空间数据管理
如何进行空间数据质量评估与管理
如何进行空间数据质量评估与管理空间数据质量评估与管理在现代社会中扮演着至关重要的角色。
随着地理信息系统技术的发展和应用领域的扩大，人们对于空间数据的准确性、一致性和可靠性的要求也越来越高。
本文将探讨如何进行空间数据质量评估与管理，以确保数据的高质量。
一、空间数据质量的概念空间数据质量是指地理信息系统中空间数据的准确性、精确性、完整性、一致性、可靠性和实用性的程度。
一个高质量的空间数据集必须满足这些要求，并且能够应对各种应用场景的需求。
二、空间数据质量评估的方法1. 数据源审查：对于从不同数据源获取的空间数据进行审查，评估其数据质量和可靠性。
可以比较不同数据源的数据准确性，选择最可靠的数据源作为基础数据。
2. 数据预处理：对于空间数据中存在的错误、缺失和重复等问题进行预处理。
通过数据清洗、数据纠错和数据集成等手段，提高数据质量。
3. 数据一致性检验：对于空间数据中的相同属性，比较其值的一致性。
通过进行空间数据一致性检验，可以识别和解决数据集中的不一致问题，保证数据的一致性和正确性。
4. 数据精度评估：通过与现实世界进行对比，评估空间数据的精度和准确性。
可以采用地面实地测量、高精度仪器设备测量等方法，与空间数据进行比对。
5. 数据可视化分析：通过地图制作和可视化分析等手段，直观地展示空间数据的质量情况。
可以通过色彩渐变、标记点和线等方式，显示数据的精度范围和误差。
三、空间数据质量管理的策略1. 数据质量策略：制定科学合理的数据质量策略，明确数据质量指标和要求。
根据应用需求，确定数据质量评估的频率和方式，确保数据的高质量和可靠性。
2. 数据质量监控：建立数据质量监控体系，定期对空间数据进行监测和评估。
通过数据质量监控，及时发现和解决数据质量问题，保证数据的及时更新和有效性。
3. 数据质量培训：加强对数据操作人员的培训和管理，提高其对空间数据质量重要性的认识。
通过培训和知识传授，提高数据操作人员的技能和能力，减少数据质量问题的发生。
空间数据组织与管理课件
空间查询
② 找出中心线长度超过“主街”的所有路段 SELECT RS1，name FROM Road_Segments RS1 WHERE ST_Length(RS1.Centerline)>
ANY(SELECT ST_Length(RS2.Centerline) FROM Road_Segments RS2 WHERE <>'主街')
子结点中矩形的最小外包矩形； ⑤ 若根结点不是叶结点，则至少包含2个子结点； ⑥ 所有的叶结点出现在同一层中； ⑦ 所有MBR的边与一个全局坐标系的坐标轴平行；
R树索引
优点 ① 采用空间聚类的方法对数据进行分区，提高了空间分区节点的利用效率； ② R树作为一棵平衡树，也降低了树的深度，提高了R树的检索效率； 缺点 ① 由于R树非叶结点的MBR允许重叠，这样会导致同一空间查询出现多条查
空间填充曲线
Hilbert曲线
2
Z曲线
1
空间填充曲线（space-filling curve）是一种降低空间维度的方法。它是一条 连续曲线，自身没有任何交叉，可以通过访问所有网络单元来填充包含均匀 网络的四边形。常用的空间填充曲Z曲线、Hilbert曲线。
空间填充曲线是一种重要的近似表示方法，将数据空间划分成大小相同的网 格，再根据一定的方法将这些网格编码，每个格指定一个唯一的编码，并在 一定程度上保持空间邻近性，即相邻的网格的标号也相邻，一个空间对象由 一组网格组成。这样可以将多维的空间数据降维表示到一维空间当中。
空间查询
Байду номын сангаас目录
01
定义
空间几何查询
02
空间定位查询
03
空间关系查询
04
GIS6空间数据管理
栅格数据的形状、尺寸及相关问题
• 由于栅格结构对地表的离散，在计算面积、长 度、距离、形状等空间指标时，若栅格尺寸较 大，则造成较大的误差 。
• 由于栅格单元中存在多种地物，而数据中常常 只记录一个属性值，这会导致属性误差。比如， 遥感数据中的“混合像元”问题。
