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这一模型既解决了数据共享问题，又建立了弧段与节点的拓扑关系。同样，面状地物对弧段的聚集方式与数据共享和几何拓扑关系的建立也达到一致。 5）面向对象的属性数据模型
面向对象数据模型是在包含RDBMS的功能基础上，增加面向对象数据模型的封装、继承和信息传播等功能。
6) 面向对象地理数据模型的特点
a) 具有可扩充性。由于对象是相对独立的，因此可以很自然和容易地增加新的对象，并且对不同类型的对象具有统一的管理机制。
b) 可充分利用现有数据模型的优点。
c) 可以模拟和操纵复杂对象。传统的数据模型是面向简单对象的，无法直接模拟和操纵复杂实体，而面向对象的数据模型具备对复杂对象进行模拟和操纵的能力。
在GIS中建立面向对象的数据模型时，对象的确定还没有统一的标准，但是，对象的建立应符合人们对客观世界的理解，并且要完整地表达各种地理对象，及它们之间的相互关系。 7）面向对象数据库系统的基本概念
动态联编:为了实现多态，系统不能在编译时就把操作名联编到程序上，而要等到运行时才进行解释。 8）面向对象数据库系统所具有的优势 1）缩小了语义差距
（2）减轻了“阻抗失配”问题
传统数据库应用往往表现为把数据库语句嵌入某种具有计算完备性的程序设计语言中，由于数据库语言和程序设计语言的类型系统和计算模型往往不同，所以这种结合是不自然的，这个现象被称为“阻抗失配”。在OODB中，把需要程序设计语言编写的操作都封装在对象的内部，从本质上讲，OODB的问题求解过程只需要表现为一个消息表达式的集合。 （3）适应非传统应用的需要
这种适应性主要表现在能够定义和操纵复杂对象，具备引用共享和并发共享机制以及灵活的事务模型，支持大量对象的存储和获取等等。 §3-3 空间数据库的设计
空间数据库的设计是指在现在数据库管理系统的基础上建立空间数据库的整个过程。 一、需求分析
需求分析是整个空间数据库设计与建立的基础，主要进行以下工作：
1、调查用户需求：了解用户特点和要求，取得设计者与用户对需求的一致看法。
2、需求数据的收集和分析：包括信息需求(信息内容、特征、需要存储的数据)、信息加工处理要求(如响应时间)、完整性与安全性要求等。
3、编制用户需求说明书：包括需求分析的目标、任务、具体需求说明、系统功能与性能、运行环境等，是需求分析的最终成果。 在需求分析阶段完成：
数据源的选择和对各种数据集的评价（一般、空间、属性评价）。 二、结构设计
指空间数据结构设计，结果是得到一个合理的空间数据模型，是空间数据库设计的关键。
空间数据库设计的实质是将地理空间实体以一定的组织形式在数据库系统中加以表达的过程，也就是地理信息系统中空间实体的模型化问题。 1、概念模型
是通过对错综复杂的现实世界的认识与抽象，最终形成空间数据库系统及其应用系统所需的模型。 表示概念模型最有力的工具是E—R模型，即实体—联系模型，包括实体、联系和属性三个基本成分。用它来描述现实地理世界，不必考虑信息的存储结构、存取路径及存取效率等与计算机有关的问题，比一般的数据模型更接近于现实地理世界，具有直观、自然、语义较丰富等特点，在地理数据库设计中得到了广泛应用。 2、逻辑模型
逻辑模型的设计是将概念模型结构转换转换为具体DBMS可处理的地理数据库的逻辑结构(或外模式)，包括确定数据项、记录及记录间的联系、安全性、完整性和一致性约束等。 从E—R模型向关系模型转换的主要过程为： ① 确定各实体的主关键字；
② 确定并写出实体内部属性之间的数据关系表达式（函数依赖关系），即某一数据项决定另外的数据项； ③把经过消冗处理（规范化处理）的数据关系表达式中的实体作为相应的主关键字； ④根据②、③形成新的关系。
⑤完成转换后，进行分析、评价和优化。 3、物理设计
是指有效地将空间数据库的逻辑结构在物理存储器上实现，确定数据在介质上的物理存储结构，其结果是导出地理数据库的存储模式(内模式)。
主要内容包括确定记录存储格式，选择文件存储结构，决定存取路径，分配存储空间。
物理设计的好坏将对地理数据库的性能影响很大，一个好的物理存储结构必须满足两个条件： 一是地理数据占有较小的存储空间；
二是对数据库的操作具有尽可能高的处理速度。 在完成物理设计后，要进行性能分析和测试。
物理设计在很大程度上与选用的数据库管理系统有关。设计中应根据需要，选用系统所提供的功能。 三、数据层设计
GIS的数据可以按照空间数据的逻辑关系或专业属性分为各种逻辑数据层或专业数据层，原理上类似于图片的叠置。
例如，地形图数据可分为地貌、水系、道路、植被、控制点、居民地等诸层分别存贮。将各层叠加起来就合成了地形图的数据。在进行空间分析、数据处理、图形显示时，往往只需要若干相应图层的数据。
数据层的设计一般是按照数据的专业内容和类型进行的。数据的专业内容的类型通常是数据分层的主要依据，同时也要考虑数据之间的关系。如需考虑两类物体共享边界(道路与行政边界重合、河流与地块边界的重合)等，这些数据间的关系在数据分层设计时应体现出来。
不同类型的数据由于其应用功能相同，在分析和应用时往往会同时用到，因此在设计时应反映出这样的需求，即可将这些数据作为一层。（如道路、加油站、停车场—交通层） 最后得出各层数据的表现形式，各层数据的属性内容和属性表之间的关系等。 四、数据字典设计
