空間數據庫的類型和存取結構

【摘 要】空間數據庫是地理信息系統在計算機物理存儲介質上存儲的與應用相關的地理空間數據的總和。本文提出了一種適用于空間數據類型的存取機制：關系—對象型數據結構，它能有效地存貯和處理各種類型的空間信息及多媒體信息。

【關鍵詞】數據庫管理系統 數據類型 存取機構

【中圖分類號】P208 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）03-0043-01

一 引言

傳統的數據庫系統只適用于管理二維數據（如表格、正文、字符串等）。隨著數據庫應用領域的不斷擴展，涌現出聲、圖、動畫等新的數據類型。這些類型的共同之處是要處理基于空間概念上的數據。近年來，美國、德國等科技先進國家正在開發對空間數據庫系統的研究，試圖在大部分傳統的數據庫管理系統（DBMS）的基礎上捆綁一些處理空間信息的功能模塊。

二 空間數據庫管理機制的特點

空間數據庫管理系統是空間數據庫的核心軟件，將對空間數據和屬性數據進行統一管理，為GIS應用開發提供空間數據庫的管理系統除了必須具備普通數據庫管理系統的功能外，還具有以下兩方面的研究內容：（1）空間數據存儲管理，實現空間數據強大的基礎平臺。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標準，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。

三 空間數據類型

傳統的DBMS只能處理一些基本數據類型、時態數據類型、貨幣數據類型以及結構數據類型等。然而空間數據庫可以應用到許多不同的領域，如擴充傳統數據類型、編制轉換函數或編程模擬新類型，但這種方法的效率不是非常理想。當我們運用數據庫引擎時，我們必須要增加空間數據類型處理的功能。由于篇幅有限，在此我們就暫時給出幾個面向空間實體的數據類型。

1.如果一個對象針對某個參照系，它的尺寸大小無關緊要，可抽象成為一個點模型

如一所學校或一家醫院所占空間在小比例尺地形圖上無法表示大小時，通常我們用一個點來表示。數字線劃數據是將空間的物直接抽象為點、線、面的實體，用坐標描述它的位置和形狀。這種抽象的概念直接來源于地形測圖的思想。當要繪制地圖時，根據道路等級給它配賦一定寬度、線型和顏色。這種描述非常適用于計算機表達，用抽象圖形表達地理空間實體。

2.影像數據包括遙感影像和航空影像，它可以是彩色影像，也可以是灰度影像

影像數據在現代GIS中起到越來越重要的作用。其主要原因：一是數據源豐富，二是生產效率高，三是它直觀而又詳細地記錄了地表的自然現象，人們使用它可以加工出各種信息，如進一步采集數字線劃數據。在GIS中影像數據一般經過幾何和灰度加工處理，使它變成具有定位信息的數字正射影像。

四 關系—對象型存取結構

關系—對象型存取結構相對傳統的結構化數據模型，用更豐富的數據語義區別了對象類屬性和關系類型屬性兩個概念，使其適用于半結構化數據的存儲與管理。從分析空間數據的半結構化特征入手，以空間數據的嵌套關系為管理對象，實現了在關系型數據庫中對空間半結構化數據的存儲與管理。如適用于二值圖像存儲的四叉樹；有利于表示空間規則物件的八叉樹；GIS領域里常用的柵格數據結構和拓撲型數據結構“點—線—面”結構；此外還有R樹、R+樹等。這些結構在不同領域得到廣泛的應用，但是無論哪種結構，都有局限性，只能適用于某一領域或幾種應用領域。很難找到一種通用的空間數據結構來有效管理不同類型的數據。

五 結論

數據庫因不同的應用要求會有各種各樣的組織形式。數據庫的設計是根據不同的應用目的和用戶要求，在一個給定的應用環境中，確定最優的數據模型、處理模式、存貯結構、存取方法，建立能反映現實世界的地理實體間信息之間的聯系，滿足用戶要求，又能被一定的DBMS接受，同時能實現系統目標并有效地存取、管理數據的數據庫。簡言之，數據庫設計就是把現實世界中一定范圍內存在的應用數據抽象成一個數據庫具體結構的過程。

參考文獻

[1]郭力平等編著.數據庫技術與應用——Visual FoxPro[M].北京：人民郵電出版社，2008

[2]薩師煊、王珊編著.數據庫系統概論[M].北京：高等教育出版社，2000

[3]謝膺白.數據庫基礎與Visual FoxPro 9.0程序設計[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008

[4]劉麗.面向對象數據庫模型、存儲及查詢優化的研究[D].山東科技大學，2004

〔責任編輯：肖薇〕