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摘 要：空间数据库是GIS的核心。GIS 所涉及的主要是空间数据，所以对于GIS 数据库的大量研究都跟空间数据结构和管理模式相关。该文分析了GIS空间数据的特征及其对数据库管理系统的要求，探讨了几种GIS 空间数据的管理模式。
关键词：地理信息系统；SDE；空间数据库；面向对象数据库
一、概述
地理信息系统（GIS，Geographical Information System）在国民经济各领域有着广泛的应用，特别是“数字地球”的提出，引起了各国政府的高度重视。这也使得地理信息系统理论面临着前所未有的挑战。关键性的技术问题之一是GIS空间数据模型的完备性和适应性问题。实践表明，对现有空间数据模型认识和理解的正确与否在很大程度上决定着GIS空间管理系统研制或应用空间数据库设计的成败，而对空间数据模型的深入研究又直接影响着新一代GIS系统的发展。
GIS的核心是空间数据库。空间数据库系统是一个存贮空间和属性数据的数据库系统，其数据模型和查询语言能支持空间数据类型和空间索引，并且提供空间查询和其它空间分析的方法。因此，现在的GIS软件都在朝集成结构的空间数据库技术方向发展，将空间数据和属性数据全部存储在数据库中。在目前的采用集成结构的商用空间数据库软件中，应用最广泛的当属Esri spatial database engine（SDE），它能将各种数据存放在关系数据库或对象关系型数据库管理系统中。
二、空间数据的特征
空间数据除了具有一般数据的特征（如选择性、可靠性、时间性、完备性、详细性及综合性等）之外，还具有一些区别于其他数据的特性。构成空间数据的特征主要有以下几点：（1）空间性：空间性是空间数据的主要特征，空间数据描述的是空间实体的位置、形态，甚至包括需要描述实体的空间拓扑关系等；（2）抽象性：空间数据是现实世界中的地物和地貌等特征的抽象描述抽象性的过程是人为地取舍数据的过程，也正是这一过程使得数据产生了多语义的问题；（3）多时空性：空间数据具有很强的时空性，一个空间数据库系统中的数据源中既有同一时间不同空间的数据系列，也有同一空间不同时间序列的数据。
三、传统数据库与空间数据库的比较
空间数据由于它本身的特征，用传统的数据库来管理时，存在着以下的一些弊处：（1）传统数据库管理的是不连续的、相关性较小的数字或字符，而空间数据是连续的，并且有很强的空间相关性。（2）传统数据库管理的实体类型较少，并且实体类型之间通常只有简单的、固定的空间关系，而空间数据的实体类型繁多，实体之间的空间关系较为复杂。（3）传统数据库系统存储的通常为等长记录的数据，而空间数据通常由于描述对象的不同而具有变长记录，并且数据项也可能多而复杂。（4）传统数据库系统只操作和查询数字和文字信息，而空间数据的管理中需要大量的空间数据操作和查询。
四、GIS 空间数据管理的要求
GIS 的一项重要功能就是具有空间分析功能。建立空间分析功能，不仅软件要有空间分析模型，而且其数据库必须支持空间分析功能，即数据库储存了拓扑关系的数据，通常空间拓扑数据与图形数据是合二为一的。GIS 要求在数据库内部必须能够很好地进行数据通信和协调，否则极易造成数据库混乱。同时，GIS 软件要求具有强大的信息检索和分析功能，这是建立在其数据库强大支持的基础上，需要高效访问大量数据，特别是一些图形影像等数据。
五、空间数据库的管理模式
（一）传统的GIS数据管理模式。传统的 GIS将空间数据或属性数据分开管理，空间数据用文件系统管理，属性数据用关系数据库 （RDBMS）管理，通过内置的属性数据库，将图形与数据库进行关联，实现属性到图形或图形到属性的双向查询。
（二）关系型的数据库管理模式。目前空间数据引擎技术流行的做法是以当前的关系数据库为基础，进行扩充和完善。在数据存储和组织上，将空间数据项作为单独的列加入到关系数据库的表，用户可像通常那样对表中数据进行查询、合并等，还可以进行由空间数据查属性和由属性查目标的空间分布等操作。
（三）时空数据模型。由于空间对象是随时间变化的，而这种动态变化规律在许多应用领域中，如环境检测、地震救援、天气预报等的求解过程中起着十分重要的作用。目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充，如在关系模型的元组中加入时间，在对象模型中引入时间属性。
六、结语
在地理信息系统（GIS）的集成环境中，数据库被GIS系统平台完全封装，并且在同一进程中对数据库进行操作，效率较高；不仅具有图形显示、编辑处理功能，而且提供了强大的空间分析能力，通过内置的属性数据库，将图形与数据库进行关联，实现属性到图形或图形到属性的双向查询。ESRI 公司的SDE 是目前应用最为广泛的空间数据库软件，它将空间数据和非空间数据集成在通用的DBMS 中，使得空间数据得到有效的管理。SDE 中的数据采用无缝数据连接方式，使得数据的检索效率大大增强。SDE 采用的先进技术，对我们开发自己的空间数据库系统是很好的借鉴。
参考文献
[1] 汤国安，赵牡丹.地理信息系统[M].北京：科学出版社.
[2] 李爱勤，龚健雅，李德仁.大型GIS地理数据库的无缝组织[J].武汉测绘科技大学报.
