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《空间数据库原理》一、概念解释1．空间数据结构是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，是空间数据在计算机内的组织和编码形式，是地理实体的空间排列和相互关系的抽象描述。2．空间数据库管理系统（SDBMS）对各类空间数据进行统一处理、存储、维护和管理的软件系统。SDBMS是空间数据库的核心软件，他对空间数据和属性数据进行了一体化，为GIS应用开发提供空间数据库管理系统除了必须具备普通数据库管理系统的功能。3．网格索引网格索引是空间数据库的非常常用的一种索引方法，通过对地理空间进行网格划分，划分成大小相同的网格，每个网格对应着一块存储空间，索引项登记上落入该网格的空间对象。4．空间数据挖掘空间数据挖掘是指从空间数据库中抽取没有清楚表现出来的隐含的知识和空间关系，并发现其中有用的特征和模式的理论、方法和技术。5．后关系型数据库采用了更现代化的多维模型，作为数据库引擎。并且，这种以稀疏数组为基础的独特的多维数据库架构，是从已成为国际标准的数据库语言基础上继承和发展的数据库二、简答题1．什么是空间曲线填充？z曲线填充在数据库设计中的作用是什么？空间填充曲线是利用一个线性顺序来填充空间，可以获得丛一端到另一端的曲线。多维空间本身没有自然排序关系，但存在一对一的连续映射，可以将多维空间的点映射到一维空间，以达到对多维空间进行一维排序的目的。常用的算法有Z曲线和Hilberlt曲线Z曲线：1）读入x和y坐标的二进制表示2）隔行扫描二进制数字的比特到一个字符串3）计算出结果二进制串的十进制值，作用：1）空间数据所处的多维空间中没有天然的顺序，加强了多维空间中的位置顺序2）允许在空间数据中使用传统的有效搜索3）存储磁盘从逻辑上说是一维的设备，空间聚类技术就是要寻找一个从高维空间向一维空间的映射方法，空间上邻近的元素，映射为直线上接近的点，而且一一对应为达到这一目的，人们提出了很多种算法2．试举例说明空间数据库设计的主要内容是什么？空间数据库设计的任务：经过一系列转换，将现实世界描述为计算机世界中的空间数据模型，也就是将地理现象表示为空间数据模型和数据结构。空间数据库设计的主要内容：确定能被空间数据库管理系统接受的最优数据模型、处理模式、存储结构和存取方法，实现对应用系统有效的管理，满足用户信息要求和处理要求；概念空间数据模型到SDBMS的空间数据模型的转换空间数据库设计过程：系统规划阶段，需求分析阶段，概念设计阶段，逻辑设计阶段，物理设计阶段，系统实施阶段。3．试分析空间数据库查询优化的主要策略。主要有基于索引的优化和基于sql语句的优化：索引作为数据库中的重要数据结构，它的根本目的就是为了提高查询的效率。而优化查询的重要方法就是建立索引，建立适合关系数据库系统的索引，这样就可以避免表扫描，并减少了因为查询而造成的输入输出开销，有效提高数据库数据的查询速度，优化了数据库性能。然而在创建索引时也增加了系统时间和空间的开销。所以创建索引时应该与实际查询需求相结合，这样才能实现真正的优化查询。在使用索引时可以有效的提高查询速度，但如果SQL语句使用不恰当的话，所建立的索引就不能发挥其作用。所以我们应该做到不但会写SQL，还要写出性能优良的SQL语句。除以上两种，还有以下优化方法：（1）避免或简化排序应当简化或避免对大型表进行重复的排序。当能够利用索引自动以适当的次序产生输出时，优化器就避免了排序的步骤（2）避免相关子查询如果在主查询和WHERE子句中的查询中同时出现了一个列的标签，这样就会使主查询的列值改变后，子查询也必须重新进行一次查询。因为查询的嵌套层次越多，查询的效率就会降低，所以我们应当避免子查询。如果无法避免，就要在查询的过程中过滤掉尽可能多的。（3）创建使用临时表在表的一个子集进行排序并创建临时表，也能实现加速查询。在一些情况下这样可以避免多重排序操作。但所创建的临时表的行要比主表的行少，其物理顺序就是所要求的顺序，这样就减少了输入和输出，降低了查询的工作量，提高了效率，而且临时表的创建并不会反映主表的修改。（4）用排序来取代非顺序存取磁盘存取臂的来回移动使得非顺序磁盘存取变成了最慢的操作。但是在SQL语句中这个现象被隐藏了，这样就使得查询中进行了大量的非顺序页查询，降低了查询速度，对于这个现象还没有很好的解决方法，只能依赖于数据库的排序能力来替代非顺序的存取。三、分析题1．与传统数据库相比，新型空间数据库在空间数据组织、空间数据操作等方面有哪些优势？（1）传统数据库管理的是不连续的相关性较小的数字或字符，而空间数据是连续的，并且有很强的空间相关性；（2）传统数据库管理的实体类型较少，并且实体类型间关系简单固定，而GIS数据库的实体类型繁多，实体间存在着复杂的空间关系；（3）传统数据库存储的数据通常为等长记录的数据，而空间数据的目标坐标长度不定，具有变长记录，并且数据项可能很多，很复杂；（4）传统数据库只查询和操作数字和文字信息，而空间数据库需要大量的空间数据操作和查询。2．研究空间数据库中的空间网络数据组织方法的意义是什么？举例说明分层空间网络的数据组织及路径规划查询实现的主要思路。意义：分层空间网络的数据组织主要思路：