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地理空间数据存储量和存储密度不断地增长，一方面，作为其管理工具的地理空间数据库，由于在存取方法、查询修改和空间分析计算研究方面相对滞后，从而给基于地理空间信息的数据挖掘、知识发现带来困难。另一方面，互联网的迅速发展，为基于地理空间数据库的分布式应用提供了强大的运行平台，从客观上也要求地理空间数据库，尤其是其核心地理空间数据模型的研究能够满足面向互联网应用的，高效、灵活、易使用、可扩展的地理空间数据存取、查询和计算方法体系。
针对上述问题，在总结了数据库理论、空间数据模型构建方法和计算几何算法，并结合新一代Web可视化数据标准X3D的基础上，将X3D数据格式的节点与空间数据类型系统一一对应起来，论文首次提出了以计算机科学中数据库理论的数据模型研究为中心，来构建对象关系型地理空间数据模型的整体架构，以数学的范畴学理论为理论支持，来构建空间数据模型的空间类型系统，以计算几何为实现手段，来构建空间数据模型的空间数据操作集。从而，建立了一种面向Web基于X3D的对象关系型地理空间数据模型X3D—based ORGDM(X3D—basedObject—Relation Geospatial Data Model，X3D—based ORGDM)。借鉴了数据模型设计过程中的定性评价方法体系，先对X3D—based ORGDM模型进行了定性分析。然后，参考了数据的不同管理方式对其存取速度影响的比较研究，结合地理空间数据自身特点，建立了一套地理空间数据模型定量化评价方法。并选择了一定数量的空间数据作为样本，设计了实验对基于文件系统和基于X3D—basedORGDM的地理空间数据库，这两种不同管理方式下地理空间数据的空间计算性能进行定量分析。
实验结果显示，基于X3D-bascd ORGDM的地理空间数据库的空间计算性能，明显优于基于文件系统管理方式下。因此，作为地理空间数据库的核心，X3D-bascd ORGDM灵活开放的体系结构、优化查询语言的支持、分析算法的可扩展性，以及它优异的空间计算性能，不仅有助于进行地理空间数据挖掘和知识发现，它高效的数据输入、输出接口，还能为其面向Web的应用提供有力的支撑。