第5章空间数据库系统与空间数据库管理系统.
地理信息系统考点整理
第一章绪论：1. 基本概念地理数据：各种地理特征和现象间关系的数字化表示。
（地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的梳子、文字、图像和图形的总称。
）地理信息：有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释（特征：空间、时间、属性）地理信息系统：在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
2. GIS的定义：即地理信息系统（Geographic Information System或Geo—Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。
它是一种特定的十分重要的空间信息系统。
它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
3. GIS由哪几部分组成?①硬件系统：输入设备、处理设备、存储设备和输出设备②软件系统：GIS支撑软件、GIS平台软件、GIS应用软件③网络：局域网、广域网、无线网络、Internet/Intranet/Extranet；主要作用信息传输④空间数据：是指地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据⑤人员4. GIS的主要功能有哪些①空间数据的采集和输入②空间数据的编辑与管理③空间数据的处理与转换④空间查询与空间分析⑤空间数据的显示与输出应用功能：包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策第二章1.地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？2.我国常用地图投影，各种投影的适用性1.高斯-克里格投影：横轴切圆柱等角投影（1:50万以上）2.横轴墨卡托投影（UTM，横轴割圆柱等角投影）3.兰勃特等角投影（正轴等角割圆锥投影）（1:100万以下）我国规定1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺地形图，均采用高斯投影。
空间数据组织与管理课件(PPT 56页)
空间数据库
• 空间数据库的组成
– 栅格数据库
• 栅格数据包括航空遥感影
像数据和DEM数据
影
– 矢量数据库
像 • 矢量数据则包括各种空间
实体数据（图形和属性数
据）
空间数据库 空间对象
图形
属性
空间数据库组成
数字 高程 模型
空间数据管理
• 空间数据的基本特征
– 空间特征
• 每个空间对象都具有空间坐标，即空间对象隐含了空间分布特 征，因此数据库应对空间数据建立空间索引
空间数据管理
• 通用数据库管理系统在管理空间数据时，面临的 问题：
– GIS中空间数据记录是变长的（存储的坐标点的数目随 空间对象的变化而变化），而一般数据库都只允许把 记录的长度设定为固定长度。另外，在存储和维护空 间数据拓扑关系方面，DBMS也存在着缺陷
矢量数据的管理
• 对于矢量数据，其位置数据和属性数据通常是分 开组织的
• 拓扑数据结构一方面虽然方便了空间数据查询和空间分析，但 另一方面也给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂度
• 如拓扑的面状实体仅记录组成它的弧段标识，因而进行查找、 显示和分析操作时都需要操作和检索多个数据文件
– 多尺度与多态性
• 不同观察比例尺具有不同的尺度和精度，同一地物在不同情况 下也会有形态差异
基本操作 – 地理信息表达复杂，表达单个地理实体需多个文件、多条记录，
或许包括大地网、特征坐标、拓扑关系、空间特征量测值、属性 数据的关键字以及非空间专题属性等 – 具有高度内部联系的GIS数据记录需要复杂的安全维护系统，为 了保证空间数据库的完整性，保护数据文件的完整性，保护系列 必须与空间数据一起存储，否则一条记录的改变就会使其他数据 文件产生错误
GIS原理-判断及选择题
二.选择题
8.数据库系统是：____。（ ） A.存储在计算机内的有结构的数据集合 B.一个软件，用以维护数据库、接受并完成用户对数据库的一切操作 C.指由硬件设备、软件系统、专业领域的数据体和管理人员构成的一个运行系统 D.数据文件的集合
