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【空间数据管理 与 空间数据组织 区别与联系】先有空间数据管理，后有空间数据组织

将数据按空间数据管理的方式将数据存储起来，存储完了就得到这些东西：图形文件、属性文件、图层、要素记录、图形字段、属性字段

1. 空间数据管理：解决的是 “存”的问题、索引的问题
2. 空间数据组织：而存完之后，这些名称、概念、概念之间的关系怎么关注，是什么时候去关注？解决如何有意义的“取”数据

1 空间数据组织的定义

【空间数据组织的定义】在空间数据提取的过程中，用户对空间数据的理解（如项目，工作区域，图幅，图层，数据集等）及这些可理解元素的计算机逻辑表示，就是空间数据组织
【解释】赋予数据一些概念（工程、工作区域、图幅、集合、图层、属性表、要素），让冷冰冰的数据变成了活生生的有机状态，这种状态是人赋予他的
【实质】第一，空间数据组织是这些概念；第二，是这些概念的关系问题（工程与工作区域有没有关系）

2 空间数据组织方法

【空间数据的组织方法】依据于空间数据管理的模式，有几种空间数据管理模式就有几种空间数据的组织方法 –> 有四种空间数据管理的模式，对应四种空间数据组织方法

1. 文件-关系型空间数据管理模式下的空间数据组织
2. 全关系型空间数据管理模式下的空间数据组织
3. 对象-关系型空间数据管理模式下的空间数据组织
4. 纯对象空间数据管理模式下的空间数据组织

2.1 文件-关系型方法

文件-关系型空间数据管理模式下的空间数据组织

2.1.1 管理的方法

以图幅是核心
【文件-关系型空间数据管理的问题】在操作系统的层面来看，一个文件大小不能太大
【怎么办】分幅，由大变小、化整为零 => 图幅是核心
【现在空间数据库已经可以把数据全部存起来，为什么还要分幅？】为了方便更新，以图幅为单元进行更新、组织、重新入库 –> 图幅目前还是一种很有效的数据组织方法，数据管理手段

2.1.2 引发的问题

由图幅所引发的问题

1. 图幅的数据组织问题：当将整体变为部分，如何在逻辑上保证部分的意志和统一
   【例子】对百度地图进行不断的放大，实际上每放大一个级别，就是由无数个瓦片（小图片）来组成的，每个小图片在不同的比例尺上会不同的切，实际上就形成类似于金字塔的结构–>这些瓦片都是事先划分好放在后台的，在数据存储分析的时间怎么办？逻辑上怎么保持一致性，怎么保持这种关联？
2. 图形库的管理问题：当图幅增多的时间，如果实现对图幅的查找和管理
3. 属性数据的组织问题：当图幅下的所有图层（地物类）合并成一个文件时，带来了“属性数据的组织”问题
   【例子】一条铁路横亘了四个图幅，这条铁路的属性数据不可能存四次

2.1.3 文件-关系型下的空间数据组织

文件-关系型数据管理模式–>实质是图幅管理的形式–>图幅所引发的问题–>使用图幅数据组织来解决

2.1.3.1 图幅数据组织

【解决的问题】如何把多个图幅进行有效的组织起来
【图幅数据的组织方法】GIS工程–>工作区–>图幅–>工作层–>地物类–>地物

1. GIS工程：将某一个问题或某一项GIS任务称为一个GIS工程
2. 工作区(workspace)：对于大范围的数据，要先进行分幅，而后根据需要往往将一幅或相邻几幅图当做一个工作单元，称为工作区
3. 图幅：随着工程范围的扩大，必须将空间数据进行分幅管理
4. 工作层：为空间数据处理的一个工作单元，工作区由若干工作层组成，一个工作层由一种或多种的地物类组成。道路、水系、居民地等可看成工作层，在此基础上构建了工作区
   【工作层、工作区区别】工作层在范围上可能与工作区一致，但在垂直方向上则因软件系统不同而名称和定义不同
   • ArcInfo的工作层称为coverage，一个coerage就是一个工作目录，该目录下包括控制点信息文件、标识点文件、弧段文件、多边形文件等
5. 逻辑层：在工作层的基础上，如果研究对象过于庞大（例如所有地物类），或者需要分类研究，或者为了显示、制图和查询方便，仍需要对其进行分层，此时可以进行逻辑层的划分
   【例子】如研究全国道路交通网，可依需要分别研究铁路、公路（高速公路、等级公路、等外公路）等，此时，可以在道路层的基础上划分逻辑层。一个工作层可以是一个逻辑层，也可以是某一个覆盖层
6. 地物类：类型相同的地物总称

2.1.3.2 图形库的管理

【问题】图幅的拼接、跨图幅的裁切、漫游、分析，每个图幅放起来怎么管理

1. 当GIS所管理的区域和所要求的比例尺都比较大时，数据库会包含大量的图幅，涉及多个工作区及很多工作层的数据组织和管理
2. 这时，GIS软件必须让用户能在整个区域内进行众多图幅（分区）、工作层调用，图幅拼接和跨图幅的裁剪、开窗，跨图幅工作层的漫游、查询、分析和制图等

【解决】建立图幅的索引
这就涉及图库的管理，在无缝大地图的方式下，图库管理职能通过有效的分幅（分区）、分层的空间索引，以满足用户对具体的局部区域和专题层的操作、检索的需要

【评价】

1. 图库管理是海量空间数据管理的需要，大型GIS软件必备的功能，管理效率衡量GIS软件优劣的重要指标
2. 为了提高海量空间数据的管理效率，GIS必须建立强有力的空间索引和查询机制

