第六章空間數(shù)據(jù)庫(自學(xué))

1、1 1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是面向是面向計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的，而的，而應(yīng)用應(yīng)用是面向是面向現(xiàn)實(shí)世現(xiàn)實(shí)世界界的，兩個(gè)世界存在著很大差異，要直接將現(xiàn)實(shí)世界中的，兩個(gè)世界存在著很大差異，要直接將現(xiàn)實(shí)世界中的語義映射到計(jì)算機(jī)世界是十分困難的，因此引入一個(gè)的語義映射到計(jì)算機(jī)世界是十分困難的，因此引入一個(gè)信息世界信息世界作為現(xiàn)實(shí)世界通向計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的作為現(xiàn)實(shí)世界通向計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的橋梁橋梁。2 2、一方面，信息世界是對現(xiàn)實(shí)世界的抽象，從紛繁的、一方面，信息世界是對現(xiàn)實(shí)世界的抽象，從紛繁的現(xiàn)實(shí)世界中抽取出能反映現(xiàn)實(shí)本質(zhì)的概念和基本關(guān)系現(xiàn)實(shí)世界中抽取出能反映現(xiàn)實(shí)本質(zhì)的概念和基本關(guān)系; ;另一方面，信息世界中的概念和關(guān)系，

2、要以一定的方式另一方面，信息世界中的概念和關(guān)系，要以一定的方式映射到計(jì)算機(jī)世界中去，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上最終實(shí)現(xiàn)。映射到計(jì)算機(jī)世界中去，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上最終實(shí)現(xiàn)。信信息世界息世界起到了起到了承上啟下承上啟下的作用。的作用?，F(xiàn)實(shí)世界信息世界概念化概念化形式化形式化轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換機(jī)器世界機(jī)器世界DBMS支持的支持的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實(shí)世現(xiàn)實(shí)世界界的信息的信息認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)抽象抽象計(jì)算機(jī)世界信息世界信息世界概念模型概念模型(不依賴計(jì)算機(jī)不依賴計(jì)算機(jī))信息規(guī)范信息規(guī)范數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫客觀事物客觀事物控制決策機(jī)控制決策機(jī)構(gòu)（用戶）構(gòu)（用戶）詢問詢問響應(yīng)響應(yīng)數(shù)據(jù)化信息決策決策計(jì)算機(jī)世界計(jì)算機(jī)世界信息世界信息世界現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界策

3、略措施策略措施觀測機(jī)構(gòu)觀測機(jī)構(gòu)2 2、空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫的定義的定義 空間數(shù)據(jù)庫是存取、管理空間數(shù)據(jù)庫是存取、管理空空間信息間信息的數(shù)據(jù)庫。的數(shù)據(jù)庫。 建立數(shù)據(jù)庫不僅僅是為了保存數(shù)據(jù)，擴(kuò)展人的記憶，而主要建立數(shù)據(jù)庫不僅僅是為了保存數(shù)據(jù)，擴(kuò)展人的記憶，而主要是為了幫助人們?nèi)ス芾砗涂刂婆c這些數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的事物。是為了幫助人們?nèi)ス芾砗涂刂婆c這些數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的事物。 1、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的定義的定義 數(shù)據(jù)庫就是為了一定的目的，數(shù)據(jù)庫就是為了一定的目的，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)組織組織、存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用的相、存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合數(shù)據(jù)集合。 地理信息系統(tǒng)地理信息系

4、統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫就是一種專門化的數(shù)據(jù)庫，由于這中的數(shù)據(jù)庫就是一種專門化的數(shù)據(jù)庫，由于這類數(shù)據(jù)庫具有明顯的空間特征，所以有人把它稱為類數(shù)據(jù)庫具有明顯的空間特征，所以有人把它稱為空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫。與一般數(shù)據(jù)庫相比，空間數(shù)據(jù)庫具有以下特征：與一般數(shù)據(jù)庫相比，空間數(shù)據(jù)庫具有以下特征：q 數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)量特別巨大；特別巨大；q 空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一，數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一，數(shù)據(jù)種類多種類多；q 應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛：數(shù)據(jù)應(yīng)用面相當(dāng)廣泛。：數(shù)據(jù)應(yīng)用面相當(dāng)廣泛。 在建立地理空間數(shù)據(jù)庫時(shí)，一方面應(yīng)遵循和應(yīng)在建立地理空間數(shù)據(jù)庫時(shí)，一方面應(yīng)遵循和應(yīng)用用通用的通用的數(shù)據(jù)庫的原理和方法；另一方面又必須采數(shù)據(jù)庫的原理和方