二.选择题
6.在地理信息系统中，通常使用的三个坐标系是：_____。（ ） A.世界坐标系、规范化坐标系和设备坐标系 B.世界坐标系、用户坐标系和设备坐标系 C.世界坐标系、局部坐标系和设备坐标系 D.局部坐标系、用户坐标系和设备坐标系
7.图形数据的编辑功能主要是：________。（ ） A.利用已知的理论数据和实际数据建一多项式变换公式，用此公式修改错误数据 B.利用 GIS 软件提供的程序，自动删除图形数据中的错误数据 C.利用开窗口功能和光标定位功能，人机交互的修改图形中的错误数据 D.利用图形变换功能来修改图形中的错误数据
第一章 绪论
一.判断题
1.在通常情况下，对信息和数据可不作严格区分，在不引起误解的情况下可以通用，因此信息和数 据无本质区别。 （对 错 ）
2.GIS 与 DBS 的最大差别是前者具有处理图形数据功能，而后者没有。 （对 错 ）
3.GIS 与 CAD 系统两者都有空间坐标，都能把目标和参考系统联系起来，都能描述图形拓扑关系，也 能处理属性数据，因而无本质差别。 （对 错 ）
3.手扶跟踪数字化输入得到的是矢量数据。 （对 错 ）
4.对于一条折线一般选择流方式数字化。 （对 错 ）
5.对于不规则曲线图形常选择流方式数字化。 （对 错 ）
6.扫描输入最大的缺点是噪声、数据量大。 （对 错 ）
数据库系统第五版课后习题答案
第1章绪论1 ．试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。
答：( l ）数据（ Data ) ：描述事物的符号记录称为数据。
数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。
数据与其语义是不可分的。
解析在现代计算机系统中数据的概念是广义的。
早期的计算机系统主要用于科学计算，处理的数据是整数、实数、浮点数等传统数学中的数据。
现代计算机能存储和处理的对象十分广泛，表示这些对象的数据也越来越复杂。
数据与其语义是不可分的。
500 这个数字可以表示一件物品的价格是 500 元，也可以表示一个学术会议参加的人数有 500 人，还可以表示一袋奶粉重 500 克。
( 2 ）数据库（ DataBase ，简称 DB ) ：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。
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
( 3 ）数据库系统（ DataBas 。
Sytem ，简称 DBS ) ：数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员构成。
解析数据库系统和数据库是两个概念。
数据库系统是一个人一机系统，数据库是数据库系统的一个组成部分。
但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。
希望读者能够从人们讲话或文章的上下文中区分“数据库系统”和“数据库”，不要引起混淆。
( 4 ）数据库管理系统（ DataBase Management sytem ，简称 DBMs ) ：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。
DBMS 的主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。
解析 DBMS 是一个大型的复杂的软件系统，是计算机中的基础软件。
目前，专门研制 DBMS 的厂商及其研制的 DBMS 产品很多。
第5章 空间数据Geodatabase数据库创建
5.3.2 载入数据
数据的导入和数据的载入，虽然都是向数据库中添加 数据但是它们的方式是不同的。数据的导入是在数据库中本 身没有数据或没有数据框架（例如要素集等），将另外已有 的数据导入。而数据的载入是在数据库本身存在一定的数据 或数据框架，要将已有的数据添加进来。
5.4 进一步定义Geodatabase数据库
5.3.1 导入数据
