空间信息与空间数据库(答案).doc

武汉大学 测绘学院工程硕士
《空间数据库》课程试卷
学号 姓名 成绩
一、 判断题（每小题2分，共30分）
1. 空间数据库所管理是空间信息，所以只能用于诸如GIS这样的和地理信息相关的信息系统。 错
2. 对两个关系进行连接操作，不管连接是属性是空间属性还是非空间属性，用于连接的属性类型必须要一样。对
3. 普通的C语言程序它主要只关注的是CPU计算时间效率，而空间数据库系统则主要只关注数据的I/O时间效率。错
4. ER模型是空间数据库概念设计阶段常用的工具之一。 对
5. B+树索引是普通关系数据库使用最广泛的索引，它同样可以用于空间数据库来加快空间属性的查询。对
6. 从概念模型角度，空间信息通常被分为两大类，即：场模型和矢量数据模型。错
7. OGIS提出的空间几何体基本结构包括点、线和面共三个实体类型。对
8. 在关系代数中，集合运算需要两个参与运算的关系必须是相容的，而连接运算则没有此要求。对
9. 第一范式是满足关系模型的充要条件。错
10. 扇区是外存和内存之间交换数据的最小部位。对
11. SQL中的数据操纵语言（DML）用于创建、删除和修改数据库中的关系表。对
12. 后关系数据库是指在关系数据库中增加面向对象的特性，即可让用户自定义数据类型。对
13. 格网索引需要预先知道空间区域的范围，而R树索引则没有此限制。错
14. 图的深度优先搜索（DFS）算法得到的结果是唯一的。错
15. 九交模型可得出512种在现实中都具有实际意义的拓扑关系。错
二、 名词解释（每小题5分，共30分）
1. 顺序文件
顺序文件是指文件中的物理记录按其在文件中的逻辑记录顺序依次存入存储介质而建立的。即其中的物理记录的顺序和逻辑记录的顺序是一致的
2. 扩展ER模型
其主要思想是增加某种结构来接受和表达空间推理的语义，同时保持图形表示的简洁性。最近，提出了用象形图（pictogram）来注释和扩展ER图的方法。
3. 笛卡尔积
该运算可以用在任何两个关系上，而无须要求这两个关系是否具有相容性。运算RXS返回一个关系，其模式由R的全部属性加上S的全部属性。

4. 空间索引
为便于空间目标的定位及各种空间数据操作，按要素或目标的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系来组织和存储数据的结构。空间索引文件是用来提高空间数据查询效率的辅助文件。索引文件的记录只有两个域，即码域和空间数据的页面地址。索引文件中的记录上般是有序的（如前述介绍的空间曲线），也可能是一种专门的数据结构，如B树、R树、Grid文件等。
空间索引的目的是为了在GIS系统中快速定位到所选中的空间要素，从而提高空间操作的速度和效率。

5. Z曲线
为了达到对多维空间进行一维排序目的的一种算法具体步骤为：
1读入x、y坐标的二进制值
2隔行扫描二进制数字的比特到一个字符串
3计算结果二进制串的十进制数

6. 半连接操作
半连接操作的目的是在分布式数据库结构下，尽是减少数据传输量以提高系统查询的速度。半连接操作中使用的主要手段如下：
1．只将连接属性和主码从站点1发送到站点2
2．只将有关元组从站点2发送到站点1

三、 问答题（共40分）
1. 根据下图所描述的三个关系表“COUNTRY”、“CITY”和“RIVER”，回答以下问题：(20分)
(1)用关系代数表达如下查询：
a)找出GDP大于5000亿而小于100万亿的国家；
πname(σ500<GDP<100000(country))
b)列出有河流发源的各国家的居民平均寿命；
1 country c river r
2 c×r
3 cc.name=r.origin r
4 πc.name,c.life –exp （cr）

c)找到位于南美洲或者人口少于200万的城市；
1 country co ,city ci
2 co×ci
3 c0c0.name=ci.origin ci
4 s= πci.name(c0ci)
5 R=πname(σ pop<2(city))
6 s U r

d)列出不位于南美洲的城市。
1 country co ,city ci
2 co×ci
3 c0c0.name=ci.origin ci
4 s= πci.name(c0ci)
5 s1= σ cont=nam(s)
6 r=πname(city)
7 r-s1

(2)用SQL语句写出以下查询。
a)计算入口少于1亿的国家的个数。
SELECT count(name)
FROM country
WHERE pop<100;

b)找出北美洲GDP最低的国家，不要使用MIN函数。
SELECT c1.name
FROM country AS c1
where c1.cont="nam" and c1.gdp<all (select c2.gdp from country c2 where c1.name<>c2.name)

c)列出北美洲所有的国家以及首都人口少于500万的国家。
SELECT DISTINCT c1.name
FROM country AS c1, city AS c2
WHERE c1.cont='nam' or( c2.pop<5 and c2.capital='y'and c1.name=c2.country)

d)找出GDP排名第二的国家。
SELECT TOP 1 name
FROM country
WHERE gdp not in (select top 1 gdp from country ORDER BY gdp DESC)
ORDER BY gdp DESC;

2. 在传统的数据管理中排序有什么作用？为什么对空间数据排序却很困难？举出一种空间数据排序的例子。（10分）
传统的数据排序可以有效的减少检索、查询所用的时间，比如说要查询“2009年前十位的顾客“，如果有了营业额的排序，我们可以很快得到所要的结果。 但是传统的DBMS无法管理空间数据或是在管理空间数据的时候难以使用，因为空间数据是带有地理编码的，传统的数据管理方式处理起来比较困难，如”列出居住在离总部50公里以内的顾客“，传统的数据排序无法处理多维坐标数据。要对多维数据排序，要使用空间数据排序方法，如1行排序 2 Z排序。
3. 给定由12个八边形组成的数据空间(见右图)，计算下列处理范围查询的代价：
(1)直接处理；
(2)使用过滤精化策略处理。
假定空间上没有索引，处理每个多边形的代价等于其边数。对于过滤步骤，假定每个多边形用其MBR表示。（10分）

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