[GIS教程] 5.2 空间数据组织

【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

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）

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

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

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

文件系统	单个文件最大容量
FAT	2G
FAT32	4G
NTFS	2T
access 20003数据库文件	2GB
SQL Express 2005数据库文件	4GB，企业版不限制大小

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

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

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)：根据问题的需要和工作方便通常将一幅或相邻几幅图当做一个工作单元
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：工作区由若干个工作层组成，一个工作层由一种或多种的地物类组成
5. 地物类：类型相同的地物总称

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
【解决】建立图幅的索引
【评价】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

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？

【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

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

举例

coverage文件-关系型下的组织形式

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

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

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/