GIS数据库设计.pptx

LOGO空间数据库设计空间数据库设计LOGO第八章第八章第八章第八章 应用型应用型应用型应用型GISGIS数据数据数据数据 库详细设计库详细设计库详细设计库详细设计v8.1 GIS数据库设计的概念数据库设计的概念v8.2 应用型应用型GIS数据库设计目标数据库设计目标v8.3 应用型应用型GIS数据库设计数据库设计v8.4 空间数据与非空间数据连接空间数据与非空间数据连接LOGO空间数据库概念空间数据库概念空间数据库概念空间数据库概念v空间数据库空间数据库指的是指的是地理信息系统地理信息系统在计算机物理存在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的储介质上存储的与应用相关的地理空间数据地理空间数据的总的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织和，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。在存储介质之上的。LOGO8.1 GIS8.1 GIS数据库设计的概念数据库设计的概念数据库设计的概念数据库设计的概念v数数据据库库设设计计就就是是把把现现实实世世界界中中一一定定范范围围内内存存在在着着的的应应用用处处理理和和数数据据抽抽象象成成一一个个数数据据库库的的具具体体结结构构的的过过程程。具具体体地地讲讲，就就是是对对于于一一个个给给定定的的应应用用环环境境，提提供供一一个个确确定定最最优优数数据据模模型型与与处处理理模模式式的的逻逻辑辑设设计计，以以及及一一个个确确定定数数据据库库存存贮贮结结构构与与存存取取方方法法的的物物理理设设计计，建建立立能能反反映映现现实实世世界界信信息息和和信信息息联联系系，满满足足用用户户要要求求，以以能能被被某某个个数数据据库库管管理理系系统统（DBMSDBMS）所所接接受受，同同时时能能实实现现系系统统目目标标并并有有效效存存取取数数据据的的数数据据库。库。v数数据据库库设设计计是是一一个个复复杂杂、繁繁琐琐的的过过程程，它它通通常常要要求求包包括括：制制定定整整个个数数据据库库的的使使用用目的和目标，分析和评价各种设计方案和雏形试验。目的和目标，分析和评价各种设计方案和雏形试验。vGISGIS数数据据库库的的设设计计又又要要有有更更多多的的考考虑虑，因因为为地地理理数数据据有有矢矢量量和和栅栅格格之之分分，各各种种数数据据又又同同时时具具有有空空间间和和属属性性的的特特征征，有有的的还还有有时时间间上上的的信信息息特特征征，各各种种特特征征的的信信息息可可能能要要用用不不同同的的结结构构来来表表达达。各各类类数数据据的的开开发发可可能能是是使使用用不不同同的的GISGIS软软件件来来完完成成的的，这这样样数数据据的的格格式式也也各各不不相相同同，一一个个数数据据库库可可能能要要求求容容纳纳各各种种各各样样的的数数据据类类型型和和格格式式。如如何何有有机机地地将将这这些些考考虑虑结结合合起起来来，也也是是一一个个GISGIS数数据据库库设设计计成成功功与与否否的的关键因素之一。关键因素之一。vGISGIS数据库的设计应该既考虑数据的特征，又兼顾应用目的，仅依据数据特征来数据库的设计应该既考虑数据的特征，又兼顾应用目的，仅依据数据特征来进行进行GISGIS数据库设计的方法会忽略了用户将如何使用这些数据的部分，所以这样数据库设计的方法会忽略了用户将如何使用这些数据的部分，所以这样设计出的数据库常常无人问津。按照应用目的设计的数据库是根据用户的使用目设计出的数据库常常无人问津。按照应用目的设计的数据库是根据用户的使用目的来对数据库进行设计，假若对数据的考虑加强一些，便可以使设计出的数据库的来对数据库进行设计，假若对数据的考虑加强一些，便可以使设计出的数据库既充分利用了技术上的优势，又兼顾了用户的应用目的。既充分利用了技术上的优势，又兼顾了用户的应用目的。LOGO8.2 8.2 应用型应用型应用型应用型GISGIS数据库设计目标数据库设计目标数据库设计目标数据库设计目标 （l）满足用户要求。）满足用户要求。（2）良好的数据库性能。）良好的数据库性能。（3）对现实世界模拟的精确程度。）对现实世界模拟的精确程度。（4）能被某个数据库管理系统接受。）