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II 栅格数据结构的特点
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III 决定栅格单元代码的方 式
4.百分比法 • 处理方法：根据栅格区域内各地理要素所占面积的百分比数确定栅 格单元的代码 • 适用于地物面积具有重要意义的分类体系
例如：可记面积最大的两 类BA，也可以根据B类和 A类所占面积百分比数在 代码中加入数字
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III 决定栅格单元代码的方 式
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1.3 数据与文件组织
一、数据的层次单位
物理单位: 位(比特)、字节、字、块(物理记录)、桶和卷
逻辑单位: 数据项、数据项组、记录、文件和数据库
文件
逻辑数据单位之间的关系
记录
数据项 数据项组
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1.3 数据与文件组织
最基本的不可分割的数据单位,具有
数据项 独立的逻辑意义
在地理信息系统中的压缩编码多采用信 息无损编码，而对原始遥感影像进行压 缩时也可以采取有损压缩编码方法。
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压缩编码方式
1 链码（Chain Codes） 链式编码又称为弗里曼链码（Freeman，
1961）或边界链码。该编码方法将数据 表示为由某一原点开始并按某些基本方 向确定的单位矢量链。 基本方向可定义为：东＝0，东南＝1， 南＝2，西南＝3，西＝4，西北＝5，北 ＝6，东北＝7 等八个基本方向。
测绘技术中的空间数据管理方法
测绘技术中的空间数据管理方法近年来，随着测绘技术的不断发展和应用领域的扩大，如何有效管理空间数据成为了一个非常重要的问题。
空间数据管理不仅能够提高测绘数据的质量和准确性，还能够为其他相关领域的研究和决策提供有力的支持。
本文将讨论几种常用的空间数据管理方法，并对其优缺点进行分析。
一、数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）是一种常用的空间数据管理方法。
它采用了结构化方式来管理和存储空间数据，能够提供高效的数据检索和查询功能。
通过将空间数据转化为数据库中的表格结构，可以方便地进行空间数据的分析和处理。
然而，传统的DBMS在空间数据管理方面存在一些局限。
首先，传统的DBMS并没有针对空间数据的特点进行优化，因此在处理大规模空间数据时会出现运行速度较慢的问题。
其次，传统的DBMS并不能很好地支持复杂的空间查询操作，例如空间拓扑关系和空间关联分析等。
二、GIS系统地理信息系统（GIS）是一种集成了数据库管理、地图制图、数据分析和可视化等功能的空间数据管理方法。
它能够以地图为基础，将各种类型的空间数据整合在一起，并提供强大的数据查询和分析功能。
相比于传统的DBMS，GIS系统在空间数据管理方面具有更多的优势。
首先，GIS系统通过空间索引和空间拓扑关系建立，可以提高数据的查询速度和查询精度。
其次，GIS系统还支持丰富的空间分析功能，例如缓冲区分析、空间插值和空间统计分析等。
然而，GIS系统也存在一些问题。
首先，一些GIS系统对用户的操作和学习成本较高，不够用户友好。
其次，一些GIS系统在处理大规模空间数据时会出现性能问题，例如数据加载和显示速度较慢。
三、云平台随着云计算技术的快速发展和应用，云平台成为了一种新的空间数据管理方法。
云平台能够将海量的空间数据存储在云端，提供强大的数据处理和分析能力，同时具备高可靠性和高性能。
云平台的优势在于其资源的弹性分配和共享性。
用户可以根据需求灵活分配计算和存储资源，避免了传统的硬件设备投入和管理的繁琐。
地理信息系统中的空间数据管理与分析方法
