GIS空间数据库(4)GIS空间数据库的发展历史

1.20世纪50年代后期到60年代中期

20世纪50年代后期到60年代中期,由于应用领域拓宽,计算机不仅用于科学计算还大量用于数据管理。这一阶段的数据管理采用文件管理系统。计算机软件的操作系统中已经有了专门的管理数据软件,即所谓的文件系统。文件系统的处理方式不仅有文件批处理,而且还能够联机实时处理,在这种背景下,数据管理的系统规模、管理技术和水平都有了较大幅度的发展。在这种管理方式中,文件管理系统是操作系统的一部分,是通用的文件管理,而不是专门的数据管理软件,空间数据依然保留自身的文件格式,GIS平台负责响应不同文件格式的空间数据请求,对于流行的空间数据格式,GIS平台都能支持。因此基于文件方式的空间数据库的建立就是空间数据目录下空间数据文件的组织。

2.20世纪70年代

对于空间数据库的研究,在二十世纪七十年代随着计算机辅助制图和遥感图像处理的研究就己经开始了,但在空间数据管理的发展历史中,空间数据的数据库管理也有很多实验。最初GIS数据管理是以文件管理的方式,所有的数据都存储在自行定义的数据结构与操纵工具的文件中,人们尝试将空间数据进行数据库管理的方法是将空间数据中的点、线、面分别存储和管理,点可以进行结构化管理,线和面用相邻两点进行结构化管理。这样是能够完成对空间数据的数据库管理,但效率十分低下。这种方式不利于空间数据管理和共享,空间数据库技术处于初期阶段,技术上不成熟。虽然数据库技术在20世纪80年代已经广泛使用,对文本数值型数据管理方面已经比较成熟,但是对于结构复杂、数据量庞大、具有拓扑关系的空间数据还是无能为力的.

3.20世纪80年代

以ESRI公司的Arc∕Info为代表的矢量GIS技术,基于关系数据库技术理念,并部分直接地采用关系数库技术,提出地理空间数据管理的数据模型——地学关系模型(geo-relational model),成功地开发出基于这种模型的矢量GIS数据库系统。关系数据库与图形文件采用混合管理方式。图形数据一般采用文件(例如ARC/INFO Coverage)或者专门图库(例如ARC∕INFO ArcStorm)的形式进行管理,图形文件存储点、线、面图形要素,主要采用拓扑结构编码存储。属性数据利用关系数据库管理系统(RDBMS)的关系表来存储,并通过唯一的标识符(ID号)建立空间数据和属性数据间的关联。这种文件—数据库混合管理方式在已有的应用系统中取得了巨大成功,并取得应用上的成功。

4.20世纪80年代后期到90年代初期

传统意义上的数据库无论是FoxPRO,还是Oracle、SQL server,它们管理的信息类型主要是文字和数字,对图形的管理功能则十分薄弱。针对空间数据以文件方式管理的不足,人们开始考虑把空间数据同属性数据一起存入关系数据库中,空间数据管理都在朝着集成结构的空间数据库方向发展,实现数据库一体化存储和管理。

主要难题是空间数据是变长的,而传统的关系数据库的记录都是定长结构,用它来存储变长数据是很困难的。但随着一些关系数据库的发展,提供了大二进制字段(变长的)存储方法,可以存储图像、录像、声音等信息。在目前采用这种集成结构的商用空间数据库软件中,应用最为广泛的是用关系型数据库(如SQL Server或Oracle等)作为建立空间数据库的基本软件来存储空间数据,包括矢量数据和栅格数据。此外,在不改变原有的关系数据库系统的情况下管理空间数据,可以通过“二次开发”,用程序来定义和处理不同“空间对象”的不同操作,把需要解决的问题交给的应用程序去完成。为了克服关系型数据库管理空间数据的局限性,提出了面向对象数据模型。

5.20世纪90年代中后期

20世纪90年代中后期,GIS数据库技术又有了一次飞跃。1996年,美国ESRI公司与主流数据库技术的领头公司Oracle合作,开发出空间数据库引擎(Spatial Database Engine,SDE)。该技术仍然基于关系数据库系统,但是,它突破了传统的地学关系模型,采用基于大型关系数据库的客户/服务器的网络模式,实现了图形数据和属性数据在大型商业关系数据库的后台统一管理,空间数据可以存贮在关系型数据库中或一系列文件中。同时SDE作为中间应用服务器通过有效的空间查询向用户提供各种应用,包括地理数据查询、地图投影和在异构硬件/网络中向用户提供一致的服务。对于像Oracle ,SQL Server等数据库系统,SDE提供空间操作函数使DBMS可以像处理其它表结构数据一样对复杂的空间数据进行存贮和处理,从而能享用大型关系数据库技术飞速进步所带来的利益。这一阶段空间数据仓库、空间数据联机分析和空间数据挖掘等技术的研究更加深入,目前空间数据仓库已成为空间数据库研究的热点之一,并己经被应用到多个项目

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作者:,GIS爱好者。
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