能被某个数据库管理系统接受。LOGO8.3 8.3 应用型应用型应用型应用型GISGIS数据库设计数据库设计数据库设计数据库设计v一、概念化设计一、概念化设计v二、数据库逻辑设计二、数据库逻辑设计v三、数据库物理设计三、数据库物理设计LOGO一、概念化设计一、概念化设计一、概念化设计一、概念化设计v1概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤v2实体实体关系模型关系模型v3.数据库地理实体类型确定数据库地理实体类型确定v4地理实体属性范围地理实体属性范围v8实体间的基本关系实体间的基本关系LOGO11概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤 设计概念结构通常有四类方法：设计概念结构通常有四类方法：自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。自底向上。即首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起自底向上。即首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构。来，得到全局概念结构。逐步扩张。首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚逐步扩张。首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构。雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构。混合策略。即将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计混合策略。即将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。其中最经常采用的策略是自底向上方法。即自顶向各局部概念结构。其中最经常采用的策略是自底向上方法。即自顶向下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构。但无论采用哪下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构。但无论采用哪种设计方法，一般都以种设计方法，一般都以ER模型为工具来描述概念结构。模型为工具来描述概念结构。一、概念化设计LOGO2 2实体实体实体实体关系模型关系模型关系模型关系模型 实体实体关系模型，即关系模型，即ER模型，其英文为模型，其英文为“EntityRelation Model”，是用实体关系来表示数据的模，是用实体关系来表示数据的模型，它的一个主要用途便是可以清楚地表达实体间的型，它的一个主要用途便是可以清楚地表达实体间的关系。尤其在实体很多、关系很复杂的情况下，关系。尤其在实体很多、关系很复杂的情况下，ER模型会帮你清楚地理出其中的关系来。模型会帮你清楚地理出其中的关系来。一、概念化设计LOGO3 3、数据库地理实体类型确定、数据库地理实体类型确定、数据库地理实体类型确定、数据库地理实体类型确定 地理信息的分类是对地理实体的一种抽象和概括，它地理信息的分类是对地理实体的一种抽象和概括，它决定了数据的质量层次的划分。在确定地理信息的分决定了数据的质量层次的划分。在确定地理信息的分类时。其分类体系的设计应能包含所有所需的数据和类时。其分类体系的设计应能包含所有所需的数据和资料信息。建立统一的地理要素分类体系，确保地理资料信息。建立统一的地理要素分类体系，确保地理信息多用户、多领域共享。在应用型地理信息系统设信息多用户、多领域共享。在应用型地理信息系统设计与建立中，常将地理信息区分为地理基础信息和专计与建立中，常将地理信息区分为地理基础信息和专题信息。题信息。一、概念化设计LOGO一、一、一、一、概念概念概念概念化设化设化设化设计计计计 实实际际上上实实体体与与属属性性是是相相对对而而言言的的，很很难难有有截截然然划划分分的的界界限限。同同一一事事物物，在在一一种种应应用用环环境境中中作作为为“属属往往”，在在另另一一种种应应用用环环境境中中就就必必须须作作为为“实实体体”。