空间数据库管理系统
极地空间数据库管理系统设计与实现
ｅ ｄ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｂ ｌ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｉ ｓ ａ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｐ ｉ ｅ ｃ ｅ ｏ ｆ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ．Ｉ ｆ ｎ ｏ ｔ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｌ ｙ ｋ ｅ ｐ ｔ ，ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｓ ｓ ｇｅ ａ ｏ ｆ ｔ ｉ ｍｅ ，ｆ ｒ ａ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
０ 引 言
目前 ， 随着 南 、 北极 科 学奥 秘 和 环境 资 源 价值 被 不 断 揭示， 极 地 区域 的 国 际战 略地 位迅 速 提 升 ， 世 界有 关 国家 围绕极 地 和 海 洋 权 益 争 夺 已 呈 现 日益 加 剧 的态 势 。美 国、 俄 罗斯 、 加拿 大 等 国家 ， 纷 纷 制 订 国家 南 、 北极政策 ， 宣示 其 在南 、 北 极 的 国家 利 益 ， 明 确 提 出 了在 南 、 北 极 的 发 展 目标 ， 并 积极 组 织 实 施 紧密 围绕 其 国家 目标 的考 察 专 项来 巩 固其软实 力 ， 不 断强 化其 在极地 的实 质性 存在 。
Ｓ Ｕ Ｇｕ ａ ｎ ｇ—ｒ ｉ ，Ｚ ＨＡＮＧ Ｙｕ，Ｗ ＡＮ Ｙｕ ｎ—ｘ ｉ ｎ
（ Ｈｅ ｌ ｆ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ８ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ—ｍａ ｋ ｉ ｎ ｇ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ａｒ ｃ Ｓ Ｄ Ｅ；Ｇｅ ｏ Ｄａ ｔ ａ ｂ ｓｅ ａ ；ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ｂａ ａ ｓ ｅ ；ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｒｃ ａ ｔ ｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｌ ￣ ｈ ｅ ｘ ｐ ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
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
数据库管理系统的分类与特点
数据库管理系统的分类与特点数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是计算机科学领域中的关键技术，用于管理、组织和存储大量的数据。
随着数据量的不断增长，数据库管理系统的分类和特点也越发重要。
本文将对数据库管理系统进行分类，并介绍各个分类的特点。
一、按数据模型分类1. 层次模型数据库管理系统层次模型数据库管理系统（Hierarchical Model DBMS）以树状结构来组织数据。
它的特点是数据之间存在父子关系，并且一个父节点可以对应多个子节点，但一个子节点只能有一个父节点。
这种数据库管理系统适用于具有明确层级结构关系的数据。
例如，公司组织架构可以使用层次模型数据库管理系统进行管理，其中每个员工节点连接到其直接上级的节点。
2. 网状模型数据库管理系统网状模型数据库管理系统（Network Model DBMS）也是基于树状结构的，但与层次模型不同的是，它允许一个子节点具有多个父节点。
