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地理空間數據庫原理(第二版) 版權信息
- ISBN：9787030503558
- 條形碼：9787030503558 ; 978-7-03-050355-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
地理空間數據庫原理(第二版) 內容簡介
地理空間數據管理是地理信息系統的核心技術之一。本書全面、系統地論述了地理空間數據庫的基本概念、原理與方法。全書共分十三章，內容包括：緒論、數據物理組織、地理空間數據組織、地理空間數據索引、數據模型、地理空間數據模型、地理空間數據查詢與操作、地理空間數據庫引擎、地理空間數據庫體系結構、地理空間數據庫管理系統、地理空間數據庫設計、地理空間數據庫建設、地理空間數據集成。本書內容豐富、組織嚴謹，原理和方法結合密切，豐富的圖表和應用實例便于讀者自學。
地理空間數據庫原理(第二版) 目錄
目錄
第二版前言
**版序
**版前言
**章 緒論1
1.1 地理空間數據庫起源1
1.2 地理現象數據表達4
1.3 地理空間數據庫概述9
1.4 地理空間數據管理演變過程13
1.5 地理空間數據庫研究內容20
1.6 地理空間數據庫與其他課程關系23
1.7 本書主要內容及閱讀指南25
第二章 數據物理組織27
2.1 物理組織的基本概念27
2.2 數據文件組織方法38
2.3 索引文件組織方法44
第三章 地理空間數據組織56
3.1 矢量數據組織56
3.2 柵格數據組織63
3.3 數字高程模型數據組織69
3.4 地物三維模型數據組織72
3.5 空間數據交換87
第四章 地理空間數據索引93
4.1 空間索引概述93
4.2 網格索引 100
4.3 二叉樹空間索引105
4.4 R 樹索引110
4.5 四叉樹索引113
4.6 空間填充曲線121
第五章 數據模型124
5.1 實體模型 124
5.2 數據模型 125
5.3 數據模型比較與轉換141
5.4 面向對象數據模型145
第六章 地理空間數據模型153
6.1 地理空間數據模型概述153
6.2 時空數據模型168
6.3 三維地理數據模型175
6.4 常用國內外數據模型181
第七章 地理空間數據查詢與操作189
7.1 全關系化地理空間數據存儲189
7.2 地理屬性數據查詢與操作194
7.3 地理空間幾何數據查詢與操作200
7.4 柵格數據查詢與操作213
第八章 地理空間數據庫引擎217
8.1 地理空間數據引擎概述217
8.2 關系數據庫接口技術225
8.3 國內外SED 技術分析237
第九章 地理空間數據庫體系結構244
9.1 地理空間數據庫系統244
9.2 數據庫系統體系結構256
9.3 空間數據庫系統體系結構266
9.4 分布式空間數據庫系統272
第十章 地理空間數據庫管理系統280
10.1 GDBMS 概述280
10.2 圖形編輯操作286
10.3 地理空間數據維護299
第十一章 地理空間數據庫設計306
11.1 地理空間數據庫設計概述306
11.2 地理信息建模方法310
11.3 地理空間數據庫需求分析317
11.4 地理空間數據庫模型設計319
第十二章 地理空間數據庫建設327
12.1 地理空間數據庫建設概述327
12.2 地理矢量數據獲取333
12.3 地理空間數據質量與檢驗339
12.4 國家基礎地理空間數據庫介紹348
第十三章 地理空間數據集成355
13.1 地理空間數據集成概述355
13.2 多源地理空間數據集成方法361
13.3 地理空間數據元數據366
主要參考文獻373
第二版前言
**版序
**版前言
**章 緒論1
1.1 地理空間數據庫起源1
1.2 地理現象數據表達4
1.3 地理空間數據庫概述9
1.4 地理空間數據管理演變過程13
1.5 地理空間數據庫研究內容20
1.6 地理空間數據庫與其他課程關系23
1.7 本書主要內容及閱讀指南25
第二章 數據物理組織27
2.1 物理組織的基本概念27
2.2 數據文件組織方法38
2.3 索引文件組織方法44
第三章 地理空間數據組織56
3.1 矢量數據組織56
3.2 柵格數據組織63
3.3 數字高程模型數據組織69
3.4 地物三維模型數據組織72
3.5 空間數據交換87
第四章 地理空間數據索引93
4.1 空間索引概述93
4.2 網格索引 100
4.3 二叉樹空間索引105
