系及其时空变化的描述与表达、数据组织、空间分析等方面均有较大的局限性，难以满足新
一代

GIS 基础软件平台和应用系统发展的要求。主要表现为： 

（

1） 仅能表达空间点、线、面目标间极为有限的简单拓扑关系，且这些拓扑关系的生成与

维护耗时费力；

 

（

2） 难以有效地表达现实三维空间实体及其相互关系； 

（

3） 适于记录和表达某一时刻空间实体性状及相互间关系静态分布，难以有效地描述和

表达空间实体及其相互间关系的时空变化；

 

（

4） 没有考虑异地、异构、异质空间数据的互操作和分布式“对象”处理等问题。 

　　针对上述不足，时空数据模型、三维数据模型、分布式空间数据管理、

GIS 设计的 CASE

工具等研究已成为当前国际上

GIS 空间数据模型研究的学术前沿。 

　　鉴于现实世界对象众多，空间关系复杂，需要大量的数据来描述它们的关系，因此，
我们必须对这些复杂的数据进行有效的管理。地理信息系统的空间数据管理方式大体上可以
分为以下几类：

 

(1) 基于文件系统的方式：这种方式直接采用文件系统来存储和管理空间数据，系统结构简
单，便于操作，但提供的功能非常有限。它适合小型

GIS 系统，难以满足当前 GIS 对空间数

据管理的需求。

 

(2) 基于文件系统与数据库的混合组织管理方式：这种方式基于传统的关系数据库系统来存
储地理空间对象的属性数据，而以文件方式来存储空间数据。目前的大多数桌面

GIS 系统均

采用此种方式。这种方法对于特定文件格式

GIS 数据的处理效率较高，但它在数据的一致性

维护、并发控制以及海量空间数据的存储管理等方面能力较弱。

 

(3) 扩展关系数据库的组织管理方式：这种方式将空间数据和属性数据都存储于关系型数据
库中，通过在关系型数据库之上建立一层空间数据库功能扩展模块（通常被称为空间数据
引擎）来实现对空间数据的组织管理。目前主流的

GIS 软件都采用这种方式同时管理图形和

属性数据。如国外的

ARC/INFO、GEOMEDIA，国内的 MAPGIS、GEOSTAR、SUPERMAP 等。

这种方法可以利用成熟的关系型数据库技术来方便地实现

GIS 数据的一致性维护、并发控制、

属性数据的索引等。当然，数据库本身并不直接支持对空间对象的操作和管理，而是通过空
间数据引擎来实现。

 

(4) 基于空间数据库的组织管理方式：基于空间数据模型，直接构建用来存储和管理空间数
据和属性数据的空间数据库系统来管理数据。它包含结合几何和属性信息的框架，提供并支
持空间数据的类型、查询语言和接口、高效的空间索引和空间联合等。空间数据库直接支持空
间对象的存储和管理，为空间数据提供了高效的查询和检索机制，是目前

GIS 数据管理技

术研究的热点。目前空间数据库的实现主要有两种方式：面向对象数据库方式和对象关系型
数据库方式。前者将对象的空间数据和非空间数据以及操作封装在一起，由对象数据库统一
管理，并支持对象的嵌套、信息的继承和聚集，这是一种非常适合空间数据管理的方式。但
目前该技术尚不成熟，特别是查询优化较为困难。对象关系型数据库是目前空间数据库的主
要技术，它综合了关系数据库和面向对象数据库的优点，能够直接支持复杂对象的存储和
管理。

GIS 软件直接在对象关系数据库中定义空间数据类型、空间操作、空间索引等，可方便

地完成空间数据管理的多用户并发、安全、一致性

/完整性、事务管理、数据库恢复、空间数据

无缝管理等操作。因此，采用对象关系型数据库实现对

GIS 数据的管理是实现空间数据库的

一种较为理想的方式。当前，一些数据库厂商都推出了空间数据管理的专用模块，如

IBM 

Informix 的 Spatial DataBlade Module，IBM DB2 的 Spatial Extender 和 Oracle 的 Oracle 
Spatial 等，尽管其功能有待进一步完善，但已给 GIS 软件开发带来了极大的方便。 
　　在传统的空间数据管理模式中，由于文件系统管理海量数据的能力较弱，因此在空间
数据的组织上，在水平方向上采用图幅的方式，在垂直方向上采用图层的方式。这种组织方