空间和属性数据 库
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统一数据模型
纯关系的数据模型，其空间数据和 属性数据都用关系数据的关系表来 存储，使用标准关系连接机制建立 空间数据和属性数据的关连。 具有关系数据库查询、检索、数据 完整性和安全机制等优点 数据类型定义方面有一定的局限性 ，缺乏空间SQL。 ESRI的Spatial Database Engine(SDE) Oracle的Spatial模块
• Personal Geodatabases are stored in MS Access. Enterprise can be Oracle, SQL Server, Informix, DB2 • Enterprise scale higher • No raster storage in Personal • Single user editing for Personal
缺点
不能表示多对多的关系 难以顾及实体之间的拓扑关系型
用有向线段连接首客体 和属客体。首属客体相 联构成一个系。 不限制客体类和系类的 个数，也不限制客体类 之间的从属关系。
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网状数据模型特点
优点： 缺点
• 可以描述现实世界中极为常见的多对多关系 • 避免数据冗余，已有数据可以充分使用
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GEODATABASE
Geodatabase
Geodatabase
Features Grids Images Rules
Files / Workspace
tins coverages shapes grids tables images
Tables
Relationships
Access, Oracle, Informix, DB2, …
优点：
• 结构简单灵活 • 容易理解和维护 • 可以满足布尔逻辑和数学运算表达的各种查询需要
• 数据修改方便 • 数据更新方便
缺点：
• 难以表达目标，尤其是复杂目标 • 难于存储和维护空间数据的拓扑关系 • 描述本身具有复杂结构和涵义的地理对象时，需对地理 实体进行不自然的分解，导致存储模式、查询途径及操 作等方面均显得语义不甚合理 • 概念模式和存储模式相互独立，及实现关系之间的联系 需要执行系统开销较大的联接操作，运行效率不高。
Feature Dataset
Relationship Class
Raster Dataset Graph Geometric Network
Object Class Rule Feature Class
AttributeRelationship
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SuperMap中的数据模型
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时态数据模型
为了避免连续快照模型将每个未发生变化的部分的快照 特征重复进行记录存储，底图叠加模型按一定的时间间 隔采样，只存储某个时间的数据状态（基态）和相对于 基态的变化量。 底图叠加模型的每个对象只需存储一次，每变化一次只 需较少的数据需要记录；同时，只有在事件发生或对象 发生变化时才存入系统中，时态分辨率刻度值与事件发 生的时刻完全对应。它具有较少的数据冗余，对它辅以 一定的索引机制或其它时空分析办法，它将是一种较理 想的时空数据模型。 鉴于地籍信息管理的主线宗地变更，具有变化频繁，信 息量大且具有特定的时空拓扑关系的特征，可采用该模 型作为地籍时空数据库设计的基础。
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Temporal Database
记录地理实体在现实世界中存在的历史状况，以有效时 间标记实体状态，这种保存地理实体历史变化的数据库 称为历史数据库(Historical Database)。 记录数据库活动情况(数据操作的各个状态)，以事务时 间标记对象状态的数据库称为回滚数据库(Rollback Database)。回滚数据库在数据库崩溃时的恢复过程中还 常常具有日志文件的功能。 在记录数据的有效时间和事务时间的同时存储数据历史 变化和数据库操作状态的数据库称为双时间数据库 (BiTemporal Database)。
ArcGIS client
The difference
• Type of RDBMS (and connection method) • Multiuser editing and conflict resolution tools (ArcSDE)
Personal geodatabase
Microsoft Access format (free)
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传统数据模型比较
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传统数据模型存在的不足
传统数据库系统管理的是不连续的、相关性较小的数字 或者字符；而空间数据是连续的，并且有很强的空间相 关性 传统数据库系统管理的实体类型较少，并且实体类型之 间通常只有简单的、固定的空间关系；而空间数据库的 实体类型繁多，实体之间存在复杂的空间关系 传统数据库系统存储的数据通常为等长记录的数据；而 空间数据库通常由于不同目标的坐标串长度不定，具有 变长记录，并且数据项也可能很多很复杂 传统数据库系统只操作和查询数字和文字信息；而空间 数据库中需要大量的空间数据操作和查询，如包含等。
ArcSDE
ArcSDE geodatabase
