3.2.1空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.2.2空間數(shù)據(jù)管理第二節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與空間數(shù)據(jù)管理3.2.1空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指空間數(shù)據(jù)的編排方式和組織關(guān)系。空間數(shù)據(jù)編碼是空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，目的是將圖形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等資料，按一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為適用于計算機(jī)存儲和處理的形式。一種高效率的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具:（1）能夠正確表示要素之間的層次關(guān)系，便于不同數(shù)據(jù)聯(lián)接和覆蓋。

（2）正確反映地理實體的空間排列方式和各實體間相互關(guān)系。

（3）便于存取和檢索。

（4）節(jié)省存貯空間，減少數(shù)據(jù)冗余。

（5）存取速度快，在運(yùn)算速度較慢的微機(jī)上要達(dá)到快速響應(yīng)。

（6）足夠靈活性，數(shù)據(jù)組織具有插入新數(shù)據(jù)、刪除或修改部分?jǐn)?shù)據(jù)的基本功能。GIS支持的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量—柵格混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)⑴屬性明顯：數(shù)據(jù)直接記錄了屬性或指向?qū)傩缘闹羔槪梢灾苯拥玫降匚锏膶傩源a。⑵定位隱含：柵格結(jié)構(gòu)是按一定的規(guī)則排列的，實體位置隱含在格網(wǎng)文件的存儲結(jié)構(gòu)中。⑶柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)容易實現(xiàn)，算法簡單，且易于擴(kuò)充、修改，也很直觀，特別是易于同遙感影像的結(jié)合處理，給地理空間數(shù)據(jù)處理帶來了極大的方便。1、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點2、柵格數(shù)據(jù)取值方法⑴中心歸屬法：每個柵格單元的值以網(wǎng)格中心點對應(yīng)的面域?qū)傩灾祦泶_定。

⑵長度占優(yōu)法：每個柵格單元的值以網(wǎng)格中線（水平或垂直）的大部分長度所對應(yīng)的面域的屬性值來確定。

⑶面積占優(yōu)法：每個柵格單元的值以在該網(wǎng)格單元中占據(jù)最大面積的屬性值來確定。⑷重要性法：根據(jù)柵格內(nèi)不同地物的重要性程度，選取特別重要的空間實體決定對應(yīng)的柵格單元值，如稀有金屬礦產(chǎn)區(qū)，其所在區(qū)域盡管面積很小或不位于中心，也應(yīng)采取保留的原則。3、柵格數(shù)據(jù)獲取途徑⑴手工獲取，專題圖上劃分均勻網(wǎng)格，逐個決定其網(wǎng)格代碼。⑵掃描儀掃描專題圖的圖像數(shù)據(jù){行、列、顏色（灰度）}，定義顏色與屬性對應(yīng)表，用相應(yīng)屬性代替相應(yīng)顏色，得到（行、列、屬性）再進(jìn)行柵格編碼、存貯，即得該專題圖的柵格數(shù)據(jù)。⑶由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來。⑷遙感影像數(shù)據(jù)，對地面景像的輻射和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來的像素值序列。⑸格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)，當(dāng)屬性值為地面高程，則為格網(wǎng)DEM，通過DEM內(nèi)插得到。遙感圖像數(shù)據(jù)排列方式（1）BSQ方式：各波段的二維圖像數(shù)據(jù)按波段順序排列。（2）BIL方式：對每一行中代表一個波段的光譜值進(jìn)行排列，然后按波段順序排列該行。（3）BIP方式：在一行中，每個像元按光譜波段次序進(jìn)行排列。

每個像元可能是占一個字節(jié)的整型數(shù)。如果圖像比較大，這種逐點存儲的方式，所占的空間是十分巨大的。所以在實際存儲時，多采用壓縮存儲的方式。壓縮編碼的目的是用盡可能少的數(shù)據(jù)量記錄盡可能多的信息，類型分為：⑴信息無損編碼：編碼過程中沒有任何信息損失，通過解碼操作可以完全恢復(fù)原來的信息。 ⑵信息有損編碼：為了提高編碼效率，最大限度地壓縮數(shù)據(jù)，在壓縮過程中損失一部分相對不太重要的信息，解碼時這部分難以恢復(fù)。在地理信息系統(tǒng)中的壓縮編碼多采用信息無損編碼，而對原始遙感影像進(jìn)行壓縮時也可以采取有損壓縮編碼方法。但數(shù)據(jù)壓縮所獲得的空間節(jié)省與數(shù)據(jù)處理的時間花費往往是成正比例，即所節(jié)省的空間越多，數(shù)據(jù)壓縮與解壓所需的時間往往也多，因此所采取的方法要根據(jù)實際情況而定。5、柵格數(shù)據(jù)存儲的壓縮編碼Ⅰ、行程編碼①行程編碼1

