数据库
? 数据由原始事件组成，经过加工从中获
得信息。加工前，需将数据组织起来，
数据库正是组织数据的有力工具。用户
可通过数据库管理系统从数据库中存取
所需信息。
第一节 数据库基础
? 数据的层次
? 数据实体与属性
? 数据管理的数据库方法
? 数据库类型
? 数据库管理
一、数据的层次
? 比特：一个二进位，称为比特（ bit）。
? 字符：八个二进位（一个字节）组成一个字符，
字符是信息的基本的构架。
? 字段：字符的集合称为字段。字段的值称为 数
据项 。
? 记录：一组相关字段的集合称为一条记录。
? 文件：相关记录的集合构成文件。
? 数据库：相关的、综合的文件集合就构成了数
据库。
数据的层次说明
工资单
编号 姓名 基本
工资
职务
津贴
… 实发 工
资
501 张三 879.50 136.00 … 1269.30
502 李四 653.20 89.50 … 1100.60
503 赵六 1100
30
136.00 … 1578.90
504 王五 425.60 50.00 … 896.30
… … … … … …
二、数据实体与属性
? 实体：客观存在并可互相区别的事物称
为实体。实体可以是实际事物，也可是
抽象事件。
? 属性：每个实体都有自己的特性，实体
的特性就是属性，依据实体的属性，就
可标识出每个实体。
三、数据管理的数据库方法
? 数据管理方法
? 构建数据库
? 数据库管理系统
三,1、管理数据方法
? 计算机数据管理的发展大致经历了以下阶段：
– 人工管理阶段（ 1953年 ~1965年）
? 特点：数据处理方式基本是批处理；数据与程序不具有独
立性；数据不长期保存；系统中没有对数据进行管理的文
件。
– 文件系统阶段（ 1965年 ~1970年）
? 数据处理方式有批处理，也有联机实时处理；程序与数据
有了一定的独立性，程序和数据分开储存，有了程序文件
和数据文件的区别，数据文件可长期保存在外储存器上多
次存取，并出现了多种文件形式；在文件系统的支持下，
数据的逻辑结构和物理结构之间有一定的差别，他们之间
的转换由文件系统的存取方法来实现。
? 未解决的问题：数据冗余度大；缺乏数据独立性；数据无
集中管理。
– 数据库管理系统阶段
– 分布式数据库系统阶段
数据库系统阶段
? 数据库系统的主要特点是：
– 实现数据共享，减少数据冗余
– 采用特定的数据模型,数据库中的数据是有结构的，这
种结构由数据模型表示出来。
– 具有较高的数据独立性,在数据库系统中，数据库管理
系统提供映像的功能，确保应用程序对数据结构和存取方法
有较高的独立性 。
– 有统一的数据控制功能,数据库作为多个用户和应用程
序的共享资源，对数据的存取往往是并发的，即多个用户使
用同一个数据库 。
分布式数据库系统阶段
? 分布式数据库系统是数据库技术和计算
机网络技术结合的产物。
? 主要优点：
– 局部自主,网络上每个结点的数据库系统都具有独立处
理本地事物的能力，而且各局部结点之间也能够互相访问、
有效地配合处理更复杂的事务 。
– 可靠性和可用性。
– 效率和灵活性。
2、构建数据库
? 用数据库来组织与构建数据库时，数据库设计
不仅要能存储与业务有关的所有数据，还要能
有效地利用库中的数据，并能快速存取数据，
方便地修改库中的数据。
? 构建数据库时必须首先考虑库中应收集哪些数
据，使用者要求存取哪些数据，这是构建数据
库时考虑的基础；然后，在此基础上考虑数据
应如何组织，在磁盘中如何存放。
? 实体设计图是数据库逻辑设计时常用的工具。
3、数据库管理系统（ DBMS）
? DBMS是用来建立和管理数据库的软件 。
? DBMS由一级程序组成，它们是数据库