4.4 R 樹索引110
4.5 四叉樹索引113
4.6 空間填充曲線121
第五章 數據模型124
5.1 實體模型 124
5.2 數據模型 125
5.3 數據模型比較與轉換141
5.4 面向對象數據模型145
第六章 地理空間數據模型153
6.1 地理空間數據模型概述153
6.2 時空數據模型168
6.3 三維地理數據模型175
6.4 常用國內外數據模型181
第七章 地理空間數據查詢與操作189
7.1 全關系化地理空間數據存儲189
7.2 地理屬性數據查詢與操作194
7.3 地理空間幾何數據查詢與操作200
7.4 柵格數據查詢與操作213
第八章 地理空間數據庫引擎217
8.1 地理空間數據引擎概述217
8.2 關系數據庫接口技術225
8.3 國內外SED 技術分析237
第九章 地理空間數據庫體系結構244
9.1 地理空間數據庫系統244
9.2 數據庫系統體系結構256
9.3 空間數據庫系統體系結構266
9.4 分布式空間數據庫系統272
第十章 地理空間數據庫管理系統280
10.1 GDBMS 概述280
10.2 圖形編輯操作286
10.3 地理空間數據維護299
第十一章 地理空間數據庫設計306
11.1 地理空間數據庫設計概述306
11.2 地理信息建模方法310
11.3 地理空間數據庫需求分析317
11.4 地理空間數據庫模型設計319
第十二章 地理空間數據庫建設327
12.1 地理空間數據庫建設概述327
12.2 地理矢量數據獲取333
12.3 地理空間數據質量與檢驗339
12.4 國家基礎地理空間數據庫介紹348
第十三章 地理空間數據集成355
13.1 地理空間數據集成概述355
13.2 多源地理空間數據集成方法361
13.3 地理空間數據元數據366
主要參考文獻373
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地理空間數據庫原理(第二版) 節選
**章 緒論 地理空間數據管理是地理信息系統的核心技術之一，也是地理信息技術與計算機數據庫技術相結合的產物。地理空間數據管理在計算機文件系統（file system）和數據庫系統（database system，DBS）的基礎上，從基于文件存儲、內存更新的單機、版本式管理模式逐步發展到基于數據庫管理系統的多用戶實時共享網絡模式，成為地理信息系統的主流技術。由于地理空間數據的特殊性，地理空間數據管理在吸取計算機主流技術的各項*新成果的同時，也在為計算機和信息科學做貢獻，成為計算機科技領域中應用研究技術內容*豐富的分支之一。 1.1 地理空間數據庫起源 地理信息是描述地表形態及其所附的自然、人文地物特征與屬性（attribute）的總稱。地理信息是人們認知世界、利用自然不可缺少的媒介，也是經濟社會發展的基礎性、戰略性資源。人類認識、利用乃至于依賴地理信息和知識有著幾千年的歷史，*直接的證明便是地圖。地圖的出現甚至要早于文字。地圖是運用一定的數學法則與地圖語言，經過制圖綜合，將客觀世界表現在平面上，實質上是公式化、符號化、抽象化地再現客觀世界。通過地圖，人類對自身生存的環境有了完整的認識。借助于地圖這一簡單卻又有效的工具，人們可以認識未知的客觀世界。地圖傳遞信息和載負信息的能力是無法用其他手段替代的。因此，無論過去、現在還是將來，人們仍將大量使用地圖，甚至依賴于地圖。 20世紀計算機的產生和發展，沖擊著社會的各個領域，給許多行業帶來了巨大的變化和深遠的影響。計算機技術在信息處理領域的巨大功能和絕對優勢，標志著社會進入了信息時代。古老的地圖學在這個變革時期也正發生著巨大的變化，新技術的引用，不僅改變著傳統的地圖制作技術，還促使地圖學理論與方法的研究不斷深入。20世紀60年代計算機應用于地圖學產生了計算機地圖制圖技術，人們用計算機表示地圖要素（feature）及其相互聯系（relationship），將連續的以模擬方式存在于紙質地圖的空間物體離散化，以便計算機能夠識別、存儲和處理。 早期的計算機制圖（地圖制圖自動化）只是把計算機作為工具來完成地圖制圖的任務，把人們從繁重的手工地圖制圖勞動中解脫出來，并由此帶來了巨大的經濟和社會效益。國家、軍事部門和企業根據各自對地圖數據的需要，投入了大量的人力、物力進行各種比例尺的地圖數字化，產生了大量的地圖數據。這些數據成為國家和軍隊的重要資源財富。與其他數據相比，地圖數據特殊的數學基礎、非結構化數據結構和動態變化的時間特征，給數據獲取、處理和存儲帶來很大難度，如何妥善保存和科學管理這些地圖數據是人們長期以來十分關注的課題（毋河海，1990）。