《空間數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》教學(xué)大綱

1、空間數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教學(xué)大綱課程名稱：空間數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程英文名稱：Principle & Application of Spatial Database課程編碼：1301ZY015 課程類別/性質(zhì)：專業(yè)課程/必修學(xué)分：3.5總學(xué)時/理論/上機：56/42/14開課單位：地球科學(xué)學(xué)院適用專業(yè)：地理信息科學(xué)先修課程：計算機基礎(chǔ)、C語言程序設(shè)計在以數(shù)據(jù)為中心的計算機科學(xué)技術(shù)新時代，數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理的最為重要的方式，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也是計算機科學(xué)的重要分支，與計算機網(wǎng)絡(luò)、人工智能一起被稱為計算機技術(shù)界三大熱門技術(shù)。隨著IT技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用已從事務(wù)處理擴展到計算機輔助設(shè)計、人工智能、決策支

2、持系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等新的領(lǐng)域。各行業(yè)大量的重要數(shù)據(jù)，都需要經(jīng)過數(shù)據(jù)庫管理才能進行有效地組織、存儲、處理和共享，GIS行業(yè)涉及海量大數(shù)據(jù)管理，主要借助空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)?？臻g數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用是地理信息科學(xué)專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課程，主要闡述了數(shù)據(jù)庫的理論、原理與使用方法。課程內(nèi)容包括四大部分：數(shù)據(jù)庫基本理論、原理與方法；數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用與編程；數(shù)據(jù)庫的設(shè)計；空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)與邏輯結(jié)構(gòu)。其中核心內(nèi)容是數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用與編程。該課程的地位和任務(wù)是使地理信息科學(xué)專業(yè)本科學(xué)生全面地了解和掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、原理及應(yīng)用技術(shù)，空間數(shù)據(jù)庫的解決方案和邏輯結(jié)構(gòu)，使學(xué)生系統(tǒng)科學(xué)地受到數(shù)據(jù)庫管理領(lǐng)域分析問題和解決問題的

3、訓(xùn)練，提高運用理論知識解決實際問題的能力，樹立用技術(shù)捍衛(wèi)國家數(shù)據(jù)機密的信念，培養(yǎng)為國家發(fā)展民族振新努力學(xué)習(xí)知識的價值觀，確保學(xué)生達成專業(yè)的相應(yīng)畢業(yè)要求。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫的基本概念與原理方法，能熟練使用一種主流的數(shù)據(jù)庫平臺；能針對GIS系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫的需要，開展空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)，具備數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)的實踐動手能力；培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)庫管理領(lǐng)域分析問題和解決問題的思維方式，提高運用理論知識解決實際問題的能力；樹立用數(shù)據(jù)庫技術(shù)捍衛(wèi)國家數(shù)據(jù)機密的信念和為了國家發(fā)展民族振新努力學(xué)習(xí)知識的人生價值觀，并為后續(xù)地理信息工程、GIS應(yīng)用軟件開發(fā)等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及從事數(shù)據(jù)庫設(shè)計與管理方面的工

4、作打下堅實的理論基礎(chǔ)。1價值目標(育人目標)培養(yǎng)愛國、愛黨、愛校、愛家的社會主義新青年，掌握用數(shù)據(jù)庫相關(guān)知識，樹立維護國家信息機密的信念，建立為國為家學(xué)習(xí)新技術(shù)的正確價值觀。2知識和能力目標掌握空間數(shù)據(jù)庫的基本原理與應(yīng)用技術(shù)，將課本的理論知識和實際問題進行有機結(jié)合，能針對GIS的數(shù)據(jù)需求，設(shè)計并實現(xiàn)相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)庫，鍛煉學(xué)生分析、解決實際問題的能力：（1）掌握數(shù)據(jù)庫基本概念，包括數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成、關(guān)系模型的主要特點與主要構(gòu)成要素、關(guān)系模型形式化定義、關(guān)系代數(shù)等。（畢業(yè)要求9.1）（2）掌握SQL語言在數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)控制方面的功能，能定義數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)表、索引與視

