空间数据管理
第3章空间数据管理
平原 1
低海拔 1 海 成 11
台地 2
低海拔 1
高阶地1 海蚀2
3.1.3 空间数据质量
空间数据质量的概念和内容
与数据质量相关的几个概念
误差
数据的准确性
数据的精密度
分辨率
不确定性
比例尺
空间数据质量指标和内容
数据 情况说明
位置精度
属性精度
时间精度
逻辑 一致性
数据的 完整性
数据的 相容性
数据的 可得性
土地利用数据库部分要素代码与名称
17
3）编码方法举例
——100万分之一地貌编码
第一级 第二级 第三级 第四级 第五级 第六级
一位码
×
相对高度
一位码
×
海拔高度
二位码
× ×
成因
一位码
×
次级成因
一位码
×
不确定
一位码
×
不确定
平原 1 台地 2 丘陵 3 小起伏山地 4 中起伏山地 5 大起伏山地 6 极大起伏山地7
——100万分之一地貌编码
第二位 Ⅱ地貌成因类型 第三 第五位 四位 次级 成因 成因 海积 1 第六位 形态 海滩 1 淤泥质1 砂质2 砾质3 生物4 低阶地2 洼地3 海积冲积 2 海蚀 3 低阶地1 平台 2 海积1 平坦的1 起伏的2 平坦的1 起伏的2 第七位 次一级形态 物质组成 倾 斜程度 类型 编码 1111100 1111110 1111111 1111112 1111123 1111124 1111120 1111130 1111200 1111300 1111310 1111320 2111110 2111111 2111112 2111210 19 2111211 2111212 类型 命名 海积平原 海滩 淤泥质海滩 砂质海滩 砾质海滩 生物海滩 海积低阶地 泻湖洼地 海积冲积平原 海蚀平原 海蚀低阶地 海蚀平台 海积高阶地 平坦的海积高阶地 起伏的海积高阶地 海蚀高阶地 平坦的海蚀高阶地 起伏的海蚀高阶地
空间数据组织与管理
2) Shape
• Shape文 件 保 存 数 据 中 的 空 间 特 征 信 息 ， 包 括
不具有拓扑关系的几何信息和属性信息
特征的几何信息存贮为一个由一组矢量坐标组成
的Shape。
属性由dBASE（dBASE是一种通用的关系数据库）
格式文件管理，每个属性记录与相关的Shape记录
一一对应。
地层等。
2）时间序列分层
把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。
3）地面垂直高度分层
把不同垂直高度的数据作为一个数据层。
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Z
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2、空间数据分层的目的
便于空间数据的管理、查询、显示、分析等。
1）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理
就简化为对各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往
本字符。
FID
Date
Entity
.......
Numofpts
Envelope
x1,y1,x2,y2, ...
...xn,yn
B
A
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BLOB
4.对象—关系的空间数据管理系统
在关系数据库中，除了使
用二进制字段存储非结构
化数据外，还可以对关系
数据库进行扩展，即将复
杂的数据类型作为对象放
依次通过采样算法得到低一层的影像数据。
• 分块是对分层之后的影像数据按照设定好的影像块进行分割存储。分块之后只需要
将需要显示和处理的若干个影像块数据读入内存，而并非未分块前的一整幅影像。
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影像金字塔构建过程
先将原始影像进行分块，然后对数据块进行重采样生成较低分辨率的影像，依次进行，直到完成预定的分
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。
空间数据的安全管理制度
一、总则为加强空间数据安全管理，确保国家地理信息安全，维护国家安全和社会公共利益，依据《中华人民共和国国家安全法》、《中华人民共和国测绘法》等相关法律法规，结合我单位实际情况，特制定本制度。
二、制度目标1. 保障空间数据安全，防止数据泄露、篡改、破坏和非法使用。
2. 提高空间数据使用效率，促进空间数据资源的合理利用。
3. 建立健全空间数据安全管理体系，确保空间数据安全稳定运行。
三、组织机构及职责1. 成立空间数据安全管理领导小组，负责制定空间数据安全管理制度，监督、检查和指导空间数据安全管理工作。
2. 设立空间数据安全管理办公室，负责具体实施空间数据安全管理工作，包括数据加密、访问控制、安全审计等。
3. 各部门、单位应指定专人负责空间数据安全管理工作，确保空间数据安全。
四、空间数据安全管理措施1. 数据分类分级根据空间数据的敏感性、重要性和影响程度，将空间数据分为一级、二级、三级和四级，并采取相应的安全措施。
2. 数据加密对涉及国家安全、社会公共利益和商业秘密的空间数据进行加密存储和传输，确保数据安全。
3. 访问控制实行严格的访问控制制度，对空间数据进行权限管理，确保只有授权人员才能访问和使用数据。
4. 安全审计定期进行安全审计，对空间数据的安全使用情况进行监督和检查，发现问题及时整改。