地理信息系统中的空间数据管理与分析方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种以地理信息为基础，具有数据抽象、空间数据管理、空间分析和空间可视化等功能的计算机辅助系统。
在现代社会中，GIS已经广泛应用于地理领域的研究和应用中，为地理信息的管理和分析提供了强大的工具和技术支持。
而在GIS中，空间数据的管理和分析方法是关键的环节，本文将对地理信息系统中的空间数据管理和分析方法进行探讨。
一、空间数据管理空间数据管理是地理信息系统中的核心要素，它涉及到如何有效地对地理信息进行保存、组织和维护的方法与技术。
常见的空间数据管理方法主要包括数据模型、数据结构和数据存储。
1. 数据模型数据模型是空间数据管理的基础，它定义了描述地理现象和地理实体的方式和规则。
常见的数据模型包括层次模型、关系模型和对象模型。
其中，层次模型以树状结构表示空间对象之间的关系；关系模型以表格形式表示空间对象之间的关系；对象模型以对象的属性和几何信息描述空间对象。
2. 数据结构数据结构是指在空间数据管理中，将地理实体和属性存储在计算机中的组织方式。
常见的数据结构包括邻接列表、拓扑关系和网格结构等。
其中，邻接列表通过记录对象的相邻关系描述空间图形的连接关系；拓扑关系通过表示图形元素的接触或覆盖关系描述地理实体的关系；网格结构是将地理区域划分成规则网格，每个网格单元存储与之相关的空间数据。
3. 数据存储数据存储是指将地理信息以适当的方式存储在计算机系统中。
常用的数据存储方式有矢量数据存储和栅格数据存储。
矢量数据存储以点、线、面等几何图元和属性表的方式存储地理信息；而栅格数据存储则以像元矩阵的方式存储地理信息。
二、空间数据分析空间数据分析是GIS的重要应用之一，它通过对地理信息的处理和加工，提取出地理信息的有用特征和关系，为决策制定和问题解决提供科学依据。
常见的空间数据分析方法主要包括空间查询、空间统计和空间建模等。
空间数据管理实习报告
一、实习背景与目的随着地理信息技术的飞速发展，空间数据管理在各个领域都发挥着越来越重要的作用。
为了更好地掌握空间数据管理的基本原理和方法，提高自身的实践能力，我参加了本次空间数据管理实习。
通过实习，旨在提高我对空间数据组织、存储、处理和分析等方面的理解和应用能力。
二、实习内容与过程本次实习主要分为以下几个部分：1. 空间数据组织与管理实习- ArcGIS基本知识：首先，我们学习了ArcGIS的体系结构，了解了ArcGIS的基本操作，包括打开（新建）地图、数据加载、数据显示与地图布局以及数据输出等。
- 空间数据的表达：通过实习，我们初步熟悉了空间数据的矢量和栅格表达。
具体操作包括将矢量数据（点、线、面）和栅格数据按不同分辨率转换，以及将栅格数据按缺损值转换成矢量数据。
- ArcGIS中数据的表示：学习了ArcGIS的数据文件类型，包括矢量数据文件（shapefile、coverage）和栅格数据文件（grid、tif、jpg），并了解了在ArcGIS中查看空间数据和属性表的方法。
- 栅格像元的不同编码方法及误差比较：对土地利用数据按主要类型法进行栅格编码，通过Arctoolbox中的polygon to grid工具对话框进行栅格转换，并比较不同分辨率下的栅格数据误差。
2. 空间数据库实习- 空间数据库准备操作：熟悉Oracle数据库的基本操作，回顾空间数据库的相关知识，并完成II号宗地的建库和查询操作。
- 空间数据库建库：使用SQL语句创建用户和管理数据库权限，为用户授权，增加数据列等。
- 空间数据库查询：编写SQL语句，查询II号宗地中所有点的信息，并按点号排序。
三、实习收获与体会1. 提高了空间数据管理能力：通过实习，我掌握了空间数据的组织、存储、处理和分析等方面的基本原理和方法，提高了自身的空间数据管理能力。
2. 熟悉了ArcGIS和Oracle数据库：通过实习，我对ArcGIS和Oracle数据库的基本操作有了深入的了解，为今后在实际工作中应用这些软件奠定了基础。
如何进行空间数据的管理与共享
如何进行空间数据的管理与共享随着科技的不断进步和地理信息系统的广泛应用，空间数据的管理和共享成为了一个重要的议题。
