空間數據庫期末復習重點總結

一、數據管理的發(fā)展階段1、人工管理階段2、文件系統(tǒng)階段3、數據庫管理階段注意了解各階段的背景和特點二、數據庫系統(tǒng)的特點1、面向全組織的復雜的數據結構2、數據的冗余度小，易擴充3、具有較高的數據和程序的獨立性：數據獨立性數據的物理獨立性數據的邏輯獨立性三、數據結構模型三要素1、數據結構2、數據操作3、數據的約束性條件四、數據模型反映實體間的關系1、一對一的聯系(1：1)2、一對多的聯系(1：N)3、多對多的聯系(M：N)五、數據模型：是數據庫系統(tǒng)中用于提供信息表示和操作手段的形式構架。數據庫結構的基礎就是數據模型。數據模型是描述數據(數據結構)、數據之間的聯系、數據語義即數據操作，以及一致性(完整性)約束的概念工具的集合。概念數據模型：按用戶的觀點來對數據和信息建模。ER模型結構數據模型：從計算機實現的觀點來對數據建模。層次、網狀模型、關系六、數據模型的類型和特點1、層次模型：優(yōu)點：結構簡單，易于實現缺點：支持的聯系種類太少，只支持二元一對多聯系數據操縱不方便，子結點的存取只能通過父結點來進行2、網狀模型：優(yōu)點：能夠更為直接的描述世界，結點之間可以有很多聯系具有良好的性能，存取效率高缺點：結構比較復雜網狀模型的DDL、DML復雜，并且嵌入某一種高級語言，不易掌握，不易使用3、關系模型：特點：關系模型的概念單一；（定義、運算）關系必須是規(guī)范化關系；在關系模型中，用戶對數據的檢索操作不過是從原來的表中得到一張新的表。優(yōu)點：簡單，表的概念直觀，用戶易理解。非過程化的數據請求，數據請求可以不指明路徑。數據獨立性，用戶只需提出“做什么”，無須說明“怎么做”。堅實的理論基礎。缺點：由于存儲路徑對用戶透明，存儲效率往往不如非關系數據模型4、面向對象模型5、對象關系模型七、三個模式和二級映像1、外模式(Sub-Schema)：用戶的數據視圖。是數據的局部邏輯結構，模式的子集。2、模式(Schema)：所有用戶的公共數據視圖。是數據庫中全體數據的全局邏輯結構和特性的描述。3、內模式(StorageSchema)：又稱存儲模式。數據的物理結構及存儲方式。4、外模式/模式映象：定義某一個外模式和模式之間的對應關系，映象定義通常包含在各外模式中。當模式改變時，修改此映象，使外模式保持不變，從而應用程序可以保持不變，稱為邏輯獨立性。5、模式/內模式映象：定義數據邏輯結構與存儲結構之間的對應關系。存儲結構改變時，修改此映象，使模式保持不變，從而應用程序可以保持不變，稱為物理獨立性。八、數據視圖數據庫管理系統(tǒng)的一個主要作用就是隱藏關于數據存儲和維護的某些細節(jié)，而為用戶提供數據在不同層次上的抽象視圖，即不同的使用者從不同的角度去觀察數據庫中的數據所得到的結果—數據抽象。九、規(guī)范化1、幾個概念候選碼（候選關鍵字）：如果一個屬性（組）能惟一標識元組，且又不含有其余的屬性，那么這個屬性（組）稱為關系的一個候選碼(候選關鍵字)。碼（主碼、主鍵、主關鍵字）：從候選碼中選擇一個唯一地標識一個元組候選碼作為碼主屬性：任何一個候選碼中的屬性（字段）非主屬性：除了候選碼中的屬性外碼：關系模式R中屬性或屬性組X并非R的碼，但X是另一個關系模式的碼，則稱X是R的外部碼，簡稱外碼。2、函數依賴（1）設R(U)是一個屬性集U上的關系模式，X和Y是U的子集。若對于R(U)的任意一個可能的關系r，r中不可能存在兩個元組在X上的屬性值相等，而在Y上的屬性值不等，則稱“X函數確定Y”或“Y函數依賴于X”，記作X→Y。X稱為這個函數依賴的決定屬性集(Determinant)。