属属性性不不能能再再具具有有需需要要描描述述的的性性质质。即即属属性性必必须须是是不不可可分分的的数数据据项项，不不能能再再由由另另一一些些属属性性组组成成。属属性性不不能能与与其其他他实实体体具具有有联联系系。联联系系只只发发生生在在实实体体之之间间。实实体体的的属属性性范范畴畴也也称称为为实实体体的的属属性性域域。确确定定实实体体的的属属性性域域的的目目的的在在于于规规定定每每个个实实体体应应包包含哪几类属性信息。含哪几类属性信息。一一般般地地，地地学学实实体体可可包包括括几几何何类类型型信信息息、分分类类分分级级信信息息：如如下下几几类类属属性信息：性信息：4地理实体属性范围地理实体属性范围LOGO地学实体地学实体几何类型信息几何类型信息分类分级信息分类分级信息质量描述信息质量描述信息图形信息图形信息数量特征信息数量特征信息名称信息名称信息LOGOa几几何何类类型型信信息息：点点状状物物体体、线线状状物物体体、面面状状物物体体、复复杂杂物物体体、三三维维物物体等等。体等等。图形图形 b分类分级信息：说明物体的类型归属，用特征码或地理标识码表示。分类分级信息：说明物体的类型归属，用特征码或地理标识码表示。c图形信息：描述物体的位置和形状的信息。图形信息：描述物体的位置和形状的信息。d数数量量特特征征信信息息：描描述述物物体体的的大大小小或或其其它它可可以以度度量量的的性性能能指指标标。如如长长度度、宽度、高度、深度、密度等等。宽度、高度、深度、密度等等。e质量描述信息：说明物体的质量构成，如某一类岩石的化学成份等。质量描述信息：说明物体的质量构成，如某一类岩石的化学成份等。LOGO几何类型信息几何类型信息几何类型信息几何类型信息点状物体点状物体 线状物体线状物体 面状物体面状物体复杂物体复杂物体 三维物体三维物体LOGO分类分级信息分类分级信息分类分级信息分类分级信息说明物体的类型归属，用特征码或地理标识码表示。说明物体的类型归属，用特征码或地理标识码表示。地理基础信息居民地道路地形水系LOGO图形信息图形信息图形信息图形信息v描述物体的位置和形状的信息描述物体的位置和形状的信息水塔坐标水塔坐标 水塔的形状水塔的形状LOGO数量特征信息数量特征信息数量特征信息数量特征信息v：描述物体的大小或其它可以度量的性能指标。如长度、宽度、高度、：描述物体的大小或其它可以度量的性能指标。如长度、宽度、高度、深度、密度等等。深度、密度等等。LOGO质量描述信息质量描述信息质量描述信息质量描述信息v说明物体的质量构成，如某一类岩石的化学成份等。说明物体的质量构成，如某一类岩石的化学成份等。LOGO名称信息名称信息名称信息名称信息v物体或地质体的专有名称。此类信息对某些实体具有标识作用物体或地质体的专有名称。此类信息对某些实体具有标识作用LOGO8 8实体间的基本关系实体间的基本关系实体间的基本关系实体间的基本关系 在在地地理理实实体体之之间间存存在在着着各各种种各各样样的的关关系系，而而GIS中中只只能能直直接接建建立立一一些些最最基基本本的的关关系系，其其它它关关系系可可以以在在基基本本关关系系的的基基础础上上导导出出。一一般般地地，地地理理实实体具有下述三种类型的基本关系：体具有下述三种类型的基本关系：a定性（分层或分类）关系：每个地理实体必须至少属于分类系统中的定性（分层或分类）关系：每个地理实体必须至少属于分类系统中的某一类，即系统要将全部实体在数据输入过程中自动地进行分类组织，某一类，即系统要将全部实体在数据输入过程中自动地进行分类组织，形成分类数据集合确保用户按类别直接提取所需要的信息子集。形成分类数据集合确保用户按类别直接提取所需要的信息子集。b b定定位位关关系系：在在GISGIS中中对对于于地地理理信信息息的的处处理理和和编编辑辑的的一一个个特特殊殊而而重重要要的的操操作作是是按按指指定定范范围围（常常为为矩矩形形范范围围）来来处处理理有有关关地地理理实实体体的的信信息息，这这是是空空间间数数据据处处理理的的一一个个特特点点。此此类类定定位位关关系系的的建建立立为为复复杂的空间操作（如拓扑关系处理）奠定了基础。杂的空间操作（如拓扑关系处理）奠定了基础。c c拓扑关系：拓扑关系是指网结构元素（结点、弧段、面域）间拓扑关系：拓扑关系是指网结构元素（结点、弧段、面域）间的邻接、包含、关联等关系。