5、法；另一方面又必須采取一些取一些特殊的特殊的技術(shù)和方法來解決其他數(shù)據(jù)庫所沒有技術(shù)和方法來解決其他數(shù)據(jù)庫所沒有的問題。的問題。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶和操作系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶和操作系統(tǒng)之間的一層的一層管理軟件管理軟件。（課本（課本106106）它的主要功能有：數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)它的主要功能有：數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)庫建立和維護(hù)。據(jù)庫運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)庫建立和維護(hù)。 它是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的它是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)。它由系統(tǒng)。它由數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員數(shù)據(jù)庫管理員、用戶用戶構(gòu)成。構(gòu)成。 數(shù)據(jù)處理

6、數(shù)據(jù)處理的中心問題是的中心問題是數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管。數(shù)據(jù)管理指的是對數(shù)據(jù)的分類、組織、編輯、儲(chǔ)存、理指的是對數(shù)據(jù)的分類、組織、編輯、儲(chǔ)存、檢索和維護(hù)。檢索和維護(hù)。 主要經(jīng)歷了如下三個(gè)階段：主要經(jīng)歷了如下三個(gè)階段：u人工管理階段人工管理階段(50年代中期以前年代中期以前)u文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段(50年代后期年代后期60年代中期年代中期u數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(60年代后期開始年代后期開始)背景：背景：1 1、計(jì)算機(jī)主要用于、計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算( (數(shù)據(jù)量小、結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)據(jù)量小、結(jié)構(gòu)簡單，如高階方程、曲線擬和等如高階方程、曲線擬和等) )。2 2、外存只有磁帶、卡片、紙

7、帶等，、外存只有磁帶、卡片、紙帶等，沒有磁盤等直沒有磁盤等直接存取設(shè)備接存取設(shè)備。3 3、沒有操作系統(tǒng)沒有操作系統(tǒng)，沒有數(shù)據(jù)管理軟件，沒有數(shù)據(jù)管理軟件( (用戶用機(jī)器用戶用機(jī)器指令編碼指令編碼) )。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1、數(shù)據(jù)完全面向特定的應(yīng)用程序，每個(gè)用戶使用、數(shù)據(jù)完全面向特定的應(yīng)用程序，每個(gè)用戶使用 自己的數(shù)據(jù)，自己的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不保存數(shù)據(jù)不保存，用完就撤走；，用完就撤走；2、沒有軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；、沒有軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；3、沒有文件的概念，數(shù)據(jù)的組織方式必須由程序、沒有文件的概念，數(shù)據(jù)的組織方式必須由程序 員自行設(shè)計(jì)；員自行設(shè)計(jì)；4、一組數(shù)據(jù)對應(yīng)一組程序，數(shù)據(jù)是、一組數(shù)據(jù)對應(yīng)一組程序

8、，數(shù)據(jù)是不共享不共享的；的；5、數(shù)據(jù)與程序、數(shù)據(jù)與程序沒有獨(dú)立性沒有獨(dú)立性，程序中存取數(shù)據(jù)的子，程序中存取數(shù)據(jù)的子 程序隨著存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的改變而改變。程序隨著存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的改變而改變。應(yīng)用程序應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù)組1應(yīng)用程序應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù)組n背景：背景：1 1、計(jì)算機(jī)不但用于科學(xué)計(jì)算，還用于、計(jì)算機(jī)不但用于科學(xué)計(jì)算，還用于管理管理。2 2、外存外存有了磁盤、磁鼓等直接存取設(shè)備。有了磁盤、磁鼓等直接存取設(shè)備。3 3、軟件方面軟件方面，有了，有了專門管理數(shù)據(jù)的軟件專門管理數(shù)據(jù)的軟件，一，一般稱為文件系統(tǒng)，包括在操作系統(tǒng)中。般稱為文件系統(tǒng)，包括在操作系統(tǒng)中。4 4、處理方式處理方式方面，不僅有了文件批