借助相关工具可以将Shapefile、Coverage、INFO表和 dBASE表等格式的数据导入到Geodatabase中，导入后的数据 形成一个新的要素类。这个要素类可以独立存在，也可以在 某个已有的要素集中，或形成一个新的要素集而存在其中。 如果这些要素本身具有投影坐标，导入的新要素将沿用这些 信息，否则需要进行定义，或者自动转换为新环境下的投影 坐标信息。 1．将Shapefile导入Geodatabase 2 ．将Coverage导入Geodatabase 3 ．其它数据导入Geodatabase 4 ．直接复制数据导入Geodatabase
5.2.4 创建表
使用表设计器可以很便捷地在ArcCatalog中创建表。在 Geodatabase中，表可以存储非空间对象、空间对象和关系。 存储非空间对象的表称为对象类，它有一个表示子类的特殊 字段；存储空间对象的表称为特征类；存储关系的表称为关 系表。
5.3 向Geodatabase加载数据
5.4.7 创建关系类
现实世界中的对象与数据库中的对象通常存在特殊的 联系。在地理数据库中，这种联系称为关系。关系可以存 在于空间对象之间（要素类中的要素），非空间对象之间 （表中的行），或空间与非空间对象之间。在地理数据库 中，空间对象存储在要素类中，非空间对象存储在表中， 而关系存储在关系类中。一般来说，关系的相关度包括一 对一，一对多，多对一和多对多。
第五章 空间数据管理：空间数据库
Ⅰ 多边形 Ⅱ
a c
b e
c f
d g
Ⅰ 线 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ
a b c d e f g
1 2 3 4 3 5 6
2 3 4 1 5 6 4
关系数据模型示意图
优点：
1、能够以简单、灵活的方式表达现实世界中各种实体及其 相互间关系，使用与维护也很方便 。关系模型通过规范化的 关系为用护提供一种简单的用户逻辑结构。所谓规范化，实 质上就是使概念单一化，一个关系只描述一个概念，如果多 于一个概念，就要将其分开来。 2、关系模型具有严密的数学基础和操作代数基础——如关 系代数、关系演算等，可将关系分开，或将两个关系合并， 使数据的操纵具有高度的灵活性； 3、在关系数据模型中，数据间的关系具有对称性，因此， 关系之间的寻找在正反两个方向上难度程度是一样的，而在 其它模型如层次模型中从根结点出发寻找叶子的过程容易解 决，相反的过程则很困难。
5.3.3专题属性数据的构模
常用的专题属性数据构模是关系数据模型
5.3.4、图形数据与专题属性数据的连接
1、图形数据与专题属性数据分别管理
第五章
空间数据管理：空间数据库
§5-1数据库管理概述
一、数据库的基本概念
1、数据库：（Data Base)是计算机系统对数据资源的一种管理
技术，是存储在计算机内的有序结构的数据集合。
逻辑单位：从应用的角度来观察数据，是从数据与其所描述 的对象之间的关系来划分数据层次，一般可分为数据项、数 据项组、记录、文件和数据库。
第五章
空间数据管理：空间数据库
§5-1数据库管理概述 三、数据库管理系统
数据库管理系统是在文件处理系统的基础上进一步发展的系统，在 用户应用程序和数据文件之间起到了桥梁作用。它的最大优点是提供了 两者之间的数据独立性，即应用程序访问数据文件时，不必知道数据文 件的物理存储结构。当数据文件的存储结构改变时，不必改变应用程序。
第五章：空间数据Geodatabase数据库创建
第五章：空间数据Geodatabase数据库创建⼀、关于Geodatabase 1.Geodatabase在⼀个公共模型框架下，对GIS通常所处理和表达的地理空间特征如⽮量、栅格、TIN、⽹络和地址进⾏同⼀描述。
2.Geodatabase是⾯向对象的地理数据模型。
3.ArcGIS的地理数据库（Geodatabase）是为更好地管理和使⽤地理要素数据，⽽按照⼀定的模型和规则组合起来的地理要素数据集（Feature Datasets）。
Geodatabase是按照成层次型的数据对象来组织地理数据的。
这些数据对象包括对象类（Objects）、要素类（FeatureClass）和要素数据集。
4.Geodatabase对地理要素类和要素类之间的相互关系、地理要素类⼏何⽹络和要素属性表对象等进⾏有效管理，并⽀持对要素数据集、关系及⼏何⽹络进⾏建⽴、删除和修改更新操作。