与用户或数据库与应用程序之间的接口。
数据库的存取与使用，完全在 DBMS的
控制下进行。
DBMS具有以下功能
? 提供数据定义语言 （专用于说明数据库中数
据内容、数据间的相互关系及数据库的层次结
构。）
? 提供数据字典功能
? 提供数据库查询功能 通常是结构化的查询语
言（ SQL）
? 提供数据库维护工具
? 提供数据操纵语言（ DML） 是操纵数据库的
各种命令的集合，可供用户存取、修改及查询
数据以生成各种报表
四、数据模型
? 数据模型由三部分组成：
– 模型结构
– 数据操作
– 完整性规则
? DBMS支持的数据模型有：
– 层次模型
– 网状模型
– 关系模型
– 面向对象模型
通常所说的数据模型只有前三种。
1、层次模型
? 与网状模型一起被统称为格式化模型。
? 它是用树形结构表示实体及其之间关系
的模型。
? 它由若干个基本层次联系组成一棵树，
树的每一个结点代表一个记录。
2、网状模型
? 用网状结构表示实体及其之间联系的模
型。
? 网中的每一个结点代表一个记录类型，
联想用链指针来实现。
3、关系模型
? 是目前最流行的数据模型。是用二维表
的形式来表示实体与实体间联系的数据
模型。
? 使用表格形式来描述数据，一个关系组
成一张二维表，以表的行和列来组织数
据，一个关系逻辑上等同于一个文件，
表的每一行称一个元组，表示一条记录，
表的各列称为属性，即字段。
面向对象模型
五、数据库的管理（略）
? 数据库的管理应该包括数据库应用于的
软件开发、控制、维护和测试等活动。
它主要通过数据库管理员来完成。
第二节 地理信息系统（ GIS）
的数据特点
? GIS的数据源
? 地理数据的特征及其表示
? GIS的空间数据结构
? GIS的数据输入
? GIS的数据分析
? GIS的数据查询与输出
一,GIS的数据源
? 地图
? 遥感数据
? 其它
1、地图
? 普通地图：地形图、地理图特，其上包
括了水系、地貌、土质、植被、居民地、
交通线和经济文化等要素。
? 专题地图：
– 自然地图：地质图、地貌图、水文图、水系
图、气候圈、土壤图、植被图等。
– 社会经济图：政区图、人口图、经济图、交
通图等。
2、遥感（ RS） 数据
? 遥感数据具有以下优点：
– 遥：遥远成像；
– 快：资料获取与更新速度快；
– 真：地物成像连续逼真，制图精度高；
– 广：影像覆盖范围广，不受国界限制。
? 遥感技术系统由 4个主要部分组成：遥感平台、
遥感仪器、图像接收处理、分析判读应用。根
据遥感平台不同，可分为航天 RS,航空 RS、
及地面 RS。
3、其它数据源
? 全球卫星定位系统（ GPS） 数据（美）
? 全球导航定位系统（ GLONASS） 数据
（俄）
? 各种统计图表、图表统计数据（属性数
据）
? 实地调查与测量数据
? 其它电子数据
二、地理数据的特征及其表示
? 地理数据特征
? 空间关系的表示
1、地理数据的特征
? 空间特征：是指现象的空间位置或现在所处的
地球位置，一般以地理坐标表示。地球要素的
空间形态主要有点、线、面 3种。
? 属性特征：即非几何特征，指与地理实体相联
系的地理变量或地理意义，表示实际现象或特
征。
? 时间特征：指具有地理数据空间信息和属性的
现象或物体都有随时间变化的特征。
2、空间关系的表示
? 空间关系是地理实体的空间排列方式和
相互关系。空间关系的表示依靠空间数
据结构（即空间数据模型）。
? 空间数据结构主要有两种类型：矢量结
构与栅格结构
三、地理信息系统的空间数据
结构
? 矢量数据结构
? 栅格数据结构
1、矢量数据结构
? 通过记录坐标的方式尽可能精确地把各种地理
实体表示出来。