9、處理，而方面，不僅有了文件批處理，而且能夠聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理。且能夠聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1、系統(tǒng)提供、系統(tǒng)提供存取方法存取方法( (索引文件、鏈接文件、直接索引文件、鏈接文件、直接 存取文件、倒排文件等存取文件、倒排文件等) )，支持對文件的基本操，支持對文件的基本操 作作( (增、刪、改、查等增、刪、改、查等) )，數(shù)據(jù)可以長期保存。，數(shù)據(jù)可以長期保存。2 2、有軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。、有軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。3 3、數(shù)據(jù)共享差，、數(shù)據(jù)共享差，冗余度大冗余度大。4 4、數(shù)據(jù)與程序有、數(shù)據(jù)與程序有一定的獨(dú)立性一定的獨(dú)立性，因?yàn)槲募倪壿嫞驗(yàn)槲募倪壿?結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)由系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)

10、據(jù)在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)由系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)在存儲(chǔ) 上的改變不一定反映在程序上。上的改變不一定反映在程序上。數(shù)據(jù)與程序的獨(dú)立性差：數(shù)據(jù)與程序的獨(dú)立性差：文件系統(tǒng)的出現(xiàn)并沒有從根本上改變數(shù)據(jù)與程序緊密結(jié)合的狀況。文件系文件系統(tǒng)的出現(xiàn)并沒有從根本上改變數(shù)據(jù)與程序緊密結(jié)合的狀況。文件系統(tǒng)只是解脫了程序員對物理設(shè)備存取的負(fù)擔(dān)，它并不理解數(shù)據(jù)的語義，只負(fù)統(tǒng)只是解脫了程序員對物理設(shè)備存取的負(fù)擔(dān)，它并不理解數(shù)據(jù)的語義，只負(fù)責(zé)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)的語義信息只能由程序來解釋，也就是說，數(shù)據(jù)收集以后怎么責(zé)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)的語義信息只能由程序來解釋，也就是說，數(shù)據(jù)收集以后怎么組織，以及數(shù)據(jù)取出來之后按什么含義應(yīng)用，只有全權(quán)管理它的程

11、序知道。組織，以及數(shù)據(jù)取出來之后按什么含義應(yīng)用，只有全權(quán)管理它的程序知道。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變則必須修改應(yīng)用程序。一個(gè)應(yīng)用若想共享另一個(gè)應(yīng)用生數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變則必須修改應(yīng)用程序。一個(gè)應(yīng)用若想共享另一個(gè)應(yīng)用生成的數(shù)據(jù)，必須同另一個(gè)應(yīng)用溝通，了解數(shù)據(jù)的語義與組織方式。成的數(shù)據(jù)，必須同另一個(gè)應(yīng)用溝通，了解數(shù)據(jù)的語義與組織方式。數(shù)據(jù)的冗余度大：數(shù)據(jù)的冗余度大：數(shù)據(jù)仍然是面向應(yīng)用的。當(dāng)不同應(yīng)用程序所需要的數(shù)據(jù)有部分相同時(shí)，也數(shù)據(jù)仍然是面向應(yīng)用的。當(dāng)不同應(yīng)用程序所需要的數(shù)據(jù)有部分相同時(shí)，也必須建立各自的文件，而不能共享相同的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分散管理。必須建立各自的文件，而不能共享相同的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分散管理。數(shù)據(jù)的

12、不一致性：數(shù)據(jù)的不一致性：由于數(shù)據(jù)存在很多副本，給數(shù)據(jù)的修改與維護(hù)帶來了困難，容易造成數(shù)據(jù)由于數(shù)據(jù)存在很多副本，給數(shù)據(jù)的修改與維護(hù)帶來了困難，容易造成數(shù)據(jù)的不一致性。的不一致性。背景：背景：1 1、計(jì)算機(jī)管理的數(shù)據(jù)量大，關(guān)系復(fù)雜，、計(jì)算機(jī)管理的數(shù)據(jù)量大，關(guān)系復(fù)雜，共享性要求共享性要求 強(qiáng)強(qiáng)（多種應(yīng)用、不同語言共享數(shù)據(jù)）。（多種應(yīng)用、不同語言共享數(shù)據(jù)）。2 2、外存外存有了大容量磁盤，光盤。有了大容量磁盤，光盤。3 3、軟件價(jià)格上升，硬件價(jià)格下降，、軟件價(jià)格上升，硬件價(jià)格下降，編制和維護(hù)軟件編制和維護(hù)軟件 及應(yīng)用程序成本相對增加及應(yīng)用程序成本相對增加，其中維護(hù)的成本更，其中維護(hù)的成本更 高，力求

