第一章1 数据库的定义：数据库：就是为了一定的目的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储、 管理和应用的相关联的数据集合。空间数据库是存取、管理空间信息的数据库。2空间数据库的内容（1）矢量地形要素数据库矢量核心地形要素数据库是利用计算机存储的各种数字地形数据 及其数据管理软件的集合。（2）数字高程模型数据库数字高程模型是计算机存储的数字高程模型数据及其管理软件的 集合。（3）数字正射影像数据库数字正射影像数据库是具有正射投影的数字影像的集合。（4）数字栅格地图数据库数字栅格地图数据库是数据栅格地图及其管理软件的集合。数字 栅格地图是现有纸质地形图经计算机处理后的栅格数字文件。（5）元数据库元数据库是描述数据库/子库和库中各数字产品的元数据构成的数据库。（6）专题数据库专题数据库是各种专题数据的集合3 空间数据管理演变过程（发展）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 有效利用卫星遥感资源迅速绘制出各种经济专题地图。（1）人工管理阶段（50 年代中期以前）（2）文件系统阶段（50 年代后期60年代中期）（3）文件与数据库管理阶段（20世纪 70年代初）（4）全关系型空间数据库管理系统（20世纪 70年代后期）（ 5） 对象关系数据库管理系统（6） 面向对象的数据库管理系统4 地理空间数据库主要研究内容（1）空间数据模型（2）地理空间数据的获取与处理1）空间数据库的准确性研究2）空间数据质量研究（3）地理空间数据组织 1）空间数据的多种表达方式研究 2）时空关系的研究3）海量空间数据库的结构体系研究（4）空间数据库管理系统1）空间关系语言研究2）分布式处理和Client/Server模式（5）地理空间数据共享研究1）空间数据共享的理论；2）空间数据共享的处理方法，包括数据规范、标准、元数据研究，空间数据融合、集成与互操作的理论与方法等。第二章1 空间实体指具有确定的位置和形态特征并具有地理意义的地理空间物体。 （河流、道 路、城市、航线等）空间实体：地理信息系统中不可再分的最小单元现象称为空间实体属性是空间实体已定义 的特征（如人口数量、林地上林木名称等）空间实体：是指现实世界中地理实体的最小抽象单位，主要包括点、线和面三种类型空间检 索的目的是对给定的空间坐标，能够以尽快的速度搜索到坐标范围内的空间对象，进 而对空间对象进行拓扑关系的分析处理2空间对象模型特征（1）点对象点是有特定的位置、维数为零的实体1）点实体（point entity）：用来代表一个实体。2）注记点:用于定位注记。3）内点（label point）：用于记录多边形的属性，存在于多边形内。4）结点（node）：表示线的终点和起点。5）特征点（vertex）：表示线段和弧段的内部点。（2）线对象线对象是维度为 1的空间实体，由一系列坐标表示，并有如下特征。1）实体长度：从起点到终点的总长。2）弯曲度：用于表示弯曲的程度，如道路拐弯时。3）方向性：水流方向是从上游到下游，公路则有单向与双向之分。线状实体包括线段、边界、链、弧段、网络等（3）多边形对象1）面积范围;2）周长;3）独立性或与其他的地物相邻4）内岛 重叠与非重叠现象3 空间场模型特征基于场模型：地理空间的事物和现象作为连续的变量。 主要作用：模拟具有一定空间内连续分布特点的现象。二维场模型、三维场模型类型：图斑模型、等值线模型、选样模型场的特征1）空间结构特征和属性域2 ）连续的、可微的、离散的3）与方向无关的和与方向有关的俗向同性和各向异，性）4）空间自相关正空间自相关：如果一个空间场中的类似的数值有聚集的倾向，则该空间场就表现出很 强的正空间自相关;负空间自相关：如果类似的属性值在空间上有相互排斥的倾向，则表现为负空间自相关。4 矢量结构编码方法点线面5 栅格结构编码方法（1）栅格矩阵编码（2）链码（3）游程长度编码（4）块码（5）四叉树编码第三讲1实体模型：利用实体内部的联系和实体间的联系来描述客观事物及其联系，称实体模型。（1）对象与属性对象：地理实体类型/类别，如道路、机场等 属性：对象的某种特性，如道路类型、宽度、路面质量等 对象与属性的关系：实体具有属性；属性是表示实体的某种特征。（2）个体与总体个体单个的能互相区别的特定实体 总体泛指某一类个体组成的集合，又称“实体集”（3）实体之间的联系实体内部各属性之间的联系，反映在数据上是记录内部的联系 实体之间的联系，反映在数据上则是记录之间的联系 1:1 1： n m ： n（4）实体模型图矩形框-实体椭圆-实体的属性 实体模型图组成：实体、属性、联系2面向对象数据模型对象（Object）含有数据和操作方法的独立模块，可以认为是数据和行为的统一体。如一个 城市、一棵树均可作为地理对象。+具有一个唯一的标识，以表明其存在的独立性；+具有一组描述特征的属性，以表明其在某一时刻的状 一一静态属性一 据；+具有一组表示行为的操作方法，用以改变对象的状态。一作用、功能一函数、方法。（一）地理要素数据模型1、地理要素的几何抽象类型拓扑类型:结点、弧段、多边形和多面体，（1）点类点类是一个指定几何位置的零维几何对象，用空间中的坐标确定其位置，没有长 度和面积的概念。(1) 线类(line)线类的含义：是一维几何对象，有长度但无面积概念。(2) 面类(area)含义：面是一种二维几何对象，具有面积的概念。(4) 表面类(Surface)含义：表面对象是一个区域，该区域中有若干离散点，每个点 具有一定的属性值，可以看作为二维几何对象。