有的的邻接、包含、关联等关系。有的GISGIS是将它作为基本关系直接建是将它作为基本关系直接建立，有的则是以定位关系为基础，间接导出实体间的拓扑关系。立，有的则是以定位关系为基础，间接导出实体间的拓扑关系。拓扑关系是空间数据结构化的重要体现。拓扑关系是空间数据结构化的重要体现。一、概念化设计LOGO二、数据库逻辑设计二、数据库逻辑设计二、数据库逻辑设计二、数据库逻辑设计v1空间数据逻辑设计空间数据逻辑设计 1）空间数据逻辑划分）空间数据逻辑划分 （1）图块结构设计）图块结构设计 （2）图层信息组织）图层信息组织 2）空间数据逻辑数据结构）空间数据逻辑数据结构v2属性数据逻辑设计属性数据逻辑设计 1）属性表与属性关系的设计）属性表与属性关系的设计 2）ER图向关系数据模型的转换图向关系数据模型的转换LOGO11）空间数据逻辑划分）空间数据逻辑划分）空间数据逻辑划分）空间数据逻辑划分 在在逻逻辑辑设设计计过过程程中中，分分两两步步进进行行，一一是是图图块块结结构构的的设设计计，即即按按数数据据的的空空间间分分布布将将数数据据划划分分为为规规则则的的或或不不规规则则的的块块。二二是是图图层层信信息息的的组组织织，即即按按照照数数据据的的性性质质分分类类，将将性性质质相相同同或或相相近近的的归归为为一一类类，形形成成不不同同的的图图层层。图图块块结结构构和和图图层层结结构构是是空空间间数数据据库库从从纵纵、横横两两个个方方间间的的延延伸伸，同同时时空空间间数据库是两者的逻辑再集成。数据库是两者的逻辑再集成。层1层2层3关系表关系表关系表1空间数据逻辑设计LOGO1 1）空间数据逻辑划分）空间数据逻辑划分（1）图块结构设计）图块结构设计 为为了了在在计计算算机机中中对对大大容容量量的的空空间间数数据据进进行行有有效效的的组组织织，需需要要将将所所研研究究的的地地理理区区域域分分割割成成两两块块或或多多块块独独立立的的块块，然然后后对对这这些些图图块块建建立立空空间间索索引引。图图块块的的结结构构构构成成空空间间数数据据库库的的基基本本组组成成部部分分。图块划分尺寸根据实际需要而定。图块划分尺寸根据实际需要而定。必须遵循一定的原则必须遵循一定的原则。1空间数据逻辑设计LOGO遵循原则遵循原则遵循原则遵循原则 其一，按存取频率较高的空间分布单元划分图块，以提其一，按存取频率较高的空间分布单元划分图块，以提 高数据库的存取效率。高数据库的存取效率。其二，图块的划分应使基本存储单元具有较为合理的数其二，图块的划分应使基本存储单元具有较为合理的数 据量。数据量过大，会造成查询分析效率低下据量。数据量过大，会造成查询分析效率低下;数数 据量过小，不便于数据管理。据量过小，不便于数据管理。其三，在定义图块分区时，应充分考虑未来地图数据更其三，在定义图块分区时，应充分考虑未来地图数据更 新的图形属性信息源及空间分布，以利于更新和新的图形属性信息源及空间分布，以利于更新和 维护。维护。LOGO1 1空空空空间数间数间数间数据逻据逻据逻据逻辑设辑设辑设辑设计计计计（2）图层信息组织）图层信息组织 假设假设Li（i=1，2，n）为任一数据层，则一幅完整的地图。）为任一数据层，则一幅完整的地图。L=L1 L2 Ln，数据层，数据层L是研究区域的所有信息总和。数据分层可以按是研究区域的所有信息总和。数据分层可以按专题，专题，时间，时间，垂直高度等方式来划分。垂直高度等方式来划分。地籍图分层情况地籍图分层情况动画：箭头方向错误，请改变，先显示右下角的图，然后按箭头方向逐层显示动画：箭头方向错误，请改变，先显示右下角的图，然后按箭头方向逐层显示1）空间数据逻辑划分LOGO 数据分层时就考虑的问题：数据分层时就考虑的问题：（1）数据具有同样的特性，也可以说是数据有相同的属性信息。）数据具有同样的特性，也可以说是数据有相同的属性信息。（2）按要素类型分层，性质相同或相近的要素应放在同一层。）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）即使是同一类型的数据，有时其属性特征也不相同，所以 也应该分层存储。也应该分层存储。（4）比例尺的一致性。）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。）