基于对象—关系模型的空间数据建模研究

空间数据数据量庞大且具有可视性,如何对空间数据进行进行有效的管理和分析是目前GIS领域研究的一个热点问题。GIS是当今操作有关空间信息的成熟工具和技术,但其只能对空间对象进行有限的操作,不能对空间数据进行变换、索引、链接和挖掘,难以集成其他信息来构建和分析新变量;而传统数据库管理模型中的关系模型和面向对象建模也不完全适合空间应用这一领域,关系模型能够较好地处理拓扑关系,但对表示横跨空间区域的复杂层次却无能为力;面向对象模型的软件方法支持抽象数据类型,特别是空间抽象数据类型,具有继承性和多态性,能够处理拓扑和层次关系,但难以处理空间中重要的连续性现象。因此必须构建高效的空间数据库系统实现对空间数据的有效处理,最根本的是建立适用的空间数据模型,本文正是从这一需求出发,采用将面向对象的设计原则与成熟的关系数据模型集成的方法,探讨研究了基于对象关系技术的空间数据模型建立到实现涉及到的诸多问题,以期为方便处理复杂的空间数据提供一些参考。 空间数据类型复杂多样,根据空间数据在计算机中的组织和表示的不同分为空间矢量数据,空间栅格数据,空间拓扑数据以及空间网络数据,现今对空间数据模型的研究大多集中在矢量数据模型上,少量涉及空间拓扑数据模型,本文将四种类型空间数据建模进行系统的综合研究,以丰富空间数据模型的研究内容。 传统的数据概念模型描述工具ER模型,UML等不足以描述空间数据,可对其增加能够表达空间推理语义的某种结构进行扩展,本文引入的象形图扩展模型正是基于这种思想,该模型使得空间应用的概念建模更加简单和直观。 基于空间应用角度的场模型和对象模型两种空间信息模型几乎概括了所有的空间实体和空间结构,本文通过对两种模型及其模型实现的研究,为后续空间数据模型的研究铺垫坚实的应用基础。 本文系统研究了对象关系模式下上述四种空间数据类型的数据模型定义、建立、表达、空间数据的存储结构、空间索引的建立、模型的实现等内容,同时结合在空间数据库中的应用,给出实例,验证了模型的可实现性和可操作性。 从底层采用对象关系技术对空间数据模型的综合研究以及上述几个问题的实现的论述是本论文的创新点。