5.Geodatabase数据模型的结构、功能和特点。
⼆、空间数据库的设计 1.空间数据库的设计是指在现在的数据库管理系统的基础上，建⽴空间数据库的整个过程。
⼀般包括需求分析、结构设计和数据层设计等内容。
2.空间数据库的建⽴，有3种⽅法：1.建⽴⼀个新的地理数据库。
2.移植已经存在的数据到地理数据库。
3.⽤CASE⼯具创建地理数据库。
三、创建⼀个新的Geodatabase 1.进⾏设计，计划要包含哪些地理数据类、地理数据集、对象表、⼏何⽹络主关系类等。
2.利⽤ArcCatalog开始建库，步骤包括：建⽴新的空间数据库、建⽴其组成项、向数据库各项加载数据以及建⽴关系添加索引等。
①新建⼀个空的个⼈Geodatabase ②创建要素数据集：要素数据集是储存要素类的集合。
建⽴⼀个新的要素数据集，必须定义其空间参考，包括坐标系统（地理数据、投影坐标）和坐标域（X,Y,Z和M的范围及精度），数据集中所有的要素类必须使⽤相同的空间参考，且要素坐标要求在坐标域内。
数据库系统概论(第五版)1第5章ppt课件
An Introduction to Database System
数据库完整性（续）
3.违约处理
数据库管理系统若发现用户的操作违背了完整性约束条件 ，就采取一定的动作 ➢ 拒绝（NO ACTION）执行该操作 ➢ 级连（CASCADE）执行其他操作
（1）在列级定义主码 CREATE TABLE Student ( Sno CHAR(9) PRIMARY KEY, Sname CHAR(20) NOT NULL, Ssex CHAR(2), Sage SMALLINT, Sdept CHAR(20) );
An Introduction to Database System
5.1 实体完整性
5.1.1 实体完整性定义 5.1.2 实体完整性检查和违约处理
An Introduction to Database System
5.1.1 实体完整性定义
❖ 关系模型的实体完整性
规定表的每一行在表中是唯一实体。通过索引、unique约束、主键约 束、 identity(a,b)（ab均为正整数，a表示开始数，b表示增幅）等强 制表中的实体唯一。
实体完整性定义（续）
[例5.2] 将SC表中的Sno，Cno属性组定义为码 CREATE TABLE SC ( Sno CHAR(9) NOT NULL, Cno CHAR(4) NOT NULL, Grade SMALLINT, PRIMARY KEY (Sno,Cno) /*只能在表级定义主码*/ );
An Introduction to Database System
第五章 数据库完整性
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MapInfo；系统结构简单，便于操作，适合小型数据库
基于磁盘文件系统：数据量大，内存无法存储所有 数据
基于磁盘文件系统
定长记录：在文件的开始处，分配一定数量的字节 作为文件头 变长记录：在每个记录的末尾附加一个特殊的记录 终止符号，或在每个记录开始处存储记录的长度； 聚簇文件组织：在每个文件中存储两个或者更多个 不同类型记录的文件结构；一次读一个块读取一个 实体数据
第五章 空间数据库体系结构
空间数据库系统 数据库系统体系结构 空间数据库系统体系结构 空间数据库管理系统
5.1 空间数据库系统
系统操作员
空间 数据 存储器 操作系统 数据库管理系统 空间数据库管理系统 数据库用户
空间数据库系统组成
1、空间数据库
基础地理空间数据库
专题数据库
6、空间数据库管理员
负责全面地管理和控制空间数据库系统 决定数据库中的信息内容和结构 决定数据库的存储结构和存取策略 定义数据的安全性要求和完整性约束条件 监控数据库的使用和运行 数据库的改进和重组 数据访问授权 数据库的日常维护
7、空间数据库用户
空间数据采集人员
服务器：
网络管理、数据库服务、文件服务和输入输出服务等
高档微机
专门的图形工作站专用服务器
图形工作站：
图形显示器 高速CPU
硬件图形加速器
快速存储系统
UNIX的SGI、SUN、IBM、HP等
微机：
存储及其它设备
存储设备
CD-ROM光盘库 磁带机
CD-R刻录机等
基础地形要素矢量数 据（DLG） 数字高程模型（DEM） 数字正射影象（DOG） 数字栅格地图（DRG） 元数据库（MD）