数据字典用于描述数据库的整体结构、数据内容和定义等。一个好的数据字典可以说是一个数据的标准规范，它可使数据库的开发者依此来实施数据库的建立、维护和更新。 数据字典的内容包括：
数据库的总体组织结构、 数据库总体设计的框架、 各数据层详细内容的定义及结构、 数据命名的定义
元数据（有关数据的数据，是对一个数据集的内容、质量条件及操作过程等的描述）等内容。 一、空间数据库的建立 1、建立空间数据库结构
利用DBMS提供的数据描述语言描述逻辑设计和物理设计的结果，得到概念模式和外模式，编写功能软件，经编译、运行后形成目标模式，建立起实际的空间数据库结构。 2、数据装入
一般由编写的数据装入程序或DBMS提供的应用程序来完成。在装入数据之前要做许多准备工作，如对数据进行整理、分类、编码及格式转换(如专题数据库装入数据时，采用多关系异构数据库的模式转换、查询转换和数据转换)等。
装入的数据要确保其准确性和一致性。 3、调试运行
装入数据后，要对地理数据库的实际应用程序进行运行，执行各功能模块的操作，对地理数据库系统的功能和性能进行全面测试，
二、 空间数据库的维护 1、空间数据库的重组织
指在不改变空间数据库原来的逻辑结构和物理结构的前提下，改变数据的存储位置，将数据予以重新组织和存放。
2、空间数据库的重构造
指局部改变空间数据库的逻辑结构和物理结构。数据库重构通过改写其概念模式(逻辑模式)的内模式(存储模式)进行。
3、空间数据库的完整性、安全性控制
完整性是指数据的正确性、有效性和一致性，主要由后映象日志来完成，它是一个备份程序，当发生系统或介质故障时，利用它对数据库进行恢复。
安全性指对数据的保护，主要通过权限授予、审计跟踪，以及数据的卸出和装入来实现。
第四章 空间数据的采集和质量控制 §4-1 概述
一、GIS的数据源：
地图数据 ，遥感数据， 文本数据，统计数据 实测数据，多媒体数据，已有系统的数据 二、空间数据采集的任务
将现有的上述类型数据转换成GIS可以处理与接收的数字形式，通常要经过验证、修改、编辑等处理。 三、研究GIS数据质量的目的和意义
GIS的数据质量是指GIS中空间数据(几何数据和属性数据)的可靠性，通常用空间 数据的误差来度量。
误差是指数据与真值的偏离。
研究GIS数据质量对于评定GIS的算法、减少GIS设计与开发的盲目性都具有重要意 义。精度越高，代价越大。GIS数据质量对保证GIS产品的可靠性有重要意义。 §4-2 空间数据的地理参照系和控制基础
指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续，具体包括地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域。 地理空间具体被描述为：
1）绝对空间，具有属性描述的空间位置的集合，一系列坐标值组成。
2）相对空间，是具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的空间关系组成。 二、地理空间的数学建构---如何建立地球表面的几何模型 1、最自然的面：
包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面，起伏不定，难以用一个简洁的数学式描述。
2、相对抽象的面，即大地水准面 地球表面72%被海水覆盖，假设一个当海水处于完全静止的平衡状态时从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。
可用水准仪完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球的重力方向处处不同，处处与重力方向垂直的大地水准面显然不可能是一个十分规则的表面，且不能用简单的数学公式来表达，因此，大地水准面不能作为测量成果的计算面。 3、椭球体模型
为了测量成果计算的需要，选用一个同大地体相近的、可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球---三轴椭球体。 三、地理参照系
1、经纬度坐标系（地理坐标）
对空间定位有利，但难以进行距离、方向、面积量算。 2、笛卡儿平面坐标系
便于量算和进一步的空间数据处理和分析。
3、高程系统
描述空间点在垂直高度上的特性--高程——由高程基准面起算的地面点的高度。 四、GIS的地理基础--控制基础
各种GIS的数据源、服务目的和各自特征可以不同，但均有自身统一的地理基础。 1、地理基础的内容
地理基础是地理信息数据表示格式与规范的重要组成部分 2、投影与坐标系：
每一种投影都与一个坐标系统相联系。坐标系统是一套说明某一物体地理坐标的参数，参数之一为投影。投影关系着如何将图形物体显示于平面上，而坐标系统则显示出地形地物所在的相对位置。 3、统一的地图投影系统的意义：
为地理信息系统选择和设计一种或几种适用的地图投影系统和网格坐标系统，为各种地理信息的输入、输出及匹配处理提供一个统一的定位框架，使各种来源的地理信息和数据能够具有共同的地理基础，并在这个基础上反映出它们的地理位置和地理关系特征。 五、地图投影
1、GIS与地图投影关系
2、GIS中地图投影设计与配置的一般原则
