空间数据库的组成部分

空间数据库指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。《空间数据库》范围及重点1. 第一章：绪论 1) 空间数据库基本概念、组成部分、名称简写之间的联系与区别与联系； 答；利用当代的系统方法，在地理学、地图学原理的指导下，对地理空间进行科学的认识与抽象，将地理数据库化为计算机处理时所需的形式与结构，形成综合性的信息系统技术——空间数据库 或者SDBMS是海量SD的存储场所、提供SD处理与更新、交换与共享，实现空间分析与决策的综合系统。 组成：存储系统、管理系统、应用系统 是SDBS的简称 2) 目前空间数据库实现方案； 答：ORDBMS 3) GIS，RS与空间数据库之间的联系； 4) 常见的空间数据库产品 答：轻量级： MS的Access、FoxPro、 SUN的MySQL 中等：MS的SQL Server系列 重量级：Oracle的Oracle 不太熟悉的有： Sybase、Informix、DB2 、Ingress、 PostgreSQL（PG）等 5) 产生空间数据库的原因； 答：直接利用？ SD特征 ：空间特性 非结构化特征 空间关系特征 多尺度与多态性 海量数据特性 存在的问题：复杂图形功能：空间对象 复杂的空间关系 数据变长记录 6）空间数据库与普通关系数据库的主要区别。 答：关系数据库管理属性数据，空间数据采用文件库或图库形式；增加大二进制数据类型(BLOB)，解决变长数据存储问题；将空间数据/属性数据全部存放在数据库中；但空间特性由程序处理 2. 第二章：空间数据库模型 1) 如何理解空间数据库模型； 2) 空间数据及空间关系； „ (1) 空间数据类型 几何图形数据 影像数据 属性数据 地形数据 元数据：对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据， 数据来源、数据权属、数据产生的时间 数据精度、数据分辨率、元数据比例尺 地理空间参考基准、数据转换方法… (2) 空间关系 指地理空间实体之间相互作用的关系： 拓扑关系：形状、大小随投影改变。在拓扑变换下不变的拓扑变量，如相邻、包含、相交等，

反映空间连续变化的不变性 方位关系：地理空间上的排列顺序，如前后、上下、左右和东、南、西、北等方位 度量关系：距离远近等 3) 空间数据库如何建模； DB设计三步骤 ‹ Conceptual Data Model：与应用有关的可用信息组织、数据类型、联系及约束、不考虑细节、E-R模型 Logic Data Model 层次、网状、关系，都归为关系，SQL的关系代数(relational algebra, RA) Physical Data Model：解决应用在计算机中具体实现的各种细节，计算机存储、数据结构等 4) 模型之间如何转换？5) 可行的空间数据库建模方案。 面向对象的空间数据库模型GeoDatabase 3. 第三章：空间数据库存储与索引 1) 空间数据如何组织、存储的，采用什么技术或者方法； 为有效表达空间信息内容，空间数据必须按照一定的方式进行组织与存储：适合外存 *** 作的数据结构、记录和文件的多种组织方式 SDB空间数据组织：数据项、记录、文件、数据库 SDB空间数据存储：二级存储器、缓冲区管理器、空间聚类(clustering)、空间索引 2) 空间近似与空间聚类； 目的：降低响应大查询的寻道时间和等待时间，在二级存储中空间上相邻的/查询上有关联的空间对象在物理上存放在一起， 内部聚类(internal clustering)：加快单个对象的访问，一个对象都存放在一个磁盘块（页面）；如超出则存放在连续扇区，本地聚类(local clustering)：加快多个对象访问。一组空间相邻对象存放在一个页面 空间聚类比传统聚类技术复杂。多维空间对象无天然的顺序 磁盘：一维存取，高维：将高维映射到一维， 一一对应，保持距离(distance preserving)：一一对应，容易；距离不变，近似，映射技术、Z序(z-order)、Hilbert曲线 3) 空间数据库性能提升的关键问题是什么？如何提升； 数据库索引，基于树：ISAM、B树、B 树等，基于Hash：静态、可扩展、线性等 4) 空间索引技术是什么？为什么产生？有哪些常见的空间索引；各有何特点及适用范围？ 依据空间对象的位置和形状或者空间对象之间的空间关系，按一定顺序排列的一种数据结构，介于空间 *** 作算法和空间对象之间，通过筛选，大量与特定空间 *** 作无关的空间对象被排除，提高效率，空间数据库关键的技术 空间索引产生的原因:空间数据的特点：空间定位、空间关系、多维、多尺度、海量、复杂，传统数据库索引处理的一维的字符、数字，对多维处理采用组合字段 1、基于二叉树的索引技术：二分索引树结构主要用于索引多维数据点；对复杂空间目标（线、面、体等）的索引却必须采用近似索引方法和空间映射技术 2、 基于B树的索引技术 ‹B树的变体如R树系列，外包矩形；对大型数据库具有出色表现；需要解决：减少区域重叠，提高搜索效率 3、基于哈希的网格技术

空间数据分为两类：矢量数据、栅格数据。矢量数据的作用主要是记录空间位置，同时，每个几何元素都可以对应某些属性。栅格数据是多个相同大小的栅格组成的栅格网，每个栅格都对应一个数值，所有的栅格只表示一种属性。