空间数据的管理和共享旨在整合和管理来自不同来源的空间数据，以便更好地支持决策制定、规划设计和资源管理等工作。
本文将探讨如何进行空间数据的管理与共享。
一、空间数据管理的重要性空间数据管理是指对空间数据的采集、组织、分类、存储、更新和维护等一系列活动。
它不仅可以使空间数据的使用更加高效和便捷，还可以提高数据质量和准确性。
空间数据管理还可以促进不同机构和部门之间的协作和共享，避免数据冗余和重复采集。
空间数据管理的重要性体现在以下几个方面：1.决策支持：空间数据是决策制定的重要依据之一。
通过对空间数据进行及时准确的管理，可以有效地支持决策制定过程，提供分析和可视化工具，帮助决策者更好地了解和分析问题。
2.规划设计：空间数据管理为城市规划、土地利用规划等提供了基础数据支持。
通过对现有空间数据进行管理，可以准确掌握各种地理现象和特征，从而为规划设计提供科学依据。
3.资源管理：空间数据管理可以帮助实现资源的合理配置和利用。
通过对资源分布情况、利用状况等进行管理，可以提高资源利用效率，减少资源浪费。
二、实现空间数据管理的关键技术实现空间数据管理需要依靠一系列关键技术来支持和实现。
以下是几个常用的关键技术：1.数据采集：数据采集是空间数据管理的首要环节。
通过使用地理信息系统和遥感技术等，可以对不同来源的数据进行采集和整合。
例如，利用遥感技术可以获取高分辨率的遥感影像，并通过图像处理技术提取出地物类别和信息。
2.数据存储：空间数据的存储是指将采集到的数据进行合理分类和存储，以供后续使用。
传统的地理信息系统采用关系数据库进行存储，而随着大数据技术的兴起，分布式存储和云计算等技术也得到了广泛应用。
3.数据更新和维护：空间数据是动态变化的，在数据管理过程中需要对数据进行及时更新和维护。
通过建立数据更新机制和维护流程，可以确保数据的准确性和时效性。
空间数据管理-空间数据库
contents
目录
• 空间数据库概述 • 空间数据库的核心技术 • 空间数据库的应用领域 • 空间数据库面临的挑战与解决方案 • 空间数据库的未来发展趋势
空间数据库概述
01
定义与特点
定义
空间数据库是一种用于存储和管理空 间数据的数据库系统，它能够存储、 检索、更新和管理空间数据，包括地 理信息、地图数据、遥感数据等。
空间数据查询语言
空间数据查询语言是用于查询和管理 空间数据库的标准语言，它提供了丰 富的空间函数和操作符，用于对空间 数据进行各种复杂的查询和操作。
常见的空间数据查询语言包括SQL、 PostGIS等。
空间数据模型与结构
空间数据模型与结构是描述空间数据的组织和表达方式，它决定了空间数据的表示、存储和查询方式 。
环境监测与保护是空间数据库的重要应用领域之一。 环境监测部门需要利用空间数据库来分析环境质量、 生态状况等信息，为环境保护提供决策支持。
环境监测与保护还包括污染治理、生态修复等领域。
空间数据库面临的挑
04
战与解决方案
数据安全与隐私保护
数据加密
采用先进的加密算法对空间数据进行加密， 确保数据在存储和传输过程中的安全性。
访问控制
实施严格的访问控制策略，对不同用户设定不同的 权限级别，防止未经授权的访问和数据泄露。
隐私保护
在数据采集、处理和使用过程中，采取匿名 化、去标识化等技术手段保护用户隐私。
高性能查询优化
索引技术
利用空间索引技术提高查询效率，如 R-tree、Quadtree等。
查询策略优化
根据查询需求和数据特点，优化查询 路径和算法，减少计算量和I/O负载。
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GIS应用2
空间、属性 数据文件1
空间、属性 数据文件2
空间、属性 数据文件3
2.文件与关系数据库混合管理方式
是目前绝大多数商用GIS软件所采用的数据管理方案，已经 得到广泛应用。这种方案用商用DBMS管理属性数据，用文件系 统管理空间数据，空间实体位置与其属性通过标识码建立联系。 两者几乎独立地组织、管理和检索,由于空间数据与属性数据分 开存储，在表现地理空间数据方面缺乏完整的语义表达和存储 机制；难以保证数据的存储和操作的统一ArcInfo, MapInfo, Microstation GIS应用