这种模型适用于数据之间存在复杂关系的场景，如银行系统中的借贷关系。
3. 关系模型数据库管理系统关系模型数据库管理系统（Relational Model DBMS）是目前应用最广泛的数据库管理系统之一，它将数据组织为表格的形式，其中每一行代表一个数据记录，每一列代表字段或属性。
关系模型中的表格可以结合使用，通过键值进行关联查询。
这种模型相对于层次模型和网状模型更灵活，能够适应不同领域和复杂的数据关系。
4. 对象模型数据库管理系统对象模型数据库管理系统（Object Model DBMS）是在关系模型基础上发展起来的一种模型。
它将实体和实体之间的关系都视为对象，并通过对象间的继承和多态来实现数据的组织和查询。
对象模型数据库管理系统特别适用于面向对象的编程环境。
二、按运行环境分类1. 集中式数据库管理系统集中式数据库管理系统（Centralized DBMS）运行在一个集中服务器上，所有的数据存储在该服务器中，用户通过网络访问数据。
空间数据库管理系统的概念与发展趋势
空间数据库管理系统的概念与发展趋势空间数据库管理系统的概念与发展趋势随着互联网的飞速发展和社会的不断进步，空间数据在各个领域中得到了广泛应用。
空间数据库管理系统（Spatial Database Management System，简称SDMS）是一种专门用于处理和管理空间数据的数据库管理系统。
它与传统的关系型数据库管理系统相比，具有更强大的空间数据处理能力和更高的数据存储效率，能够更好地支持地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）和位置服务（Location-based service，简称LBS）等应用。
空间数据库管理系统的概念可以追溯到上个世纪80年代，当时GIS开始被广泛应用于城市规划、土地管理、交通规划等领域。
然而，传统的关系型数据库管理系统无法很好地处理空间数据，这导致了对空间数据处理的需求。
因此，研究人员开始着手开发空间数据库管理系统，以满足各种空间数据处理需求。
随着科技的不断进步，空间数据库管理系统的功能和性能也得到了不断提升。
首先，空间数据库管理系统能够处理各种复杂的空间数据类型，包括点、线、面、多边形、栅格等，能够对这些数据进行高效的存储和查询。
其次，空间数据库管理系统提供了丰富的空间分析功能，可以对空间数据进行距离计算、叠置分析、缓冲区分析等操作，从而为用户提供更加全面准确的空间分析结果。
此外，空间数据库管理系统还支持多维索引技术，能够快速检索和查询大规模的空间数据，提高数据查询效率。
进入21世纪以来，空间数据库管理系统在应用领域得到了快速扩展。
除了传统的GIS和LBS领域外，空间数据库管理系统还广泛应用于天文学、地质学、生物学等科学研究领域。
在天文学中，天体观测数据被存储在空间数据库管理系统中，以支持天体运动的模拟和预测。
在地质学中，地震、火山活动等空间数据可以通过空间数据库管理系统进行有效管理和分析。
在生物学中，生物物种分布和迁徙等数据也可以通过空间数据库管理系统进行存储和分析。
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。
测绘技术中的空间数据库管理系统介绍
测绘技术中的空间数据库管理系统介绍随着科技的飞速发展，测绘技术在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
无论是地图导航、城市规划还是环境监测，测绘技术都承载着巨大的责任。
而在测绘技术中，空间数据库管理系统则成为了不可或缺的一部分。
本文将向您介绍空间数据库管理系统的基本概念、用途以及相关技术。
一、空间数据库管理系统的概念所谓空间数据库管理系统，简称SDMS（Spatial Database Management System），是一种用于存储、管理和查询空间数据的软件系统。
与传统的关系型数据库管理系统相比，SDMS能够有效地处理和分析地理空间数据，包括地理特征、地理位置和与位置相关的属性信息。