– 点：又称元素或像元，是一个数据点，具有一对
（ x,y） 坐标和至少一个属性；
– 线：由一个（ x,y） 坐标对序列表示的具有相同属性
的点的轨迹；
– 面：以（ x,y） 坐标对的集合表示的具有相同属性的
点的轨迹，其起始点与终点重合。
? 在矢量数据结构中，又分有拓扑关系结构和无
拓扑关系结构。
2、栅格数据结构
? 将地面划分成均匀的网格，每个网格（栅格单
元）作为一个像元，像元位置由所在行号和列
号所确定，像元所含代码即表示其属性类型。
– 点：一个点仅表示一个像元的位置，其位置用行号
和列号确定。一个像元仅可赋予一个值；
– 线：用若干个连成一线的像元表示，这些像元具有
相同数值；
– 面：用若干个连成一片的，具有相同数值的像元组
成。
3、矢量数据与栅格数据的优缺
点
? 栅格模型
优点, 1、数据结构简单
2、容易叠加分析且效率很高
3、与 RS图像兼容
4、能高效表现空间多变数据
5、易于自我编程
6、多种属性共用相同网格
缺点, 1、存储空间大
2、周长、面积和形状误差大
3、难于网络分析
4、投影变幻效率低
5、像元大，信息易丢失
6、出图精度差
? 矢量模型
优点：
1、数据结构精度高
2、易于表达拓朴关系
3、投影变换效率高
4、压缩的数据结构
5、易于网络分析
缺点：
1、数据结构复杂
2、难于做图像叠加操作
3、难以表达空间多变数据
4、与 RS数据不兼容
四、地球信息系统的数据输入
? 数据预处理
? 数据分类编码
? 空间数据与属性数据的联接与管理
1、数据预处理
? 对地图资料进行检查、修改、清绘、坐
标表格调整
? 对数据进行图像校正、图像变换、较低
分类等
2、数据分类编码
? 编码的主要目的是节省计算机内存空间和便于
用户理解使用。对数据分类可将用来描述复杂
多样的实体数据进行有效的管理，便于研究和
运用。
? GIS数据库是一个空间数据库，它除具有一般
数据库中常见的数字、字符表示的数量和名称
数据（属性数据）外，还必须管理具有空间定
位和拓朴关系的地理空间特征数据（空间数
据）。这也正是 GIS有加别于其它信息系统的
特点之一。
对 GIS属性数据与空间数据进
行编码应遵循的原则
? 唯一性：编码和分类一一对应
? 可扩充性
? 易于识别
? 简单性
? 完整性
? 标准化
3、空间数据与属性数据的连接
与管理
? 见书 63页
五、地理信息系统的数据分析
? 量测,长度、现状、面积等
? 数据变换,栅格化、矢量化
? 图形分析：
– 旋转、投影变换、比例尺变换
– 三维显示
? 几何分析,泰森多边形分析、叠置分析、缓冲区分析
? 属性分析,逻辑 /数学运算、重分类（单变量分级分析、多变量
统计分析）
? 地形分析,空间内插分析、坡度坡向分析、地形剖面分析、三
维地形显示、流域与分水线分析
? 影像分析,增强分析、分类分析、多元信息叠合分析、滤波分
析
? 网络分析,优化路径分析、时间及距离分析、网流量的模拟分
析
六,GIS的数据查询与输入
? 数据查询
? 数据输出
1、数据查询
? GIS的查询可获得属性信息和图形信息。
? 其查询方式与系统采用的软件有关，一般有：
– 开窗查询：从图形出发，查询任意大小窗口内要素
的属性特征；
– 综合属性查询：从属性出发，以属性分析为基础，
查询满足一系列逻辑条件要素的位置、大小、数量
等特征；
– 拓朴查询：点与点之间的关系；线与线之间的关系；
面与面之间的关系；点与面之间的关系；线与面之
间的关系。
– 结构化查询语言（ SQL） 查询：单表查询、连接查
询、嵌套查询、集合查询。
2,GIS的数据输出
? 数据输出形式有 3种：
– ①、硬拷贝；
– ②、软拷贝；
– ③、电子输出。
