『壹』 空間資料庫的數據模型有哪幾種
目前在空間資料庫領域,常用的數據模型有:1、層次模型 2、網路模型 3、關系模型 4、面向對象模型
『貳』 海量空間數據存儲
(一)空間數據存儲技術
隨著地理信息系統的發展,空間資料庫技術也得到了很大的發展,並出現了很多新的空間資料庫技術(黃釗等,2003),其中應用最廣的就是用關系資料庫管理系統(RDBMS)來管理空間數據。
用關系資料庫管理系統來管理空間數據,主要解決存儲在關系資料庫中的空間數據與應用程序之間的數據介面問題,即空間資料庫引擎(SpatialDatabase Engine)(熊麗華等,2004)。更確切地說,空間資料庫技術是解決空間數據對象中幾何屬性在關系資料庫中的存取問題,其主要任務是:
(1)用關系資料庫存儲管理空間數據;
(2)從資料庫中讀取空間數據,並轉換為GIS應用程序能夠接收和使用的格式;
(3)將GIS應用程序中的空間數據導入資料庫,交給關系資料庫管理。
空間資料庫中數據存儲主要有三種模式:拓撲關系數據存儲模式、Oracle Spatial模式和ArcSDE模式。拓撲關系數據存儲模式將空間數據存在文件中,而將屬性數據存在資料庫系統中,二者以一個關鍵字相連。這樣分離存儲的方式由於存在數據的管理和維護困難、數據訪問速度慢、多用戶數據並發共享沖突等問題而不適用於大型空間資料庫的建設。而OracleSpatial實際上只是在原來的資料庫模型上進行了空間數據模型的擴展,實現的是「點、線、面」等簡單要素的存儲和檢索,所以它並不能存儲數據之間復雜的拓撲關系,也不能建立一個空間幾何網路。ArcSDE解決了這些問題,並利用空間索引機制來提高查詢速度,利用長事務和版本機制來實現多用戶同時操縱同一類型數據,利用特殊的表結構來實現空間數據和屬性數據的無縫集成等(熊麗華等,2004)。
ArcSDE是ESRI公司開發的一個中間件產品,所謂中間件是一個軟體,它允許應用元素通過網路連接進行互操作,屏蔽其下的通訊協議、系統結構、操作系統、資料庫和其他應用服務。中間件位於客戶機/伺服器的操作系統之上,管理計算資源和網路通訊,並營造出一個相對穩定的高層應用環境,使開發人員可以集中精力於系統的上層開發,而不用過多考慮系統分布式環境下的移植性和通訊能力。因此,中間件能無縫地連入應用開發環境中,應用程序可以很容易地定位和共享中間件提供的應用邏輯和數據,易於系統集成。在分布式的網路環境下,客戶端的應用程序如果要訪問網路上某個伺服器的信息,而伺服器可能運行在不同於客戶端的操作系統和資料庫系統中。此時,客戶機的應用程序中負責尋找數據的部分只需要訪問一個數據訪問中間件,由該中間件完成網路中數據或服務的查找,然後將查找的信息返回給客戶端(萬定生等,2003)。因此,本系統實現空間資料庫存儲的基本思想就是利用ArcSDE實現各類空間數據的存儲。
目前,空間數據存儲技術已比較成熟,出現了許多類似ArcSDE功能的中間件產品,這些軟體基本上都能實現空間數據的資料庫存儲與管理,但對於海量空間數據的存儲,各種軟體性能差別較大。隨著數據量的增長,計算機在分析處理上會產生很多問題,比如數據不可能一次完全被讀入計算機的內存中進行處理。單純依賴於硬體技術,並不能滿足持續增長的數據的處理要求。因此需要在軟體上找到處理海量數據的策略,並最終通過軟硬體的結合完成對海量數據的處理。在海量數據存儲問題上,許多專家從不同側面進行過研究,Lindstrom在地形簡化中使用了外存模型(Out-of-core)技術;鍾正採用了基於數據分塊、動態調用的策略;汪國平等人在研究使用高速網路進行三維海量地形數據的實時交互瀏覽中,採用了分塊、多解析度模板建立模型等方法。這些技術、方法已經在各自系統上進行了研究和實現。本系統採用的ArcSDE軟體基本上也是採用分塊模型的方法,具體存儲和操作不需要用戶過多了解,已經由ArcSDE軟體實現。因此,對海量數據的存儲管理,更需要從數據的組織方式等方面進行設計。塔里木河流域生態環境動態監測系統採集了大量的遙感影像、正射影像等柵格結構的數據,這些數據具有很大的數據量,為適應流域空間基礎設施的管理需要,採取一種新的方式來管理、分發這些海量數據以適應各部門的快速瀏覽和管理需要。