地质图空间数据库的组成要素主要包括：对象类、要素类、关系类、综合要素类和要素数据集。组成地质图空间数据库要素数据集分为三大类：基本要素数据集、综合要素数据集和对象数据集。地质图要素数据集是共享空间参考系统的要素类的集合。在地质图数据模型中，由地质点、面、线要素实体类构成。一个要素数据集的空间参考指定了包括坐标系统、投影系统和高程系统的空间参照系、空间域和精度。具有拓扑关系，且具有相同几何类型和相同属性的要素的集合称为地质图要素类。构成地质图的点称为地质图点要素类，构成地质图的线称为地质图线要素类、构成地质图的面称为地质图面要素类。另外，一个地质图要素数据集还应包括属性域（domains），属性域是一个字段类型的合法值的规则，用于限制在表要素类，或子类型的任何具体的属性字段内允许的值。每个要素类或表有一个属性域的集合，这些属性域用于不同的属性和子类型，并且可以在地理数据库的要素类和表之间共享。

图5-2 地质图空间数据库实体关系

传统的地质图数据模型不能很好地解决上述问题，面向对象的技术和方法给我们带来了曙光。面向对象数据模型是以单个空间地质对象为数据组织和存储的基本单位，与拓扑关系数据模型相反，以独立完整、具有地质意义的对象为基本单位对地质空间进行表达，典型实例是ESRI公司的GeoDataBase模型。在具体组织和存储时，将对象的坐标数据和属性数据（如建立了部分拓扑，拓扑关系也放在表中保存）统一存放在关系数据库中。利用面向对象的思想对数字地质图数据进行重新组织与存储，使得数据的表达更接近于人们对客观世界的认识，其语义关系和内部关系更加合理，大大增强了高层次的地质空间分析能力。该模型使得数字地质图独立于任何给定的软件和硬件结构。

本文建库所采用的基本要素类包括：地质（线）界线、脉岩（点）、矿产地（点）、产状、火山口；综合要素数据集包括：蚀变带（面）；对象数据集包括：沉积（火山）岩岩石地层单位、侵入岩岩石年代单位、变质岩地（岩）层单位、断层、面状水域与沼泽。

1.数据库各要素类概念

采用以下要素对地质图空间数据库要素类、对象类和综合要素类描述与定义：

实体名称：实体数据的中文名称；

要素类名称：要素类的中文名称；

对象类名称：对象类的中文名称；

综合要素类名称：综合要素类的中文名称；

要素对象与综合要素类编码：数据项名称的标准化编码；

空间数据类型：指点线面类型；

数据类型：指数据存储的类型，一般包括字符型（C）、单精度数值（S）、双精度数值（D）、长整形（L）、整形等（I），对于特殊系统的数据类型，需要明确说明；

与其他实体的关系：表示该实体与其他实体的关系，如拓扑关系或依赖关系；

数据存储长度：存储于某一特定系统平台的字节数，为系统默认值；

数据显示长度：数据用于信息表达的长度，字符型数据说明字符个数，数值型数据说明小数点前后的位数，不确定长度的数据项需明确说明；

约束条件：确定数据项是否填写，按照以下三类规定，可选（O）、必选（M）、条件必选（C）；若为必选（M）时，可填写是否为空（NOT NULL）；

默认值/初始值：确定数据项在初始状态下的值；

值域范围：明确给出数据项的取值范围；

数据项描述：对需要进一步说明的数据项进行描述。对于特殊表达格式的数据项也需在此说明，如多数值表达的分隔符，特殊符号的表达描述等；

主关键字名称：用以标识记录的唯一性，并用于和其他实体进行关联的数据项的名称；

子关键字名称：和主关键字一起用以标识记录的唯一性，并用于和其他实体进行关联的数据项的名称；

索引键名称：用于按照一定规律排序的数据项的名称；

注释要素类编码：注释要素类数据项名称的标准化编码。

2.组成地质图空间数据库要素数据集

包括三大类：基本要素数据集、综合要素数据集和对象数据集。地质图空间数据库包括要素、对象的分类，描述要素、对象的内容，要素、对象的关系等。

3.基于地质数据库模型的地质图类图

图5-3是基于地质数据库模型的地质图类图，反映了地质图要素类与对象类之间的关系。

图5-3 地质数据库模型的地质图类图

4.空间数据库各要素类字段定义

参照中国地质调查局地质调查技术标准 《数字地质图空间数据库》（DD2006-06）的建库标准，在ArcGIS 9.3 Catalog下，根据标准规定的各要素数据的数据格式建立各类要素集（Feature Classet）见表5-3，及数据表结构和填写规范，见表5-4至表5-11。

表5-3 基础数据库中各要素类一览表

表5-4 沉积（火山）岩图层表结构及填写规范

表5-5 侵入岩岩图层表结构及填写规范

表5-6 地质界线图层表结构及填写规范

表5-7 断层图层表结构及填写规范

续表

表5-8 蚀变图层表结构及填写规范

表5-9 火山机构图层表结构及填写规范

表5-10 矿点图层表结构及填写规范

续表

表5-11 岩墙图层表结构及填写规范

---