空間地理信息資料庫

1. 空間資料庫的組成部分

空間資料庫指的是地理信息系統在計算機物理存儲介質上存儲的與應用相關的地理空間數據的總和，一般是以一系列特定結構的文件的形式組織在存儲介質之上的。《空間資料庫》范圍及重點 1. 第一章：緒論 1) 空間資料庫基本概念、組成部分、名稱簡寫之間的聯系與區別與聯系； 答；利用當代的系統方法，在地理學、地圖學原理的指導下，對地理空間進行科學的認識與抽象，將地理資料庫化為計算機處理時所需的形式與結構，形成綜合性的信息系統技術——空間資料庫 或者SDBMS是海量SD的存儲場所、提供SD處理與更新、交換與共享，實現空間分析與決策的綜合系統。 組成：存儲系統、管理系統、應用系統 是SDBS的簡稱 2) 目前空間資料庫實現方案； 答：ORDBMS 3) GIS，RS與空間資料庫之間的聯系； 4) 常見的空間資料庫產品 答：輕量級： MS的Access、FoxPro、 SUN的MySQL 中等：MS的SQL Server系列 重量級：Oracle的Oracle 不太熟悉的有： Sybase、Informix、DB2 、Ingress、 PostgreSQL（PG）等 5) 產生空間資料庫的原因； 答：直接利用？ SD特徵 ：空間特性 非結構化特徵 空間關系特徵 多尺度與多態性 海量數據特性 存在的問題：復雜圖形功能：空間對象 復雜的空間關系 數據變長記錄 6）空間資料庫與普通關系資料庫的主要區別。 答：關系資料庫管理屬性數據，空間數據採用文件庫或圖庫形式；增加大二進制數據類型(BLOB)，解決變長數據存儲問題；將空間數據/屬性數據全部存放在資料庫中；但空間特性由程序處理 2. 第二章：空間資料庫模型 1) 如何理解空間資料庫模型； 2) 空間數據及空間關系； „ (1) 空間數據類型 幾何圖形數據 影像數據 屬性數據 地形數據 元數據：對空間數據進行推理、分析和總結得到的關於數據的數據， 數據來源、數據權屬、數據產生的時間 數據精度、數據解析度、元數據比例尺 地理空間參考基準、數據轉換方法… (2) 空間關系 指地理空間實體之間相互作用的關系： 拓撲關系：形狀、大小隨投影改變。在拓撲變換下不變的拓撲變數，如相鄰、包含、相交等，

反映空間連續變化的不變性 方位關系：地理空間上的排列順序，如前後、上下、左右和東、南、西、北等方位 度量關系：距離遠近等 3) 空間資料庫如何建模； DB設計三步驟 ‹ Conceptual Data Model：與應用有關的可用信息組織、數據類型、聯系及約束、不考慮細節、E-R模型 Logic Data Model 層次、網狀、關系，都歸為關系，SQL的關系代數(relational algebra, RA) Physical Data Model：解決應用在計算機中具體實現的各種細節，計算機存儲、數據結構等 4) 模型之間如何轉換？ 5) 可行的空間資料庫建模方案。 面向對象的空間資料庫模型GeoDatabase 3. 第三章：空間資料庫存儲與索引 1) 空間數據如何組織、存儲的，採用什麼技術或者方法； 為有效表達空間信息內容，空間數據必須按照一定的方式進行組織與存儲：適合外存操作的數據結構、記錄和文件的多種組織方式 SDB空間數據組織：數據項、記錄、文件、資料庫 SDB空間數據存儲：二級存儲器、緩沖區管理器、空間聚類(clustering)、空間索引 2) 空間近似與空間聚類； 目的：降低響應大查詢的尋道時間和等待時間，在二級存儲中空間上相鄰的/查詢上有關聯的空間對象在物理上存放在一起， 內部聚類(internal clustering)：加快單個對象的訪問，一個對象都存放在一個磁碟塊（頁面）；如超出則存放在連續扇區，本地聚類(local clustering)：加快多個對象訪問。一組空間相鄰對象存放在一個頁面 空間聚類比傳統聚類技術復雜。多維空間對象無天然的順序 磁碟：一維存取，高維：將高維映射到一維， 一一對應，保持距離(distance preserving)：一一對應，容易；距離不變，近似，映射技術、Z序(z-order)、Hilbert曲線 3) 空間資料庫性能提升的關鍵問題是什麼？如何提升； 資料庫索引，基於樹：ISAM、B樹、B 樹等，基於Hash：靜態、可擴展、線性等 4) 空間索引技術是什麼？為什麼產生？有哪些常見的空間索引；各有何特點及適用范圍？ 依據空間對象的位置和形狀或者空間對象之間的空間關系，按一定順序排列的一種數據結構，介於空間操作演算法和空間對象之間，通過篩選，大量與特定空間操作無關的空間對象被排除，提高效率，空間資料庫關鍵的技術 空間索引產生的原因:空間數據的特點：空間定位、空間關系、多維、多尺度、海量、復雜，傳統資料庫索引處理的一維的字元、數字，對多維處理採用組合欄位 1、基於二叉樹的索引技術：二分索引樹結構主要用於索引多維數據點；對復雜空間目標（線、面、體等）的索引卻必須採用近似索引方法和空間映射技術 2、 基於B樹的索引技術 ‹B樹的變體如R樹系列，外包矩形；對大型資料庫具有出色表現；需要解決：減少區域重疊，提高搜索效率 3、基於哈希的網格技術