Y=f(x)空間數據庫管理系統(tǒng)三層體系結構及每層的代表軟件：標準DBMS存儲空間數據的局限性（1）空間數據記錄是變長的(如點數的可變性)，而一般的數據庫都只允許把記錄的長度設定為固定；（2）在存儲和維護空間數據拓撲關系方面存在著嚴重缺陷；（3）一般都難以實現對空間數據的關聯、連通、包含、疊加等基本操作；（4）不能支持復雜的圖形功能；（5）單個地理實體的表達需要多個文件、多條記錄，一般的DBMS也難以支持；（6）難以保證具有高度內部聯系的GIS數據記錄需要的復雜的安全維護。GIS的發(fā)展演化空間數據庫管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)數據庫的區(qū)別：（1）數據量大（2）需要處理與傳統(tǒng)數據庫中數據性質相似的屬性數據和空間位置數據及它們之間的聯系（3）對數據的檢索涉及空間分析方法（4）數據應用廣泛，不局限于某個部門GIS發(fā)展三個階段第一代GIS（從60年代中期到80年代的中后期，是GIS軟件從無到有、從原型到產品的階段）技術特點：以圖層作為處理的基礎以系統(tǒng)為中心單機、單用戶全封閉結構支持二次開發(fā)能力非常弱在主要實現技術上，以文件系統(tǒng)來管理幾何數據與屬性數據應用領域基本上集中在資源與環(huán)境領域的管理類應用2、第二代GIS（從80年代末到90年代中期，是GIS軟件成熟和應用快速發(fā)展的時期）技術特點：以圖層作為處理基礎引入網絡技術，多機、多用戶以系統(tǒng)為中心支持二次開發(fā)的能力有所增強以商用DBMS管理屬性數據，但幾何數據仍用文件系統(tǒng)管理應用領域開始有較大范圍的擴展，但基本上是管理類應用。3、第三代GIS（90年代中期開始，估計將延續(xù)10年或稍長的時間）技術特點：仍然以圖層為處理的基礎，但面臨不斷演化引入了Internet技術，開始向以數據為中心的方向過渡，實現了初步的(瀏覽型或簡單查詢型)的B/S結構開放程度大幅度增加，組件化技術改造逐步完成逐漸重視元數據問題，空間數據共享、服務共享和GIS系統(tǒng)互連技術不斷發(fā)展GIS的標準化問題備受重視實現空間數據與屬性數據的一體化存儲和初步的一體化查詢，并將不斷完善應用領域迅速擴大，應用深度不斷提高，開始具有初步的分析決策能力。展望新一代GIS面向空間實體及其時空關系的數據組織與融合統(tǒng)一的海量存儲、查詢和分析處理有效的分布式空間數據管理和計算一定的三維和時序處理能力強大的應用集成能力靈活的操縱能力和一定的虛擬現實表達空間數據庫管理系統(tǒng)與GIS的聯系和區(qū)別空間數據庫管理系統(tǒng)一般由專業(yè)GIS軟件提供GIS—處理地理數據——以地球表面為基本參照框架的空間數據SDBMS——處理空間數據（空間數據包括地理數據，地理數據是空間數據的子集）GIS促進SDBMS的研究與發(fā)展空間信息模型：基于場的模型：用于表示具有連續(xù)的空間變化的情況，形狀不定的現象，采用柵格數據結構?；趯ο蟮哪Ｐ停河糜诒硎揪哂泄潭ㄐ螤畹目臻g實體/概念，描述空間上離散的空間對象。采用矢量數據結構空間數據庫設計的三個步驟空間數據庫的設計是指在現在數據庫管理系統(tǒng)的基礎上建立空間數據庫的整個過程。概念模型：按用戶的觀點從現實應用中抽象出事物以及事物之間的聯系邏輯建模：建立概念和聯系的邏輯結構物理設計建模：對邏輯結構進行具體實現方面的安排和考慮；存儲組織、索引、內存管理……E-R圖：實體：現實中或者概念上獨立存在的事物或者對象，用矩形表示屬性：刻畫實體性質的數值或描述，用橢圓表示聯系：表達實體間的關聯，用菱形表示重點：E-R圖設計擴展E-R模型：象形圖實體象形圖：象形圖：象形圖是一種將對象插在方框內的微縮圖表示，這些微縮圖用來擴展ER圖，并插到實體矩形框中的適當位置。形狀：形狀是象形圖中的基本圖形元素，它代表著空間數據模型中的元素?