只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時依次記錄該代碼以及相同代碼重復(fù)的個數(shù)。行程編碼優(yōu)缺點⑴優(yōu)點：壓縮效率較高，且易于進(jìn)行檢索，疊加合并等操作，運(yùn)算簡單，適用于機(jī)器存儲容量小，數(shù)據(jù)需大量壓縮，而又要避免復(fù)雜的編碼解碼運(yùn)算增加處理和操作時間的情況。⑵缺點：對于圖斑破碎，屬性和邊界多變的數(shù)據(jù)壓縮效率較低，甚至壓縮后的數(shù)據(jù)量比原始數(shù)據(jù)還大。

把多邊形范圍劃分成由像元組成的正方形，然后對各個正方形進(jìn)行編碼。塊式編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包括3個數(shù)字：塊的初始位置（行、列號）和塊的大?。▔K包括的像元數(shù)），再加上記錄單元的代碼組成。Ⅱ、塊式編碼

行程和塊式編碼都對大而簡單的多邊形更有效，塊式編碼對多邊形之間求并和求交較方便。Ⅲ、四叉樹編碼

根據(jù)柵格數(shù)據(jù)二維空間分布特點，將空間區(qū)域按照4個象限進(jìn)行遞歸分割（2n×2n，且n>1），直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止，最后得到一棵四分叉的倒向樹。四叉樹分解，各子象限大小不完全一樣，但都是同代碼柵格單元組成的子塊，其中最上面的一個結(jié)點叫做根結(jié)點，對應(yīng)于整個圖形。不能再分的結(jié)點稱為葉子結(jié)點，可能落在不同層上，該結(jié)點代表子象限單一的代碼，所有葉子結(jié)點所代表的方形區(qū)域覆蓋了整個圖形。從上到下，從左到右為葉子結(jié)點編號，最下面的一排數(shù)字表示各子區(qū)的代碼。為了保證四叉樹分解能不斷的進(jìn)行下去，要求圖形必須為2n×2n的柵格陣列。n為極限分割次數(shù)，n＋1是四叉樹最大層數(shù)或最大高度。為了在計算機(jī)中既能以最小的冗余存儲與圖像對應(yīng)的四叉樹，又能方便地完成各種圖形操作，專家們已提出多種編碼方式。四叉樹編碼的優(yōu)缺點優(yōu)點⑴容易而有效地計算多邊形的數(shù)量特征；⑵陣列各部分的分辨率是可變的，邊界復(fù)雜部分四叉樹較高，即分級多，分辨率也高，而不需要表示許多細(xì)節(jié)的部分則分級少，分辨率低，因而既可精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少存儲量；⑶柵格到四叉樹及四叉樹到簡單柵格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換比其他壓縮方法容易；⑷多邊形中嵌套異類多邊形的表示較方便，是優(yōu)秀的柵格壓縮編碼之一。缺點其最大不足是其不穩(wěn)定性，即同樣的原始數(shù)據(jù)應(yīng)用不同的算法進(jìn)行編碼可能會得到不同的編碼結(jié)果。不利于形狀分析和模式識別。⑴定位明顯：其定位是根據(jù)坐標(biāo)直接存儲的，無需任何推算。⑵屬性隱含：屬性則一般存于文件頭或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中某些特定的位置上。⑶矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖形運(yùn)算的算法總體上比柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多，在疊加運(yùn)算、鄰域搜索等操作時比較困難，有些甚至難以實現(xiàn)，⑷在計算長度、面積、形狀和圖形編輯、幾何變換操作中，矢量結(jié)構(gòu)有很高的效率和精度。1．矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點2、空間實體類型⑴點：空間上不能再分的地理實體，可以是具體的或抽象的，如地物點、文本位置點或線段網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點等，由一對x、y坐標(biāo)表示。地面上的礦點、水井、高程控制水準(zhǔn)點等都是點實體。⑵線：空間上具有一定延伸方向性的線狀地物，由一組有序點組成，采用一組有序的(X，Y)坐標(biāo)來表示。如河流和道路、斷層、地質(zhì)體分界線等為線狀地物。⑶面：指有封閉邊界和面積的實體，由一組有序線段包圍而成區(qū)域。采用一組首尾位置重合的有序線段表示。例如湖泊、礦區(qū)、土壤類型等。(X,Y)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)(X5,Y5)LinePoint(X5,Y5)(X,Y)(X2,Y2)(X4,Y4)(X3,Y3)Polygon(X,Y)

