空间数据管理的基本概况

空间数据管理的基本概况


发布日期: 2017-11-27 更新日期: 2017-11-27 编辑:xuzhiping 浏览次数: 5427

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摘要: 由于空间数据的特殊性,尤其空间坐标的非结构化特征,使空间数据的管理有别于其他的信息系统对数据的管理。同时,空间数据的管理,也随着其他的技术发展而变化,如数据库技术。 1.文件系统 早期的GIS软件对空间、属性、影像、多媒体数据都是 由文件系统进行存储,文件格式...

由于空间数据的特殊性,尤其空间坐标的非结构化特征,使空间数据的管理有别于其他的信息系统对数据的管理。同时,空间数据的管理,也随着其他的技术发展而变化,如数据库技术。

1.文件系统

早期的GIS软件对空间、属性、影像、多媒体数据都是 由文件系统进行存储,文件格式以及数据组织由自己定义。

这种方式在数据录不是很大、对数据不涉及并发操作等情况下,可以发挥积极的作用,如ARC/INFO、Maplnfo等软件都有自己的 文件格式存储空间数据。但随着GIS数据的激增和数据类型的 多元化以及GIS数据网上发布等新特征的出现,这种管理模式已经不能适应GIS软件的要求。

2.文件与关系数据库混合管理系统

在这种管理模式中,文件系统管理空间数据,关系数据库管理属性数据,它们之间一般通过对象标识(OID)来关联。

这种管理模式虽然使用了关系数据库,但由于空间数据和 属性数据是由文件系统和数据库分别管理,因而在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制、灾难恢复等方面不能充分利用关系 数据库所提供的比较成熟的功能。可以说,这种混合管理系统比较脆弱,仍然远远不能满足现在对空间数据管理的要求。而以往的网络分析模型大多是建立在这种模式的基础上。

3.全关系型空间数据库管理系统

全关系型空间数据库管理系统是指图形和属性数据都用现有 的关系数据库管理系统管理。关系数据库管理系统的软件厂商 不作任何扩展,由GIS软件商在此基础上进行开发,使之不仅能管理结构化的厲性数据,而且能管理非结构化的图形数据。

用关系数据库管理系统管理图形数据有两种模式:

(1)图形数据按照关系数据模型组织,利用关联表的方式进行管理。

对每一个空间表,都有另外一个表通过OID与此表关联。几何坐标将存放在这个关联表中,所有的几何对象都看成是由点构成,每个点的XY和XYZ存放为一行,有多少个点就存放多少行。获取空间数据时迸行join运算,显然,这种关系连接运算比较复杂,非常费时。由此可见,关系模型在处理空间目标方面效率不高。

(2)利用BLOB等大二进制数据类型。

目前大部分关系数据库管理系统都提供了二进制块的字段域,以适应管理多媒体数据或可变长文本字符。GIS利用这种功能,通常把图形的坐标数据,当做一个二进制块,交由关系数据库 管理系统进行存储和管理。这种存储方式,虽然省去了前面 所述的大量关系连接操作,但是二进制块的读写效率要比 定长的属性字段慢得多,特别是牵涉对象的嵌套,速度更慢。

4.对象关系数据库管理系统

由于直接釆用通用的关系数据库管理系统的效率不高,而非结构化的空间数据又十分重要,所以许多数据库管理 系统的软件商纷纷在关系数据库管理系统中进行扩展,使之能直接存储和管理非结构化的空间数据,如DB2、Informix和Oracle等都推出了空间数据管理的专用模块,定义了操纵点、线、面、圆、长方形等空间对象的API函数。

这些专用模块都提供了强大的空间数据管理、空间分析、索引维护等功能,为用户提供了极大的便利。而且,这种扩展的空间对象管理模块解决了空间数据变长记录的管理,由于由数据库软件商进行扩展,它的效率要比二进制块的管理高得多,目前已开始得到广泛使用。

但是它没有解决对象的嵌套问题,空间数据结构不能由用户任意定义,拓扑关系无法表达,使用上仍然受到一定限制。例如对于网络分析功能,需要GIS软件商独立地开发相应的模块加以实现。

5.面向对象空间数据库管理系统

面向对象模型最适应于空间数据的表达和管理,它不仅支持变长记录,而且支持对象的嵌套、信息的继承与聚集。面向对象的空间数据库 管理系统允许用户定义对象和对象的数据结构以及它的操作。这样,我们可以将空间对象根据GIS的需要,定义出合适的数据结构和一组操作。这种空间数据结构可以是不带拓扑关系的数据结构,也可以是拓扑数据结构,当采用拓扑数据结构时,往往涉及对象的嵌套、对象的连接和对象与信息聚集。但由于面向对象数据库管理 系统还不够成熟,目前在GIS领域还不太通用,基于对象关系 的空间数据库管理系统成为GIS空间数据管理的主流。

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