SDMS在许多领域中被广泛应用，例如地理信息系统（GIS）、遥感、测绘等。
二、空间数据库管理系统的用途1. 地图导航与路径规划在如今普及的地图导航软件中，SDMS发挥着不可替代的作用。
通过将地图数据存储在数据库中，SDMS能够高效地存储、索引和查询地理空间信息，从而实现准确的路径规划、实时交通状况分析等功能。
无论是城市导航、旅行规划还是物流运输，SDMS都能提供可靠的地理数据支持。
2. 城市规划与土地管理空间数据库管理系统在城市规划和土地管理中扮演着重要的角色。
通过存储和分析城市的地理空间数据，SDMS能够帮助城市规划师更好地了解城市的发展趋势和潜在问题。
例如，通过分析人口密度、交通流量和土地利用情况，SDMS可以为城市规划部门提供科学的决策支持，促进城市的可持续发展。
3. 环境监测与资源管理保护环境和合理管理资源是当今社会面临的重要挑战。
SDMS在环境监测和资源管理中发挥着关键作用。
通过将遥感数据与地理信息相结合，SDMS能够对环境污染、自然灾害和自然资源进行监测和管理。
例如，SDMS可以帮助科学家分析空间数据，预测地震活动的发生概率，减少灾害对人民生命和财产的影响。
三、空间数据库管理系统的技术1. 空间索引技术空间索引是SDMS中的一项重要技术。
数据库管理系统的基本概念及作用
数据库管理系统的基本概念及作用数据库管理系统（DBMS）是一种管理和组织数据的软件工具。
它的主要目的是在计算机系统中创建、检索、更新和管理一个或多个数据库。
一个数据库管理系统可以管理许多不同类型的数据，如文本、数字、图像、音频和视频。
它也可以允许多个用户同时访问和使用同一数据库，以及确保数据的完整性和安全性。
数据库管理系统通常包括四个主要部分：数据库、数据库管理系统、应用程序和用户。
下面将详细介绍这四个部分以及它们在DBMS中的作用。
数据库数据库是用于存储数据的集合，以便通过DBMS进行管理和组织。
它可以存储数据的不同类型，如存储在表格中的结构化数据、存储在文件中的非结构化数据和许多其他类型的数据。
数据库还确保数据的完整性，以防止数据损坏或丢失。
数据库管理系统数据库管理系统是用于访问、管理和操作数据库的软件。
它允许用户执行各种操作，如添加、删除、修改和查询数据，并确保数据随时间的推移保持一致性和完整性。
DBMS还负责处理并发访问数据、维护数据的安全性和备份和还原数据。
应用程序应用程序是一种用于访问和使用数据库的软件程序。
它们可以与数据库管理系统集成，以便在访问数据库时进行输入和输出操作。
应用程序可以用于许多不同的操作，包括数据分析、数据挖掘、报告生成以及许多其他操作。
用户用户是通过应用程序访问和使用数据库的人。
他们可以执行许多不同的操作，如查询、修改和删除数据。
用户可以具有不同的访问权限，以限制他们可以访问的数据的类型。
数据库管理系统的作用数据库管理系统具有许多作用，包括：1. 数据共享和集成：DBMS允许多个用户共享相同的数据，并允许不同的应用程序通过数据库访问和使用数据。
这有助于确保数据在整个组织内的一致性。
2. 数据安全：DBMS可以确保数据的安全性，以防止数据被未经授权的用户访问。
DBMS可以实现许多安全功能，如访问控制、加密和审计。
3. 改善数据访问性能：DBMS可以优化对数据的访问，以提高数据访问的性能和效率。
数据库管理系统主要功能
数据库管理系统主要功能在当今数字化的时代，数据如同企业和组织的血液，而数据库管理系统则是维持这一生命循环的核心器官。
它承担着管理、组织和保护数据的重要任务，确保数据的准确性、完整性和可用性。
接下来，让我们深入探讨一下数据库管理系统的主要功能。
首先，数据存储是数据库管理系统最基础的功能之一。
想象一下，数据库就像是一个巨大的仓库，能够容纳各种各样的数据。
无论是文本、数字、图像还是音频等类型的数据，数据库管理系统都能为其提供合适的存储方式和空间。
它会按照一定的结构和规则来组织这些数据，使得数据的存储更加有序和高效。
数据定义功能则赋予了用户创建和修改数据库结构的能力。