從幾何上來說，資源空間目標(biāo)可劃分為點、線、面、體四種基本類型。對表示在地圖中的各種要素都可抽象為點、線、面幾何圖形的實體。3、矢量數(shù)據(jù)獲取途徑1)由外業(yè)測量獲得利用測量儀器自動記錄測量成果(常稱為電子手薄)，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫。2)由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù)，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。3)跟蹤數(shù)字化用跟蹤數(shù)字化的方法，把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)。唯一標(biāo)識碼是系統(tǒng)排列序號；線標(biāo)識碼可以標(biāo)識線的類型；起始點和終止點號可直接用坐標(biāo)表示；顯示信息是顯示時的文本或符號等；與線相聯(lián)系的非幾何屬性可以直接存儲于線文件中，也可單獨存儲，而由標(biāo)識碼聯(lián)接查找。⑵線實體矢量數(shù)據(jù)編碼⑶多邊形實體矢量數(shù)據(jù)編碼

多邊形矢量編碼不但要表示空間圖形為多邊形的面狀實體的位置和屬性，更為重要的是要能表達(dá)區(qū)域的拓?fù)湫再|(zhì)，如形狀、鄰域和層次等，以便使這些基本的空間單元可以作為專題圖資料進(jìn)行顯示和操作，其編碼比點和線實體的矢量編碼要復(fù)雜得多，也更為重要。它與機(jī)助制圖系統(tǒng)僅為顯示和制圖目的而設(shè)計的編碼有很大不同。

編碼方法：坐標(biāo)序列法、樹狀索引編碼法、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法。Ⅱ樹狀索引編碼法

采用樹狀索引以減少數(shù)據(jù)冗余并間接增加鄰域信息，方法是對所有邊界點進(jìn)行數(shù)字化，將坐標(biāo)對以順序方式存儲，由點索引與邊界線號相聯(lián)系，以線索引與各多邊形相聯(lián)系，形成樹狀索引結(jié)構(gòu)。圖形數(shù)據(jù)線與多邊形之間的樹狀索引點與邊界線之間的樹狀索引樹狀索引編碼法示例形成的文件記錄樹狀索引編碼法的優(yōu)勢和不足

樹狀索引編碼消除了相鄰多邊形邊界的數(shù)據(jù)冗余和不一致的問題，在簡化過于復(fù)雜的邊界線或合并相鄰多邊形時可不必改造索引表，鄰域信息和島狀信息可以通過對多邊形文件的線索引處理得到。但是比較繁瑣，因而給相鄰函數(shù)運(yùn)算，消除無用邊，處理島狀信息以及檢查拓?fù)潢P(guān)系帶來一定的困難，而且兩個編碼表都需要以人工方式建立，工作量大且容易出錯。Ⅲ雙重獨立地圖編碼拓?fù)潢P(guān)系類型a拓?fù)溧徑樱褐复嬖谟诳臻g圖形的同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。結(jié)點鄰接關(guān)系有N1/N4，N1/N2…等；多邊形鄰接關(guān)系有P1/P3，P2/P3…等。b拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：拓?fù)潢P(guān)聯(lián)指存在于空間圖形的不同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。結(jié)點與弧段關(guān)聯(lián)關(guān)系有N1/C1、C3、C6，N2/C1、C2、C5…等。多邊形與線段的關(guān)聯(lián)關(guān)系有P1/C1、C5、C6，P2/C2、C4、C5、C7等。c拓?fù)浒和負(fù)浒复嬖谟诳臻g圖形的同類但不同級的元素之間的拓?fù)潢P(guān)系，P2包含P4。拓?fù)涓拍?/p>

