数据库中空间数据是如何进行分幅分层的

在空间数据库的逻辑设计中，往往将不同类，不同级的地理要素进行分层存放，每一层存放一种专题或一类信息。按照用户一定的需求或标准把某些地理要素组合在一起成为图层，它表示地理特征以及描述这些特征的属性的逻辑意义上的集合。在同一层信息中，数据一般具有相同的几何特征和相同的属性特征。

对空间数据进行分层管理，能提高数据的管理效率，便于数据的二次开发与综合利用，实现资源共享。同时，它也是满足多用户不同需要的有效手段，各用户可以根据自己的需要，将不同内容的图层进行分离、组合和叠加，形成自己需要的专题图。

空间数据分层可以按专题、时间、垂直高度等方式来划分。按专题分层就是每层对应一个专题，包含一种或几种不同的信息。专题分层就是根据一定的目的和分类指标对地理要素进行分类，按类设层，每类作为一个图层，对每一个图层赋予一个图层名。分类可以从性质、用途、形状、尺度、色彩等5个方面的因素考虑。按时间序列分层则可以从不同时间或时期进行划分，时间分层便于对数据的动态管理，特别是对历史数据的管理。按垂直高度划分是以地面不同高层来分层，这种分层从二维转化为三维，便于分析空间数据的垂向变化，从立体角度去认识事物的构成。

空间数据分层要考虑如下一些问题：

（1）数据具有同样的特性，也可以说是具有相同的属性信息。

（2）按要素类型分层，性质相同或相近的要素应放在同一层。

（3）即使是同一类型的数据，有时其属性特征也不相同，所以应该分层存储《

（4）分层时要考虑数据与数据之间的关系，如哪些数据有公共边，哪些数据之间有隶属关系等。很多数据之间都具有共同或重叠的部分，即多重属性的问题，这些因素都将影响层的设置。

（5）分层时要考虑数据与功能的关系，如哪些数据经常在一起使用，哪些功能是起主导作用的功能。考虑功能之间的关系，不同类型的数据由于其应用功能相同，在分析和应用时往往会同时用到，因此在设计时应反映这样的需求，可以将此类数据设计为同一专题层。例如，水系包括多边形水体（湖泊、水库等）、线状水体（河流、小溪等）和点状水体（井、泉等）。由于多边形的湖泊、水库，线状的河流、小溪和点状的井、泉等在功能上有着不可分割、相互依赖的关系，在设计上可将这3种类型的数据组成同一个专题数据层

（6）分层时应考虑更新的问题。数据库中各类数据的更新可能使用各种不同的数据源，更新一般以层为单位进行处理，在分层中应考虑将变更频繁的数据分离出来，使用不同数据源更新的数据也应分层进行存储，以便更新。

（7）比例尺的一致性。

（8）同一层数据会有同样的使用目的和方式。

（9）不同部门的数据通常应该放人不同的层，这样便于维护。

（10）数据库中需要不同级别安全处理的数据也应该单独存储。

（11）分层印应顾及数据量的大小，各层数据的数据量最好比较均衡。

（12）尽量减少冗余数据。

一、内容概述

在地质制图技术手段的变革中，真正具有革命性的是与数字式地质图生产模式相关的技术进步，涉及从野外地质工作直至最终成果提交的全过程。建立国家数字式地质空间数据库，是推行这种新工作模式的总体目标和必然结果。为此，各国都下大力气狠抓数据库设计、建设和不同类型数据库的联网，大力推进地质制图的标准化，除了对符合现代要求的现有数据进行数字式信息提取之外，还积极创造条件把数字式工作方式延伸到最基础的野外工作环节。GIS的产生、发展与机助制图系统存在着密切的联系，两者的相同之处是基于空间数据库的空间信息的表达、显示和处理。GIS包含了机助制图系统的所有组成和功能，并且GIS还有数据处理分析的功能。它用空间数据库和属性管理地质数据，包括了图形数据及属性数据，并可对二者的数据进行空间分析和空间查询。GlS技术是数据库技术、图形图像处理技术和数据分析与处理技术的综合，在地质制图及多学科研究数据的处理、集成、模拟、显现乃至成果图件的编绘等方面，都起着不可替代的作用。通过数字式地质图生产模式的推行，可以使反映新认识、新成果的新数据得以及时输入数据库并与原有的数据资源融为一体，既能以常规纸图的形式输出，也能以数字产品的形式输出，必要时还能根据用户的要求以非标准的专用产品形式输出。GIS的出现及其在地学领域应用的深入，使地质图作为地学研究的基础图件，正在告别纸质时代，进入数字化时代（姜作勤等，2001；王永生，2011）。