；拘螤睿簭秃闲螤睿簩С鲂螤睿簜溥x形狀：任意形狀：用戶自定義形狀：聯系象形圖：聯系象形圖用來構建實體間聯系的模型OGIS的4類幾何體（4類空間數據模型）：點——0維對象線——1維對象，線串——2個或多個點表示面——2維對象，多邊形幾何體集合——表示復雜形狀，3類：多點多線多面幾何體集合——保證——幾何操作的閉合常見拓撲屬性：endpoint(point,arc)點是弧的端點simple-nonself-intersection(arc)非自交的弧on-boundary(point,region)點在區(qū)域的邊界上inside(point,region)點在區(qū)域內部outside(point,region)點在區(qū)域之外open(region)區(qū)域是開域（不包括邊界）close(region)區(qū)域是閉域（包括邊界）connected(region)區(qū)域是連通域（區(qū)域上任2點，都有路徑相連）inside(point,loop)點在環(huán)中crosses(arc,region)弧穿過區(qū)域touches(region,region)區(qū)域與區(qū)域相鄰touches(arc,region)弧與區(qū)域相鄰overlap(region,region)區(qū)域與區(qū)域重疊常見非拓撲屬性：Euclidean-distance(point,point)2點間的歐氏距離direction(point,point)點在點的東面length(arc)弧的長度（單位向量長度為1個單位）perimeter(area)區(qū)域的周長（單位正方形的周長為4個單位）area(region)區(qū)域的面積（單位正方形的面積為1個平方單位）九交模型：定義平面上2對象之間的拓撲關系對象的3個部分：內部——A°邊界——?A外部——A-九交矩陣：將兩個幾何形的內部、邊界、外部分別兩兩做相交操作，操作的結果記為矩陣元素取值矩陣元素取值：0——交為空1——交為非空九交矩陣可確定的二元拓撲關系種類：29=512可實現的二元拓撲關系種類：8（相離（disjoint）、相接（meet）、交疊（overlap）、相等（equal）、包含（contain）、在內部（inside）、覆蓋（cover）、被覆蓋（coveredby））關系代數（形式化的語言）關系代數用到的運算符包括四類：集合運算符、專門的關系運算符、算術比較符、邏輯運算符。并、差、交、笛卡爾積選擇：滿足條件的元組，即行投影：選取屬性列連接：等值投影自然連接（特殊的等值連接，要求兩個關系中進行比較的分量必須是相同的屬性組，在結果中把重復的屬性列去掉）外連接：把舍棄的元組保存在結果中，在其他屬性值上填空值（NULL）左外連接：保留左邊關系要舍棄的元組右外連接：保留右邊關系要舍棄的元組除運算：了解象集SQL標準每階段特點和增加的內容SQL-86SQL-89：“具有完整性增強的數據庫語言SQL”，增加了對完整性約束的支持SQL-92：“數據庫語言SQL”，是SQL-89的超集，增加了許多新特性，如新的數據類型，更豐富的數據操作，更強的完整性、安全性支持等。SQL-3/SQL99：正在討論中的新的標準，將增加對面向對象模型的支持SQL中完成核心功能的9個動詞數據定義：常用完整性約束：主碼約束：primarykey唯一性約束：unique非空集約束：notnull參照完整性約束數據查詢：查詢滿足條件的元組：%(百分號)代表任意長度（長度可以為0）的字符串_(下橫線)代表任意單個字符集函數包括：COUNT（[DISTINCT|ALL]*）統(tǒng)計元組個數COUNT（[DISTINCT|ALL]<列名>）統(tǒng)計一列中值的個數SUM（[DISTINCT|ALL]<列名>）計算一列值的總和AVG（[DISTINCT|ALL]<列名>）計算一列的平均值MAX（[DISTINCT|ALL]<列名>）計算一列的最大值MAX（[DISTINCT|ALL]<列名>）計算一列的最小值連接查詢包括：廣義笛卡爾積等值(含自然連接)非等值連接；自身連接；外連接；復合條件連接嵌套查詢等值連接與自然連接區(qū)別等值連接：在連接條件中使用等于號(=)運算符比較被連接列的列值，其查詢結果中列出被連接表中的所有列，包括其中的重復列。