空间数据模型是地理信息系统的基础，它不仅决 定了系统数据管理的有效性，而且是系统灵活性的关 键。空间数据模型是在实体概念的基础上发展起来的， 它包含两 个基本内容，即实体组和它们之间的相关 关系。实体和相关关系可以通过性质和属性来说明。 空间数据模型可以被定义为一组由相关关系联系在一 起的实体集 （D.J.Peuqoet）。 空间数据模型是衡量GIS功能强弱与优劣的主要因素之 一。

全 关 系 式 数 据 库 管 理 方 案

属性数据、几何数据同时采用关系式数据库进行管理 空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接，数据存取较快 属间接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特别是涉及空间查询、对象 嵌套等复杂的空间操作 GIS软件：System9，Small World、Geovision等

)

空间数据库的优势



统一的数据格式标准 查询功能和效率强大 海量空间数据存储 并发控制机制 安全机制 空间操作

空间数据管理是以给定的内部数据结构或空间图形实 体的数据结构为基础，通过合理的组织管理，力求有 效地实现系统的应用需求。假如说内部数据结构是寻 求一种 描述地理实体的有效的数据表示方法，那么空 间数据管理就是根据应用要求建立实体的数据结构和 实体之间的关系，并把它们合理的组织起来，以便于 应用。显然， 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）应该是解决这 一问题的主要途径。但是，由于地理信息系统具有空 间信息的特性，而目前通用的DBMS系统（如 FoxPro,MS SQL Server,ORACLE等）并不支持空间 信息的管理，所以，DBMS系统在GIS中并未得到全 面的采用。
空间数据库：
列出南中医附近10kｍ范围内的所有超市 找出南京市内附近500m内有学校的所有售 房
空间数据管理适用的行业和人群




司机 最近加油站在哪，附近有没有餐馆（GPS） 军队指挥家 敌军动向(电子沙盘) 公司供货经理 新的物流仓库和零售店应建在什么地方(选址) 环境专家 该地区的总体环境评价(多因素多因子空间叠置分析) 交通专家 路网建设怎样能改善交通状况(网络分析) 应急服务 求助人的位置?最佳路线怎么走(最短路径分析) 停车场 附近有哪些停车场,有多少空位(GPS+LBS(通过电信移动运营商的
空间数据库管理系统的实现 （1）常规DBMS进行扩展，使有空间数据存储、 管理功能；（Oracle）
（2）常规DBMS基础上加一层空间数据库引擎。 （ESRI的SDE（Spatial Database Engine））
空间数据库Байду номын сангаас设计
空间数据库设计就是把现实世界中一定范围内存在着的应用数据抽象成一 个数据库的具体结构的过程。
概念模型（空间特征，关系描述）
（1）空间特征：点、线、面、体四种基本类型； （2）实体在空间、时间、属性三方面存在联系： 空间联系：空间位置、分布、关系、运动等； 时间联系：客体随时间变化，可构成时态数据 库； 属性关系：属性多级分类中的从属关系、聚类 关系、相关关系。
空间数据库的数据模型
属性数据 （定长记录）
GIS界面
空间数据 （变长记录）
关系表
二进制块
DBMS
空间 数据库

对 象 关 系 数 据 库 管 理 方 案

对现有的关系数据库进行扩展，增加空间数据类型 解决了空间数据变长记录的存储问题，由数据库软件商开发，效率较高 用户不能根据GIS要求进行空间对象的再定义，因而不能将设计的拓扑结 构进行存储，没有解决数据的嵌套纪录问题 GIS软件：TIGER，Geo++、Geo Tropics等

目前，与GIS设计有关的空间数据模型主要有矢量模 型，栅格模型，数字高程模型，面向对象模型，矢量 和栅格的混合数据模型等。前面四种模型属于定向性 模 型，在模型设计时只包括与应用目标有关的实体及 其相互关系，而混合模型的设计则包括所有能够指出 的实体及其相互关系。就目前的应用现状而言，矢量 模型、栅 格模型、数字高程模型相当成熟（目前成熟 的商业化GIS主要采用这三类模型），而其它模型， 特别是混合模型则处于大力发展之中。
无线电通讯网络(如GSM网、CDMA网)或外部定位方式(如GPS)获取移动终端 用户的位置信息 ))


突发公共卫生事件 感染源在哪里?带有5000m缓冲的隔离区,发生原因及 趋势(空间自相关空间分析) ……
空间数据

所谓空间数据是指与空间位置和空间关系相联 系的数据。归纳起来它具有以下5个基本特征: (1)空间特征 每个空间对象都具有空间坐标,即空间对象隐 含了空间分布特征。这意味着在空间数据组织 方面,要考虑它的空间分布特征。除了通用性 数据库管理系统或文件系统关键字的索引和辅 关键字索引以外,一般需要建立空间索引。

