基于geodatabase模型的重砂空间数据库分析

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1、第一章引言21世纪是信息的世纪，国家综合国力的竞争在很大程度上是信息的竞争，更是信息利用率的竞争。在信息中空间信息占有相当大的比例，据统计可以达到80％。空间信息有其特殊的一面，它具有数据量巨大、结构复杂多样、操作是计算密集型的、具有自相关性等特征。随着IT技术的不断进步，现代社会对位置服务和分析决策的需要也日益迫切，空间数据库成为当今一个热点研究领域。1．1相关技术国内外研究进展1．1．1GIS概述GIS(地理信息系统)是一个信息系统，它是能够对空间和菲空间数据进行采集、存储、分析和显示的信息技术，是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术，就其本质上讲就是计算机系统处理的空

2、间和非空间数据的集合【”。GIs具有广泛的应用范围，它的应用方式主要有二种情况：一是利用GIs系统来处理用户的数据；二是在G1s的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户专用的地理信息系统软件【1]。目前世界上常用的GIs软件已达400多种。它们大小不’，风格各异。国外较著名的有ArcInfo，GENAMAP，MGE等；国内较著名的有艇APGIs，Geostar和cITYsTAR等吼虽然GIS起步晚，但它发展快，目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。虽然GIs是一门多学科综合的边缘学

3、科，涉及许多学科门类，由于它所涉及的信息量巨大，信息的处理必须借助于计算机系统，因而信息处理的核心是计算机科学，基本技术是数据库、可视化及空间分析，见图1．1。因此，从严格的意义上讲，地理信息系统是一个计算机系统，用于汇集、存储、操作和显示与位置相关的数据(Benjaminwah，IEEE计算机协会主席)。而现代地理信息系统通常要从多个不同来源接受各种形式的数据，以便处理查询和帮助分析信息。从广义上讲，地理信息系统不仅能将地理信息转换和存储为数字形式进行分析，也必须能在空间数据库中进行收集、变换、聚集、索引、链接和挖掘{3jof应用系统Ii『可视化空间数据库空间分析fT计算机系统I图1．1地

4、理信息系统的组成在我国，GIs被广泛应用于资源管理、环境调查、土地开发利用、矿产资源调查和城市规划、自然灾害(水、风、火、震、旱灾等)监测及灾情评估、农林牧的监测管理、环境保持、海洋功能区划和海岸带综合开发利用、投资环境和商业决策分析等领域。所有这些GIs应用，都离不开空间数据做支撑。最初，当数据库技术还不是很成熟的时候，GIS应用采用文件系统存储数据，每个GIS应用都对应自己的空间和属性数据文件，当多个应用需要访问的数据有相同部分时，就将这些数据提取出来，存放在～个新的公共数据文件中。随着数据库技术的发展，出现混合型的数据模型，即采用空间和属性数据分开管理的方式，即空间数据以专门的文件方式

5、存储，并由专门的空间数据管理软件处理，属性数据则是由关系数据库管理系统(RDBMs)来管理。由于空间数据的特殊性，一般空间数据由经过数字化的shaDefile或CoVerage以文件的形式来存储。通过在空间数据文件和关系型数据库中的属性数据之间建立关联为基础来构建应用系统，如图1．2所示。但是这种分离式管理方式不利于空问数据的整体管理，容易破坏数据的一致性，查询速度慢，限制了GIs的开放性和互操作性，并且不能保证数据的共享和并行处理，不支持客户／服务器结构。因此，许多学者致力于设计～种GIs系统，它能够把地理数据和属性数据两者同时集成于通用的RDBMs结构，这就是集成系统的由来。如Oracl

6、e公司就把OracIe作为同时处理空间数据和属性数据的核心。为了在RDBMs中存储空问数据和属性数据，GIs软件包(如Esm的空间数据库引擎sDE)已经解决了一些地理数据与关系模式不一致的困难。图1．2混合型数据模型在关系模型中，任何内容都简化为表格结构，这既是它的优点，也是它的缺点。优点是这种模型非常简单且易于理解，缺点是现实世界中的实体并不总是能够通过简单的表格表示。面向对象的方法试图把描述现实世界实体的所有数据以及对这些数据的操作放在一起作为一个数据库中的对象。近年来，结合关系数据库和面向对象思想，形成了对象．关系数据模型，成为GIs应用中构建数据库系统的主流技术。该数据模型提供了四种

7、数据抽象技术：分类、概括、联合、聚集，两种数据抽象工具：继承和传播。关系模型和面向对象方法之间的不同之处【1]：利用关系模型，真实对象被“分解”并分布在多个表的记录之中，而面向对象的方法在真实对象和数据库对象之间保持了相当近似的关系【lj。关系模型中的真实对象与表示它的数据库结构之间的关系通常是一对多的关系，一个实体用多个记录表示，在面向对象模型中通常是一对一的关系，一个实体用一个数据库对象表，如图1．3所示