5、圖，實現(xiàn)針對表和視圖的數(shù)據(jù)查詢。（畢業(yè)要求4.2）（3）掌握數(shù)據(jù)庫完整性、安全性控制、數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)的方法，具備數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的安全性控制的能力（畢業(yè)要求4.2）（4）掌握T-SQL基本語法規(guī)則并能夠熟練運用，掌握常用函數(shù)、觸發(fā)器、存儲過程的使用，能針對通用的數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，運用T-SQL數(shù)據(jù)庫編程語言解決。（畢業(yè)要求4.2）（5）掌握空間數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特征與實現(xiàn)模式，明確數(shù)據(jù)庫設(shè)計的理論依據(jù)和思路流程，能針對GIS項目需要，設(shè)計對應(yīng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與構(gòu)建。（畢業(yè)要求9.1、4.1）根據(jù)課程的教學(xué)目標，設(shè)計了42學(xué)時的理論教學(xué)內(nèi)容，具體安排見下表：緒論第一節(jié)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述激發(fā)大家參與國家數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展

6、的動力中中低29.1第二節(jié)數(shù)據(jù)模型高中低第三節(jié)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高高低第四節(jié)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成高高低第一章：關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)第一節(jié)關(guān)系模型概述鼓勵學(xué)生解決問題，實現(xiàn)人生價值的熱情中中低49.1第二節(jié)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與形式化定義高高低第三節(jié)關(guān)系代數(shù)高高中第二章：關(guān)系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL第一節(jié) SQL概述培養(yǎng)學(xué)生解決瓶頸問題的能力，激發(fā)勇于攻堅克難的信心和決心中低低64.2第二節(jié)數(shù)據(jù)定義高高高第三節(jié)查詢高高高第四節(jié)數(shù)據(jù)更新中中中第三章：索引與視圖第一節(jié)索引作用和結(jié)構(gòu)鼓勵學(xué)生掌握技能提升技術(shù)，服務(wù)國家信息化建設(shè)中中低24.2第二節(jié)索引的創(chuàng)建與使用高中中第三節(jié)視圖概述與的作用高中低第四節(jié)視圖定義與使用高中中第四章：數(shù)

7、據(jù)庫完整性控制第一節(jié)實體完整性培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制意識，助推國家信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展高高高24.1第二節(jié)參照完整性高高中第三節(jié)域完整性高高高第五章：數(shù)據(jù)庫安全性第一節(jié)安全性概述掌握數(shù)據(jù)安全控制技術(shù)，捍衛(wèi)國家信息安全中中低44.1第二節(jié) SQLServer的安全性高中低第三節(jié)用戶管理和角色管理高中低第四節(jié)權(quán)限管理高中低第六章：數(shù)據(jù)庫保護第一節(jié)事務(wù)掌握數(shù)據(jù)保護技術(shù)，捍衛(wèi)國家信息安全中中低24.1第二節(jié)并發(fā)控制中低低第三節(jié)數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)中中低第七章：T-SQL應(yīng)用編程第一節(jié) T-SQL掌握數(shù)據(jù)庫編程技術(shù)，助推國家信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展高高高104.2第二節(jié)存儲過程高高中第三節(jié)觸發(fā)器高中中第八章：關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論

8、第一節(jié)問題的提出探討理論基礎(chǔ)，樹立技術(shù)突破的決心中低低24.19.1第二節(jié)函數(shù)依賴中中低第三節(jié)關(guān)系模式的范式高中低第九章：數(shù)據(jù)庫設(shè)計第一節(jié)數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的思路與流程，激發(fā)投身國家信息化建設(shè)熱情高中低44.19.1第二節(jié)需求分析高中低第三節(jié)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計高高中第四節(jié)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計高高中第五節(jié)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計高中低第十章：空間數(shù)據(jù)庫模式與結(jié)構(gòu)第一節(jié)空間數(shù)據(jù)的概念掌握空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)前沿，激發(fā)國家空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)的熱情高中低44.19.1第二節(jié)空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)模式高中低第三節(jié)空間數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)高高中第四節(jié)空間數(shù)據(jù)庫案例講解高中低注：在“要求”欄內(nèi)以A、B、C來表示對學(xué)生學(xué)習(xí)程度的要求，A為最高要