自然連接：在連接條件中使用等于(=)運算符比較被連接列的列值，但它使用選擇列表指出查詢結果集合中所包括的列，并刪除連接表中的重復列。嵌套查詢分類：不相關子查詢：子查詢的查詢條件不依賴于父查詢相關子查詢：子查詢的查詢條件依賴于父查詢不相關子查詢：由里向外逐層處理相關子查詢：首先取外層查詢中表的第一個元組，根據它與內層查詢相關的屬性值處理內層查詢集合查詢：并（union）交（intersect）差（minus）SELECT語句的一般格式：SELECT[ALL|DISTINCT]<目標列表達式>[別名][，<目標列表達式>[別名]]…FROM<表名或視圖名>[別名][，<表名或視圖名>[別名]]…[WHERE<條件表達式>][GROUPBY<列名1>[HAVING<條件表達式>]][ORDERBY<列名2>[ASC|DESC]完整性規(guī)則：實體完整性參照完整性用戶定義的完整性：對于有NOTNULL約束的屬性列是否提供了非空值對于有UNIQUE約束的屬性列是否提供了非重復值對于有值域約束的屬性列所提供的屬性值是否在值域范圍內數據更新：插入數據：INSERTINTO<表名>[(<屬性列1>[，<屬性列2>…)]VALUES(<常量1>[，<常量2>]…)修改數據：UPDATE<表名>SET<列名>=<表達式>[，<列名>=<表達式>]…[WHERE<條件>]；刪除數據：DELETEFROM<表名>[WHERE<條件>]；視圖的特點虛表，是從一個或幾個基本表（或視圖）導出的表只存放視圖的定義，不會出現數據冗余基表中的數據發(fā)生變化，從視圖中查詢出的數據也隨之改變視圖操作：（同表操作差不多）定義視圖查詢視圖更新視圖視圖的可更新性：SQLServer2000規(guī)定：①如果一個視圖是從多個基本表使用連接操作導出的，則不允許對這個視圖執(zhí)行更新操作。②如果在視圖定義中使用了聚集函數或DISTINCT短語或GROUPBY子句，則不允許對該視圖執(zhí)行更新操作。③如果視圖的列的值為表達式或常數，則不允許該這視圖執(zhí)行更新操作。④如果視圖為行列子集視圖，則可以對該視圖執(zhí)行更新操作。視圖作用：1.視圖能夠簡化用戶的操作2.視圖使用戶能以多種角度看待同一數據3.視圖對重構數據庫提供了一定程度的邏輯獨立性4.視圖能夠對機密數據提供安全保護數據控制ＳＱＬ提供了數據控制功能，能在一定程度上保證數據的安全性、完整性、并提供了一定的并發(fā)控制和恢復能力。1.完整性：定義庫結構2.安全性：存取控制，規(guī)定不同用戶對于不同數據對象允許執(zhí)行的操作，并控制各用戶它有權存取的數據。3.并發(fā)控制和恢復：SQL支持事務、提交、回滾等概念。功能：1、權限2、授權 GRANT<權限>[，<權限>]…[ON<對象類型><對象名>]TO<用戶>[，<用戶>]…[WITHGRANTOPTION];3、收權REVOKE<權限>[，<權限>］…[ON<對象類型><對象名>]FROM<用戶>[，<用戶>]…；SQL語言的空間擴展OGIS類中操作分3類1、用于所有幾何類型的基本操作6個SpatialReference()返回幾何體的基本坐標系統(tǒng)Envelope()返回包含幾何體的最小外接矩形Export()返回以其他形式表示的幾何體IsEmpty()若幾何體為空集，則返回真IsSimple()若幾何體為簡單的（不自交的），則返回真Boundary()返回幾何體的邊界2、用于空間對象之間拓撲關系的操作測試8個Equal相等——若2個幾何體的內部和邊界在空間上都相等，則返回真Disjoint相離——若2個幾何體的內部和邊界都不相交，則返回真Intersect交疊——若2個幾何體相交，則返回真Touch相接——若2個面僅邊界相交，而內部不相交，則返回真