13、降低。高，力求降低。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1、有了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。、有了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 2 2、面向全組織，面向現(xiàn)實(shí)世界。、面向全組織，面向現(xiàn)實(shí)世界。 3 3、獨(dú)立性較強(qiáng)。、獨(dú)立性較強(qiáng)。 4 4、由、由DBMSDBMS統(tǒng)一存取，維護(hù)數(shù)據(jù)語義及結(jié)構(gòu)。統(tǒng)一存取，維護(hù)數(shù)據(jù)語義及結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫觀點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫觀點(diǎn)： 數(shù)據(jù)不是依賴于處理過程的附屬品，而是數(shù)據(jù)不是依賴于處理過程的附屬品，而是現(xiàn)實(shí)世界中獨(dú)立存在的對象?，F(xiàn)實(shí)世界中獨(dú)立存在的對象。文件系統(tǒng)的弱點(diǎn)：文件系統(tǒng)的弱點(diǎn)：l文件之間無聯(lián)系文件之間無聯(lián)系l難于維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性難于維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的用武之地：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的用武之地：l有查詢有查詢l數(shù)據(jù)復(fù)雜數(shù)

14、據(jù)復(fù)雜文件系統(tǒng)：文件系統(tǒng)：l分別組織多個(gè)文件，存儲(chǔ)各類對象的記錄。分別組織多個(gè)文件，存儲(chǔ)各類對象的記錄。l系統(tǒng)不支持文件間的聯(lián)系，由應(yīng)用程序負(fù)責(zé)系統(tǒng)不支持文件間的聯(lián)系，由應(yīng)用程序負(fù)責(zé) 查詢表達(dá)及數(shù)據(jù)的維護(hù)。查詢表達(dá)及數(shù)據(jù)的維護(hù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)( (關(guān)系關(guān)系) )：l數(shù)據(jù)統(tǒng)一按表結(jié)構(gòu)存放，聯(lián)系也為表形式數(shù)據(jù)統(tǒng)一按表結(jié)構(gòu)存放，聯(lián)系也為表形式。l查詢：只需提查詢要求，由系統(tǒng)完成查詢過程。查詢：只需提查詢要求，由系統(tǒng)完成查詢過程。l維護(hù)：應(yīng)用提出完整性約束，系統(tǒng)自動(dòng)檢查。維護(hù)：應(yīng)用提出完整性約束，系統(tǒng)自動(dòng)檢查。l面向全組織的復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)面向全組織的復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)l數(shù)據(jù)的冗余度小，易擴(kuò)充數(shù)據(jù)的冗

15、余度小，易擴(kuò)充l具有較高的數(shù)據(jù)和程序的獨(dú)立性具有較高的數(shù)據(jù)和程序的獨(dú)立性 1、數(shù)據(jù)獨(dú)立性、數(shù)據(jù)獨(dú)立性： 2、數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性、數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性： 3、數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性、數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性：l統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能 1、數(shù)據(jù)的安全性控制、數(shù)據(jù)的安全性控制 2、數(shù)據(jù)的完整性控制、數(shù)據(jù)的完整性控制 3、并發(fā)控制、并發(fā)控制 4、數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)一、數(shù)據(jù)視圖：一、數(shù)據(jù)視圖： 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一個(gè)主要作用就是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一個(gè)主要作用就是隱藏關(guān)于數(shù)隱藏關(guān)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和維護(hù)的某些細(xì)節(jié)據(jù)存儲(chǔ)和維護(hù)的某些細(xì)節(jié)，而為用戶提供數(shù)據(jù)在不同，而為用戶提供數(shù)據(jù)在不同層次上的層次上的抽象視圖抽象視圖，

