基于对象-关系模型存储GIS数据的研究

摘要

数据是GIS数据库中最核心的部分,而数据库的设计与实现则是GIS系统优劣的前提和关键.选择什么样的数据库作为数据存储和管理的基础,如何利用数据库系统实现对GIS空间数据的管理、如何确保GIS数据的完整性和一致性、如何获得GIS对空间数据库访问的高效性等等,这些问题都是整个GIS系统设计中的重要环节和核心内容.该论文对GIS的数据结构及其空间数据在关系数据库,对象数据库和关系-对象数据库中的存储、查询、牵引等进行了讨论,得出利用对象关系数据库是最为方便、有效的方法.目前最常用的是关系型数据库,它是在一个较低级的层次上,用一系列的表列和行处理结构化的数据,但在表达非结构化的空间数据方面存在许多缺陷.使用面向对象的模型存储空间地物是高效、易于理解的,但面向对象型数据库不支持基于工业标准的SQL语句,同时与其它类型数据库没有良好的兼容关系.这限制了它的使用范围与应用前景.而对象关系数据库将面向对象模型引入到关系数据库中,采用对象模型的智能化对非结构化的空间数据进行有效处理,避开其繁杂的关系操作,不仅仍保留对SQL标准的支持,而且扩展到也能对对象数据进行SQL操作.它突破了纯面向对象数据库的不通用性,以及纯关系数据模型的范式限制,实现了对象操作与关系操作的优势结合.Oracle Spatial是Oracle8i及以上版本数据库为实现快速、高效的储藏、存取、分析空间数据而把相关函数和过程集在一起的专用组件.利用Oracle Spatial可以在单个数据库事例中,实现非结构化、有嵌套关系的空间、属性数据的统一存储和管理.该文研究了Oracle数据库的空间数据类型的客户端映射.扩展了Oracle C++ Class的功能,设计了空间存取、查询、索引等操作的扩展类库,在GIS应用程序和数据库之间架设了一座桥梁,使空间数据和属性数据得到了有效的管理和使用.

目录

摘 要

绪论

1.1什么是地理信息系统?

1.2 GIS的数据特征

1.3 GIS的数据存储

第二章GIS的数据结构

2.1矢量数据结构

2.1.1实体型数据结构

2.1.2索引编码

2.1.3拓扑型编码

2.2栅格数据结构

2.2.1直接栅格编码

2.2.2游程压缩编码

2.2.3链式数据编码

2.2.4四叉树编码

2.3空间数据结构的新技术

2.3.1三维数据结构

2.3.2矢量-栅格一体化数据结构

2.3.3动态数据结构

第三章GIS数据模型与数据库

3.1传统的数据模型

3.1.1层次模型

3.1.2网络模型

3.1.3关系模型

3.2空间数据库的组织方式

3.2.1混合结构模型(hybrid model)

3.2.2扩展结构模型(extended model)

3.2.3统一数据模型(integrated model)

3.3面向对象数据库

3.4对象—关系型数据库

第四章基于ORDB的GIS数据存储与实现

第一节数据模型设计

4.1.1空间对象概念模型

4.1.2实现中的部分表结构描述

4.1.3对象的方法描述

第二节Oracle Spatial

4.2.1什么是Oracle Spatial?

4.2.2 Oracle Spatial中空间数据的几何学存储模型

4.2.3 Oracle Spatial的对象存储模型

第三节利用Spatial对空间数据进行存储和管理

4.3.1点的存放

4.3.2长方形的存放

4.3.3普通多边形的存放：

4.3.4带岛的多边形的存放

4.3.5复杂线的存放

4.3.6复杂多边形存放

4.3.7带岛的复杂多边形

第四节空间索引

4.4.1 R-Tree索引和QUAD-Tree索引

4.4.2 xxx_SDO_INDEX_INFO视图

4.4.3 xxx_SDO_INDEX_METADATA视图

4.4.4创建索引

第五章 系统设计

5.1系统介绍

5.2系统类和类关系

5.3数据存储与操作

5.3.1 连接Oracle

5.3.2空间表的操作

5.3.3数据存取操作

5.3.4空间数据操作

5.3.5空间索引功能

5.4系统功能

5.4.1图层管理

5.4.2地图缩放与信息获取

5.4.3条件查询

小结

参考文献

致谢