二、应用范围及应用实例

在国际上，美国、英国等国在20世纪80年代开始进行国家空间数据库的建设。1992年，美国国会通过了《国家地质填图法案》，要求开发一个国家地质数据库（NGMDB），该数据库涵盖了地质学、地球物理学、地球化学、地质年代学和古生物学等地质领域。从1997年起，美国地质调查局（USGS）和宇航局（NASA）建立了全国统一的分类标准和数据标准，并开始进行地质图的数字化工作。至今已完成了占国土面积一半以上区域的地质数据数字化工作，并建立了数据库。

在国际上，对1∶100万国际分幅地质图编制与更新工作非常重视。俄罗斯从1999年正式开始第三版（第三代）1∶100万国家地质图系列编制和出版工作，并且专门制定了《俄罗斯联邦1∶100万国家地质图系列编制和出版规范》，英国、法国、南非、印度、蒙古、朝鲜等也编制出版了全国1∶100万地质图件或专业图件，美国和加拿大编制出版了部分地区1∶100万地质图件或专业图件，意大利在2003年新出版了第五版1∶100万意大利地质图。

巴西1∶100万地质图由46幅按国际标准分幅的地质图幅拼接而成。这些图幅组成了数字地质信息库，通过地质信息系统来 *** 作管理。这些地质图数据是在野外工作、卫星图像解译、采样、同位素测年等工作基础上，通过对数据的编辑、分析、综合以及说明获得的。资料截止于2003年年底，由巴西地质调查局完成。他们出版了41张包含46幅地质图幅的电子光盘。

在巴西1∶100万国际分幅地质图的基础上，南美地质编图委员进行了南美洲1∶100万地质及矿产资源图的编制工作。南美洲1∶100万地质及矿产资源图由92幅标准图幅组成，其中包括了巴西的46幅。阿根廷、巴西和乌拉圭地质调查局在修正更新了1∶100万地质底图并结合了航天TDM雷达图像，共同完成了该项工作。

印度地质调查局在20世纪70～80年代编制了一套1∶100万地质图集，包括了28个图幅。近年来又陆续编制了AraValli地区1∶100万岩石层位图，KolarSchistBelt1∶100万综合地球物理及地质图，MadhyaPradest1∶100万地质矿产图（2幅），∶100万地质矿产图，喜马拉雅1∶100万地质图（45幅），印度及周边地区1∶100万地震构造图（42幅）。

目前，“planetearth”在2007～2009年的Year计划中提出了“透明地球”方案，并已经开始着手实施，目的在于提供不同比例尺的动态的、可以交互 *** 作的覆盖世界范围的数字地质图。该计划拟采用双重结构来 *** 作。第一层由UNESCO、IYPE、IUGS、CGMW、ISCGM、ICOGS组成的执行委员会来负责。第二层由各参与国家、调查机构和组织来运作。