(二)影像金字塔結構
影像資料庫的組織是影像資料庫效率的關鍵,為了獲得高效率的存取速度,在數據的組織上使用了金字塔數據結構和網格分塊數據結構。該技術主導思想如下:
(1)將資料庫中使用到的紋理處理成為大小一致的紋理塊;
(2)為每塊紋理生成5個細節等級的紋理,分別為0、1、2、3、4,其中1級紋理通過0級紋理1/4壓縮得到,2級紋理通過1級紋理1/4壓縮得到,…,以此類推;
(3)在顯示每個塊數據之前,根據顯示比例的大小,並以此決定該使用那一級的紋理;
(4)在內存中建立紋理緩沖池,使用LRU演算法進行紋理塊的調度,確保使用頻率高的紋理調度次數盡可能少。
(三)影像數據壓縮
影像數據壓縮有無損壓縮和有損壓縮兩個方法,具體採取哪種壓縮方法需根據具體情況確定。對於像元值很重要的數據,如分類數據、分析數據等採用無損壓縮(即LZ77演算法),否則採用有損壓縮(即JPEG演算法)。通過對影像數據的壓縮,一方面可以節約存儲空間,另一方面可以加快影像的讀取和顯示速度。影像數據的壓縮一般與構建金字塔同時進行,在構建影像金字塔過程中自動完成數據的壓縮。
『叄』 數據模型主要有4種,分別是什麼
有三種。
1、層次模型
將數據組織成一對多關系的結構,用樹形結構表示實體及實體間的聯系。
2、網狀模型
用連接指令或指針來確定數據間的網狀連接關系,是具有多對多類型的數據組織方式 。
3、關系模型
以記錄組或數據表的形式組織數據,以便於利用各種實體與屬性之間的關系進行存儲和變換,不分層也無指針,是建立空間數據和屬性數據之間關系的一種非常有效的數據組織方法 。
(3)存儲空間數據的三種傳統數據模型擴展閱讀
層次模型
層次模型將數據組織成一對多關系的結構,層次結構採用關鍵字來訪問其中每一層次的每一部分。
層次模型發展最早,它以樹結構為基本結構,典型代表是IMS模型。
優點是存取方便且速度快;結構清晰,容易理解;數據修改和資料庫擴展容易實現;檢索關鍵屬性十分方便。
『肆』 傳統的基本數據模型有哪幾種
數據發展過程中產生過三種基本的數據模型,它們是層次模型、網狀模型和關系模型。這三種模型是按其數據結構而命名的,前兩種採用格式化的結構。在這類結構中實體用記錄型表示,而記錄型抽象為圖的頂點,記錄型之間的聯系抽象為頂點間的連接弧,整個數據結構與圖相對應。
其中層次模型的基本結構是樹形結構;網狀模型的基本結構是一個不加任何限制條件的無向圖。關系模型為非格式化的結構,用單一的二維表的結構表示實體及實體之間的聯系,關系模型是目前資料庫中常用的數據模型。
組成要素
數據模型所描述的內容:數據結構、數據操作、數據約束。
1、數據結構:數據模型中的數據結構主要描述數據的類型、內容、性質以及數據間的聯系等。數據結構是數據模型的基礎,數據操作和約束都建立在數據結構上。不同的數據結構具有不同的操作和約束。
2、數據操作:數據模型中數據操作主要描述在相應的數據結構上的操作類型和操作方式。
3、數據約束:數據模型中的數據約束主要描述數據結構內數據間的語法、詞義聯系、它們之間的制約和依存關系,以及數據動態變化的規則,以保證數據的正確、有效和相容。
『伍』 空間數據模型概念和主要類型有哪些
空間數據模型概念和主要類型:
空間數據模型是關於現實世界中空間實體及其相互間聯系的描述。空間數據模型的主要類型:基於對象(要素)的模型;網路模型;場模型。
要素模型:
點對象,由特定位置、維數為零的物體;線對象,維度為一的空間組成部分;多邊形對象,即面狀實體,通常用封閉曲線加內點來表示。矢量模型即是基於要素的,將現象看成原型實體的集合,矢量模型的表達源於空間實體的本身,通常以坐標來定義。
