GIS空间数据库（8b）ORACLE SPATIAL空间数据存储解决方案

Oracle Spatial概念

Oracle spatial通常被称为Spatial，即Oracle空间组件，它提供了一个基于SQL的方案和函数集来储存、检索、更新、查询Oracle数据库中的空间数据集。

Spatial包含以下一些组件

• 一套用来描述空间数据存储、语义和语法的方案；
• 一套空间索引机制；
• 一组操作符和函数用来进行面相关的查询、空间相交查询和其他空间分析操作；
• 管理模块。

对象关系模型

Oracle 10g spatial 不再支持关系几何模型，只支持对象关系模型。在对象关系模型中用SDO_GEOMETRY类型列来描述SDO_GEOMETRY类型数据（几何图形数据）。每个实体的信息都写在表中的一行中。对象关系模型协同支持几何类型的SQL语句一起工作，来处理符合Open GIS ODBC/SQL规格的空间数据表。

优点：

• 支持多种几何数据类型，包括弧段、圆、复合多边形、复合线串和优化矩形；
• 能够方便的在空间数据查询时创建和维护索引；
• 数据库自身维护索引；
• 几何模型存储在单行单列中；
• 最佳的执行表现。

数据类型

• 点（串） Points and point clusters
• 线串 Line strings
• 多边形 n-point polygons
• 弧段 Arc line strings (All arcs are generated as circular arcs.)
• 弧段多边形 Arc polygons
• 复合多边形 Compound polygons
• 复合线串 Compound line strings
• 圆 Circles
• 优化矩形 Optimized rectangles

数据模型

Oracle 中的空间数据模型是一个层次结构，依次由层（Layer）、空间数据对象（Geometry）、元素（Element）构成，如下图：LayerGeometryElement

Layer属性： Coordinate system，Tolence
其中Element可以是Spatial支持的任何一种空间数据对象元素（点、线和多边形），一个空间数据对象有一个或者多个同类或异类的Element组成，Layer有具有相同属性的Geometry组成。

Coordinate System ，坐标系统，又称空间参考系统，负责指定位置的坐标和确定一组坐标之间的关系，可以让一组坐标对应到真实世界里的具体位置中。Tolence是容忍值，即判断两个空间数据对象是否分离的最小距离值。

查询模型

Oracle spatial提供了两层查询模型，第一层是primary filter 初级过滤，第二层是secondary filter精确过滤。

Primary Filter初级过滤，速度比较快，而且可以满足我们大多数的的查询要求，比如进行窗口查询，显示指定范围内的空间数据。

Secondary Filter精确过滤，主要用来确定多个空间数据对象之间的相关位置关系，例如两个实体之间的拓扑关系和距离。

数据索引

支持R树索引和四叉树索引。根据这两种索引的性能表形，在Oracle 10g Spatial 中，强烈推荐使用R树索引，尽量不要用四叉树索引。

R树索引 最高可支持四维空间数据的索引。

R树索引把每一个几何实体近似看作其最小外包矩形（MBR Minimum Bounding Rectangle），在一个层中，R树索引为把每个空间数据对象的最小MBR建立一个层次结构。

随着我们不断的插入和更新数据，R树索引的质量会随之下降，我们可以用SDO_TUNE.QUALITY_DEGRADATION函数来判断索引的状态，如果返回值大于2，那么我们就应该考虑用ALTER INDEX REBUILD函数来重新构建索引。

拓扑数据模型

拓扑层：一个拓扑几何体通常是由一组拓扑元素组成（节点，边，面），每个几何体有一个唯一标识码。拓扑层是某一类拓扑几何体的集合，每个拓扑层对应一个特性表（feature table）。每个拓扑几何体被定义为SDO_TOP0_GEOMETRY类型的对象，其中包含其ID，层ID，几何体类型，拓扑ID。拓扑元数据存放在USER_SDO_TOPO_METADATA和ALL_SDO_TOPO_METADATA视图中，有系统维护。

一个拓扑里面可能包含许多的拓扑层（特性表层），这些拓扑层可以建立层次关系，即一个拓扑层可以有父层和孩子层。父层包含孩子层的所有特性。

拓扑数据模型表：

• 在每一个特性表中都有SDO_TOPO_GEOMETRY列，SDO_TOPO_GEOMETRY类型中包含TG_LAYER_ID和TG_ID两项属性。
• 特性表中的每个特性在关系表中都有一个或者多行记录。
• 节点、边、面信息表中存储TOPO_ID和TOPO_TYPE属性，我们可以根据特性表中的TG_LAYER_ID和TG_ID找到对应的TOPO_ID和TOPO_TYPE。