空间数据管理标准(数据库)

时间：2022-10-30 12:30:01 | 来源：信息时代

时间：2022-10-30 12:30:01 来源：信息时代

    空间数据管理标准 : 空间数据是以点、线、面等方式,采用编码技术描述空间对象的特征、动态变化及相互关系的数据集。这类数据通常用来表示人们赖以生存的自然世界空间实体的位置、形状、大小及其分布特征等诸多方面的信息,即描述现实世界的目标,具有定位、定性和表明时间与空间关系等特性。空间数据管理标准是对这类数据实现规范化管理与应用的标准。
空间数据的应用涉及面很广,包括自动化绘制地图、地理工程、集成电路设计、多媒体数据处理、各类建筑工程设施的管理,还有现代化建设的市政、交通、水务、生态、环保、土地资源管理等社会、经济及军事各方面的许多领域。所以空间数据管理标准受到各方面关注。目前在国际标准化组织制订空间数据相关标准的就有ISO/IEC JTC1 SC32和ISO/TC 211(地理)技术委员会的两个机构。另外还有其他社会团体组织,如,地理信息系统GIS组织与开放的GIS组织(open GIS consortium,OGC)也在研究制订空间数据标准。这其中ISO/IEC JTC1 SC32WC4研究制订的ISO/IEC SQL/MM 13249-3 Part 3:Spatial(ISO/IEC 13249-3)空间数据管理标准,是一个采用对象关系模型,统一在SQL/MM接口框架基础上,通过用户定义类型来实现对空间数据描述、组织、管理与支持应用的标准。
在ISO/IEC 13249-3空间标准中提供的空间用户定义类型对于空间数据处理在SQL/MM框架环境是通用的。它对于表达基于空间数据方面的,如几何、位置、拓扑的存储、管理和检索信息是必要的。空间用户定义类型不直接再重定义数据库语言SQL,也不和其他空间数据类型结合。
ISO/IEC 13249-3空间标准提供的空间用户定义类型,包括了几何空间类型、点空间类型、曲线空间类型、面空间类型、几何集合空间类型、空间参照系统空间类型、角和方向空间类型等等,同时提供支持这些类型的例程与相应函数、方法,还有标准通用的通用例程和支撑例程。另外还提供了定义由节点、边和面组成全平面拓扑模型的拓扑几何,和定义包括节点和链接拓扑原语线性应用模型的拓扑网络。
几何空间类型是分层次的,有的不是立即的类型,不可实例化,对它定义的是非构造性函数。有些类型是立即的并具有构造性函数。ST-Geometry表示的几何空间类型是层次最高的父类型。所有的子类型在其属性中必须指明它们所在的位置。ST-Geometry表示的几何空间类型不是立即的。它的子类型是立即的,包括0维几何空间类型、1维几何空间类型,以及2维几何空间类型,即等同存在的2维空间(R2),等同存在的3维空间(R3)或等同存在的4维空间(R4)。以R2的几何空间类型的值具有等同x与y点间的值,以R3的几何空间类型的值具有等同x、y和z点间排他的值,或等同x、y和m点间排他的值,以R4的几何空间类型的值具有等同x、y、z和m点间的值。
除了ST-Geometry表示的几何空间类型不是立即的类型之外,ST_Curve表示的曲线和ST_Surface表示的表面几何空间类型也不是立即的类型。而点、直线组、曲线组、混合曲线、曲线多边形、几何集合、多点、多曲线、多直线组、多表面和多角形等的几何空间类型都是立即的类型。
所有定义的立即类型其全部的值都在拓扑逻辑上是封闭的(所有几何空间类型的值包括它们的边界),所有几何值的位置都在同一个空间参照系统。
点空间类型是几何空间类型的子类型,也是立即的。点空间类型的值是0维几何并表示一个位置。点空间类型有一个x坐标值,一个y坐标值,一个可选的z坐标值,并有一个可选的m坐标值。点空间类型值的边界是空集,点空间类型值是简单的。
曲线空间类型是几何空间类型的子类型,也不是立即的。曲线空间类型的值通常是按点的顺序存储的1维空间几何。曲线空间类型的子类型是指明在点之间添写的形状。