拓?fù)鋵W(xué)是研究圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下變形時的那些不變的性質(zhì)，也稱“橡皮板幾何學(xué)”。在拓?fù)淇臻g中對距離或方向參數(shù)不予考慮。拓?fù)潢P(guān)系是指網(wǎng)結(jié)構(gòu)元素結(jié)點、弧段、面域之間的空間關(guān)系。雙重獨立地圖編碼簡稱DIME結(jié)構(gòu)（DualIndependentMapEncoding）。它是由美國人口調(diào)查局建立起來的為人口調(diào)查目的而設(shè)計的一種拓?fù)渚幋a方法，是一種把幾何量度信息（直角坐標(biāo)）與拓?fù)溥壿嬓畔⒔Y(jié)合起來的系統(tǒng)。DIME文件的基本元素：線段、線段始結(jié)點和終結(jié)點標(biāo)識符、區(qū)域代碼（左區(qū)號和右區(qū)號）。方法：對所有邊界點進(jìn)行數(shù)字化，將坐標(biāo)對以順序方式存儲，由點索引與邊界線號相聯(lián)系，以線索引與各多邊形相聯(lián)系，形成樹狀索引結(jié)構(gòu)。結(jié)點坐標(biāo)文件包括結(jié)點標(biāo)識符和結(jié)點坐標(biāo)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)文件包括結(jié)點、線段、多邊形間的拓?fù)潢P(guān)系。DIME結(jié)構(gòu)中，線段通常被認(rèn)為是直線型的，復(fù)雜的曲線由一系列逼近曲線的直線段來表示。結(jié)點與結(jié)點或者面域與面域之間為鄰接關(guān)系，而結(jié)點與線段或面域與線段之間為關(guān)聯(lián)關(guān)系。

雙重獨立地圖編碼優(yōu)點⑴通過有向編碼建立了多邊形、邊界、節(jié)點之間的拓?fù)潢P(guān)系，有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲正確性檢查，同時便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和檢索。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在自動區(qū)域單元時，空間點的坐標(biāo)是自行閉合。否則數(shù)據(jù)存儲或編碼有錯，區(qū)域不能自行閉合，或者出現(xiàn)多余的線段，達(dá)不到數(shù)據(jù)自動編輯的目的。⑵DIME編碼成為其它拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。它采用樹狀索引以減少數(shù)據(jù)冗余并間接增加鄰域信息。

矢量編碼保證了信息的完整性和運(yùn)算的靈活性，這是由矢量結(jié)構(gòu)自身的特點所決定的。目前并沒有統(tǒng)一的最佳的矢量結(jié)構(gòu)編碼方法，在具體工作中應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)的特點和任務(wù)的要求而靈活設(shè)計。無拓?fù)潢P(guān)系的矢量結(jié)構(gòu)實體型矢量數(shù)據(jù)編碼（無拓?fù)涫噶繑?shù)據(jù)編碼）雖然會產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余和歧異，但易于編輯，如MapInfo。帶拓?fù)潢P(guān)系的矢量結(jié)構(gòu)

拓?fù)湫褪噶繑?shù)據(jù)編碼消除了數(shù)據(jù)的冗余和歧異，但操作復(fù)雜，甚至?xí)a(chǎn)生新的數(shù)據(jù)冗余，如ARC/INFO。5、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較比較項矢量數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)大小數(shù)據(jù)存儲量小數(shù)據(jù)存儲量大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜簡單位置精度空間位置精度高空間位置精度低拓?fù)潢P(guān)系用網(wǎng)絡(luò)連接法能完整描述拓?fù)潢P(guān)系難于建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系數(shù)據(jù)獲取獲取數(shù)據(jù)慢快速獲取大量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出輸出容易，繪圖細(xì)膩、精確、美觀輸出速度快，但繪圖粗糙、不美觀輸出設(shè)備只能在矢量式數(shù)據(jù)繪圖機(jī)上輸出只能在柵格數(shù)據(jù)繪圖機(jī)上輸出數(shù)據(jù)計算計算多邊形周長、面積、總和、平均值不如柵格數(shù)據(jù)效果好計算多邊形周長、面積、總和、平均值更有效數(shù)學(xué)模擬困難方便疊合分析多種地圖疊合分析困難多種地圖疊合分析方便圖像處理不能直接處理數(shù)字圖像信息能直接處理遙感數(shù)字圖像信息空間分析不容易實現(xiàn)易于進(jìn)行

