Question

GIS中经常使用到空间索引。请对空间索引的作用进行解释？并且举例常用的5种空间索引的类型？

Answer 1

地理信息系统中的空间索引是相对于字段索引而面言的，由干空间数据特有的位置相关性，传统的字段索引不能满足空间数据快速定位的需求，因此需要空间索引的提供位置相关的数据的快速访问能力。通过创建空间索引可以提高数据的空间查询和访问效率。

有四叉树索引、R 树索引、图库索引、金字塔索引和动态索引等类型

Answer 2

空间索引技术就是通过更加有效的组织方式，抽取与空间定位相关的信息组成对原空间数据的索引，以较小的数据量管理大量数据的查询，从而提高空间查询的效率和空间定位的准确性。

1.KD树空间索引（二叉树索引）、KDB树索引

2.四叉树索引

3.R树家族索引

4.CELL树索引

5.BSP树空间索引

Answer 3

空间索引技术就是通过更加有效的组织方式，抽取与空间定位相关的信息组成对原空间数据的索引，以较小的数据量管理大量数据的查询，从而提高空间查询的效率和空间定位的准确性。

网格索引的基本思想是将研究区域按一定规则用横竖线分为小的网格，记录每个网格所包含的地理对象。当进行空间查询时，首先计算查询对象所在的网格，然后通过该网格快速查询所选的地理对象。

 四义树索引，类似于网格索引，也是对地理空间进行网格划分，对地理空问递归进行四分来构建四义树，直到自行设定的终止条件(比如每个节点关联图元的个数不超过3个，超过3个，就再四分)，最终形成一颗有层次的四叉树。

R树家族索引这是一种面向对象分割技术的索引算法，将空问对象按范围划分，每个节点都对应一个区域和磁盘页，非页节点的磁盘页中存储着其予节点的区域范围；叶节点的磁盘页中存储着其区域范围内的所有空问对象的外接矩形。

金字塔索引，该方法基于一种特殊的优化高维数据的不均衡分割策略，其原理是先将d维空问分成2d个金字塔，共享数据空间的中心点为顶点，然后再将每个金字塔分割成平行于金字塔基的数据页。金字塔索引结构是将高维数据转化为一维数据，利用B+树进行操作。
 

Answer 4

空间索引是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构  ，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。作为一种辅助性的空间数据结构空间索引介于空间操作算法和空间对象之间它通过筛选作用 ^， 大量与特定空间操作无关的空间对象被排除从而提高空间操作的速度和效率。

常见空间索引类型有BSP树、K－D－B树、R树、R+树和CELL树，空间索引的性能的优越直接影响空间数据库和地理信息系统的整体性能。结构较为简单的格网型空间索引在各GIS软件和系统中（如SuperMap）都有着广泛的应用。

Answer 5

空间索引：

随着GIS的发展，GIS的数据量逐渐增大，使得空间数据的访问速度降低，而空间索引就是用来提高数据的空间查询效率的数据结构。
地理信息系统中的空间索引是相对于字段索引而言的。字段索引是数据库系统或者其他计算机系统中提供键值快速定位的数据结构。字段索引提供了对特定键值的数据快速访问的能力。字段索引一般采用B树或者B树的衍生数据结构。由于空间数据特有的位置相关性，传统的字段索引不能满足空间数据快速定位的需求，因此需要空间索引提供位置相关的数据的快速访问能力。

用的5种空间索引的类型：

有BSP树、K-D-B树、R树、R+树和CELL树
超图提供了四叉树索引、R树索引、图库索引、动态索引以及支持部分数据库的原生索引。

Answer 6

空间索引是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。

空间索引可以实现空间数据快速定位，通过提供位置相关的数据提高快速访问能力。

常见的空间索引主要有四叉树、R树、图库索引、动态索引以及数据库的原生索引。

• 四叉树采用改良的希尔伯特编码，对空间数据进行编码，采用数据和索引的一体存储方式。
• R 树索引的数据结构是 B 树在多维空间的扩展，索引查询效率较高，索引数据和空间数据分开存储。
• 图库索引针对分幅数据效果很好，比如国家标准比例尺地形图中按标准图幅分幅的数据，适合于按照图幅编号建立图库索引。
• 动态索引是 SuperMap GIS 针对数据库引擎新开发的索引，极大地发挥了数据库的查询能力。
• 原生索引，创建的是空间索引。
  • 在 PostGIS 中是 GIST 索引，意思是通用的搜索树，是一种平衡的、树状结构的索引方法。 优点：加快空间数据的检索。缺点：创建耗时较长，占用空间比较大。
  • 在 MongoDB 中是 2dsphere 是用来支持球体几何计算查询的索引。 2dsphere索引支持所有MongoDB地理空间查询。