9、求。理解指能對所學(xué)的內(nèi)容作歸納、分類、解釋、總結(jié)、推斷和一定程度的發(fā)揮。掌握指能理解學(xué)習(xí)材料的內(nèi)涵和意義，包括具體分類、區(qū)別、流程、誤區(qū)等的認知和學(xué)習(xí)?？梢越柚N形式來表明對材料的領(lǐng)會，一是轉(zhuǎn)換，即用自己的話或用與原先表達方式不同的方式表達自己的思想；二是解釋，即對一項信息加以說明或概述；三是推斷，即估計將來的趨勢(預(yù)期的后果)。分析指能將所學(xué)的內(nèi)容分解并找出它們的相互關(guān)系和構(gòu)成，或能計劃、創(chuàng)造、建造或有改變的重構(gòu)。應(yīng)用指能將學(xué)習(xí)材料用于新的具體情境，包括原則、方法、技巧、規(guī)律的拓展，代表較高水平的學(xué)習(xí)成果。應(yīng)用需要建立對知識點掌握的基礎(chǔ)上。本課程設(shè)計有14學(xué)時的上機學(xué)時，目的是配合課堂理論

10、教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生動手能力，鞏固課堂知識點，為后續(xù)的數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計奠定基礎(chǔ)。序號實驗項目實驗類型學(xué)時支撐畢業(yè)要求指標點演示驗證綜合設(shè)計1數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)表的定義24.22數(shù)據(jù)庫查詢24.23數(shù)據(jù)庫完整性實現(xiàn)與安全性24.24T-SQL編程：表達式與流程控制24.25T-SQL編程：函數(shù)、存儲過程與觸發(fā)器24.26簡易數(shù)據(jù)庫概念模型與邏輯模型設(shè)計44.1、9.1上機一數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)表的定義2學(xué)時（1）目的要求掌握數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)表的定義語法DDL（2）方法原理運用SQL Server Management Studio應(yīng)用平臺，鏈接到實驗數(shù)據(jù)庫，并在代碼窗口編寫與調(diào)試程序代碼。（3）主要上機軟硬件環(huán)境主流計算

11、機硬件、Windows操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺軟件（含DBMS工具集）（4）掌握要點a、數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建語法；b、數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建語法（5）上機內(nèi)容a、創(chuàng)建教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對應(yīng)的存儲模式（內(nèi)模式）；b、在教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，按教材P26數(shù)據(jù)庫包含的5個關(guān)系，創(chuàng)建對應(yīng)的數(shù)據(jù)表，注意字段數(shù)據(jù)類型的選擇。上機二數(shù)據(jù)查詢2學(xué)時（1）目的要求掌握數(shù)據(jù)庫查詢的基礎(chǔ)語法（2）方法原理運用SQL Server Management Studio應(yīng)用平臺，鏈接到實驗數(shù)據(jù)庫，并在代碼窗口編寫與調(diào)試程序代碼。（3）主要上機軟硬件環(huán)境主流計算機硬件、Windows操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺軟件（含DBMS工具集）（4）掌握要點a、

12、單表查詢：選擇行、選擇列、修改列；b、多表鏈接查詢c、嵌套查詢（5）上機內(nèi)容a、基于教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)教材上相關(guān)單表查詢案例的查詢語句編寫與調(diào)試運行；b、基于教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)教材上相關(guān)多表鏈接查詢案例的查詢語句編寫與調(diào)試運行；上機三數(shù)據(jù)庫完整性實現(xiàn)與安全性2學(xué)時（1）目的要求掌握數(shù)據(jù)庫完整性、安全性的實現(xiàn)方法（2）方法原理運用SQL Server Management Studio應(yīng)用平臺，鏈接到實驗數(shù)據(jù)庫，并在DBMS管理窗口設(shè)置、代碼窗口編寫代碼設(shè)置。（3）主要上機軟硬件環(huán)境主流計算機硬件、Windows操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺軟件（含DBMS工具集）（4）掌握要點a、完整性實現(xiàn)：實體完

13、整性、參照完整性、域完整性；b、安全性實現(xiàn)：登錄賬號創(chuàng)建與管理、數(shù)據(jù)庫用戶創(chuàng)建與管理、服務(wù)器角色、數(shù)據(jù)庫用戶角色（5）上機內(nèi)容a、基于教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)教材上相關(guān)案例的數(shù)據(jù)庫完整性；b、基于教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)教材上相案例相關(guān)的安全性；上機四 T-SQL編程：表達式與流程控制2學(xué)時（1）目的要求掌握數(shù)據(jù)庫編程的基礎(chǔ)語法（2）方法原理運用SQL Server Management Studio應(yīng)用平臺，鏈接到實驗數(shù)據(jù)庫，并在代碼窗口編寫與調(diào)試程序代碼。（3）主要上機軟硬件環(huán)境主流計算機硬件、Windows操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺軟件（含DBMS工具集）（4）掌握要點a、常量、變量、運算符與表達式的