(5) 结点类(node)结点是一种几何拓扑元素，用来表示与弧段的关联关系。(6) 弧段类(arc)弧段是一种几何拓扑元素。(7) 多边形类(polygon)它可以是简单的单连通域，亦可以是由若干个简单多边形嵌套形成 的复杂多边形。2、基本地理要素模型点状要素、线状、面状、表面、结点、弧段、多边形。3、地理要素图形表示类型地图符号、地理要素注记和统计专题图是空间数据库中地理要 素对象的重要内容，并且与地理要素对象关联。( 1)地图符号类( 2)地理要素注记类( 3)文本要素类( 4)统计专题图类(二) 地理要素分层模型 地理要素层除矢量数据层外，还包括图像数据层、数字高程数据层(规则格网数字高程模 型和不规则格网数字高程模型)、地理要素注记层和统计专题图层等。(三) 地理要素空间关系模型结点和弧段之间的网络关系(network)弧段和多边形之间的多边形关系(polygonship)数据块之间的相同空间物体连接关系(same object)要素层之间的相关地理要素连接关系(partner)(四) 空间数据多尺度模型(五) 面向对象空间数据模型 建立面向对象数据库系统，主要有三种实现方式：扩充面向对象程序设计语言(OOPL)，在OOPL中增加DBMS的特性。 扩充RDBMS，在RDBMS中增加面向对象的特性。建立全新的支持面向对象数据模型的OODBMS。(六) 三维数据模型第四讲1 Shapefile、Coverage 和 Geodatabase 三种文件格式 Shapefile由存储空间数据的shape文件、存储属性数据的dBase表和存储空间数据 索引的 shx 索引文件组成；Coverage的空间数据存储在二进制文件中，属性数据和拓扑数据存储在INFO表中，目录合并了二进制文件和 INFO 表，成为 Coverage 要素类； Geodatabase是ArcGIS数据模型发展的第三代产物，它是面向对象的数据模型， 能够表示要素的自然行为和要素之间的关系。2 Geodatabase 数据模型结构 Geodatabase釆用两层结构：数据存储层和应用层。 数据存储层是将GIS数据存储为File、XML、DBMS等多种格式。 应用层则是维护数据的高级逻辑和行为，例如 Feature Classes、 Raster Dataset、 Topology、 Network、 Address Locators 等等。 多层的Geodatabase体系结构有时被称为object-relational模型。(1) 在Geodatabase模型中，实体被表示成为具有属性、行为、关系的对象。(2) Geodatabase能将空间数据存储在文件、MDB文件或者大型DBMS中。(3) Geodatabase 定义了简单对象、地理要素、几何网络、注记要素等多种对象类型，提供了对地理信息建模的有力支持，能够满足各种不同的用户和应用需要。（4）Geodatabase 是一个容器用于存储数据集集合。它有三种类型：1、Personal Geodatabases所有的数据集被存储在一个Microsoft的Access数据文 件中，它的容量限制为 2GB。2、File Geodatabases以文件系统中的文件夹存储。每个数据集以一个文件被存储， 可达到 TB 级。与 personal geodatabases 相比，推荐使用这种类型。3、ArcSDEGeodatabase使用 Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2,IBM Informix存储在一个关系数据库中。这个多用户的geodatabase需要ArcSDE的使 用，在容量和用户数量上没有限制。3 File Geodatabase 特点（目标） 提供所有用户一个广泛可用、简单和可伸缩的Geodatabase解决方案； 提供一个跨操作系统的简便的Geodatabase； Windows、Solaris以及Linux系统。 提高处理大数据集的能力；一个数据集可以存储1 个 TB 的数据。每个文件数据库 可以包含很多数据集。 使用一个有效的数据结构，它对数据存储和性能是最优化的； 支持数据库压缩。在存储空间过大的时候，可以采取只读压缩的模式来减少空间4 ArcSDEGeodatabase （特点）ArcSDEGeodatabase 使用多种 DBMS 存储模型（IBM DB2, Informix, Oracle,和 SQL Server）。 ArcSDEgeodatabases 主要被用于工作组、部门和企业范围。它们利用基本的DBMS体系支持：（1）多个并发用户；（2）长事务和版本工作流；（3）支持GIS数据管理的关系数据库；5 Personal Geodatabases （特点）1、从ArcGIS8.0版本开始就被ArcGIS使用，使用Microsoft的Access数据结构（mdb file）2、它们支持的Geodatabase容量限制在2GB或者小于2GB。但是，有效的数据库大小 是比较小的，大概在250MB5OO MB之间，超过这个范围之后，数据库性能将开始降低。3、Personal Geodatabases 也仅在 Microsoft 的 Windows 操作系统上被支持。6 什么是空间数据引擎 空间数据引擎：通过空间数据引擎可以用传统的关系数据库对空间地理数据加以管理和处 理，提供必要的空间关系运算和空间分析功能。7 什么是 ArcSDE ArcSDE是ArcGIS与关系数据库之间的GIS通道。它允许用户在多种数据管理系 统中管理地理信息，并使所有的ArcGIS应用程序都能够使用这些数据。