伴隨著計算機數據組織存儲技術的發展，地圖數據的維護、更新和管理經歷了從低級向高級的發展過程，*初采用文件系統的形式，后來逐步發展為地圖數據庫系統（map database system，MDBS）。該系統由地圖數據、地圖數據管理系統（database management system，DBMS）、計算機硬件設備和地圖數據庫管理人員等組成。 地圖數據的主要來源是普通地圖，反之，生產地圖也是早期地圖數據庫建設與發展的主要驅動力。因此，地圖數據有以下幾個特點。 （1）地圖比例尺影響。地圖數據是某一特定比例尺的地圖經數字化而產生的。地理物體表示的詳細程度，不可避免地受地圖綜合的影響。經過了人為制圖綜合，地理物體的幾何精度（形狀）和質量特征已經不是現實世界中的真實反映，只能是現實世界的近似表達。為了滿足地圖應用的需要，不同比例尺地圖建立不同地理數據庫，如1∶5萬數據庫、1∶25萬數據庫和1∶100萬數據庫等。 （2）強調數據可視化，忽略了實體（entity）的空間關系。地圖數據主要是為地圖生產服務的，強調數據的可視化特征。主要采用“圖形表現屬性”的方式，地圖上地理物體的數量特征和質量特征用大量的輔助符號表示，包括線型、粗細、顏色、紋理、文字注記、大小等數十種。地圖數據是以相應的圖式、規范為標準的，依然保留著地圖的各項特征。數據不表示各種地理現象之間的空間位置關系，如道路兩旁的植被或農田、與之相鄰的居民地等，各種地理現象之間的關系是通過讀圖者的形象思維從地圖上獲取的。地理物體如道路、居民地和河流在空間關系上是相互聯系的有機整體，但在地圖數據表示中是相互孤立的。因此，地圖數據不強調實體的關系表示。 （3）按地圖印刷色彩分層管理。為滿足地圖印刷的需求，依據地圖制圖覆蓋理論，對地圖數據按色彩分層管理，不是按照地理物體的自然屬性進行分類分級。這種分層不僅割裂了地理物體之間的有機聯系，還導致了同一個地物在不同層內重復存儲，如河流兩岸的加固陡坎隱含著河流的水涯線信息，道路與綠化帶平行接壤使道路邊沿線隱含著綠化帶的邊沿，河流、道路和鐵路等線狀地物可能隱含著區劃界限。 （4）地圖圖幅限制了數據范圍。受印刷機械、紙張和制圖設備的限制，傳統的地圖用圖幅限制地圖的大小，地圖數據用圖幅來組織和管理。地圖圖幅割裂了大區域地理物體的完整性和連續性，例如，一條境界線因為地圖的分幅而斷作幾條記錄存儲在不同的圖幅內。隨著信息科學技術的發展和地圖數據應用的深入，地圖數據已不再局限于地圖生產。地圖數據與其他地理信息結合產生各種地理數據，包括資源、環境、經濟和社會等領域的一切帶有地理坐標的數據，研究解決各種地理問題。地理數據與地圖數據相比，這種數據主要通過屬性數據描述地理實體的定性特征，用數字表示空間實體的數量特征、質量特征和時間特征。 在數據獲取手段上，不再局限于地圖的數字化，獲取空間物體信息的手段越來越多樣化，特別是隨著傳感器技術、航空和航天平臺技術、數據通信技術的發展，現代遙感技術已經進入一個能夠動態、快速、準確、多手段提供多種對地觀測數據的新階段。新型傳感器不斷出現，已從過去的單一傳感器發展到現在的多種類型的傳感器，并能在不同的航天、航空遙感平臺上獲得不同空間分辨率、時間分辨率和光譜分辨率的遙感影像。遙感影像的空間分辨率已達到米級；光譜分辨率已達到納米級，波段數已增加到數十甚至數百個；回歸周期可達幾天甚至十幾小時；微波遙感已逐漸采用多極化技術、多波段技術及多種工作模式。全球定位系統（global positioning system，GPS）、慣性導航系統（inertial navigation system，INS）和激光雷達等高技術系統相結合的智能型實時地理信息獲取系統步入了實用階段，為地理數據的實時更新提供一個實用、簡便、低廉的工具。 在地理信息表示方面，廣大科學工作者開始思索如何利用它來反映自然和社會現象的分布、組合、聯系及其時空發展和變化，研究在計算機存儲介質上如何科學、真實地描述、表達和模擬現實世界中地理實體或現象、相互關系及分布特征。初期的地圖數據僅僅把各種空間實體簡單地抽象成點、線和面，這遠遠不能滿足實際需要，要想進一步拓寬應用前景，必須進一步研究它們之間的關系（空間關系）。空間關系通過一定的數據結構來描述與表達具有一定位置、屬性和形態的空間實體之間的相互關系。當人們用數字形式描述空間物體，并使系統具有特殊的空間查詢、空間分析等功能時，就必須把空間關系映射成適合計算機處理的數據結構，這時必須考慮數據的表示方法。