为一个整体；
逻辑无缝图层：在逻辑位置上拼接成一个图层 。
无缝图层示例
A
B
C H3
DE
4. KDB树索引
空间数据索引——目标索引
基本思想：
是BSP树向多维空间地扩展。
特点：
优点：可以对多维空间的点进行动态索引，删 除和增加空间点对象很方便；
缺点：不直接支持占据一定空间范围的空间对 象，如二维空间中的线与面。
空间数据索引——目标索引
5. R树和R+树索引
基本思想有特定联系的数据集合。也可以看成是 多类型记录的集合。
▪ 其内部构造是文件的集合。
▪ 文件之间存在某种联系，不能孤立存在。
数据库与图书馆管理的比较
4.1.2 图幅内的空间数据组织
（1）工作区:通常将一幅图或几幅图的范围当作一 个工作单元或工作区。工作区包含了所有各层的 空间数据。工作区通常按范围定义。
子空间不允许重叠 。
空间数据索引——目标索引
CELL树索引示例
4.2 空间数据库
数据库的基本理论
空间数据库的基本概念 空间数据库的管理模式 时间维的表示
设计一些虚拟的图框，将一些空间距离详尽的空间对象包含 在这些矩形框内，矩形框包含空间对象的指针；
判断哪些虚拟矩形落在检索窗口内， 进一步判断虚拟矩形中的哪些空间对象为被检索对象。
矩形框数据结构：
R c (c t R e g a I e , n l T D e , M y X , M p i Y , n M e i X , n M a Y )x
空间数据索引——工作区索引
工作区索引示例
w51
w58
w21
w11 w12
w18
三 目标索引
空间数据索引——目标索引
基本思想：
建立地物与鼠标屏幕坐标间的索引。
分类：
窗坐标索引 格网索引 BSP索引 KDB树索引 R树和R+树索引 CELL树索引
1. 窗坐标索引
空间数据索引——目标索引
基本思想：
Rectangle-ID：矩形框的对象标识； Type：表示矩形框是虚拟对象还是实际空间对象； Min-X, Min-Y, Max-X, Max-Y：矩形框的最大最小坐标。
空间数据索引——目标索引
构造矩形框原则
矩形之间尽可能少重叠； 矩形尽可能包含更多的空间对象； 矩形可以嵌套，即矩形可以包含更小的矩
空间数据索引——无缝图层
图1
a1 a2 b1
图3 b2
图2 a3
物理拼接
图4 b3
分幅地图
逻辑拼接
a b
物理无缝地图
a b
逻辑无缝地图
空间数据索引——无缝图层
物理方式和逻辑方式的区别
物理图层：
直接将图幅先进行接边处理， 将分幅地图文件进行合并，得到空间上连续的图层。
逻辑图层：
不改变分幅图层的物理存储位置， 建立跨图幅地物的索引，实现对地物的跨图幅操作。
建立空间索引的线性表，将格网按Morton码 进行编码，建立Morton与空间对象的关系 。
格网索引示例
空间数据索引——目标索引
21 23 30 31 53 55 61 63
A 20 22 28 29 52 54 60 62
D
17 19
25
27 49 51
57
59
16 18
5
7
4
6
1
3
24
26 48 50
第五部分
空间数据组织及空间数据库
章节安排
4.1 空间数据组织及索引 4.2 空间数据库
4.1空间数据组织及索引
数据组织的分级 图幅内的空间数据组织 空间数据索引
4.1.1 数据组织的分级
物理分级：
比特 字节 字 块 桶 卷
逻辑分级：
数据项 记录 文件 数据库
数据项
逻辑分级的相关概念
可以定义数据的最小单位，也叫基本项、 字段等。
13 15 C
12 14
37
3 9
36 38
9
11 33 35
56 58
4
5
47
44 46
B 41 43
0
2
8
10 32 34
40 42
格网索引的编码（Peano键）
3. BSP索引
空间数据索引——目标索引
基本思想：将目标空间逐级进行一分为二 的划分。
M
M
A H1 B
C H2 D H3 E
H1
H2
空间数据索引——无缝图层
图幅逻辑接边示例
图1
fid
指针
a1
a
a2
a
b1
b
图2
fid
指针
a3
a
图3
fid
指针
b2
b
图4
fid
指针
b3
b
总目标
fid
指针
a a1,a2,a3 b b1,b2,b3
二 工作区索引
空间数据索引——工作区索引
基本思想：
将图层范围分成若干个工作区；
建立一个工程和它包含的工作区之间的空间索 引文件。
域：数据项与实体的属性相对应，有一定 的取值范围。
域外的任何值视为无意义的取值。
记录
逻辑分级的相关概念
由若干相关联的数据项组成。
应用程序输入/输出的逻辑单位。
是数据库系统中信息处理和存储的基本单 位，是对一个实体信息描述的数据总和。
关键字
逻辑分级的相关概念
为了唯一标识每个记录，必须有记录标识 符，也称关键字。一般由记录的第一个关 键字担任。有主关键字、次关键字之分。