Oracle SQL Server (not free)
Once loaded, use same tools on either storage type
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Personal vs. Enterprise
Personal and enterprise (ArcSDE) Geodatabases have the same functionality, except:
地理信息系统概论
Introduction to Geographic Information Systems
第4章 地理信息系统空间数据库
本章主要内容
空间数据库系统 传统数据模型及其比较 空间数据模型 • 面向对象数据模型 • 时态数据模型
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空间数据库系统
数据库系统：
• 数据库：相关数据的集合 • 管理系统：提供数据库建立、使用、管理工具 • 应用系统：对数据库的访问和操作，满足用户要求 • 空间数据库：地理空间数据的总和 • 管理系统：对地理空间数据进行逻辑语义上定义、查询 检索和存取、维护和更新 • 应用系统：空间分析模型和应用模型
文件 → 数据库
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层次数据模型
一个双亲、多个子女。 记录被表示为树型结构的 一个节点。 拥有多于一个双亲的客体 在数据库中出现多次，不 适于M：N类型的客体。
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层次数据模型特点
优点：
• • • • • • • • 易于理解、更新和扩充 通过关键字访问易于实现 数据检索提取方便 反映了现实世界中实体之间的层次关系
消息
对 象 2
面向对象数据模型是一种抽象模型，允许设计者在基本功能上选 择最为适用的技术 具有可扩充性 可以模拟和操纵复杂对象
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OpenGIS空间对象数据模型
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Geodatabase中的数据模型
Domain WorkSpace Dataset
GeoDataset
Table
Tin Dataset
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时空合成模型
将空间分割成具有相同时空过程的最大的公共时空单元 ，每次时空对象的变化都将在整个空间内产生一个新的 对象。 时空过程每变化一次，采用关系表中新增一列的时间字 段来表达，从而达到用静态的属性表表达动态的时空变 化过程的目的。 数据冗余少但在数据库中频繁地修改对象标识符较复杂 ，涉及的关系链的层次较多。
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扩展结构模型
采用统一的DBMS存储几何数据和属 性数据。其做法是在标准的关系数据 库上增加几何管理层(GeoSQL转化为 标准SQL+索引数据)。 优点是省去了几何数据和属性数据之 间的繁琐连接，但由于间接存取，效 率比较低。 System 9，SmallWord
GIS应用
扩展DBMS以容纳 空间数据 商用DBMS
Enterprise Workgroups Personal
Single User MS Access
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Storing the geodatabase
Personal geodatabase
• Stored in an MDB file
ArcSDE geodatabase
• Stored in an RDBMS • Connect through ArcSDE server
连续快照模型
连续快照模型是将一系列的时间片段快照保存起来，反 映整个空间特征的状态，根据需要对指定的时间片段的 现实片段进行播放。 由于快照将未发生变化的特征重复进行存储，会产生大 量的数据冗余。 如地籍信息变化频繁，且数据量大，采用该模型将降低 系统的效率，因此不适合地籍时空数据建模。
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底图叠加模型
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时间
存在时间(Exist Time)为地理实体(状态)在客观现实世界 里存在的时间，又称为世界时间(World Time)或事件时 间(Event Time)。 有效时间(Valid Time)为地理实体(状态)具有某种属性的 时间，它可由存在时间推导得到。 事务时间(Transaction Time)为地理对象（状态）在数据 库里存储的时间，又称数据库时间(Database Time)。
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Geodatabase Offers
Support for object-relational model
• • • • • • • Create complex objects Model behavior Feature-linked annotation Integrity rules, attribute domains Versioning Dimensioning Networks, topologically related features