16、即不同的使用者從不同的角度去，即不同的使用者從不同的角度去觀察數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)所得到的結(jié)果觀察數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)所得到的結(jié)果( (數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)庫中的) )數(shù)據(jù)抽象數(shù)據(jù)抽象。視圖視圖1 1視圖視圖2 2視圖視圖3 3視圖視圖n n.邏輯層邏輯層物理層物理層用戶用戶1 1用戶用戶2 2用戶用戶3 3用戶用戶n n.視圖視圖1 1DataBase視圖視圖2 2視圖視圖3 3.視圖視圖n n數(shù)據(jù)視圖數(shù)據(jù)視圖模式的分級：模式的分級： 為了提高數(shù)據(jù)的為了提高數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性物理獨(dú)立性和和邏輯獨(dú)立性邏輯獨(dú)立性，使用戶看到，使用戶看到的數(shù)據(jù)庫，與數(shù)據(jù)庫的物理方面，即實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫區(qū)分的數(shù)據(jù)庫，與數(shù)據(jù)庫的物理方面

17、，即實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫區(qū)分開來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式是分級的。開來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式是分級的。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級模式結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級模式結(jié)構(gòu)： CODASYLCODASYL（Conference On Data System LanguageConference On Data System Language，美美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)商會(huì)國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)商會(huì)）提出）提出模式模式、外模式外模式、存儲(chǔ)模式存儲(chǔ)模式三級三級模式的概念。三級模式之間有兩級映象。模式的概念。三級模式之間有兩級映象。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式內(nèi)模式模模 式式外模式外模式2外模式外模式1外模式外模式3應(yīng)用應(yīng)用A應(yīng)用應(yīng)用B應(yīng)用應(yīng)用C應(yīng)用應(yīng)用D應(yīng)

18、用應(yīng)用E外模式外模式/模式映象模式映象模式模式/內(nèi)模式映象內(nèi)模式映象外模式外模式/ /模式映象：模式映象： 定義某一個(gè)定義某一個(gè)外模式和模式之間的對應(yīng)關(guān)系外模式和模式之間的對應(yīng)關(guān)系，映象，映象定義通常包含在各外模式中。當(dāng)模式改變時(shí)，修改此定義通常包含在各外模式中。當(dāng)模式改變時(shí)，修改此映象，使外模式保持不變，從而應(yīng)用程序可以保持不映象，使外模式保持不變，從而應(yīng)用程序可以保持不變，稱為變，稱為邏輯獨(dú)立性邏輯獨(dú)立性。模式模式/ /內(nèi)模式映象內(nèi)模式映象： 定義定義數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，修改此映象，使模式保持不變，從存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，修改

19、此映象，使模式保持不變，從而應(yīng)用程序可以保持不變，稱為而應(yīng)用程序可以保持不變，稱為物理獨(dú)立性物理獨(dú)立性。 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級：數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫記錄、文件和數(shù)據(jù)庫。1 1、數(shù)據(jù)項(xiàng)：、數(shù)據(jù)項(xiàng)：是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項(xiàng)、字段等。本項(xiàng)、字段等。 2 2、記錄：、記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。 3 3、文件：、文件：文件是一給定類型的文件是一給定類型的( (邏輯邏輯) )記錄的全部具體值記錄的全部具體值的集合。的集合。 4 4、數(shù)據(jù)庫：、數(shù)據(jù)庫：是比文

20、件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫是具有特是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫是具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，也可以看成是具有特定聯(lián)系的多定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，也可以看成是具有特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合。數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部構(gòu)造是文件的集合，種類型的記錄的集合。數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部構(gòu)造是文件的集合，這些文件之間存在某種聯(lián)系，不能孤立存在。這些文件之間存在某種聯(lián)系，不能孤立存在。數(shù)據(jù)項(xiàng)記 錄文 件數(shù)據(jù)庫用三種模型（層次、網(wǎng)絡(luò)、關(guān)系）組織圖：用三種模型（層次、網(wǎng)絡(luò)、關(guān)系）組織圖：123456abcdefgMMabcdefg1223344134355664c1 1、它的特點(diǎn)是將數(shù)據(jù)組織成、它的特點(diǎn)是將數(shù)據(jù)組織成一對多關(guān)系的結(jié)構(gòu)。一對

