建立空间数据库的重要性

2018-05-14 作者: xuzhiping 浏览: 317 次

摘要: 空间数据库在地理信息处理、计算机视觉、自动制图、计算机图形学、计算机虚拟现实、计算机辅助设计、医学影像、生物分子学、立体建模和机器人技术等诸多方面的应用已变得越来越重要,这是因为其应用范围已远远超出了传统的地理信息系统(Geographic Informati....

空间数据库在地理信息处理、计算机视觉、自动制图、计算机图形学、计算机虚拟现实、计算机辅助设计、医学影像、生物分子学、立体建模和机器人技术等诸多方面的应用已变得越来越重要,这是因为其应用范围已远远超出了传统的地理信息系统(Geographic Information System,G[S)的领域。位置和时间是鉴别和刻画信息的强有力方法,因为许多数据集(Datasets)都具有位置和时间“印记”。地图和各类地球影像显然如此,它们在统一的空间参考框架下实现了对空间数据的处理,这个参考框架就是地球表面。然而,地图和地球影像并不是空间数据的唯一来源,地球表面也不是可参照的唯一框架。一块芯片也常常作为一种参考框架。在医疗成像中,人体就可视为参考框架。而这些参考框架所处的空间,可以是二维空间、二维半空间、三维空间,甚至更高维数的空间。位置信息成为在分布的信息源中搜索相关信息的强大基础,空间和时间提供了信息集成的重要方法。

建立空间数据库的主要目的是提供一个对数据进行管理的软件系统,为存储和恢®这些空间数据提供管理,并保证空间数据的一致性和安全性,以及提供一套处理空间数据的访问接口。传统的数据库技术主要关注商务和管理应用这样的领域,它将重点放在高效且安全处理大量相对简单的事务上。随着大世空间数据的积累和使用,不能再将数据库看成是一个全封闭的数据储藏库,而应用是多系统计算环境中—个活跃的组成部分。事实上,将计算密集型的任务直接转移到数据库管理系统中,已是大势所趋,GIS就是一个实例。通常来说,数据库的设计和实现是计算机领域专家解决的问题,而数据的处理则是GIS领域专家或应用领域专家解决的问题,长久以来,它们各自沿着不同的道路发展。

空间数据是空间信息的载体。空间信息是指与位置(特别是与地理位置)有关的信息。它在人类利用的信息中占有超过80%的比重。空间数据具有数据量大、结构和关系复杂多样、计算操作处理密集以及自相关性强等特点,长期以来被视为特殊的计算问题。

虽然数据库技术的应用在过去的几十年中得到了极大发展和广泛应用,但—直以来,其存储的数据类型比较简单,通常仅包括数字、姓名、地址及产品描述等信息。它们在査询诸如顾客消费信息、年销售额等这类信息时,非常的快速有效,但要列举距离公司总部50公里以内所有顾客名单这样简单的问题,则会遇到难题,因为缺少将公司和顾客变换到一个可供计算和比较距离的适当的参照系的方法。对于复杂的空间应用问题,査询处理难题远比上述问题复杂得多。因此,一个高效的空间数据库的支持,是解决这些难题的重要途径。

近年来,许多计算机应用领域通过扩充数据库管理系统的功能来支持与空间数据相关的数据。空间数据库管理系统(Spatial Database ManageS ystem,SDBMS) 的研究是找到有效处理空间数据的模型和算法的重要步骤。空间数据库的研究已成为热点研究领域,其研究成果(如空间多维索引)已应用到许多不同领域,这些应用包括GIS、CAD以及多媒体信息系统、数据仓库和一些对地观测系统等。空间数据库厂商已推出专门处理空间数据的产品,如ESRI的空间数据引擎(SpatialDataEngine,SDE),以及Intergraph、AutoDesk、Oracle、IBM和Informix等公司在对对象-关系数据库服务器上开发的空间数据插件,它们都提供一组空间数搶类型(如点、线和多边形等)和一组空间操作功能。这些努力的结果,不仅拓展了传统商业数据库的功能,而且将数据库技术很好地引人到了空间信息存储与处理领域,极大地增强了GIS存储、管理、处理和分析空间数据的能力。

建立数据库的三个必要条件是:

(1)管理的数据量很大。使用数据庠管理数量很大的数据,可以提髙管理的效率。

(2)随机使用管理的数据。通过数据査询,可以快速搜索需要的数据。

(3)随机提取数据子集。通过随机提取数据子集,可以满足某种目的的数据分析。

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