地理空间数据库原理期末考试题总卷

（代码，重复数或终止列号），从而实现数据的压缩。

14. 链式编码

链式编码也称为弗里曼链码(Freeman)或边界链码。首先定义基本方向，可定义为：东＝0，东南＝1，南＝2，西南＝3，西＝4，西北＝5，北＝6，东北＝7等八个基本方向。然后对图形边界编码，数据结构是 (起点，方向，方向…）。

15. BSP树

BSP树(Binary Space Partitioning Tree，二值空间划分树)是一种二叉树，它将空间逐级进行一分为二的划分，空间实体是该树的叶子结点。

三、简答题（每题10分，共10题） 1. 什么是空间数据库？其主要特点是什么？

空间数据库是地理信息系统中用于储存和管理空间数据的场所。 特点：（a）数据量特别大；

（b）不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，并且这两种数据 之间具有不可分割的联系； （c）数据应用广泛。

2. 数据库技术的发展经历了哪些阶段？各个个阶段有什么的特点？

人工管理阶段：用户负责数据的组织、存储结构、存取方法、输入输出等细节；数据完全面向特定的应用程序走；数据与程序没有独立性。

文件系统阶段：系统提供存取方法，支持对文件的基本操作，用户程序不必考虑物理细节。数据的存取基本上以记录为单位；一个数据文件对应一个或几个用户程序，还是面向应用的；数据与程序有一定的独立性。

数据库系统阶段：有了数据库管理系统；面向全组织，面向现实世界；独立性较强；由DBMS统一存取，维护数据语义及结构。

3. 简述空间实体抽象的三个层次，并画图说明

抽象的结构图如下：

① 空间概念数据模型

概念数据模型是人们对客观现实或现象象的一种认识。不同的人，由于在所关心的问题、研究的对象、期望的结果等方面存在着差异，对同一客观现象的抽象和描述会形成不同的用户视图，既称为外模式。 ② 空间逻辑数据模型

空间逻辑数据模型将空间概念数据模型确定的空间数据库信息内容，具体地表达为数据项、记录等之间的关系，这种表达有多种不同的实现方式。常用的数据模型包括层次模型、网络模型和关系模型。 ③ 物理数据模型

物理数据模型将逻辑数据模型转换成为物理数据模型，即要求完成空间数据的物理组织、空间存取方法和数据库总体存储结构等的设计工作。

4. 简述基于场、对象和网络的地理空间认知模型

①基于场的模型：把地理空间中的事物和现象作为连续的变量或体来看待，根据不

同的应用可以表示为二维的，也可表示为三维的。在空间信息系统中，场模型一般用栅格模型表示，其主要特点就是用二维划分覆盖整个连续空间。划分可以是规则的或不规则的，通常是采用正多边形作为划分的单位，如三角形、方格、六边形等。

②基于对象的模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理实体和现象作为对立的对象分布在该空域中。按照其空间特征的分为点、线和面三种基本对象，对象也可能是由其它的对象构成构成的复杂对象，并且与其它的对象保持着特定的关系。每个对象对应着一组相关的属性以区分出各个不同的对象。只适合于那些具有完整边界的地理现象。

③基于网络的模型：网络模型是从图论中发展而来。在网络模型中，空间要素被抽象为链、节点等对象，同时还要关注其间的连通关系。这种模型适合用于对相互连接的线状现象进行建模，如交通线路、电力网线等。网络模型可以形式化定义为：网络图 ＝ （节点，{节点间的关系，即链}）

5. 简述矢量数据结构，有哪几种常用编码？

矢量数据结构：矢量结构是以点、线、面等图形元素为基础的空间数据组织方式。 地图中面状特征数字化的数据可描述为点（point）、矢量（vector）、结点（node）、线段（line）和多边形（polygon）等基本数据元素。点为最基本的地图数据元素，由一对坐标（X，Y）确定在平面中的位置。矢量由连结两点构成，有方向性，取决于线段数字化方向。结点为线段的两个端点，分为起始结点和终止结点。线段由两结点及结点间的一组有序点组成，包含一个或若干个连接的矢量，是两个多边形的公共边界。多边形表示面状地理实体的平面分布，是由一条或若干线段组成的闭合范围。

矢量数据结构编码：简单数据结构编码、树状索引编码法、拓扑数据结构编码。

6. 简述栅格数据结构游程长度编码

游程长度编码：是栅格数据压缩的重要编码方法，它的基本思路是：对于一幅栅格图像，常常有行(或列)方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。其编码方案是，只在各行(或列)数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数（或终止列号），数据结构