5. 网络安全加强网络安全防护，防止网络攻击、病毒入侵等安全事件对空间数据造成损害。
6. 物理安全对存储空间数据的服务器、存储设备等进行物理安全保护，防止人为破坏和自然灾害。
7. 应急处置制定空间数据安全事件应急预案，一旦发生数据泄露、篡改、破坏等事件，立即启动应急预案，采取有效措施进行处置。
五、人员管理1. 对空间数据管理人员进行安全教育和培训，提高其安全意识和技能。
2. 严格执行人员离职交接制度，确保空间数据安全。
3. 对违反空间数据安全管理制度的人员，依法依规进行处理。
六、附则1. 本制度自发布之日起施行。
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。
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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
文件管理系统 空间数据文件
关系型数据库管理 系统
属性数据据文件
标识码关联
数据库系统与文件系统比较
M
Ⅰ
Ⅱ
a
b
c
d
ce f
12233441 343554
2 b 3e M a Ⅰ cⅡ 5 1 d 4f
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。
网状模型表示
M
Ⅰ
Ⅱ
2 b 3e M a Ⅰ cⅡ 5 1 d 4f
a
b
c
d
ef
1
2
3
4
5
网状模型反映地理世界中常见的多对多关系，支持数据重构，
优点：适用于数据间相互关系非常复杂的情况，具有一定的数据独 立和数据共享特性，且运行效率较高；
缺点：由于网状结构的复杂性，增加了用户查询的定位困难，指针 的存在使数据量大大增加，尤其是当数据间关系复杂时
GIS中面向对象的几何数据
空间实体
复杂实体
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
水系
人工交通线 自然交通线 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
医院
职员库
操作
街道
学校
属性
耕地
公园
居民住宅 职员编号
园地 林地
城镇
电力设施
酒店
GI S
空间数据文件
属性数据文件
数据、结构化的属性数据 等。空间数据和属性数据
标识码关联
Байду номын сангаас
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。
GIS应用1
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。
– 数据库管理阶段 – 数据仓库阶段
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
空间数据管理方式
1、文件管理方式
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
GIS应用 文件管理系统
工具的一个或者多个文件 中，包括非结构化的空间
• 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 • 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：
(2)边界－结点关系表
地物特征 林地 麦地
2 b 3e M a Ⅰ cⅡ 5 1 d 4f
(3)结点坐标表
关系模型例
面向对象数据模型
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。
地理对象
属性—数据 行为—方法
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。
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 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
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。
牧草 居地民地
农村居民点 工矿地
建筑物 操作：查询
删除 插入
属性：标识码
工厂： 商店
银行
交通用地
区号 街道号
邮局
水域
建筑日期
姓名 工资
酒店设施库 操作 属性 房间床位
未用地
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
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：
– 程序管理阶段 – 文件管理阶段
数据与程序共存 顺序文件 索引文件 直接文件 倒排文件
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
集中控制 冗余度
文件系统
数据库系统
分散的、不能多用户共享、 不能统一控制、维护和管 理
多用户共享，统一控制、维 护和管理
冗余大，增加存储空间
能够消除部分冗余
独立性 数据模型 数据保护
数据和应用程序共存
数据独立于应用程序
数据模型简单，顺排文件， 随机文件……
数据模型复杂：层次模型、 网络模型、关系模型、面向 对象模型
•对象与封装 •类 •继承 •多态 •……
现实世界 抽象
对
对对
象
象象
1
2
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