2 a 1 Ⅰ d
b
e M 5 cⅡ f 4
3
(2)边界－结点关系表 (3)结点坐标表
关系模型例
面向对象数据模型
地理对象
属性—数据 行为—方法
对象的定义：无论怎样复杂的事例都可 以准确地由一个对象表示，每个对象都 是包含了数据集和操作集的实体。 对象的划分：根据对象的共性，及对它的 研究目的来划分，与具体的目的、性质相 联系，不同的目的就会有不同划分。 •对象与封装 •类 •继承 •多态 •……
现实世界
抽象
对 象 1
对
象 2
对
象 n
GIS中面向对象模型
1）空间地物的几何数据模型
• 通常最高等级的类为点、线、面
2）拓扑关系与面向对象模型
• 以点或弧段对象的标识号来表示弧段和面域 的相互关系
3）面向对象的属性数据模型
• 可能与几何对象的划分标准不一致
GIS中面向对象的几何数据
空间实体 复杂实体
顺序文件 索引文件 直接文件 倒排文件 层次数据库 网络数据库 关系数据库 面向对象数据库 数据经过重构、融 合等，面向主题组 织，服务于决策系 统
• 数据仓库阶段
1、文件管理方式
空间数据管理方式
GIS应用 文件管理系统
文件管理是将GIS中所有
的数据都存放在自行定义
的空间数据结构及其操纵
工具的一个或者多个文件 中，包括非结构化的空间 数据、结构化的属性数据 等。空间数据和属性数据
• 不连续的、相关性较小的数字和字符 • 实体类型较少，并且难以充分表达实体间复 杂的空间关系 • 存贮的数据通常为定长记录的数据 • 只操纵和查询文字和数字信息，难以处理图
形信息
6.3 空间数据管理
空间数据特征 传统数据库管理空间数据的局限性
空间数据管理模式
空间数据管理模式
基于文件管理
混合结构模型 扩展结构模型 面向对象数据库管理
点实体
线实体
面实体
体实体
节点 简单实体
弧段
面域
交通线 人工交通线 自然交通线
水系
河流
湖泊 池塘
公路
运河
可航行河流
不可航行河流
面向对象的属性数据模型
控制点 街道 耕地 园地 林地 GIS 牧草地 居民地 交通用地 水域 未用地 公园 医院 学校 居民住宅 酒店 工厂 ： 商店 银行 邮局 职员库 操作 属性 职员编号 姓名 工资 酒店设施库 操作
基于文件的管理方式
GIS应用1 GIS应用2
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。 X
空间、属性 数据文件1 空间、属性 数据文件2
面向对象的地理数据模型的核心是对复杂对象的模拟和操作。
当前已推出了若干OODBMS如O2等，也出现一个基于OODBMS 的ＧＩＳ，但由于OODBMS价格昂贵且技术还不成熟，目前在 ＧＩＳ领域不太通用。
基于对象—关系的SDBMS将可能成为GIS空间数据库发展的 主流。
第六章 空间数据管理
6.1 数据的管理 6.2 空间数据的管理 6.5 空间索引 6.6 元数据 6.7 栅格与影像数据库 6.8 时空数据模型
6.5 空间索引
什么是空间索引
• 对存储在介质上的数据位置信息的描述
为什么要建立空间索引
• 计算机硬件技术的限制
• 传统的数据库索引技术不适用于空间数据
6.5 空间索引
这种方法没有建立真正的空间索引文件，而是在空间对象的数据文 件中增加了最大最小范围一项，它主要靠空间计算来进行判断。当
空间要据量的GIS。
单元格网索引
A B C
21 20 17 16 5 4 1 0
23 22 19 18 7 6 3 2
城镇
农村居民点
电力设施 建筑物 操作：查询 删除 插入 属性：标识码 区号 街道号
工矿地
属性
房间床位
建筑日期
房主等
MapGIS空间实体模型
更接近人类面向对象实体的思维方式 全面支持对象、类、子类、子类型、关系、有效性 规则、数据集、地理数据库等概念 对象类型覆盖GIS和CAD对模型的双重要求 要素可描述任意几何复杂度的实体
假设外包矩形的坐标为 gxmin,gymin,gxmax,gymax，利用SQL模型查 询落在举行范围内的空间要素：