將矢量面對目標(biāo)的方法和柵格元子充填的方法結(jié)合起來，采用填滿線狀目標(biāo)路徑和充填面狀目標(biāo)空間的方法結(jié)合使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線狀地物：除記錄原始取樣點外，還記錄路徑所通過的柵格。面狀地物：除記錄它的多邊形周邊以外，還包括中間的面域柵格。特點：它保留了矢量的全部性質(zhì)，以目標(biāo)為單元直接聚集所有的位置信息，并能建立拓?fù)潢P(guān)系；它建立了柵格與地物的關(guān)系，即路徑上的任一點都直接與目標(biāo)建立了聯(lián)系。從原理上說，這是一種以矢量的方式來組織柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。334334423344423344234422212三、矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

空間數(shù)據(jù)庫（或稱地圖數(shù)據(jù)庫）是地理信息系統(tǒng)的重要組成部分，因為地圖是地理信息系統(tǒng)的主要載體。地理信息系統(tǒng)是一種以地圖為基礎(chǔ)，供資源、環(huán)境、區(qū)域調(diào)查以及規(guī)劃的管理和決策用的空間信息系統(tǒng)。

空間數(shù)據(jù)庫模型是數(shù)據(jù)庫中對數(shù)據(jù)的邏輯組織形式的描述。3.2.2空間數(shù)據(jù)管理一、傳統(tǒng)DBMS管理和空間數(shù)據(jù)管理1、從數(shù)據(jù)管理的角度看GIS中數(shù)據(jù)的特點⑴數(shù)據(jù)量大，常要作查詢，因此必需注意提高查詢效率，如建立索引等；⑵數(shù)據(jù)類型和關(guān)系復(fù)雜，常要記錄拓?fù)潢P(guān)系；⑶GIS數(shù)據(jù)常具有非結(jié)構(gòu)化特征，如描述線面狀地物的長度不等；數(shù)據(jù)要嵌套；一個對象可能包含多個對象。2、關(guān)系模型描述空間數(shù)據(jù)存在的問題⑴缺乏構(gòu)造復(fù)雜對象的能力，以記錄為單位的數(shù)據(jù)模型不能很好的面向用戶，不能描述嵌套和遞歸等復(fù)雜關(guān)系。

⑵數(shù)據(jù)類型少，不支持抽象數(shù)據(jù)類型，如不能定義幾何數(shù)據(jù)類型（點，線，面）和空間操作算子（相交，包含等），無法完成地理意義上的分析查詢。⑷缺乏語義表達(dá)能力，即語義貧乏。它表達(dá)實體和實體間關(guān)系只能在表內(nèi)，或通過公共值的跨表連接,實現(xiàn)效率低，不利于建立數(shù)據(jù)的概念模型。⑸表形式不適用表示圖形數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)涉及的坐標(biāo)、屬性、拓樸關(guān)系用表格表示使問題顯得復(fù)雜化。二、空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的模式類型1、全文件管理系統(tǒng)GIS應(yīng)用1空間、屬性數(shù)據(jù)文件1GIS應(yīng)用2空間、屬性數(shù)據(jù)文件2空間、屬性數(shù)據(jù)文件3

將屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)均放在文件系統(tǒng)中進(jìn)行管理。程序依賴于數(shù)據(jù)文件的存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)文件修改時，應(yīng)用程序也隨之改變。優(yōu)點：（1）廠商可根據(jù)自己要求定義文件格式，管理數(shù)據(jù)；（2）有利于存儲非結(jié)構(gòu)化不定長數(shù)據(jù)。缺點：（1）不利于數(shù)據(jù)查找；（2）數(shù)據(jù)共享性等差。2、文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合系統(tǒng)

文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合系統(tǒng)是傳統(tǒng)GIS所用的方式。如arcinfo,mapinfo等。系統(tǒng)中,圖形用數(shù)據(jù)文件存儲，屬性用關(guān)系數(shù)據(jù)庫表存儲。兩者通過標(biāo)識符相聯(lián)結(jié)，這種方式實際上不能建立真正意義上的空間數(shù)據(jù)庫。OID圖形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)GIS應(yīng)用軟件Arc/Info圖形用戶界面ArcEdit屬性用戶界面Tables圖形數(shù)據(jù)文件庫屬性數(shù)據(jù)庫圖形處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)ID