Cross橫過——若一條線和面的內部相交，則返回真Within在內部——若給定的幾何體的內部不與另一個幾何體的外部相交，則返回真Contains包含——若給定的幾何體包含另一個幾何體，則返回真Overlap覆蓋/被覆蓋——若2個幾何體的內部有非空交集，則返回真3、用于空間分析的一般操作7個Distance求距離——返回2個幾何體之間的最短距離Buffer求緩沖區(qū)——返回到給定幾何體距離小于等于指定值的幾何體的點的集合ConvexHull求最小閉包——返回幾何體的最小閉包Intersection集合交——返回2個幾何體的交集構成的幾何體Union集合并——返回2個幾何體的并集構成的幾何體Difference集合差——返回幾何體與給定幾何體不相交的部分SymmDiff返回2個幾何體與對方互不相交的部分OGIS標準的局限性局限用于——對象模型場模型的操作——正研究僅支持——基本拓撲的、空間度量的操作不支持——方位的、動態(tài)的、基于形狀的、基于可見性的操作數據字典定義：用于描述數據庫的整體結構、數據內容和定義等。一個好的數據字典可以說是一個數據的標準規(guī)范，它可使數據庫的開發(fā)者依此來實施數據庫的建立、維護和更新。用途：進行詳細的數據收集和數據分析所獲得的主要結果。內容：數據項、數據結構、數據流、數據存儲、處理過程空間索引索引文件——用來提高數據文件查詢效率的輔助文件索引文件的組成：2個域：主碼域數據文件的頁面地址主索引——數據文件的記錄按主碼域排序，索引文件中只需保存數據文件的每個磁盤頁面的第一個主碼域的值。一維搜索碼的索引：B樹與B+樹多維索引：類似散列表的結構固定網格網格文件基于樹形的結構四叉樹R樹R+樹數據庫查詢語言兩種：關系代數——形式化的語言 組成：1種運算對象——關系（表） 6種運算——選擇、投影、并、笛卡爾積、差、交 結構化查詢語言（SQL）事務的概念事務是并發(fā)控制的基本單位。所謂事務，就是一個操作序列，這些操作要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行，它是一個不可分割的工作單位。SQLServer以下列事務模式運行（1）自動提交事務（2）顯式事務（3）隱式事務事務的特性原子性一致性隔離性持久性語法格式為：BEGINTRANSACTIONCOMMITTRANSACTIONROLLBACKTRANSACTION鎖的概念鎖定是MicrosoftSQLServerDatabaseEngine用來同步多個用戶同時對同一個數據塊的訪問的一種機制。鎖的類型（1）共享鎖共享鎖也稱為S鎖，允許并行事務讀取同一種資源，這時的事務不能修改訪問的數據。當使用共享鎖鎖定資源時，不允許修改數據的事務訪問數據。（2）排他鎖排他鎖也稱為X鎖，它可以防止并發(fā)事務對資源進行訪問。（3）更新鎖更新鎖也稱為U鎖，它可以防止常見的死鎖。更新鎖用來預定要對資源施加Ｘ鎖，它允許其他事務讀，但不允許再施加Ｕ鎖或Ｘ鎖?；铈i如果事務T1封鎖了數據R，事務T2又請求封鎖R，于是T2等待。T3也請求封鎖R，當T1釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)首先批準了T3的請求，T2仍然等待。然后T4又請求封鎖R，當T3釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)又批準了T4的請求，...，T2有可能永遠等待，這就是活鎖的情形。避免活鎖的簡單方法是采用先來先服務的策略死鎖在兩個或多個任務中，如果每個任務鎖定了其他任務試圖鎖定的資源，此時會造成這些任務永久阻塞，從而出現死鎖。事務A獲取了行1的共享鎖。

事務B獲取了行2的共享鎖。

現在，事務A請求行2的排他鎖，但在事務B完成并釋放其對行2持有的共享鎖之前被阻塞。

現在，事務B請求行1的排他鎖，但在事務A完成并釋放其對行1持有的共享鎖之前被阻塞。