? 数据由原始事件组成，经过加工从中获
得信息。加工前，需将数据组织起来，
数据库正是组织数据的有力工具。用户
可通过数据库管理系统从数据库中存取
所需信息。
第一节 数据库基础
? 数据的层次
? 数据实体与属性
? 数据管理的数据库方法
? 数据库类型
? 数据库管理
一、数据的层次
? 比特：一个二进位，称为比特（ bit）。
? 字符：八个二进位（一个字节）组成一个字符，
字符是信息的基本的构架。
? 字段：字符的集合称为字段。字段的值称为 数
据项 。
? 记录：一组相关字段的集合称为一条记录。
? 文件：相关记录的集合构成文件。
? 数据库：相关的、综合的文件集合就构成了数
据库。
数据的层次说明
工资单
编号 姓名 基本
工资
职务
津贴
… 实发 工
资
501 张三 879.50 136.00 … 1269.30
502 李四 653.20 89.50 … 1100.60
503 赵六 1100
30
136.00 … 1578.90
504 王五 425.60 50.00 … 896.30
… … … … … …
二、数据实体与属性
? 实体：客观存在并可互相区别的事物称
为实体。实体可以是实际事物，也可是
抽象事件。
? 属性：每个实体都有自己的特性，实体
的特性就是属性，依据实体的属性，就
可标识出每个实体。
三、数据管理的数据库方法
? 数据管理方法
? 构建数据库
? 数据库管理系统
三,1、管理数据方法
? 计算机数据管理的发展大致经历了以下阶段：
– 人工管理阶段（ 1953年 ~1965年）
? 特点：数据处理方式基本是批处理；数据与程序不具有独
立性；数据不长期保存；系统中没有对数据进行管理的文
件。
– 文件系统阶段（ 1965年 ~1970年）
? 数据处理方式有批处理，也有联机实时处理；程序与数据
有了一定的独立性，程序和数据分开储存，有了程序文件
和数据文件的区别，数据文件可长期保存在外储存器上多
次存取，并出现了多种文件形式；在文件系统的支持下，
数据的逻辑结构和物理结构之间有一定的差别，他们之间
的转换由文件系统的存取方法来实现。
? 未解决的问题：数据冗余度大；缺乏数据独立性；数据无
集中管理。
– 数据库管理系统阶段
– 分布式数据库系统阶段
数据库系统阶段
? 数据库系统的主要特点是：
– 实现数据共享，减少数据冗余
– 采用特定的数据模型,数据库中的数据是有结构的，这
种结构由数据模型表示出来。
– 具有较高的数据独立性,在数据库系统中，数据库管理
系统提供映像的功能，确保应用程序对数据结构和存取方法
有较高的独立性 。
– 有统一的数据控制功能,数据库作为多个用户和应用程
序的共享资源，对数据的存取往往是并发的，即多个用户使
用同一个数据库 。
分布式数据库系统阶段
? 分布式数据库系统是数据库技术和计算
机网络技术结合的产物。
? 主要优点：
– 局部自主,网络上每个结点的数据库系统都具有独立处
理本地事物的能力，而且各局部结点之间也能够互相访问、
有效地配合处理更复杂的事务 。
– 可靠性和可用性。
– 效率和灵活性。
2、构建数据库
? 用数据库来组织与构建数据库时，数据库设计
不仅要能存储与业务有关的所有数据，还要能
有效地利用库中的数据，并能快速存取数据，
方便地修改库中的数据。
? 构建数据库时必须首先考虑库中应收集哪些数
据，使用者要求存取哪些数据，这是构建数据
库时考虑的基础；然后，在此基础上考虑数据
应如何组织，在磁盘中如何存放。
? 实体设计图是数据库逻辑设计时常用的工具。
3、数据库管理系统（ DBMS）
? DBMS是用来建立和管理数据库的软件 。
? DBMS由一级程序组成，它们是数据库