數據組織上，為了滿足地理分析需求，在人們認識世界和改造世界的一定區域內（即現實世界地理空間）不管邏輯上還是物理上均為連續的整體，不受傳統圖幅劃分的限制組織數據。 從空間尺度上講，地物在地理空間只有唯一的地理數據表示，空間物體本身沒有比例尺的含義，應盡可能詳細、真實地描述物體形狀、幾何精度和屬性。但人們對地理環境的認識往往需要一個從總體到局部、從局部到總體反復認識的過程。為了滿足人們對地理空間這種認識需求，必須考慮空間物體的多尺度性，以滿足不同的社會部門或學科領域的人群對空間信息的選擇需求。 綜上所述，從數據內容、獲取手段、表示方法和數據組織上看這些數據已經超出了地圖數據的表示范疇，為了與地圖數據區分人們稱之為地理信息數據（geo-information data）。地理信息數據的獲取、處理、管理和分析及其在地學領域的應用促使了地理信息系統（geographic information system，GIS）的產生和發展。GIS 的本質是以測繪技術獲取地理信息為基礎，以數據庫儲存和管理地理數據，以可視化為地理信息表達的主要手段，運用不同地理空間分析方法滿足應用需求。所以，GIS 的核心是地理信息數據庫（geographic information database，GIDB）。它是在一定的地域內，將地理空間信息和一些與該地域地理信息相關的屬性信息結合起來，實現對地理幾何特征和屬性信息的采集、更新和綜合管理。 地圖數據和地理信息數據都是帶有地理坐標的數據，是地理空間信息兩種不同的表示方法，地圖數據強調數據可視化，采用“圖形表現屬性”的方式，忽略了實體的空間關系，而地理信息數據主要通過屬性數據描述地理實體的數量和質量特征。地圖數據和地理信息數據所具有的共同特征就是地理空間坐標，統稱為地理空間數據（geospatial data）。地理空間數據庫（geospatial database，GDB）的主要任務是研究地理空間物體的數據表示、數據模型（data model）及在計算機內數據的存儲結構和空間索引的建立方法，如何以*小的代價高效巧妙地存儲和處理空間數據，正確維護空間數據的現實性，為用戶提供現實性好、準確性高、完備、開放和易用的地理空間數據。 地理空間數據庫系統（geospatial database system，GDBS）的核心軟件是空間數據庫管理系統（geospatial database management system，GDBMS）。它是為了滿足日益發展的空間數據管理的需要，在文件的基礎上發展起來的一種空間數據管理技術。它按一定的方式組織和存儲管理地理空間數據，具有較高的程序和數據獨立性，能以較少的重復為多個用戶或應用程序提供數據服務。 將計算機技術與數據庫技術應用于地理空間數據的管理，需要解決地理空間數據的模型和索引等一系列復雜的問題，研究解決這些問題的理論方法推動了地理空間數據庫技術的產生和發展。 1.2 地理現象數據表達 數據作為信息的載體，是用符號記錄下來的、可識別的信息。從一般意義上來說，數據是描述現實世界中各種具體事務或抽象概念的可存儲并具有明確意義的信息。地理空間數據是描述地球表層（有一定厚度）一定范圍內的地理事物及其關系的數據，是指用來表示空間實體的位置、形狀、大小及其分布特征等方面信息的數據。 1. 地理空間 關于“空間”（spatial）的概念不同的學科有不同的解釋。從物理學的角度看，空間是指宇宙在三個互相垂直的方向上所具有的廣延性。從天文學的角度看，空間是指時空連續體系的一部分。地理學是研究地球表層空間分布規律的科學，因此地理學的空間是一個定義在地球表層空間實體集上的關系。在空間實體之間有無數種關系，物理距離只是這些關系中的一種度量；定義一種關系就自然定義了一種空間，而這個空間又是和幾何關系聯系在一起的，并且，幾何關系是所有這些關系中的基礎關系。也許正因為如此，今天大多數的學者都強調空間位置和拓撲關系。也就是說，地理空間（geospatial）是一個相對空間，是一個空間實體組合排列集（這些空間實體具有精確的空間位置），強調宏觀的空間分布和空間實體間的相關關系（關系是以各單個地理空間實體為聯結的結點或載體）。地理空間若想精確定位于地球上，還必須承認它有歐氏空間基礎，有相對于地球坐標系的絕對位置。這樣，通過地理空間和歐氏空間的統一，從而將地理現象的宏觀特性和空間位置的精確特征緊密有機地聯系在一起。其中，宏觀特性主要體現在地理對象之間的拓撲關系與非拓撲關系（通過數據模型體現）上，其載體則是具有精確位置、起著聯結結點作用的那些單個地理空間
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