網路模型:地物被抽象為鏈、節點等對象,同時要注意其連通關系。
場模型:
用於模擬一定空間內連續分布的現象,常用柵格數據模型描述。柵格數據模型是基於連續鋪蓋的,它是將連續空間離散化,以規則或不規則的鋪蓋覆蓋整個空間。
基於對象的模型強調了離散對象,網路模型表示了特殊對象之間的交互,場模型表示了二維或三維空間中連續變化的數據。
要素模型和場模型的不同在於一個是先選擇要素,再回答它在哪裡的問題;場模型實現選擇一個位置,在回答哪裡怎麼樣的問題,最後都得到數據。網路模型的基本特徵是:節點數據之間沒有明確的從屬關系,一個節點可以與其他多個節點建立聯系,將數據組織成有向圖結構,它反映了現實世界中常見的多對多關系,在一定程度上支持數據的重構。
以上內容均根據學員實際工作中遇到的問題整理而成,供參考,如有問題請及時溝通、指正。
『陸』 資料庫管理系統常見的數據模型有層次模型,網狀模型和什麼
資料庫管理系統常見的數據模型有層次模型,網狀模型和語義模型。
在關系模型基礎上增加全新的數據構造器和數據處理原語,用來表達復雜的結構和豐富的語義的一類新的數據模型。
資料庫管理系統是一個能夠提供數據錄入、修改、查詢的數據操作軟體,具有數據定義、數據操作、數據存儲與管理、數據維護、通信等功能,且能夠允許多用戶使用。另外,資料庫管理系統的發展與計算機技術發展密切相關。
為此,若要進一步完善計算機資料庫管理系統,技術人員就應當不斷創新、改革計算機技術,並不斷拓寬計算機資料庫管理系統的應用范圍,從而真正促進計算機資料庫管理系統技術的革新。
(6)存儲空間數據的三種傳統數據模型擴展閱讀:
資料庫管理應盡可能地消除了冗餘,但是並沒有完全消除,而是控制大量資料庫固有的冗餘。例如,為了表現數據間的關系,數據項的重復一般是必要的,有時為了提高性能也會重復一些數據項。
通過消除或控制冗餘,可降低不一致性產生的危險。如果數據項在資料庫中只存儲了一次,則任何對該值的更新均只需進行一次,而且新的值立即就被所有用戶獲得。
如果數據項不只存儲了一次,而且系統意識到這點,系統將可以確保該項的所有拷貝都保持一致。不幸的是,許多DBMS都不能自動確保這種類型的一致性。
資料庫應該被有許可權的用戶共享。DBMS的引入使更多的用戶可以更方便的共享更多的數據。新的應用程序可以依賴於資料庫中已經存在的數據,並且只增加沒有存儲的數據,而不用重新定義所有的數據需求。
『柒』 什麼是空間數據,它包括那幾種類型
空間數據又稱幾何數據,它用來表示物體的位置、形態、大小分布等各方面的信息,是對現世界中存在的具有定位意義的事物和現象的定量描述。根據在計算機系統中對地圖是對現實教想的存儲組織、處理方法的不同,以及空間數據本身的幾何特徵,空間數據又可分為圖形數據和圖像數據。
空間數據包括以下五種類型:
1、地圖數據:這類數據主要來源於各種類型的普通地圖和專題地圖,這些地圖的內容非常豐富。
2、影像數據:這類數據主要來源於衛星、航空遙感,包括多平台、多層面、多種感測器、多時相、多光譜、多角度和多種解析度的遙感影像數據,構成多元海量數據。
3、地形數據:這類數據來源於地形等高線圖的數字化,已建立的數據高程模型(DEM)和其他實測的地形數據。
4、屬性數據:這類數據主要來源於各類調查統計報告、實測數據、文獻資料等。
5、混合數據:這類數據來源於衛星、航空遙感與各種類型的普通地圖和專題地圖形成多方面數據。
空間數據結構是空間數據適合於計算機存儲、管理、處理的邏輯結構,是空間數據在計算機內的組織和編碼形式,是地理實體的空間排列和相互關系的抽象描述。它是對空間數據的一種理解和解釋。
空間數據結構又是指空間數據的編排方式和組織關系。空間數據編碼是指空間數據結構的具體實現,是將圖形數據、影像數據、統計數據等資料按一定的數據結構轉換為適合計算機存儲和處理的形式。不同數據源採用不同的數據結構處理,內容相差極大,計算機處理數據的效率很大程度取決於數據結構。
