第四章 地理信息系统空间数据库

一、空间数据库概述

参考文献：

数据库设计六个步骤 ：
1.需求分析阶段
2.概念设计阶段
3.逻辑设计阶段
4.物理设计阶段
5.数据库实施阶段
6.数据库运行和维护阶段

二、空间数据库概念模型设计

三、空间数据库逻辑模型设计

四、空间数据库的物理设计

五、 空间数据查询

空间数据查询可以分为三类：

1. 针对空间关系的查询
2. 针对非空间属性的查询
3. 结合空间关系和非空间关系的查询

一、空间关系查询类型

空间关系的查询主要是对空间实体间存在的拓扑、顺序、距离、方位等关系查询。
（1）点-点查询
（2）线-点查询
（3）面-点查询
（4）点-线查询
（5）线-线查询
（6）面-线查询
（7）点-面查询
（8）线-面查询
（9）面-面查询

二、属性数据查询

属性信息的查询操作主要是针对非线性空间的信息查询。SQl语言

三、空间属性联合查询

空间属性联合查询的实现可以分步骤借助于单独的空间关系查询和属性查询来实现

四、空间查询语言

常规的关系数据库查询语言是SQL，它可以作为属性数据的查询语句。
但SQL并不能处理空间关系查询，要实现空间操作，就需要对SQL进行空间拓展，使SQL在常规的关系查询基础上支持空间查询。空间拓展SQL目前没有统一的标准。

六、空间数据库索引

常见的空间索引：

1. 范围索引
2. 格网空间索引
3. 四叉树空间索引

一、范围索引

范围索引即在记录每个空间实体的坐标时，同时记录每个空间实体的最大和最小坐标。通过一个查询范围查询包含在其中的空间实体时，根据空间实体的最大和最小范围，预先排除那些没有落入查询范围的空间实体，只对那些最大和最小范围在查询范围的空间实体进一步的坐标位置的判断，最后查询出那些真正落在查询范围内的空间实体。

二、格网空间索引

三、四叉树空间索引

参考资料：
常用空间索引_地图嗑
几种常见空间索引分类及特点

七、空间元数据

八、空间数据库引擎（Spatial Database Engine ）

空间数据库引擎（SDE）是使常规的关系数据库支持GIS空间数据类型的存储和空间操作功能的一种间接技术方法。
它在GIS应用软件和关系型空间数据库之间建立了一个中间层，由SDE为GIS应用软件提供在关系数据库里的存储、存取、查询和分析空间数据的相应功能。

空间数据库引擎的工作原理
（一）SDE的体系结构
SDE作为架构在数据库服务器和应用客户端之间的中间件，形成了一个三层的体系结构。这样三层体系结构使得系统的GIS功能应用和后台的数据访问实现分离，降低系统的复杂度，使得空间数据库的数据能够被充分地利用和共享。

（二）SDE的访问模式

（三）SDE支持的空间数据类型
SDE需要支持矢量和栅格数据在关系数据库中的存储。
通常一个空间数据对象可以分别存储在三个关系表中：

1. 要素表
2. 索引表
3. 属性表

九、空间时态数据库

一、空间时态数据库概述

二、时空一体化数据模型

（一）时间片快照模型
（二）底图叠加模型
（三 ）时空合成模型

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1.空间数据库的概念及其组成部分有哪些？

2.空间数据库的设计有哪些主要的步骤和内容？

3.语义数据模型中的实体-联系模型的图示中有哪些基本元素？

4.什么是关系数据模型？其中的基本概念，如元组、域、属性、关键字、关系模式、关系数据库、关系完整性等的含义是什么？

5.在关系数据模型设计中，函数依赖和范式的含义是什么？对于下列关系模式
ARC（ARC#，START-NODE#,END-NODE#,LEFT-POLYGON#,AREA-LEFTPOLYGON,RIGHT-POLYGON#,AREA-POLYGON）
判断是否符合范式要求，并提出分解模式。

6.面向对象数据模型中的基本概念，如对象、消息、类、继承、重载、多态、概况、聚集等的含义是什么？

7.什么是空间数据库索引？主要的空间数据索引有哪些？

8.什么是空间元数据？空间元数据的作用是什么？