優(yōu)點:GIS可通過DBMS提供的高級編程語言的接口，直接操縱屬性數(shù)據(jù)，查詢屬性數(shù)據(jù)庫，并在GIS的用戶界面下，顯示查詢結(jié)果。在ODBC(OpenDataBaseConnectivity,開放式數(shù)據(jù)庫互連)推出后，GIS軟件商只需開發(fā)GIS與ODBC的接口軟件，就可將屬性數(shù)據(jù)與任何一個支持ODBC的RDBMS連接。這樣用戶可在一個界面下處理圖形和屬性數(shù)據(jù)。缺點:

屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)通過ID聯(lián)系起來，使查詢運(yùn)算，模型操作運(yùn)算速度慢；數(shù)據(jù)分布和共享困難；屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)分開存儲，數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制以及數(shù)據(jù)損壞后的恢復(fù)方面缺少基本的功能；缺乏表示空間對象及其關(guān)系的能力。目前，空間數(shù)據(jù)管理正在逐步走出文件管理模式3、全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理

圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)都用現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理，管理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不作任何擴(kuò)展，由GIS軟件商在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。優(yōu)點:（1）在全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中加入了二進(jìn)制數(shù)據(jù)塊形式省去大量關(guān)系連接操作,可提高查詢速度；（2）便于數(shù)據(jù)的維護(hù)；缺點:（1）不定長記錄造成存儲效率的下降；（2）實現(xiàn)SQL查詢要附加接口；因此它只適用于功能簡單的GIS。4、對象—關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

采用通用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)效率低，面向?qū)ο笮涂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)又不夠成熟，隨著空間信息系統(tǒng)的發(fā)展，許多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件商紛紛對關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行擴(kuò)充，使之能直接存儲非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)，形成對象—關(guān)系型數(shù)據(jù)庫GIS系統(tǒng)。對象—關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫是在標(biāo)準(zhǔn)的RDBMS上加了一層空間數(shù)據(jù)管理專用模塊如Oracle在其數(shù)據(jù)庫中加入了oralceSpatial組件，以支持空間數(shù)據(jù)；Informix為用戶定義數(shù)據(jù)類型，提供了DataBlade插件。定義了操作點、線、面等空間對象的函數(shù)，解決了空間數(shù)據(jù)的變長記錄管理。

GIS應(yīng)用空間數(shù)據(jù)管理的專用模塊商用DBMS空間和屬性數(shù)據(jù)庫優(yōu)點解決了空間數(shù)據(jù)的變長記錄管理，使數(shù)據(jù)管理效率大大提高；空間和屬性之間聯(lián)結(jié)有空間數(shù)據(jù)管理模塊解決，不僅具有操作關(guān)系數(shù)據(jù)的函數(shù)，還具有操作圖形的API函數(shù);對象—關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫是在標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫上加一層空間數(shù)據(jù)管理模塊；用該層功能將地理結(jié)構(gòu)查詢語言轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢，空間數(shù)據(jù)查詢速度快。缺點空間數(shù)據(jù)對象還不能有用戶任意定義，用戶使用受一定限制。如定義的空間函數(shù)支持的對象不帶拓?fù)潢P(guān)系，用戶不能定義帶拓?fù)潢P(guān)系的數(shù)據(jù)模型。

5、面向?qū)ο笮蛿?shù)據(jù)庫系統(tǒng)

面向?qū)ο笮涂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)最適合空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和管理。

優(yōu)點支持變長記錄，還支持對象的嵌套，信息的繼承和聚集。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)允許定義合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)操作。缺點不支持SQL語言，在通用性上受局限。面向?qū)ο笮涂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還不夠成熟，價格又昂貴，目前在GIS領(lǐng)域還不通用。三、空間數(shù)據(jù)的分層和空間數(shù)據(jù)索引機(jī)制1、空間數(shù)據(jù)的分層

空間數(shù)據(jù)分層的方法按專題分層；按時間序列分層；按地面垂直高度。2、空間索引機(jī)制

空間索引就是指依據(jù)空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含空間對象的概要信息，如對象的標(biāo)識、外接矩形及指向空間對象實體的指針。作為一種輔助性的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，空間索引介