(4)分类编码特征 一般而言,每一个空间对象都有一个分类编码, 而这种分类编码往往属于国家标准,或行业标 准,或地区标准,每一种地物的类型在某个GIS 中的属性项个数是相同的。因而在许多情况下, 一种地物类型对应于一个属性数据表文件。当 然,如果几种地物类型的属性项相同,也可以多 种地物类型共用一个属性数据表文件。
GIS界面 空间数据处理 DBMS
扩充实体类型 （点、线、面、圆等）
空间 数据库

目前，地理信息系统的数据管理基本上是采用数据文 件管理方式。设计者根据应用目的，采取它自己认为 最方便、最有效的数据组织和存储管理方法，所以， 每个系 统各不相同。例如，同样采用矢量数据结构的 GIS系统，与之相关的实体属性的编码方法、字节安 排、记录格式、数据文件的组织都不一定完全一样。 数据组织往 往与采用的算法相联系。有些系统把图形 实体的几何特征数据和属性特征数据组织在同一记录 中（如地理信息检索和分析系统GIRAS）；有的则完 全分开（如 ARC/INFO的ARC和INFO系统）；有的 在同一记录中存在部分属性数据（如Intergraph 公司 的Microstation系统）。
传统数据库与空间数据库的比较
传统数据库 数据连续性/相关性 实体类型/空间关系 记录长度 查询与操作 不连续 相关性小 少 简单固定 空间数据库 连续 较强空间相关性 多 复杂且不固定
结构化 等长
文字、数字
非结构化 不等长
文字数字 空间图形
3
空间数据库能做什么
传统数据库：
列出南京市销售额最高的十家苏果分店
GIS空间数据库
第一节 空间数据库概述
空间数据库指的是地理信息系统在计算机物理存储 介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，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。 空间数据库的研究始于20 世纪 70年代的地图制图 与遥感图像处理领域,其目的是为了有效地利用卫星遥感 资源迅速绘制出各种经济专题地图。

(3)空间关系特征 空间数据除了前面所述的空间坐标隐含了空间分布关 系外。空间数据中记录的拓扑信息表达了多种空间关 系。这种拓扑数据结构一方面方便了空间数据的查询 和空间分析,另一方面也给空间数据的一致性和完整性 维护增加了复杂性。特别是有些几何对象,没有直接记 录空间坐标的信息,如拓扑的面状目标,仅记录组成它 的弧段的标识,因而进行查找、显示和分析操作时都要 操纵和检索多个数据文件方能得以实现。
矢量模型(针对2D GIS)

矢量模型是利用边界或 表面来表达空间目标对 象的面或体要素，通过 记录目标的边界，同时 采用标识符(Identifier) 表达它的属性来描述空 间对象实 体。矢量模 型能够方便地进行比例 尺变换、投影变换以及 图形的输入和输出。矢 量模型处理的空间图形 实体是点（point）、线 (line)、面(area)

空间数据模型的设计主要是构建一个能够用真 实世界的抽象提取来代表该真实世界的模型。 由于空间数据模型的设计与计算机硬件、系统 软件和工具软件的发展现状 密切相关，所以， 就目前的发展现状而言，很难用一个统一的数 据模型来表达复杂多变的地理空间实体。例如， 某些空间数据模型可能很适合于绘图，但它们 对于空 间分析来说效率确十分低；有些数据 模型有利于空间分析，但对图形的处理则不理 想。
实质：如何将地理实体以一定组织形式在数据库中表达。即空间实体数据 的模型化问题。
对地理现象和过程的抽象
地理现象 和过程
概念模型
逻辑模型
存储模型
1. 地理信息系统空间数据库模型建立过程
客观世界－（认识、抽象）－>概念模型 概念模型－（选定数据模型、DBMS）－>逻辑模型 逻辑模型－（确定数据组织方式）－>存储模型
现有空间数据库简介
ESRI (美国环境系统研究所公司 ,是世界最大的地理信息系统技术提 供商 ) Personal database(mdb) SDE(sde for oracle | mysql | sqlserver)(空间数据库引擎 Oracle spatial Mysql spatial PostgreSQL+PostGIS ……

(5)海量数据特征 空间数据量是巨大的,通常称海量数据。之所 以称为海量数据,是指它的数据量比一般的通 用数据库要大得多。一个城市地理信息系统的 数据量可能达几十GB,如果考虑影像数据的存 贮,可能达几百个GB。这样的数据量在城市管 理的其他数据库中是很少见的。正因为空间数 据量大,所以需要在二维空间上划分块或者图 幅,在垂直方向上划分层来进行组织。
空间数据模型：就是对空间实体及其联系 进行描述和表达的数学手段，使之能反映实体 的某些结构特性和行为功能。
4. 空间数据库的设计原则 尽量减小存储冗余 可变的数据结构 对数据及时访问,高效查询 能维持空间数据的复杂联系 支持多种决策的需要，适应性强