2. 地理信息系統與地圖資料庫的區別是什麼

（一）地理信息系統（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有時又稱為「地學信息系統」。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟體系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。位
置與地理信息既是LBS的核心，也是LBS的基礎。一個單純的經緯度坐標只有置於特定的地理信息中，代表為某個地點、標志、方位後，才會被用戶認識和理
解。用戶在通過相關技術獲取到位置信息之後，還需要了解所處的地理環境，查詢和分析環境信息，從而為用戶活動提供信息支持與服務。
地理信息系統（GIS，Geographic Information System）是一門綜合性學科，結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經廣泛的應用在不同的領域，是用於輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據的計算機系統，隨著GIS的發展，也有稱GIS為「地理信息科學」
（Geographic Information Science），近年來，也有稱GIS為"地理信息服務"（Geographic
Information
service）。GIS是一種基於計算機的工具，它可以對空間信息進行分析和處理（簡而言之，是對地球上存在的現象和發生的事件進行成圖和分析）。
GIS 技術把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的資料庫操作（例如查詢和統計分析等）集成在一起。
（二）地圖資料庫（cartographic database）是以地圖數字化數據為基礎的資料庫，是存儲在計算機中的地圖內容各要素（如控制點、地貌、土地類型、居民地、水文、植被、交通運輸、境界等）的數字信息文件、資料庫管理系統及其它軟體和硬體的集合。

3. 空間資料庫主要有哪些數據來源於

GIS是世界上獨一無二的一種資料庫――空間資料庫（Geodatabase）.它是一個「用於地理的信息系統」.從根本上說,GIS是基於
一種使用地理術語來描述世界的結構化資料庫.這里我們來回顧一些在空間資料庫中重要的基本原理.· 地理表現形式
作為GIS空間資料庫設計工作的一部分,用戶要指定要素該如何合理的表現.例如,地塊通常用多邊形來表達,街道在地圖中是中心線（centerline）
的形式,水井表現為點等等.這些要素會組成要素類,每個要素類都有共同的地理表現形式.每個GIS數據集都提供了對世界某一方面的空間表達,包括：·
基於矢量的要素（點、線和多邊形）的有序集合 諸如數字高程模型和影像的柵格數據集 網路 地形和其它地表 測量數據集
其他類型數據,諸如地址、地名和制圖信息 描述性的屬性
除了地理表現形式以外,地理數據集還包括傳統的描述地理對象的屬性表.許多表和空間對象之間可以通過它們所共有的欄位（也常稱為「關鍵字」）相互關聯.就
像它們在傳統資料庫應用中一樣,這些以表的形式存在的信息集和信息關系在GIS數據模型中扮演著非常關鍵的角色.空間關系：拓撲和網路
空間關系,比如拓撲和網路,也是一個GIS資料庫的重要部分.使用拓撲是為了管理要素間的共同邊界、定義和維護數據的一致性法則,以及支持拓撲查詢和漫遊
（比如,確定要素的鄰接性和連接性）.拓撲也用於支持復雜的編輯,和從非結構化的幾何圖形來構建要素（例如,用線來構建多邊形）.地理要素共享幾何形狀.
可以使用節點、邊、面的關系來描述要素的幾何形狀
在這個網路示例中,街道要素代表連接它們的端點（稱為「連接」）的邊.轉向模型可用於控制從一邊到另一邊的通行能力 · 專題圖層與數據集
GIS將空間數據組織成一系列的專題圖層和表格.由於GIS中的空間數據集具有地理參考,因此它們具有現實世界的位置信息並互相疊加.GIS集成了多種類
型的空間數據
在一個GIS中,同類型的地理對象集合被組織成圖層,例如地塊、水井、建築物、正射影像以及基於柵格的數字高程模型（DEM）.明確定義的地理數據集對於
一個實用的地理信息系統是相當重要的,同時專題信息集合使用層來組織,這樣的思想也是GIS數據集一個關鍵的思想.數據集可以用於表達：原始量測值（例如
衛星影像） 經過解譯的信息 l 通過空間分析和建模處理而得來的數據
通過層之間共同的地理位置,我們可以很容易地得到多個層之間的空間關系.GIS使用普通的對象類來管理這些簡單的圖層,同時憑借一套功能豐富的工具獲取數
據層之間的關鍵聯系.GIS會使用通常是來自不同組織機構,並且具有各種表現方式的大量數據集.因此對於GIS數據集很重要的是：· 使用簡單並易於理解
· 易於同其他的地理數據集結合使用 · 能夠被有效地編輯與校驗 · 能夠形成具有內容詳實,使用和目標描述明確的清晰文檔
任何的GIS資料庫或者用基於文件的數據組織方式都遵循這些共同的原則與概念.每個GIS都需要有一個機制依據這些原則來描述地理數據,並且通過一套綜合
的工具來使用和管理此信息.