该计划已经确定了由3个部分组成，这3个部分的图层都可以通过像GoogleEarth那样的动态地图浏览器被广大用户应用。前两个部分是为更大比例尺图层服务的介绍性图层，由CGMW提供：第一层（“25G”）建立在GCMW世界1∶2500万地质图基础上；第二层（“5G”）建立在大陆和大洋1∶500万地质图基础上。这两个图层将根据简单的图例在地质内容上进行相互协调。第三层“1M”由英国地质调查局（BGS）开始进行，又被称为“OneGeology”计划，这个图层是由各参与国地质调查局提供的1∶100万地质图组成的。不同地质数据间的重叠和不连续问题将由GeosciML（计算机图形接口数据模型及编码）软件来解决。同时，这些地质数据是动态的，可以随时进行更新。由英国地质调查局（BGS）发起并于2007年3月12日～16日在Brighton召开了会议讨论并正式启动该计划。

三、资料来源

姜作勤，张明华2001野外地质数据采集信息化所涉及的主要技术及其进展中国地质，28（2）：36～42

王永生2011地质资料信息服务集群化产业化政策研究中国地质大学（北京）博士学位论文

意义：GIS基础软件技术是地理信息领域软件技术的制高点，是整个产业链条的关键。发展GIS基础软件对我国地理信息产业发展和保证国家地理信息安全至关重要。

方法：大数据与GIS的结合正在改变传统地理研究与分析方法，也在悄然改变GIS的服务形态。IT新技术的融入，不断丰富和提升地理智慧的内核。而爆发式增长的市场需求，又为GIS技术的创新和应用发展提供了新的动力。

扩展资料

超图集团正式对外发布了基于大数据架构的GIS基础软件产品SuperMap GIS 9D，其在大数据GIS技术、新一代三维GIS技术、云端一体化GIS技术、跨平台GIS技术四大方面取得了全新进展和突破，

满足大数据应用、新型智慧城市和新型测绘等应用需求，解决了海量时空数据分布式管理、高性能、高可信分布式计算的新难题，以及传统GIS复杂图示制图与空间分析的老问题，开创了GIS与大数据等技术融合发展和创新应用的新格局。

此次会议围绕大数据领域的探索实践、GIS与空间大数据融合、大数据时代的地理信息应用转型升级、新一代三维GIS技术创新与应用、中国GIS的国际化探索等话题，测绘地信主管部门，阿里、腾讯等互联网企业，

超图等GIS基础软件企业，相关科研机构，众多海内外GIS用户单位的相关专家在主题大会环节呈现了数十场精彩报告，共同探讨大数据时代的GIS技术创新发展与应用落地。

参考资料来源：中国经济网——2017地理信息软件技术大会在京举办

GIS是世界上独一无二的一种数据库――空间数据库（Geodatabase）。它是一个“用于地理的信息系统”。从根本上说，GIS是基于一种使用地理术语来描述世界的结构化数据库。

这里我们来回顾一些在空间数据库中重要的基本原理。

· 地理表现形式

作为GIS空间数据库设计工作的一部分，用户要指定要素该如何合理的表现。例如，地块通常用多边形来表达，街道在地图中是中心线（centerline）的形式，水井表现为点等等。这些要素会组成要素类，每个要素类都有共同的地理表现形式。

每个GIS数据集都提供了对世界某一方面的空间表达，包括：

· 基于矢量的要素（点、线和多边形）的有序集合

诸如数字高程模型和影像的栅格数据集

网络

地形和其它地表

测量数据集

其他类型数据，诸如地址、地名和制图信息

描述性的属性

除了地理表现形式以外，地理数据集还包括传统的描述地理对象的属性表。许多表和空间对象之间可以通过它们所共有的字段（也常称为“关键字”）相互关联。就像它们在传统数据库应用中一样，这些以表的形式存在的信息集和信息关系在GIS数据模型中扮演着非常关键的角色。

空间关系：拓扑和网络

空间关系，比如拓扑和网络，也是一个GIS数据库的重要部分。使用拓扑是为了管理要素间的共同边界、定义和维护数据的一致性法则，以及支持拓扑查询和漫游（比如，确定要素的邻接性和连接性）。拓扑也用于支持复杂的编辑，和从非结构化的几何图形来构建要素（例如，用线来构建多边形）。