14、使用b、流程控制語句的使用（5）上機內(nèi)容a、基于教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)教材上表達式相關(guān)案例程序的編寫、調(diào)試運行；b、基于教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)教材上流程控制相關(guān)案例程序的編寫、調(diào)試運行；上機五 T-SQL編程：函數(shù)、存儲過程與觸發(fā)器2學(xué)時（1）目的要求掌握數(shù)據(jù)庫編程中高級內(nèi)容的過程編程語法（2）方法原理運用SQL Server Management Studio應(yīng)用平臺，鏈接到實驗數(shù)據(jù)庫，并在代碼窗口編寫與調(diào)試程序代碼。（3）主要上機軟硬件環(huán)境主流計算機硬件、Windows操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺軟件（含DBMS工具集）（4）掌握要點a、各類函數(shù)的定義與使用b、存儲過程的編寫與使用c、觸發(fā)器的編寫與使

15、用（5）上機內(nèi)容a、基于教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)教材上函數(shù)案例程序的編寫、調(diào)試運行；b、基于教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)教材上存儲過程案例程序的編寫、調(diào)試運行；c、基于教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)教材上觸發(fā)器案例程序的編寫、調(diào)試運行；上機六簡易數(shù)據(jù)庫概念模型與邏輯模型設(shè)計4學(xué)時（1）目的要求掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本思路方法、設(shè)計成果的表達（2）方法原理運用Visio工具軟件，設(shè)計數(shù)據(jù)庫概念模型，并運用SQL Server Management Studio應(yīng)用平臺，設(shè)計并實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)。（3）主要上機軟硬件環(huán)境主流計算機硬件、Windows操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺軟件（含DBMS工具集）（4）掌握要點a、基于E-R圖

16、的數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計方法b、基于商業(yè)數(shù)據(jù)庫平臺SQL SERVER的數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方法（5）上機內(nèi)容a、基于圖書借閱系統(tǒng)，設(shè)計簡易數(shù)據(jù)庫概念模型；b、運用SQL Server Management Studio創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，并基于概念模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)。本課程秉持因材施教的教學(xué)理念，注重培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力。主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括課堂講授教學(xué)、課后作業(yè)練習(xí)、專題問題研討、上機實踐操作等。1. 課堂教學(xué)主要采用理論知識講授、課堂提問隨測、樣例演示等方法相結(jié)合的教學(xué)方法，采用板書+多媒體+計算機演示的教學(xué)形式。第一、二、九、十一章主要采用課堂講授為主；第三八章主要采用課堂講授+樣例演示為主；第十章主

17、要采用課堂講授+專題研討為主。2. 課后習(xí)題和自學(xué)：結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容布置適當(dāng)習(xí)題，使學(xué)生進一步掌握課堂知識點。3. 課堂研討：針對數(shù)據(jù)庫設(shè)計的內(nèi)容，基于老師給定的樣例，開展課堂專題研討，讓學(xué)生參與、理解數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程；4. 上機教學(xué)：配合課堂理論教學(xué)，設(shè)置對應(yīng)的上機教學(xué)環(huán)節(jié)，對實踐操作性較強的教學(xué)內(nèi)容，利用案例，讓學(xué)生在計算機內(nèi)進行知識點的回顧與驗證，加強和鞏固知識點的掌握。本課程采用平時成績+考試成績的方式進行成績評定。平時成績占總成績的30%，包括：課堂測試、提問及考勤；7次上機教學(xué)環(huán)節(jié)案例實訓(xùn)完成情況；課后作業(yè)完成情況。期末考試成績占總成績的70%，采取閉卷的考試方式，內(nèi)容式，內(nèi)容涵蓋本課程的基本概念、基本理論和基本方法?？荚囶}型包括：名詞解釋、選擇題、填空題、簡答題、程序完善、綜合設(shè)計等。其中緒論、關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)理論（15分）（畢業(yè)要求9.1）、SQL語言（20分）（畢業(yè)要求4.2）、數(shù)據(jù)庫保護（20分）（畢業(yè)要求4.1）、T-SQL編程（20分）（畢業(yè)要求4.2）、關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論與設(shè)計（15分）（畢業(yè)要求9.1）