空間數(shù)據(jù)庫的類型和存取結(jié)構(gòu)

【摘 要】空間數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)在計算機物理存儲介質(zhì)上存儲的與應用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和。本文提出了一種適用于空間數(shù)據(jù)類型的存取機制：關(guān)系—對象型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它能有效地存貯和處理各種類型的空間信息及多媒體信息。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)類型 存取機構(gòu)

【中圖分類號】P208 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）03-0043-01

一 引言

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只適用于管理二維數(shù)據(jù)（如表格、正文、字符串等）。隨著數(shù)據(jù)庫應用領(lǐng)域的不斷擴展，涌現(xiàn)出聲、圖、動畫等新的數(shù)據(jù)類型。這些類型的共同之處是要處理基于空間概念上的數(shù)據(jù)。近年來，美國、德國等科技先進國家正在開發(fā)對空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究，試圖在大部分傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）的基礎上捆綁一些處理空間信息的功能模塊。

二 空間數(shù)據(jù)庫管理機制的特點

空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是空間數(shù)據(jù)庫的核心軟件，將對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，為GIS應用開發(fā)提供空間數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)除了必須具備普通數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能外，還具有以下兩方面的研究內(nèi)容：（1）空間數(shù)據(jù)存儲管理，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)強大的基礎平臺。和屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和管理，提高數(shù)據(jù)的存儲性能和共享程度，設計實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的索引機制，為查詢處理提供快速可靠的支撐環(huán)境。（2）支持空間查詢的SQL語言，參照SQL-92和OpenGIS標準，對核心SQL進行擴充，使之支持標準的空間運算，具有最短路徑、連通性等空間查詢功能。

三 空間數(shù)據(jù)類型

傳統(tǒng)的DBMS只能處理一些基本數(shù)據(jù)類型、時態(tài)數(shù)據(jù)類型、貨幣數(shù)據(jù)類型以及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型等。然而空間數(shù)據(jù)庫可以應用到許多不同的領(lǐng)域，如擴充傳統(tǒng)數(shù)據(jù)類型、編制轉(zhuǎn)換函數(shù)或編程模擬新類型，但這種方法的效率不是非常理想。當我們運用數(shù)據(jù)庫引擎時，我們必須要增加空間數(shù)據(jù)類型處理的功能。由于篇幅有限，在此我們就暫時給出幾個面向空間實體的數(shù)據(jù)類型。

1.如果一個對象針對某個參照系，它的尺寸大小無關(guān)緊要，可抽象成為一個點模型

如一所學?；蛞患裔t(yī)院所占空間在小比例尺地形圖上無法表示大小時，通常我們用一個點來表示。數(shù)字線劃數(shù)據(jù)是將空間的物直接抽象為點、線、面的實體，用坐標描述它的位置和形狀。這種抽象的概念直接來源于地形測圖的思想。當要繪制地圖時，根據(jù)道路等級給它配賦一定寬度、線型和顏色。這種描述非常適用于計算機表達，用抽象圖形表達地理空間實體。

2.影像數(shù)據(jù)包括遙感影像和航空影像，它可以是彩色影像，也可以是灰度影像

影像數(shù)據(jù)在現(xiàn)代GIS中起到越來越重要的作用。其主要原因：一是數(shù)據(jù)源豐富，二是生產(chǎn)效率高，三是它直觀而又詳細地記錄了地表的自然現(xiàn)象，人們使用它可以加工出各種信息，如進一步采集數(shù)字線劃數(shù)據(jù)。在GIS中影像數(shù)據(jù)一般經(jīng)過幾何和灰度加工處理，使它變成具有定位信息的數(shù)字正射影像。

四 關(guān)系—對象型存取結(jié)構(gòu)

關(guān)系—對象型存取結(jié)構(gòu)相對傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型，用更豐富的數(shù)據(jù)語義區(qū)別了對象類屬性和關(guān)系類型屬性兩個概念，使其適用于半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲與管理。從分析空間數(shù)據(jù)的半結(jié)構(gòu)化特征入手，以空間數(shù)據(jù)的嵌套關(guān)系為管理對象，實現(xiàn)了在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中對空間半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲與管理。如適用于二值圖像存儲的四叉樹；有利于表示空間規(guī)則物件的八叉樹；GIS領(lǐng)域里常用的柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和拓撲型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“點—線—面”結(jié)構(gòu)；此外還有R樹、R+樹等。這些結(jié)構(gòu)在不同領(lǐng)域得到廣泛的應用，但是無論哪種結(jié)構(gòu)，都有局限性，只能適用于某一領(lǐng)域或幾種應用領(lǐng)域。很難找到一種通用的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來有效管理不同類型的數(shù)據(jù)。

五 結(jié)論

數(shù)據(jù)庫因不同的應用要求會有各種各樣的組織形式。數(shù)據(jù)庫的設計是根據(jù)不同的應用目的和用戶要求，在一個給定的應用環(huán)境中，確定最優(yōu)的數(shù)據(jù)模型、處理模式、存貯結(jié)構(gòu)、存取方法，建立能反映現(xiàn)實世界的地理實體間信息之間的聯(lián)系，滿足用戶要求，又能被一定的DBMS接受，同時能實現(xiàn)系統(tǒng)目標并有效地存取、管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。簡言之，數(shù)據(jù)庫設計就是把現(xiàn)實世界中一定范圍內(nèi)存在的應用數(shù)據(jù)抽象成一個數(shù)據(jù)庫具體結(jié)構(gòu)的過程。

參考文獻

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〔責任編輯：肖薇〕