[3] 刘仁义，刘南，苏国中.图形数据与关系数据库的结合及其应用[J].测绘报.
关键词：地理信息系统；SDE；空间数据库；面向对象数据库
一、概述
地理信息系统（GIS，Geographical Information System）在国民经济各领域有着广泛的应用，特别是“数字地球”的提出，引起了各国政府的高度重视。这也使得地理信息系统理论面临着前所未有的挑战。关键性的技术问题之一是GIS空间数据模型的完备性和适应性问题。实践表明，对现有空间数据模型认识和理解的正确与否在很大程度上决定着GIS空间管理系统研制或应用空间数据库设计的成败，而对空间数据模型的深入研究又直接影响着新一代GIS系统的发展。
GIS的核心是空间数据库。空间数据库系统是一个存贮空间和属性数据的数据库系统，其数据模型和查询语言能支持空间数据类型和空间索引，并且提供空间查询和其它空间分析的方法。因此，现在的GIS软件都在朝集成结构的空间数据库技术方向发展，将空间数据和属性数据全部存储在数据库中。在目前的采用集成结构的商用空间数据库软件中，应用最广泛的当属Esri spatial database engine（SDE），它能将各种数据存放在关系数据库或对象关系型数据库管理系统中。
二、空间数据的特征
空间数据除了具有一般数据的特征（如选择性、可靠性、时间性、完备性、详细性及综合性等）之外，还具有一些区别于其他数据的特性。构成空间数据的特征主要有以下几点：（1）空间性：空间性是空间数据的主要特征，空间数据描述的是空间实体的位置、形态，甚至包括需要描述实体的空间拓扑关系等；（2）抽象性：空间数据是现实世界中的地物和地貌等特征的抽象描述抽象性的过程是人为地取舍数据的过程，也正是这一过程使得数据产生了多语义的问题；（3）多时空性：空间数据具有很强的时空性，一个空间数据库系统中的数据源中既有同一时间不同空间的数据系列，也有同一空间不同时间序列的数据。
三、传统数据库与空间数据库的比较
空间数据由于它本身的特征，用传统的数据库来管理时，存在着以下的一些弊处：（1）传统数据库管理的是不连续的、相关性较小的数字或字符，而空间数据是连续的，并且有很强的空间相关性。（2）传统数据库管理的实体类型较少，并且实体类型之间通常只有简单的、固定的空间关系，而空间数据的实体类型繁多，实体之间的空间关系较为复杂。（3）传统数据库系统存储的通常为等长记录的数据，而空间数据通常由于描述对象的不同而具有变长记录，并且数据项也可能多而复杂。（4）传统数据库系统只操作和查询数字和文字信息，而空间数据的管理中需要大量的空间数据操作和查询。
四、GIS 空间数据管理的要求
GIS 的一项重要功能就是具有空间分析功能。建立空间分析功能，不仅软件要有空间分析模型，而且其数据库必须支持空间分析功能，即数据库储存了拓扑关系的数据，通常空间拓扑数据与图形数据是合二为一的。GIS 要求在数据库内部必须能够很好地进行数据通信和协调，否则极易造成数据库混乱。同时，GIS 软件要求具有强大的信息检索和分析功能，这是建立在其数据库强大支持的基础上，需要高效访问大量数据，特别是一些图形影像等数据。
五、空间数据库的管理模式
（一）传统的GIS数据管理模式。传统的 GIS将空间数据或属性数据分开管理，空间数据用文件系统管理，属性数据用关系数据库 （RDBMS）管理，通过内置的属性数据库，将图形与数据库进行关联，实现属性到图形或图形到属性的双向查询。
（二）关系型的数据库管理模式。目前空间数据引擎技术流行的做法是以当前的关系数据库为基础，进行扩充和完善。在数据存储和组织上，将空间数据项作为单独的列加入到关系数据库的表，用户可像通常那样对表中数据进行查询、合并等，还可以进行由空间数据查属性和由属性查目标的空间分布等操作。
（三）时空数据模型。由于空间对象是随时间变化的，而这种动态变化规律在许多应用领域中，如环境检测、地震救援、天气预报等的求解过程中起着十分重要的作用。目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充，如在关系模型的元组中加入时间，在对象模型中引入时间属性。
六、结语
在地理信息系统（GIS）的集成环境中，数据库被GIS系统平台完全封装，并且在同一进程中对数据库进行操作，效率较高；不仅具有图形显示、编辑处理功能，而且提供了强大的空间分析能力，通过内置的属性数据库，将图形与数据库进行关联，实现属性到图形或图形到属性的双向查询。ESRI 公司的SDE 是目前应用最为广泛的空间数据库软件，它将空间数据和非空间数据集成在通用的DBMS 中，使得空间数据得到有效的管理。SDE 中的数据采用无缝数据连接方式，使得数据的检索效率大大增强。SDE 采用的先进技术，对我们开发自己的空间数据库系统是很好的借鉴。
参考文献
[1] 汤国安，赵牡丹.地理信息系统[M].北京：科学出版社.
[2] 李爱勤，龚健雅，李德仁.大型GIS地理数据库的无缝组织[J].武汉测绘科技大学报.
[3] 刘仁义，刘南，苏国中.图形数据与关系数据库的结合及其应用[J].测绘报.