21、多關(guān)系的結(jié)構(gòu)。2 2、層次結(jié)構(gòu)采用關(guān)鍵字來訪、層次結(jié)構(gòu)采用關(guān)鍵字來訪問其中每一層次的每一部分。問其中每一層次的每一部分。3 3、層次數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)特別適用、層次數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)特別適用于文獻(xiàn)目錄、土壤分類、部門于文獻(xiàn)目錄、土壤分類、部門機(jī)構(gòu)等分級數(shù)據(jù)的組織。機(jī)構(gòu)等分級數(shù)據(jù)的組織。123456abcdefgMMabcdefg123456123456abcdefgMM acbecfgda12gb25f463e356d41c34地圖多邊形線點(diǎn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型是以記錄組或數(shù)是以記錄組或數(shù)據(jù)表的形式組織數(shù)據(jù)，以便于利據(jù)表的形式組織數(shù)據(jù)，以便于利用各種地理實(shí)體與屬性之間的關(guān)用各種地理實(shí)體與屬性之間的關(guān)系

22、進(jìn)行存儲(chǔ)和變換，不分層也無系進(jìn)行存儲(chǔ)和變換，不分層也無指針，是建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)指針，是建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間關(guān)系的一種非常有效的數(shù)據(jù)之間關(guān)系的一種非常有效的數(shù)據(jù)組織方法。據(jù)組織方法?，F(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界地理實(shí)體地理實(shí)體數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求分析需求分析數(shù)據(jù)字典設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)字典設(shè)計(jì) 空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)是指在空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)是指在現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的的基礎(chǔ)上建立空間數(shù)據(jù)庫的整個(gè)過程?；A(chǔ)上建立空間數(shù)據(jù)庫的整個(gè)過程。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟步驟 需求分析是整個(gè)空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與建立的基礎(chǔ)，需求分析是整個(gè)空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與建立的基礎(chǔ)，主要進(jìn)行以下工作：主要進(jìn)行以下工作：1 1、調(diào)查用

23、戶需求調(diào)查用戶需求：了解用戶特點(diǎn)和要求，取得設(shè)計(jì)者：了解用戶特點(diǎn)和要求，取得設(shè)計(jì)者與用戶對需求的一致看法。與用戶對需求的一致看法。v現(xiàn)狀調(diào)查現(xiàn)狀調(diào)查：通過實(shí)際調(diào)查了解用戶的現(xiàn)狀及要求通過實(shí)際調(diào)查了解用戶的現(xiàn)狀及要求v調(diào)查內(nèi)容的組織的分析調(diào)查內(nèi)容的組織的分析：對調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行整理、分析和組對調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行整理、分析和組 織，并提交報(bào)告及圖件。織，并提交報(bào)告及圖件。用戶需求分析方法用戶需求分析方法： 需求分析是整個(gè)空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與建立的基礎(chǔ)，需求分析是整個(gè)空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與建立的基礎(chǔ)，主要進(jìn)行以下工作：主要進(jìn)行以下工作：1 1、調(diào)查用戶需求調(diào)查用戶需求：了解用戶特點(diǎn)和要求，取得設(shè)計(jì)者：了解用戶特點(diǎn)和

24、要求，取得設(shè)計(jì)者與用戶對需求的一致看法。與用戶對需求的一致看法。2 2、需求數(shù)據(jù)的收集和分析需求數(shù)據(jù)的收集和分析：包括信息需求：包括信息需求( (信息內(nèi)容、信息內(nèi)容、特征、需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)特征、需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)) )、信息加工處理要求、信息加工處理要求( (如響應(yīng)如響應(yīng)時(shí)間時(shí)間) )、完整性與安全性要求等。、完整性與安全性要求等。3 3、編制用戶需求說明書編制用戶需求說明書：包括需求分析的目標(biāo)、任務(wù)、：包括需求分析的目標(biāo)、任務(wù)、具體需求說明、系統(tǒng)功能與性能、運(yùn)行環(huán)境等，是需具體需求說明、系統(tǒng)功能與性能、運(yùn)行環(huán)境等，是需求分析的最終成果。求分析的最終成果。 指指空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)果是得