2.1.3.2 属性数据组织

1. 属性数据放表里面
2. 图形数据放文件里面

【问题】属性怎么组织呢？
属性数据由关系数据库系统管理，但它的文件组织方式也要服从上述工作层、工作区和图库的要求，以便于图形文件协调工作，共同组成工作区、工作层，并进行跨图幅操作

【方案一】一个地物类对应一张属性表，放在工程的下面，进行集中管理，方便查阅
【优点】不同工作区的相同地物类的属性是放在一起的，便于属性的工程管理，大大提高了工程范围内查找某个属性的速度
【缺点】过于呆板，不利于具有相同属性数据文件的组织，造成冗余

【方案二】一个工作层对应一个属性文件
【缺点】一个工作层对应一个属性文件，如果工作层下再细分成逻辑层，采用这种方面，会对属性信息的检索和更新带来极大不便

【方案三】两种方式混合：更有弹性的方式是既可以设计一个地物类有一个属性表，又可以多个地物类共用一个属性表
[举例] GeoStar的属性数据文件组织与管理方式吸收了前两者的优点

1. 介绍：在GeoStar中，既可以对每一个地物类设计属性表，也可以对属性项相同或相近的多个地物类设计一个公用的属性表
2. 应用举例：交通地理信息为例，高速公路、一级公路、二级公路、乡镇公路，它们的地物类型编码可能不同，但它们的属性项可能相同，因而他们可以共有一个属性表，以便查询、现实和最佳路径分析

2.1.4 该组织方法缺陷

1. 图幅文件数据太多，不便于管理
2. 图形和属性数据分别组织，导致数据的一致性和完整性难以得到保证
3. 数据的分布式共享和更新比较困难
4. 数据安全性较差

2.1.5 举例

coverage文件-关系型下的组织形式

2.2 全关系型数据管理模型下的数据组织

【代表】ArcGIS的Geodatabase
【做法】用成熟的关系数据库实现图形数据和属性数据的一体化存储和组织

【具体组织的内容】

1. 图形数据的关系型组织
2. 属性数据的关系型组织
3. 空间关系的关系型组织

【相关概念】

1. 数据集
2. 图层
3. 空间索引
4. 要素
5. 记录

3 空间数据组织的内涵

1. 揭示最基本的GIS原理
   GIS是空间数据和属性数据的综合体，如何对空间数据和属性数据进行组织是基本的GIS原理
2. 空间数据模型的自然延伸
   空间数据模型的抽象完之后–>如何进行存储即涉及到了空间数据管理的问题–>如何理解操纵和取已存的冷冰冰的数据即是空间数据组织问题
3. GIS平台软件的精髓体现
   MapInfo，ArcInfo强调的正是空间数据组织，因为空间数据组织的不同而不同
4. GIS软件操纵空间数据的核心
   各个GIS软件，目录树是最核心的，是理解和操纵空间数据的入口

4 空间数据组织的“变”与“不变”

1. 空间数据的组织方式 随空间数据管理模式而变
2. 不变的是空间数据组织的内涵：工程；工作区；图幅；图层；属性表；关系表；数据集；要素类

【拓展】

1. 国家基础地理信息系统：nfgis.nsdi.gov.cn/

5 总结

5.1 GIS的数据分层

【数据分层】地理空间数据按某种属性特征形成一个数据层的过程称为数据分层

1. 数据层也称图层是描述某一地理区域的某一（有时也可以是多个）属性特征的数据集
2. 因此，某一个区域的地理姆博阿可以看成是若干图层的集合

【分层的方法/分层原原则】

1. 按专题分层：每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据。如地貌层、水系层、道路层、居民地层等
2. 按时间序列分层：把不同时间或不同时期的数据分别构成各个数据层
3. 按实体几何类型分层：因数据文件存储和属性管理的需要，因点、线、面实体在数据结构上的差别，GIS软件一般都按点、线、面类型分别存储文件
4. 按实体属性结构分层：即便是同一类型或同一专题的数据，因属性取值类型或属性项的不同，也需将它们分在不同的图层
5. 按照垂直分带性分层：在考古和地质勘探应用中，根据位于不同年代或地质层进行分层

【分层考虑的因素】

1. 【性质相同相近的要素放在同一层】按要素分层，性质相同或相近的要素应放在同一层。依据是国家相关信息分类标准
2. 【考虑数据与数据之间的关系】哪些数据有公共边，哪些数据之间有隶属关系等，这些因素都将影响层的设置
3. 【专题信息数据单独一层或放在较少的层中】基础信息数据分层较细，各种专题信息数据一般放在单独的一层或较少的基层中
4. 【考虑用户视图的多样性】
5. 【考虑数据与功能的关系】如哪些数据经常在一起使用，哪些功能是起主导作用的功能等
6. 【更新问题】更新一般以层为单位进行处理，所以应考虑将变更频繁的数据分离出来
7. 【数据量平衡】分层时应估计数据量的大小，各层数据的数据量最好比较均衡
8. 【避免冗余】尽量减少冗余数据

5.2 数据库中空间数据是如何进行分幅组织

【分幅组织的必要性】无论采用何种空间数据管理模式，空间数据的组织方式均非常重要

1. 由于GIS工程通常涉及范围较广，所以必须采用分幅管理，类似于传统地图分幅
2. 图幅一般对应一块区域，常见的分幅方式有标准分幅和区域分幅

【分幅组织方式】总的来说说，GIS工程中空间数据通常以工作区-图幅-工作层-地物类-地物的方式进行组织的

1. 根据需要往往将一幅或者相邻几幅图当做一个工作单元，称之为工作区
2. 工作层被定义为空间数据处理的一个工作单元，工作区由若干个工作层组成
3. 工作区中，除了包含相应图幅的各层空间数据之外，还应包含对数据库的连接和操作