与用户或数据库与应用程序之间的接口。
数据库的存取与使用，完全在 DBMS的
控制下进行。
DBMS具有以下功能
? 提供数据定义语言 （专用于说明数据库中数
据内容、数据间的相互关系及数据库的层次结
构。）
? 提供数据字典功能
? 提供数据库查询功能 通常是结构化的查询语
言（ SQL）
? 提供数据库维护工具
? 提供数据操纵语言（ DML） 是操纵数据库的
各种命令的集合，可供用户存取、修改及查询
数据以生成各种报表
四、数据模型
? 数据模型由三部分组成：
– 模型结构
– 数据操作
– 完整性规则
? DBMS支持的数据模型有：
– 层次模型
– 网状模型
– 关系模型
– 面向对象模型
通常所说的数据模型只有前三种。
1、层次模型
? 与网状模型一起被统称为格式化模型。
? 它是用树形结构表示实体及其之间关系
的模型。
? 它由若干个基本层次联系组成一棵树，
树的每一个结点代表一个记录。
2、网状模型
? 用网状结构表示实体及其之间联系的模
型。
? 网中的每一个结点代表一个记录类型，
联想用链指针来实现。
3、关系模型
? 是目前最流行的数据模型。是用二维表
的形式来表示实体与实体间联系的数据
模型。
? 使用表格形式来描述数据，一个关系组
成一张二维表，以表的行和列来组织数
据，一个关系逻辑上等同于一个文件，
表的每一行称一个元组，表示一条记录，
表的各列称为属性，即字段。
面向对象模型
五、数据库的管理（略）
? 数据库的管理应该包括数据库应用于的
软件开发、控制、维护和测试等活动。
它主要通过数据库管理员来完成。
第二节 地理信息系统（ GIS）
的数据特点
? GIS的数据源
? 地理数据的特征及其表示
? GIS的空间数据结构
? GIS的数据输入
? GIS的数据分析
? GIS的数据查询与输出
一,GIS的数据源
? 地图
? 遥感数据
? 其它
1、地图
? 普通地图：地形图、地理图特，其上包
括了水系、地貌、土质、植被、居民地、
交通线和经济文化等要素。
? 专题地图：
– 自然地图：地质图、地貌图、水文图、水系
图、气候圈、土壤图、植被图等。
– 社会经济图：政区图、人口图、经济图、交
通图等。
2、遥感（ RS） 数据
? 遥感数据具有以下优点：
– 遥：遥远成像；
– 快：资料获取与更新速度快；
– 真：地物成像连续逼真，制图精度高；
– 广：影像覆盖范围广，不受国界限制。
? 遥感技术系统由 4个主要部分组成：遥感平台、
遥感仪器、图像接收处理、分析判读应用。根
据遥感平台不同，可分为航天 RS,航空 RS、
及地面 RS。
3、其它数据源
? 全球卫星定位系统（ GPS） 数据（美）
? 全球导航定位系统（ GLONASS） 数据
（俄）
? 各种统计图表、图表统计数据（属性数
据）
? 实地调查与测量数据
? 其它电子数据
二、地理数据的特征及其表示
? 地理数据特征
? 空间关系的表示
1、地理数据的特征
? 空间特征：是指现象的空间位置或现在所处的
地球位置，一般以地理坐标表示。地球要素的
空间形态主要有点、线、面 3种。
? 属性特征：即非几何特征，指与地理实体相联
系的地理变量或地理意义，表示实际现象或特
征。
? 时间特征：指具有地理数据空间信息和属性的
现象或物体都有随时间变化的特征。
2、空间关系的表示
? 空间关系是地理实体的空间排列方式和
相互关系。空间关系的表示依靠空间数
据结构（即空间数据模型）。
? 空间数据结构主要有两种类型：矢量结
构与栅格结构
三、地理信息系统的空间数据
结构
? 矢量数据结构
? 栅格数据结构
1、矢量数据结构
? 通过记录坐标的方式尽可能精确地把各种地理
实体表示出来。