SELECT id0 from owner.GeoObjeTb1 WHERE (gxmin<XMAX AND gxmin>XMIN) AND (gxmax<XMAX AND gxmax>XMIN) AND (gymin<YMAX AND gymin>YMIN) AND (gymax<YMAX AND gymax>YMIN)
关系模型表示
优点：结构灵活，可满足所有用布尔逻辑运算和数学运算规则 形成的询问要求，能够搜索、组合和比较不同类型的数据，加 入和删除数据都非常方便。 缺点：搜索速度随关系的复杂度增加而下降，只能查找和检索 满足特定关系的数据。
(1)多边形关系表 多边形编号 Ⅰ Ⅱ 产权人 张三 李四 面积 125.2 43.5 地物特征 林地 麦地
完善的关系定义
支持多层次数据结构 支持几何数据的矢量表示法和解析表示法 ……
6.2 空间数据管理
空间数据特征 传统数据库管理空间数据的局限性
空间数据管理模式
空间数据特征
1 空间特征：一般需要建立空间索引。
2 非结构化特征：
结构化的，即满足第一范式:每条记录定长，而空间数据数据 项变长，对象包含一个或多个对象，需要嵌套记录。
3 空间关系特征：
拓扑数据给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。
4 分类编码特征：
一种地物类型对应一个属性数据表文件。多种地物类型共用一 个属性数据表文件。
5 海量数据特征。
6.3 空间数据管理
空间数据特征 传统数据库管理空间数据的局限性
空间数据管理模式
传统数据库管理空间数据的局限性
数据库软件商进行的扩展 GIS应用 商用DBMS
空间数据管理的 专用模块
空间和属性 数据库
Oracle
Oracle Spatial
面向对象数据管理
面向对象模型最适合于空间数据的表达和管理，它不仅支 持变长记录，且支持对象的嵌套，信息的继承和聚集。 允许用户定义对象和对象的数据结构及它的操作。可以将 空间对象根据ＧＩＳ需要，定义合适的数据结构和一组操作。 这种空间数据结构可以带和不带拓扑，当带拓扑时，涉及对 象的嵌套、对象的连接和对象与信息聚集。
空间数据文件 属性数据文件
标识码关联
两者之间通过标识码建立
联系。
各个地理信息系统应用程序对应各自的空间和属性数据文件， 当两个GIS应用程序需要的数据有相同部分时，可以提出来作 为公共数据文件 缺点是： 1 ）程序依赖于数据文件的存储结构，数据文件修改时， 应用程序也随之需要改变。 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。
记 录
记 录
。。。。。。。
记 录
。。。。。。。 数据项 数据项 数据项 数据项 数据项
层次模型表示
M
Ⅰ Ⅱ
2 a 1 Ⅰ d
b
e M 5 cⅡ f 4
3
a 1 2 2
b 3 3
c 4 4
d 1 3
c 4
e 3 5
f 5 4
层次模型反映了实体之间的层次关系，简单、直观，易于理解 优点：层次和关系清楚，检索路线明确； 缺点：不能表示多对多的关系，对任何对象的查询都必须从层次结 构的根结点开始，数据独立性较差，插入和删除操作比较复杂。
数据独立于应用程序
数据模型复杂：层次模型、 数据模型简单，顺排文件， 网络模型、关系模型、面向 随机文件…… 对象模型 无 完整性控制、并发控制、数 据恢复
数据库系统的数据模型
1 层次模型 2 网络模型
3 关系模型
4 面向对象模型
数据组织的层次关系图
数据库
文 件
文 件
。。。。。。
文 件
记 录
第六章 空间数据管理
第六章 空间数据管理
6.1 数据的管理 6.2 空间数据的管理 6.5 空间索引 6.6 元数据 6.7 栅格与影像数据库 6.8 时空数据模型
6.1 数据的管理
计算机对数据的管理到目前为止，共经历了四个阶段：
数据与程序共存
• 程序管理阶段 • 文件管理阶段 • 数据库管理阶段
空间、属性 数据文件3
混合结构模型
两个子系统分别存储空间数据和属性数据。记录之 间通过关键字联系