25、到一個(gè)設(shè)計(jì)，結(jié)果是得到一個(gè)合理的空合理的空間數(shù)據(jù)模型間數(shù)據(jù)模型，是空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。，是空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)是是將地理空間實(shí)體以一定將地理空間實(shí)體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中加以表達(dá)的過程的組織形式在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中加以表達(dá)的過程，也就是，也就是地理信息系統(tǒng)中空間實(shí)體的地理信息系統(tǒng)中空間實(shí)體的模型化模型化問題。問題。把用戶的需求加以解釋，用把用戶的需求加以解釋，用概念模型概念模型表達(dá)出來，具體任務(wù)包括：表達(dá)出來，具體任務(wù)包括：1)數(shù)據(jù)庫的宏觀定義數(shù)據(jù)庫的宏觀定義 指對數(shù)據(jù)庫比例尺、地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng)的定義。指對數(shù)據(jù)庫比例尺、地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng)的定義

26、。2)數(shù)據(jù)庫的特征設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的特征設(shè)計(jì) 對于各種地理特征有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)中以什么幾何形式表達(dá)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于各種地理特征有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)中以什么幾何形式表達(dá)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3)數(shù)據(jù)庫表格及其關(guān)系的設(shè)計(jì)表達(dá)數(shù)據(jù)庫表格及其關(guān)系的設(shè)計(jì)表達(dá) 對與地理特征有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中表達(dá)方式的設(shè)計(jì)。對與地理特征有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中表達(dá)方式的設(shè)計(jì)。A 概念化設(shè)計(jì)概念化設(shè)計(jì)4）數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)的評定）數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)的評定 根據(jù)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用目的和數(shù)據(jù)內(nèi)容及使用方式來根據(jù)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用目的和數(shù)據(jù)內(nèi)容及使用方式來評價(jià)前面三評價(jià)前面三步步的設(shè)計(jì)結(jié)果。的設(shè)計(jì)結(jié)果。5）數(shù)據(jù)庫概念模型的起草）數(shù)據(jù)庫概念模型的起草 將將GIS數(shù)據(jù)庫的概念

27、設(shè)計(jì)起草成正式的文件，作為后面詳細(xì)數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)起草成正式的文件，作為后面詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)參考。設(shè)計(jì)時(shí)參考。 是通過對錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界的是通過對錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)與抽象認(rèn)識(shí)與抽象，最終，最終形成空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用系統(tǒng)所需的模型。形成空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用系統(tǒng)所需的模型。 表示概念模型最有力的工具是表示概念模型最有力的工具是E ER R模型模型，即實(shí)，即實(shí)體體聯(lián)系模型，包括聯(lián)系模型，包括實(shí)體、聯(lián)系和屬性實(shí)體、聯(lián)系和屬性三個(gè)基本成分。三個(gè)基本成分。用它來描述現(xiàn)實(shí)地理世界，用它來描述現(xiàn)實(shí)地理世界，不必考慮不必考慮信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取路徑及存取效率等與計(jì)算機(jī)有關(guān)的問題，比一般存

28、取路徑及存取效率等與計(jì)算機(jī)有關(guān)的問題，比一般的數(shù)據(jù)模型更接近于現(xiàn)實(shí)地理世界，具有的數(shù)據(jù)模型更接近于現(xiàn)實(shí)地理世界，具有直觀、自然、直觀、自然、語義較豐富語義較豐富等特點(diǎn)，在地理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中得到了廣泛等特點(diǎn)，在地理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。應(yīng)用。市區(qū)要素市區(qū)要素空間實(shí)體空間實(shí)體實(shí)體屬性實(shí)體屬性實(shí)體關(guān)系實(shí)體關(guān)系邊線邊線走向走向街道街道路面質(zhì)量路面質(zhì)量所屬路段所屬路段所屬街道所屬街道組成組成長度等長度等m1模模型型E_RE_RB 邏輯設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì) 邏輯設(shè)計(jì)應(yīng)該選擇最適于描述與表達(dá)相應(yīng)概念結(jié)邏輯設(shè)計(jì)應(yīng)該選擇最適于描述與表達(dá)相應(yīng)概念結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型，然后選擇最合適的空間數(shù)據(jù)庫管理構(gòu)的數(shù)據(jù)模型，然后選擇最合