地理要素共享几何形状。可以使用节点、边、面的关系来描述要素的几何形状

在这个网络示例中，街道要素代表连接它们的端点（称为“连接”）的边。

转向模型可用于控制从一边到另一边的通行能力

· 专题图层与数据集

GIS将空间数据组织成一系列的专题图层和表格。由于GIS中的空间数据集具有地理参考，因此它们具有现实世界的位置信息并互相叠加。

GIS集成了多种类型的空间数据

在一个GIS中，同类型的地理对象集合被组织成图层，例如地块、水井、建筑物、正射影像以及基于栅格的数字高程模型（DEM）。明确定义的地理数据集对于一个实用的地理信息系统是相当重要的，同时专题信息集合使用层来组织，这样的思想也是GIS数据集一个关键的思想。

数据集可以用于表达：

原始量测值（例如卫星影像）

经过解译的信息 l 通过空间分析和建模处理而得来的数据

通过层之间共同的地理位置，我们可以很容易地得到多个层之间的空间关系。

GIS使用普通的对象类来管理这些简单的图层，同时凭借一套功能丰富的工具获取数据层之间的关键联系。

GIS会使用通常是来自不同组织机构，并且具有各种表现方式的大量数据集。因此对于GIS数据集很重要的是：

· 使用简单并易于理解

· 易于同其他的地理数据集结合使用

· 能够被有效地编辑与校验

· 能够形成具有内容详实，使用和目标描述明确的清晰文档

任何的GIS数据库或者用基于文件的数据组织方式都遵循这些共同的原则与概念。每个GIS都需要有一个机制依据这些原则来描述地理数据，并且通过一套综合的工具来使用和管理此信息。

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

空间数据又称几何数据，它用来表示物体的位置、形态、大小分布等各方面的信息，是对现世界中存在的具有定位意义的事物和现象的定量描述。根据在计算机系统中对地图是对现实教想的存储组织、处理方法的不同，以及空间数据本身的几何特征，空间数据又可分为图形数据和图像数据。

空间数据包括以下五种类型：

1、地图数据：这类数据主要来源于各种类型的普通地图和专题地图，这些地图的内容非常丰富。

2、影像数据：这类数据主要来源于卫星、航空遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，构成多元海量数据。

3、地形数据：这类数据来源于地形等高线图的数字化，已建立的数据高程模型(DEM)和其他实测的地形数据。

4、属性数据：这类数据主要来源于各类调查统计报告、实测数据、文献资料等。

5、混合数据：这类数据来源于卫星、航空遥感与各种类型的普通地图和专题地图形成多方面数据。

空间数据结构是空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，是空间数据在计算机内的组织和编码形式，是地理实体的空间排列和相互关系的抽象描述。它是对空间数据的一种理解和解释。

空间数据结构又是指空间数据的编排方式和组织关系。空间数据编码是指空间数据结构的具体实现，是将图形数据、影像数据、统计数据等资料按一定的数据结构转换为适合计算机存储和处理的形式。不同数据源采用不同的数据结构处理，内容相差极大，计算机处理数据的效率很大程度取决于数据结构。

扩展资料：

空间数据库管理系统是空间数据库的核心软件，将对空间数据和属性数据进行统一管理，为GIS应用开发提供空间数据库管理系统除了必须具备普通数据库管理系统的功能外，还具有以下三方面研究内容：

1、空间数据存储管理，实现空间数据强大的基础平台。和属性数据的统一存储和管理，提高数据的存储性能和共享程度，设计实现空间数据的索引机制，为查询处理提供快速可靠的支撑环境。

2、支持空间查询的SQL语言，参照SQL-92和OpenGIS标准，对核心SQL进行扩充，使之支持标准的空间运算，具有最短路径、连通性等空间查询功能。

3、查询，供相关人士查询数据。

参考资料来源：百度百科-空间数据

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