在拓扑逻辑方面,曲线空间类型的值是真实、间隔封闭的同形映像的1维空间几何。如果任意内部点与作为另一内部点或在边界上的点有同样的位置,则曲线空间类型的值不是简单的。
曲线空间类型的值,如果它的起点等于它的结束点,则它的值是封闭的。封闭边界的曲线空间类型的值是空集,曲线空间类型是简单的且封闭的称为环。非封闭边界的曲线空间类型的值由它的起点和它的结束点组成。曲线空间类型的值是被拓扑逻辑上封闭的定义的。
表面空间类型ST Surface是的2维几何类型的子类型。表面空间类型也不是立即的。ST Surface的值是按照由单个碎片组成的单一表面来定义的2维几何,其中边界是通过一个外圈和零或多个内圈来指定。在3维坐标空间中的单一表面是与平面同形。多面体的表面是沿着单个表面的边界把它们缝纫在一起形成的。在3维坐标空间中的多面体的表面不会是平面。单一表面的边界是相对应它们外圈与内圈的封闭曲线的集。
拓扑几何用来表示空间对象之间的相互关系,它定义节点、边和面的拓扑几何的原语。它假定一个全平面的拓扑模型,由节点、边和面组成。多重、独立的拓扑几何能定义不同的地理面积或为在同一地理面积上面貌特征的不同、搭接的集,如田块、湿地。拓扑几何通过唯一名称区分,在此按《拓扑名》指明拓扑几何名,每一拓扑几何和命名的 《拓扑名》用来区分开SQL模式。
拓扑网络定义节点和链接的拓扑网络原语,也是对于包括节点和连接的拓扑逻辑原语线性应用的模型。多重、独立的拓扑网络能定义不同的地理面积或为在同一地理面积上面貌特征不同、搭接的集,如道路、铁轨网络。拓扑网络通过唯一名称区分,在此处按《网络名》指明拓扑网络名,对每一拓扑网络和命名的《网络名》用来区分开SQL模式。
ISO/IEC 13249-3空间标准对每个空间类型都分别定义了一些函数和方法例程。另外也还定义了通用例程和支撑例程。通用例程提供直接/非直接路径简略测试的两个表函数,以表的形式返回两种简略测试路径的标识符。支撑例程是支持几何空间类型排列矩阵的例程,包括提供函数,如在一个几何空间类型排列矩阵值中返回最大几何维数值; 支持解除异议的过程,如对判别一个几何空间类型排列矩阵值是空值或包含空值或排空元素; 还提供变换计算函数,如计算一个几何空间类型排列矩阵值是仅包含点空间类型有效元素到一个点空间类型排列矩阵的值等等。
在所有例程中,几何计算首先是在参数表中几何空间类型的空间参照系统进行,如果例程返回一个几何空间类型的值,则这个值首先是在参数表中几何空间类型的空间参照系统中的值。同样,如果例程返回一个测量值,如长度或面积,则那个值首先是在参数表中几何空间类型的空间参照系统返回的值。
ISO/IEC 13249-3空间标准反映了空间数据的一般特征,提供了必要的通用管理设施,这是开发空间数据管理系统软件设施实现的一个重要条件。当然,实现与应用目标的联系也不可忽略。目前ISO/TC 211地理信息技术委员会已制订了许多有关空间数据管理与应用的标准,包括地理信息的参照模型、空间模式、时间模式、基于坐标的空间参照、概念模式语言、元数据等等,还有应用XML的地理信息-地理置标语言GML。
目前,ISO/IEC 13249-3空间标准支持GML,对于ST Geometry的值能用GML的表示法按XML元素表示。当然,这种支持是有限的,不包括对使用任何的或以GML定义的XML模式全部的XML文档的支持。值之间的映射要遵循ST-Geometry的值与GML表示之间定义的映射关系。ISO/IEC13249-3空间标准支持对给定的GML表示返回ST-Geometry值的方法,也支持ST-Geometry的值返回GML表示的方法。同时支持从GML到ST-Geometry的函数,它返回从字符大对象CLO值变换成ST-Geometry值,该值代表ST-Geometry的表示。所有这些支持对手于进一步考虑实现都是重要的。