基于Oracle Spatial的空间拓扑关系查询

摘要

空间拓扑关系的描述与判断在地理信息系统(GIS)的空间数据建模、空间查询、空间分析、空间推理、数据更新等方面起着重要的作用,因此对空间拓扑关系的判断研究,一直以来都是地理信息学科的一个研究热点.目前,国际上主要采用基于点集拓扑学的九交模型来描述空间目标间的拓扑关系,虽然该模型存在着理论上的缺陷与不足,但是在实用中,它仍不失为一种能很好的描述空间关系的方法,也因此著名的数据库厂商Oracle公司在其空间数据库插件Oracle Spatial中,在空间关系操作方面提供了对九交模型的完全支持,是通过定义了11种拓扑关系操作算子实现的.在Oracle9i中,其空间关系、空间分析等操作方面的功能大大增强,本文基于Oracle Spatial就GIS中空间拓扑关系判断查询的实现问题进行了探索与尝试.本文首先系统总结了国内外的空间关系计算的方法和模型,通过研究这些模型的拓扑关系计算的特点和Oracle Spatial的空间数据建模、存储、索引、查询方面的内容,指出了Oracle Spatial的空间拓扑关系判断查询中存在的不足,提出了解决的方法,并设计了拓扑关系判断的算法.该方法主要是对九交模型矩阵值的每个元素进行判断.首先是利用Oracle Spatial提供的空间关系操作算子判断部分九交矩阵值,对其不能判断的矩阵元素值,则通过读取Oracle Spatial存储的SDO_GEOMETRY对象进行判断.结合实际应用中地籍地块间空间拓扑关系判断等方面的问题,本文也研究了含有一个空洞的面域与简单面域间的拓扑关系判断的实现问题.主要是利用双四元组模型对简单地块与复合地块间拓扑关系的描述,对含空洞面域进行分解与构造实现与简单面域的拓扑关系判断.最后,作者以VC++6.0作为开发工具,通过将VC与MapInfo7.0集成,利用Oracle提供的一个进程内自动化服务器OO4O(Oracle Objects for OLE),用OO4O C++类库实现Oracle数据库的访问.以实际的空间数据为例,对本文所提出的方法和设计的算法进行了实验.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1空间关系的基本概念

1.2 GIS中的空间拓扑关系

1.3空间关系的基本问题与研究进展

1.4本文的研究内容

第二章空间拓扑关系描述的模型

2.1空间拓扑关系描述的数学基础——点集拓扑学

2.2基于点集拓扑理论的空间关系描述模型

2.2.1基于4交模型的空间关系描述

2.2.2基于9交模型的空间关系描述

2.3基于Voronoi的空间关系描述模型

2.4几种模型的比较与分析

2.5小结

第三章 Oracle Spatial中空间数据组织与查询

3.1 Oracle Spatial介绍

3.1.1对象关系数据库管理系统(ORDBMS)

3.1.2 Oracle Spatial

3.2 Oracle Spatial对空间数据的组织

3.2.1空间数据建模

3.2.2空间数据的对象存储模型

3.3空间查询功能

3.4小结

第四章 基于 Oracle Spatial的空间关系的查询算法

4.1 Oracle Spatial的空间拓扑关系查询算子

4.2基于9交模型的拓扑关系类型

4.2.1面/面关系

4.2.2线/面关系

4.2.3线/线关系

4.2.4点/面关系、点/线关系、点/点关系

4.3 Oracle Spatial的空间拓扑关系查询中存在的不足与解决对策

4.4空间拓扑关系判断的算法设计

4.4.1线/线关系判断算法

4.4.2线/面关系判断算法

4.4.3其它几种实体间关系判断算法

4.5含有一个空洞的面与简单面关系判断算法

4.5.1双四元交模型

4.5.2算法设计

4.6小结

第五章空间拓扑关系操作的实现

5.1集成地图的实现

5.1.1使用VC和MFC集成地图

5.1.2集成地图的功能

5.2 Oracle Spatial空间数据的显示

5.2.1全部空间数据的显示

5.2.2局部空间数据的显示

5.3 0040 C++对Oracle数据库的操作

5.3.10040简介

5.3.2使用0040 C++类库连接数据库的方法

5.3.3用0040 C++访问Oracle Spatial几何对象的技术实现

5.4空间拓扑关系的查询

5.4.1正向查询

5.4.2反向查询

5.5小结

第六章 结论和展望

6.1工作内容总结

6.2后续研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的课题

致谢