同一层数据会有同样的使用目的和方式。（6）不同部门的数据通常应该放入不同的层，这样便于维护。）不同部门的数据通常应该放入不同的层，这样便于维护。（7）数据库中需要不同级别安全处理的数据也应该单独存储。）数据库中需要不同级别安全处理的数据也应该单独存储。（8）分层时应顾及数据量的大小，各层数据的数据量最好比）分层时应顾及数据量的大小，各层数据的数据量最好比 较均衡。较均衡。（9）尽量减少冗余数据。尽量减少冗余数据。LOGO1.1.空间空间空间空间数据数据数据数据逻辑逻辑逻辑逻辑设计设计设计设计 地地理理信信息息系系统统中中逻逻辑辑空空间间结结构构主主要要有有两两大大类类，即即栅栅格格结结构构和和矢矢量量结构结构 栅栅格格结结构构以以规规则则的的阵阵列列表表示示地地理理空空间间现现象象的的分分布布，地地理理实实体体的的空空间间位位置置隐隐含含其其中中，每每个个象象元元的的相相对对行行列列位位置置表表示示其其在在地地理理坐坐标标系系中中的的相相对对值值。而而数数值值则则表表示示该该空空间间位位置置的的地地理理属属性性，易易于于存存贮贮、操作和表示。操作和表示。矢矢量量结结构构通通过过记记录录坐坐标标的的方方式式尽尽可可能能精精确确地地表表示示点点、线线、面面（多多边边形形）等等地地理理实实体体，空空间间坐坐标标设设为为连连续续的的，允允许许任任意意位位置置，长长度度和和面面积积的的精精确确定定义义，其其精精度度仅仅受受数数字字化化设设备备的的精精度度和和数数值值记记录录长长度的限制，因此其精度高而数据冗余小。度的限制，因此其精度高而数据冗余小。2）空间数据逻辑数据结构LOGO11）属性表与属性关系的设计）属性表与属性关系的设计）属性表与属性关系的设计）属性表与属性关系的设计 属性是空间实体的特征反映。空间实体的属性特征有质量特征、数量特征属性是空间实体的特征反映。空间实体的属性特征有质量特征、数量特征和关系特征等等。一般地说，属性数据是非空间型的。有的属性数据是与实体的和关系特征等等。一般地说，属性数据是非空间型的。有的属性数据是与实体的空间特征有关，如面积、周长等。空间特征有关，如面积、周长等。属性值是指存储在数据库中属性的真值，它赋给属性的特定的数量或质量属性值是指存储在数据库中属性的真值，它赋给属性的特定的数量或质量指标。指标。关系数据库中，数据库的文件单元是属性表，属性表是属性值的二维表格关系数据库中，数据库的文件单元是属性表，属性表是属性值的二维表格表示形式，一般地属性表中的行表示实体目标，列表示属性，而表与表之间则维表示形式，一般地属性表中的行表示实体目标，列表示属性，而表与表之间则维持着某种关系，在相互关联的两个表中均存在的某一项来维持的，这种项叫做关持着某种关系，在相互关联的两个表中均存在的某一项来维持的，这种项叫做关键项（键项（Key）。地理数据库中的空间和属性数据之间的关系就是靠关键项来维持）。地理数据库中的空间和属性数据之间的关系就是靠关键项来维持的。的。2.属性数据逻辑设计地块编码空间参数地块编码户主电话地址011012013012011013实体目标属性关联LOGO 所所有有的的信信息息存存放放在在一一个个属属性性关关系系表表中中，内内容容繁繁多多，容容量量较较大大，在在进进行行数数据据库库各各种种操操作作时时速速度度很很慢慢。因因此此常常将将一一个个表表分分解解成成若若干干个个子子表表，分分解解后后表表格格虽虽多多，但但各各表表内内容容少少，而而且且项项与与项项之之间间的的关关系系反反而而更更明明确确，存存储储也也更更为为有有效效；在在进进行行数数据据库库查查询询和和更更新新时时需需要要哪哪个个表表的的信信息息则到哪个表中进行，属性信息与空间信息分开存储还有其它的好处。则到哪个表中进行，属性信息与空间信息分开存储还有其它的好处。空间表空间表 户主表户主表 地块表地块表 地块空间编码参数地块户主电话地址编码地块土地利利用面积价格购买编码用类型状态日期(b)空间表空间参数地块编码户主地址电话购买日期价格土地利用类型土 地利 用状态面积建造日期LOGO 2.2.属属属属性性性性数数数数据据据据逻逻逻逻辑辑辑辑设设设设计计计计 关关系系模模型型的的逻逻辑辑结结构构是是一一组组关关系系模模式式的的集集合合。而而ER图图则则是是由由实实体体、实实体体的的属属性性和和实实体体之之间间的的联联系系三三个个要要素素组组成成的的。