事務A必須在事務B完成之后才能完成，但事務B被事務A阻塞。這種情況也稱為循環(huán)依賴關系：事務A依賴于事務B，而事務B又依賴于事務A，從而形成了一個循環(huán)。除非某個外部進程斷開死鎖，否則死鎖中的兩個事務都將無限期等待下去。MicrosoftSQLServerDatabaseEngine死鎖監(jiān)視器定期檢查陷入死鎖的任務。如果監(jiān)視器檢測到循環(huán)依賴關系，將選擇其中一個任務作為犧牲品，然后終止其事務并提示錯誤。減少死鎖的方法：（1）按同一順序訪問對象（2）避免事務中的用戶交互（3）保持事務簡短并處于一個批處理中（4）使用較低的隔離級別（5）使用基于行版本控制的隔離級別（6）使用綁定連接存儲過程SQLServer提供了一種方法，它可以將一些固定的操作集中起來由SQLServer數據庫服務器來完成，以實現某個任務，這種方法就是存儲過程。在SQLServer中存儲過程分為兩類：即系統(tǒng)提供的存儲過程和用戶自定義的存儲過程?？梢允褂萌N方法創(chuàng)建存儲過程：1、使用創(chuàng)建存儲過程向導創(chuàng)建存儲過程。2、利用SQLServer企業(yè)管理器創(chuàng)建存儲過程。3、使用Transact-SQL語句中的CREATEPROCEDURE命令創(chuàng)建存儲過程。創(chuàng)建命令格式：CREATEPROCEDURE存儲過程名[參數數據類型長度][參數數據類型長度OUTPUT]ASSQL語句執(zhí)行命令格式：EXEC[UTE]存儲過程名[參數名=參數值][參數值1，參數值2，……]刪除存儲過程DROPprocedure存儲過程名觸發(fā)器是一種特殊類型的存儲過程，是通過事件進行觸發(fā)而被執(zhí)行的，而存儲過程通過存儲過程名被直接調用。觸發(fā)器是一個功能強大的工具，它使每個站點可以在有數據修改時自動強制執(zhí)行其業(yè)務規(guī)則。觸發(fā)器可以用于SQLServer約束、默認值和規(guī)則的完整性檢查。觸發(fā)器是一種特殊類型的存儲過程，不由用戶直接調用。創(chuàng)建觸發(fā)器時會對其進行定義，以便在對特定表或列作特定類型的數據修改時執(zhí)行。當創(chuàng)建一個觸發(fā)器時必須指定：⑴名稱；⑵在其上定義觸發(fā)器的表；⑶觸發(fā)器將何時激發(fā)；⑷激活觸發(fā)器的數據修改語句。使用命令創(chuàng)建觸發(fā)器CREATETRIGGER觸發(fā)器名ON表/視圖名[WITHENCRYPTION]:加密syscomments表中包含REATETRIGGER語句文本的條目。使用WITHENCRYPTION可防止將觸發(fā)器作為SQLServer復制的一部分發(fā)布,當使用"execsp_helptext觸發(fā)器名"時,查看不了語句{FOR|AFTER|INSTEADOF}指定執(zhí)行觸發(fā)器而不是執(zhí)行觸發(fā)SQL語句，從而替代觸發(fā)語句的操作{[DELETE][,][INSERT][,][UPDATE]}[NOTFORREPLICATION]表示當復制進程更改觸發(fā)器所涉及的表時，不應執(zhí)行該觸發(fā)器。AS

SQL語句刪除觸發(fā)器DROPTRIGGER{trigger}[,...n]SQLServer2000安全機制（管理服務器的安全性、角色與用戶、管理權限）數據庫的安全性是指保護數據庫以防止不合法的使用所造成的數據泄漏、更改或破壞。系統(tǒng)安全保護措施是否有效是數據庫系統(tǒng)的主要指標之一。安全機制：對于數據庫管理來說，保護數據不受內部和外部侵害是一項重要的工作。SQLServer2005的身份驗證、授權和驗證機制可以保護數據免受未經授權的泄漏和篡改。SQLServer2