29、適的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)時(shí)一般要分三步進(jìn)行：系統(tǒng)。設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)時(shí)一般要分三步進(jìn)行：將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型 將轉(zhuǎn)化來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定空間數(shù)將轉(zhuǎn)化來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。據(jù)庫系統(tǒng)支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化。對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化。C C 物理設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫最終是要存儲(chǔ)在物理設(shè)備上的。為數(shù)據(jù)庫最終是要存儲(chǔ)在物理設(shè)備上的。為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法）物理結(jié)構(gòu)（存儲(chǔ)結(jié)

30、構(gòu)與存取方法）的過的過程，就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)。程，就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)。 物理設(shè)計(jì)的好壞將對地理數(shù)據(jù)庫的性能物理設(shè)計(jì)的好壞將對地理數(shù)據(jù)庫的性能影響很大影響很大，一，一個(gè)好的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)必須滿足兩個(gè)條件：個(gè)好的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)必須滿足兩個(gè)條件： 一是地理數(shù)據(jù)一是地理數(shù)據(jù)占有較小的存儲(chǔ)空間占有較小的存儲(chǔ)空間； 二是對數(shù)據(jù)庫的操作具有二是對數(shù)據(jù)庫的操作具有盡可能高的處理速度盡可能高的處理速度。在完成物理設(shè)計(jì)后，要進(jìn)行在完成物理設(shè)計(jì)后，要進(jìn)行性能分析和測試性能分析和測試。 GISGIS的數(shù)據(jù)可以按照空間數(shù)據(jù)的的數(shù)據(jù)可以按照空間數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系或?qū)I(yè)屬邏輯關(guān)系或?qū)I(yè)屬性性分為分為各種邏輯數(shù)據(jù)層或?qū)I(yè)數(shù)據(jù)層，

31、原理上類似于各種邏輯數(shù)據(jù)層或?qū)I(yè)數(shù)據(jù)層，原理上類似于圖片的疊置。圖片的疊置。 例如，地形圖數(shù)據(jù)可分為地貌、水系、道路、植被、例如，地形圖數(shù)據(jù)可分為地貌、水系、道路、植被、控制點(diǎn)、居民地等諸層分別存貯。將各層疊加起來就控制點(diǎn)、居民地等諸層分別存貯。將各層疊加起來就合成了地形圖的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行空間分析、數(shù)據(jù)處理、合成了地形圖的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行空間分析、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示時(shí)，往往只需要若干相應(yīng)圖層的數(shù)據(jù)。圖形顯示時(shí)，往往只需要若干相應(yīng)圖層的數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)字典用于數(shù)據(jù)字典用于描述數(shù)據(jù)庫的整體結(jié)構(gòu)、描述數(shù)據(jù)庫的整體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)內(nèi)容和定義等數(shù)據(jù)內(nèi)容和定義等。一個(gè)好的數(shù)據(jù)字典可以說。一個(gè)好的數(shù)據(jù)字典可以說是一個(gè)是一個(gè)

32、數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，它可使數(shù)據(jù)庫的開發(fā)，它可使數(shù)據(jù)庫的開發(fā)者依此來實(shí)施數(shù)據(jù)庫的建立、維護(hù)和更新。者依此來實(shí)施數(shù)據(jù)庫的建立、維護(hù)和更新。數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容包括： 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫的總體組織結(jié)構(gòu)總體組織結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)的框架的框架、各數(shù)據(jù)層詳細(xì)內(nèi)容各數(shù)據(jù)層詳細(xì)內(nèi)容的定義及結(jié)構(gòu)、數(shù)的定義及結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)據(jù)命名的定義命名的定義、元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)等內(nèi)容。等內(nèi)容。小結(jié)小結(jié)1、建立空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、建立空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 2、數(shù)據(jù)裝入、數(shù)據(jù)裝入 3、調(diào)試運(yùn)行、調(diào)試運(yùn)行1 1、空間數(shù)據(jù)庫的重組織、空間數(shù)據(jù)庫的重組織2 2、空間數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造、空間數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造3 3、空間數(shù)據(jù)庫的完整性、安全性控制、空間數(shù)據(jù)庫的完整性、安全性控制 數(shù)據(jù)倉庫是指