(7)存儲空間數據的三種傳統數據模型擴展閱讀:
空間資料庫管理系統是空間資料庫的核心軟體,將對空間數據和屬性數據進行統一管理,為GIS應用開發提供空間資料庫管理系統除了必須具備普通資料庫管理系統的功能外,還具有以下三方面研究內容:
1、空間數據存儲管理,實現空間數據強大的基礎平台。和屬性數據的統一存儲和管理,提高數據的存儲性能和共享程度,設計實現空間數據的索引機制,為查詢處理提供快速可靠的支撐環境。
2、支持空間查詢的SQL語言,參照SQL-92和OpenGIS標准,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。
3、查詢,供相關人士查詢數據。
參考資料來源:網路-空間數據
『捌』 地理信息系統中常用的空間數據模型有哪些類型
1、概念模型(場模型:用於描述空間中連續分布的現象;對象模型:用於描述各種空間地物;網路模型:可以模擬現實世界中的各種網路)
2、邏輯數據模型(矢量數據模型,柵格數據模型和面向對象數據模型等)
3、物理數據模型(概念數據模型在計算機內部具體的存儲形式和操作機制,即在物理磁碟上如何存放和存取,是系統抽象的最底層。)
『玖』 簡述當前的空間數據模型有哪些類型,並進行簡要描述和比較分析
簡述當前的空間數據類型有哪些,並進行簡要描述和比較分析。
答:空間數據按照其特徵可以分為三種類型:
1、 空間特徵數據,記錄的是空間實體的位置、形狀和大小等幾何特徵,以及與相鄰物體的
拓撲關系。這是地理信息系統區別於其他資料庫管理系統的標志。
2、 專題屬性特徵數據,描述地理實體所具有的各種性質,如地形的坡度、坡向、某地的年
降雨量、土地酸鹼類型、人口密度、交通流量、空氣污染程度等。專題屬性特徵通常以數字、符號、文本和圖像等形式來表示。
3、 時間特徵數據,時間屬性是指地理實體的時間變化或數據採集的時間等,空間數據總是
在某一特定的時間內採集的到或計算產生的。
按照空間數據的組織方法可以分為:
1、矢量數據結構,在矢量模型中,現實世界的要素位置和范圍可以採用點、線或面表達,與它們在地圖上表示相似,每一個實體的位置是用他們在坐標參考系統中的空間坐標定義。 2、柵格數據結構,在柵格模型中,空間被規則的劃分為柵格,地理實體的位置和狀態使用它們占據的柵格的行、列來定義的,每個柵格的大小代表了定義的空間解析度。
兩者的比較分析:
矢量結構的優點:1數據結構緊湊、冗餘度低2有利於網路和檢索分析3圖形顯示質量好精度高。缺點:1數據結構復雜2多邊形疊加分析及鄰域搜索比較困難。 柵格結構的優點:1數據結構簡單2便於空間分析和地表模擬3現勢性較強4易於與遙感結合及信息共享。缺點:1數據量大2投影轉換比較復雜。
『拾』 常用的數據模型有__________三種
目前最常用的三種數據模型為層次模型、網狀模型和關系模型。其相關介紹如下:
1、層次模型:層次模型將數據組織成一對多關系的結構,層次結構採用關鍵字來訪問其中每一層次的每一部分。層次模型發展最早,它以樹結構為基本結構,典型代表是IMS模型。優點是存取方便且速度快;結構清晰,容易理解;數據修改和資料庫擴展容易實現;檢索關鍵屬性十分方便。
2、網狀模型:網狀模型用連接指令或指針來確定數據間的顯式連接關系,是具有多對多類型的數據組織方式。網狀數據模型通過網狀結構表示數據間聯系,開發較早且有一定優點,目前使用仍較多,典型代表是DBTG模型。優點是能明確而方便地表示數據間的復雜關系。
3、關系模型:關系模型以記錄組或數據表的形式組織數據,以便於利用各種地理實體與屬性之間的關系進行存儲和變換,不分層也無指針,是建立空間數據和屬性數據之間關系的一種非常有效的數據組織方法。優點在於結構特別靈活,概念單一,滿足所有布爾邏輯運算和數學運算規則形成的查詢要求;能搜索、組合和比較不同類型的數據;增加和刪除數據非常方便。