这就好比在建造房屋之前，先设计好房屋的架构。
用户可以通过数据库管理系统来定义数据表的名称、字段的类型和长度、约束条件等。
比如，规定某个字段必须是整数类型，或者某个字段的值不能为空。
通过这样的定义，可以确保数据的一致性和规范性。
数据操纵功能是数据库管理系统的关键部分。
它允许用户对数据库中的数据进行插入、更新和删除操作。
比如说，当有新的客户信息需要录入时，就可以使用插入操作将数据添加到数据库中；如果客户的信息发生了变化，比如地址变更，就可以通过更新操作来修改相应的数据；而当客户不再与企业有业务往来时，就可以使用删除操作将其数据从数据库中移除。
数据查询功能更是数据库管理系统的核心之一。
这就像是在一个庞大的图书馆中快速找到所需的书籍。
用户可以通过编写查询语句，从海量的数据中筛选出符合特定条件的数据。
例如，查找所有销售额超过一定数值的订单，或者找出特定时间段内注册的用户。
数据库管理系统能够快速准确地响应这些查询请求，并将结果返回给用户。
数据控制功能确保了数据的安全性和完整性。
它就像一个守卫，保护着数据库中的数据不被未经授权的访问和修改。
通过设置用户权限，数据库管理系统可以限制不同用户对数据的操作范围。
比如，某些用户只能读取数据，而某些用户则可以进行修改和删除操作。
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８.3 空间数据库操作
5. 空间数据维护 6. 空间数据备份
? 脱机备份、逻辑备份、联机热备份 7. 空间数? 8.4.１空间数据获取 ? 8.4.２空间关系建立 ? 8.4.３空间数据的检索和查询 ? 8.4.４空间数据的编辑功能 ? 8.4.５空间数据的可视化
８.3 空间数据库操作
1. 空间数据库操作 数据库的登录、装载、关闭、删除。
2. 工作区操作 新建、打开、关闭、删除工作空间； 修改工作空间理论范围； 修改要素的属性结构； 输出数据库结构； 压缩数据。
８.3 空间数据库操作
3. 数据块操作 ? 新建、打开、关闭、删除、合并数据块 ? 接边处理
4. 空间要素层操作 ? 新建、打开、关闭、删除、合并、分离要 素层； ? 修改层名 ? 图层重组、顺序调整 ? 建立要素层空间关系 ? 属性数据输入。
? 检索：从空间数据库的全集合中按照检 索标准迅速挑选出用户所需要的部分内 容。
? 定性检索； ? 定位检索； ? 识别号检索； ? 拓扑检索； ? 组合检索； ? 分析检索。
8.4.４空间数据的编辑功能
? 加入＼删除线段； ? 加入＼删除点； ? 边的折点操作：加入＼删除＼移动折点 ? 接链； ? 断链； ? 拓扑编辑：节点＼弧段＼面拓扑编辑
第八章 空间数据库管理系统
第八章 空间数据库管理系统
? 8.1 地理空间数据库管理系统功能概述 ? 8.2 空间数据库定义 ? ８.3 空间数据库操作 ? 8.4 空间数据操作功能
8.1 地理空间数据库管理系统功能概述
? 空间数据库管理系统是对地理空间数据 进行输入，编辑，处理，存储，分析和 输出的地理空间型数据库管理系统。它 是ＧＤＢＳ的核心。
8.1 地理空间数据库管理系统功能概述
8.1 地理空间数据库管理系统功能概述
? ＧＤＢＭＳ软件功能框架
8.2 空间数据库定义
? 空间数据库定义 ? 工作区定义 ? 数据块定义 ? 空间数据要素层定义 ? 基本地理要素对象定义
８.3 空间数据库操作
1. 空间数据库操作 2. 工作区操作 3. 数据块操作 4. 空间要素层操作 5. 空间数据维护 6. 空间数据备份 7. 空间数据交换操作
8.4.１空间数据获取
? 地理数据显示控制 ? 空间数据获取 ? 属性数据获取 ? 复合要素
8.4.１空间数据获取
8.4.２空间关系建立
? 拓扑关系处理流程图
8.4.２空间关系建立
? 图形数据预处理 ? 点－线拓扑关系生成 ? 线－多边形拓扑关系生成 ? 拓扑关系检查
8.4.３空间数据的检索和查询
8.4.５空间数据的可视化
? 点状符号 ? 线状符号 ? 面状符号 ? 栅格符号