土地利用 地籍数据 规划管理 道路数据
…
数字栅格地图数据库（DRG）
数字高程模型数据库（DEM）
等高线 道路 水系
空 间 数 据 库
数字正射影像数据库（DOM）
矢量地形要素数据库（DLG） 境界 专题数据库（TD） 居民地 元数据库（MD） 其它要素
2、空间数据库硬件系统
空间数据输入输出设备
空间数据处理设备 存储及其它设备
空间数据输入输出设备
扫描仪 数字像机 GPS接收机 全站仪 测距仪 解析立体测图仪 数字摄影测量工作站
测绘专业人员
应用程序语言
计算机或地理信息系统专业人员
不同专业的用户
专业用户
5.2 数据库系统的体系结构
P191-198
5.3 空间数据库系统的体系结构
基于文件系统的体系结构 基于文件系统和数据库的混合体系结构 基于数据库管理系统的体系结构 空间数据库系统的集中式体系结构 数据库系统的客户/服务器体系结构
5、空间数据库管理系统
空间数据库管理系统是空间数据库的核心，是 用户与操作系统之间的一层数据管理软件
数据融合 与集成
空间数据管理系统
定 义 处 理 管 理 操 作 关 系 检 索 符 号 维 护
数据分发 与服务
数据定义功能——定义数据 空间数据获取与处理 空间数据运行管理 空间数据操纵功能 数据处理与空间关系建立 空间数据的检索 数据输出与符号化 数据维护功能
缓冲区管理
用来存储磁盘块的副本的主存的一部分 程序需要磁盘上的块，向缓冲区管理器发出请求； 若块已在缓冲区中，直接传给请求者 若块不在，缓冲区管理器先分配空间，再读入缓冲 区，并把地址传给请求者 溢出的块只有被修改过才被写回磁盘；
2、基于文件系统和数据库的混合体系结构
通 用 数 据 库 管 理 系 统 属 性 数 据 库
空 间 数 据 库 扩 展 插 件
通 用 数 据 库 管 理 系 统
操作 系统
空 间 数 据 库
在关系数据库之上建立一层空间数据库功能扩 展模块（SDE）实现对空间数据的组织管理
空间数据库扩展插件（SDEC）：在通用数据 库管理系统之上，针对空间数据所做的一种扩 展，使之能存储和管理空间数据，并对空间数 据的查询和分析提供支持。 空间数据访问对象（GDAO）：由一组能够完 成数据库访问功能的C++对象组成，封装空 间数据库的访问。
图形显示终端 喷墨绘图仪 笔式绘图仪 胶片记录仪 刻图机 投影仪 激光照排机 立体观测系统 数据交换设备等
空间数据处理设备
足够大的内寻存放操作系统
足够大的磁盘等直接存取设备存放数据 足够的磁带（软盘、光盘、U盘）作数据备份 服务器 图形工作站 微机
1、基于文件系统的体系结构
数据库管理系 统集成环境
功能模块参数
通 讯 区
应用程序 API
缓 冲 公 用 区
运行状态 控制信息 数 据 库 运 行 日 志
空 间 数 据 库 引 擎
操作 系统
数 据 文 件
1、基于文件系统的体系结构
文件组织
小型数据库：多个文件存储和管理空间数据，采用 基于内存管理，把数据全部从磁盘读到内存，处理 完成后，再全部存入磁盘文件
空间数据引擎
面向对象思想：将复杂的空间实体操作封装成类， 简化一般人员对空间实体的操作难度 在空间数据库中对空间操作的类称为空间数据库引 擎（SDE，Spatial Database Engine）
空间数据库引擎：
基于特定的空间数据模型，在特定的数据存储、管 理系统的基础上，提供对空间数据的存储、检索等 操作，以提供在此基础上的而次开发
不间断电源和隔离变压器联合供电
电源设备
机房其它设备
空气调节系统等
3、操作系统
在底层与计算机硬件交互的软件，管理各种应 用软件间计算机资源的共享，操作系统提供的 功能：
硬件管理 进程管理 内存管理 文件管理 保护 外设管理 网络控制软件
Байду номын сангаас
4、数据字典
数据字典也叫数据目录，是数据库设计和管理 的有利工具； 内容：关于数据类型的工具表，给出数据的名 字、定义、组成和属性
数据库管理系统 集成环境
应用程序API
空 间 数 据 库 引 擎
操作 系统
操作 系统
几 何 数 据 文 件
早期GIS系统，ArcInfo，MapInfo
3、基于数据库管理系统的体系结构
空间数据和属性数据都采用关系数据库管理
空 间 数 据 库 引 擎
数据库管理系统 集成环境
应用程序 API
空 间 数 据 访 问 对 象