是（代码，重复数或终止列号），从而实现数据的压缩。优缺点：数据压缩率高，易于实现叠置，检索运算。只考虑水平分解元素之间相关性而未考虑垂直分解元素之间相关性，又称一维游程编码。

7. 简述栅格数据组织方法

栅格数据以层的方式来组织文件，在栅格数据结构中，物体的空间位置就用其在笛卡尔平面网格中的行号和列号坐标表示，物体的属性用象元的取值表示，每个象元在一个网格中只能取值一次，同一象元要表示多重属性的事物就要用多个笛卡尔平面网格，每个笛卡尔平面网格表示一种属性或同一属性的不同特征，这种平面称为层。

以像元为序。不同层上同一像元位置上的各属性值表示为一个列数组。 以层为基础。每一层又以像元为序记录它的坐标和属性值。 以层为基础。但每一层内则以多边形为序记录多边形的属性值和充满多边形的各像元的坐标。

8. 简述3种以上栅格数据单元值确定方法

中心点法：将栅格中心点的值作为栅格元素值

重要性法：某些主要属性，只要在栅格中出现就把该属性作为栅格属性 面积占优法：栅格中占最大面积的属性值为它的属性. 百分比法：根据栅格内各地理要素所占面积的百分比数确定栅格的代码参与，如可记面积最大的两类AB，也可根据A类和B类所占百分比数在代码中加入数字。

9. 简述矢量和栅格数据模型的优缺点，以及二者的比较

①矢量数据的优缺点：

优点为数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络和检索分析，图形显示质量好、精度高；

缺点为数据结构复杂，多边形叠加分析比较困难。 ②栅格数据的优缺点：

优点为数据结构简单，便于空间分析和地表模拟，现势性较强； 缺点为数据量大，投影转换比较复杂。 ③矢量和栅格数据模型的比较：

栅格数据操作总的来说容易实现，矢量数据操作则比较复杂；栅格结构是矢量结构在某种程度上的一种近似，对于同一地物达到于矢量数据相同的精度需要更大量的数据；在坐标位置搜索、计算多边形形状面积等方面栅格结构更为有效，而且易于遥感相结合，易于信息共享；矢量结构对于拓扑关系的搜索则更为高效，网络信息只有用矢量才能完全描述，而且精度较高。对于地理信息系统软件来说，两者共存，各自发挥优势是十分有效的。

10. 什么是空间数据引擎？举例说明空间数据引擎的体系结构、工作原理。

①空间数据库引擎（Spatial Database Engine，SDE）是基于特定空间数据模型，在特定的数据存储、管理系统（如数据库管理系统或文件系统）的基础上，提供对空间数据的存储、检索等操作，以提供在此基础上的二次开发。

②原理：SDE只提供存储、读取、检索、管理数据和对数据的基本处理等功能；SDE不负责进行空间分析和复杂处理；基于第三方API(如Oracle Spatial和ESRI SDE)开发的引擎可以提供更多功能。 ③SDE的体系结构：

11. 如何进行空间数据分层组织？分层有哪些原则？分层有哪些方法？

层的概念同时适合于栅格数据和矢量数据。层是指地理特征及其属性在逻辑上的集合。在栅格数据结构中，每种属性可形成一个独立的层，而新的属性就意味着在数据库中新加一层。在矢量结构中，层是用来区分空间实体的主要类型，目的是为了制图与显示。 数据分层的原则：

考虑特征类型：点线面分别处于不同层。

考虑特征的逻辑分组：相关的地物位于同一层。 分层时应使处理更加方便。 数据分层的方法: 按专题分层

按时间序列分层 以地面垂直高度分层

12. 什么是空间索引？建立空间索引的目的？

空间索引：依据空间对象的位置和形状或空间对象间的某种空间关系，按一定的顺序排列的一种数据结构。

目的：对空间数据进行筛选和过滤，使得在进行空间操作时，大量与空间对象无关的空间数据被预先排除，从而提高空间操作速度和效率。

13. 空间索引建立的基本原理和基本原则？

基本原理：尽管有许多特定的数据结构和算法用来完成空间索引，但基本原理相似，采用分割原理，把查询空间划分为若干区域，这些区域或单元包含空间数据并可唯一标识。 基本原则：

存储效率高: 为一组数据创建的索引数据，其数据量应该尽量的小。 查询效率高 : 建索引的目的就是提高查询效率。更新效率高 : 数据集的变化可以抽象为数据集中数据对象的修改、增加和删除。

14. 简述基于文件的索引和基于数据库的索引的区别。

基于数据库的索引：实质上是基于数据库的SQL语言优化。通过适当的表结构设