所所以以将将ER图图转转换换为为关关系系模模型型实实际际上上就就是是要要将将实实体体、实实体体的的属属性性和和实实体体之之间间的的联联系系转转化化为为关关系系模模式式，这这种种转转换换一一般般遵遵循循如如下下原则。原则。一一个个实实体体型型转转换换为为一一个个关关系系模模式式。实实体体的的属属性性就就是是关关系系的的属属性性。实实体体的的码码就就是是关关系系的码。的码。一一个个m：n联联系系转转换换为为一一个个关关系系模模式式。与与该该联联系系相相连连的的各各实实体体的的码码以以及及联联系系本本身身的的属性均转换为关系的属性。而关系的码为各实体码的组合。属性均转换为关系的属性。而关系的码为各实体码的组合。一一个个1：n联联系系可可以以转转换换为为一一个个独独立立的的关关系系模模式式，也也可可以以与与n端端对对应应的的关关系系模模式式合合并并。如如果果转转换换为为一一个个独独立立的的关关系系模模式式,则则与与该该联联系系相相连连的的各各实实体体的的码码以以及及联联系系本本身身的的属属性均转换为关系的属性性均转换为关系的属性,而关系的码为而关系的码为n端实体的码。端实体的码。一个一个1：1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。如果转换为一个独立的关系模式，则与该联系相连的各实体的码以及联式合并。如果转换为一个独立的关系模式，则与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，每个实体的码均是该关系的候选码。如果与系本身的属性均转换为关系的属性，每个实体的码均是该关系的候选码。如果与某一端对应的关系模式合并，则需要在该关系模式的属性中加入另一个关系模式某一端对应的关系模式合并，则需要在该关系模式的属性中加入另一个关系模式的码和联系本身的属性。的码和联系本身的属性。三三个个或或三三个个以以上上实实体体间间的的一一个个多多元元联联系系转转换换为为一一个个关关系系模模式式。与与该该多多元元联联系系相相连连的的各各实实体体的的码码以以及及联联系系本本身身的的属属性性均均转转换换为为关关系系的的属属性性。而而关关系系的的码码为为各各实实体体码码的的组合。组合。同同一一实实体体集集的的各各实实体体间间的的联联系系，即即自自联联系系，也也可可按按上上述述1：1、1：n和和 m：n三三种种情况分别处理。情况分别处理。具有相同码的关系模式可以合并。具有相同码的关系模式可以合并。2）ER图向关系数据模型的转换LOGO三、数据库物理设计三、数据库物理设计三、数据库物理设计三、数据库物理设计1.1.确定数据库的物理结构确定数据库的物理结构2.2.空间数据库的物理设计空间数据库的物理设计 1）构造数据模型）构造数据模型 2）矢量和栅格数据文件）矢量和栅格数据文件 （1）矢量格式）矢量格式 （2）栅格格式）栅格格式3属性关系数据库文件属性关系数据库文件 LOGO1.1.1.1.确定数据库的物理结构确定数据库的物理结构确定数据库的物理结构确定数据库的物理结构v确定数据的存储结构确定数据的存储结构v设计数据的存储路径设计数据的存储路径v确定数据的存放位置确定数据的存放位置v确定系统配置确定系统配置LOGO 1 1）构造数据模型）构造数据模型）构造数据模型）构造数据模型 空空间间物物理理数数据据库库采采用用层层次次模模型型组组织织方方式式，把把地地图图作作为为树树的的根根，根根据据图图块块的的划划分分原原则则，将将空空间间数数据据分分为为若若干干个个图图幅幅，图图幅幅构构成成树树的的结结点点。为为了了在在地地图图中中有有效效地地组组织织和和表表达达空空间间地地理理实实体体，按按照照地地物物的的大大小小对对其其分分级级抽抽取取，对对不不同同大大小小地地理理的的几几何何对对象象表表示示进进行行整整理理分分层层，层层中中每每种种类类型型的的要要素素均均由由不不同同的的文文件件来来定定义义，结结点点记记录录之之间间具具有有一一定定的的从从属属关关系系，由由此此形形成成内内部部空空间索引系统。间索引系统。如果把层次模型中的记录按照从如果把层次模型中的记录按照从上到下、从左到右的顺序排列就得到上到下、从左到右的顺序排列就得到一个记录序列。因此物理上可以通过一个记录序列。