– 点：又称元素或像元，是一个数据点，具有一对
（ x,y） 坐标和至少一个属性；
– 线：由一个（ x,y） 坐标对序列表示的具有相同属性
的点的轨迹；
– 面：以（ x,y） 坐标对的集合表示的具有相同属性的
点的轨迹，其起始点与终点重合。
? 在矢量数据结构中，又分有拓扑关系结构和无
拓扑关系结构。
2、栅格数据结构
? 将地面划分成均匀的网格，每个网格（栅格单
元）作为一个像元，像元位置由所在行号和列
号所确定，像元所含代码即表示其属性类型。
– 点：一个点仅表示一个像元的位置，其位置用行号
和列号确定。一个像元仅可赋予一个值；
– 线：用若干个连成一线的像元表示，这些像元具有
相同数值；
– 面：用若干个连成一片的，具有相同数值的像元组
成。
3、矢量数据与栅格数据的优缺
点
? 栅格模型
优点, 1、数据结构简单
2、容易叠加分析且效率很高
3、与 RS图像兼容
4、能高效表现空间多变数据
5、易于自我编程
6、多种属性共用相同网格
缺点, 1、存储空间大
2、周长、面积和形状误差大
3、难于网络分析
4、投影变幻效率低
5、像元大，信息易丢失
6、出图精度差
? 矢量模型
优点：
1、数据结构精度高
2、易于表达拓朴关系
3、投影变换效率高
4、压缩的数据结构
5、易于网络分析
缺点：
1、数据结构复杂
2、难于做图像叠加操作
3、难以表达空间多变数据
4、与 RS数据不兼容
四、地球信息系统的数据输入
? 数据预处理
? 数据分类编码
? 空间数据与属性数据的联接与管理
1、数据预处理
? 对地图资料进行检查、修改、清绘、坐
标表格调整
? 对数据进行图像校正、图像变换、较低
分类等
2、数据分类编码
? 编码的主要目的是节省计算机内存空间和便于
用户理解使用。对数据分类可将用来描述复杂
多样的实体数据进行有效的管理，便于研究和
运用。
? GIS数据库是一个空间数据库，它除具有一般
数据库中常见的数字、字符表示的数量和名称
数据（属性数据）外，还必须管理具有空间定
位和拓朴关系的地理空间特征数据（空间数
据）。这也正是 GIS有加别于其它信息系统的
特点之一。
对 GIS属性数据与空间数据进
行编码应遵循的原则
? 唯一性：编码和分类一一对应
? 可扩充性
? 易于识别
? 简单性
? 完整性
? 标准化
3、空间数据与属性数据的连接
与管理
? 见书 63页
五、地理信息系统的数据分析
? 量测,长度、现状、面积等
? 数据变换,栅格化、矢量化
? 图形分析：
– 旋转、投影变换、比例尺变换
– 三维显示
? 几何分析,泰森多边形分析、叠置分析、缓冲区分析
? 属性分析,逻辑 /数学运算、重分类（单变量分级分析、多变量
统计分析）
? 地形分析,空间内插分析、坡度坡向分析、地形剖面分析、三
维地形显示、流域与分水线分析
? 影像分析,增强分析、分类分析、多元信息叠合分析、滤波分
析
? 网络分析,优化路径分析、时间及距离分析、网流量的模拟分
析
六,GIS的数据查询与输入
? 数据查询
? 数据输出
1、数据查询
? GIS的查询可获得属性信息和图形信息。
? 其查询方式与系统采用的软件有关，一般有：
– 开窗查询：从图形出发，查询任意大小窗口内要素
的属性特征；
– 综合属性查询：从属性出发，以属性分析为基础，
查询满足一系列逻辑条件要素的位置、大小、数量
等特征；
– 拓朴查询：点与点之间的关系；线与线之间的关系；
面与面之间的关系；点与面之间的关系；线与面之
间的关系。
– 结构化查询语言（ SQL） 查询：单表查询、连接查
询、嵌套查询、集合查询。
2,GIS的数据输出
? 数据输出形式有 3种：
– ①、硬拷贝；
– ②、软拷贝；
– ③、电子输出。