因此物理上可以通过层次顺序和路径查找记录实现该层次层次顺序和路径查找记录实现该层次模型。模型。2.空间数据库的物理设计图层1地图地图2地图1图层3图层2基本要素基本要素。空间数据库的物理结构地图3LOGO22）矢量和栅格数据文件）矢量和栅格数据文件）矢量和栅格数据文件）矢量和栅格数据文件（1）矢量格式）矢量格式 矢量格式分为两种：多边形图形文件，线状（包括点状）图形文件。记录矢量格式分为两种：多边形图形文件，线状（包括点状）图形文件。记录头占用头占用24个逻辑单元，第个逻辑单元，第28个逻辑单元以后开始记录空间坐标数据，每个逻辑单元以后开始记录空间坐标数据，每个逻辑单元为四个字节。对多边形要求记录每个边界弧段沿其前进方向的个逻辑单元为四个字节。对多边形要求记录每个边界弧段沿其前进方向的左、右多边形编号，以建立完整的拓扑结构；线点图形文件只记录每条线左、右多边形编号，以建立完整的拓扑结构；线点图形文件只记录每条线（或每个点）的编号。多边形编号和线点的编号可以作为指向属性记录的（或每个点）的编号。多边形编号和线点的编号可以作为指向属性记录的指针，可以是特征值。指针，可以是特征值。多边形图形文件多边形图形文件 线状（包括点状）图形文件线状（包括点状）图形文件 逻辑单元逻辑单元 逻辑单元逻辑单元 。28 28 26 26 2.空间数据库的物理设计记录头（48字节）线标识系统线号1左多边形码右多边形码X坐标Y坐标线标识系统线号2左多边形码右多边形码X坐标Y坐标结束记号记录头（48字节）线标识特征码X坐标Y坐标线标识特征码X坐标Y坐标结束记号LOGO22）矢量和栅格数据文件）矢量和栅格数据文件）矢量和栅格数据文件）矢量和栅格数据文件（2）栅格格式）栅格格式 原原始始的的栅栅格格格格式式数数据据文文件件为为简简单单的的逐逐行行逐逐列列逐逐点点记记录录多多栅栅格格象象元元的的值值，每每个个象象元元值值占占2字节，为字节，为032767的整数。的整数。.11 122.空间数据库的物理设计记录头特征码游程长度特征码游程长度结束标记逻辑单元LOGO 关关系系数数据据库库是是最最常常用用的的属属性性数数据据库库结结构构，一一个个实实体体由由若若干干关关系系组组成成，而关系表的集合就构成了关系模型。关系表可表示为而关系表的集合就构成了关系模型。关系表可表示为R（A1，A2，A3，An）属属性性数数据据文文件件的的记记录录头头记记录录了了该该数数据据文文件件的的记记录录总总数数（即即所所对对应应的的专专题题图图件件上上的的类类别别总总数数）、头头结结构构长长度度、对对应应于于每每个个图图类类的的记记录录长长度度以以及各个属性字段的信息。头结构的长度为：及各个属性字段的信息。头结构的长度为：32+属性字段数属性字段数32+2 每个字段的信息由每个字段的信息由32个字节描述：个字节描述：010节节 字段名；字段名；11字节字节 字段型（字段型（C或或N，以，以 ASC 11码表示）；码表示）；1218字节字节 字段数据地址；字段数据地址；16字节字节 字段长度；字段长度；17字节字节 小数位数；小数位数；1831字节字节 未用。未用。3.属性关系数据库文件0 01010 11111831183112121818 16161717LOGO8.4 8.4 空间数据与非空间数据连接空间数据与非空间数据连接空间数据与非空间数据连接空间数据与非空间数据连接 两者通过关键项进行连接。或通过指针连接。两者通过关键项进行连接。或通过指针连接。v一、关键项联接一、关键项联接 属性数据与空间数据常规的连接方法是通过一定标识码进行。属性数据与空间数据常规的连接方法是通过一定标识码进行。LOGO8.4 8.4 空间数据与非空间数据连接空间数据与非空间数据连接空间数据与非空间数据连接空间数据与非空间数据连接二、指针表连接二、指针表连接 指指针针表表连连接接方方法法原原理理是是在在空空间间数数据据库库与与非非空空间间数数据据库库之之间间建建立立一一个个自自定定义义的的指指针针表表，它它记记录录了了一一系系列列空空间间数数据据与与非非空空间间数数据据相相关关的的信信息息素素引引，所所有有涉及到空间数据和非空间数据的操作都通过指针表实现。涉及到空间数据和非空间数据的操作都通过指针表实现。如图如图GIS空间数据库管理系统关系型DBMS空间数据属性数据指针表