面向对象的数据库技术

《面向对象程序设计语言》结课论文GuilinUniversityofTechnology,作者简介：孟媛媛（1990-），硕士研究生，主要研究方向为模糊数学与GIS编程应用。E-mail：[e-mail]面向对象的数据库技术孟媛媛1（1.桂林理工大学，广西桂林541004）摘要：随着数据库技术的发展，数据库应用领域已从传统的商务数据处理扩展到许多新的应用领域。新的应用需求推动了数据库新技术的研究，其中最重要的研究方向之一就是面向对象技术与数据库技术相结合，研究新型的数据库管理系统——面向对象的数据库系统。利用类的设施来描述复杂对象，利用对象中封装的方法来模拟对象的复杂行为，利用继承性来实现对象结构和方法的重用。本文简要回顾了面向对象技术和数据库技术结合的发展历程和方向，探讨面向对象的GIS数据库应用，并展望面向对象技术和数据库技术结合发展前景。关键字：数据库技术；面向对象；GISObject——orienteddatabasetechnologyMENGYuan-yuan1(1.GuilinUniversityofTechnology,Guilin541004,China)Abstract:Withthedevelopmentofdatabasetechnology,databaseapplicationhasbeenfromthetraditionalbusinessdataprocessingexpandedintomanynewapplicationfields.Newapplicationdemandhaspromotedthestudyonnewdatabasetechnology,whichisoneofthemostimportantresearchdirectionofobject-orientedtechnologyanddatabasetechnology,thecombinationofthenewtypeofdatabasemanagementsystem,theobject-orienteddatabasesystem.Usingthefacilitiesofaclasstodescribethecomplexobject,usingtheobjectencapsulationmethodtosimulatethecomplexbehaviorofanobject,useinheritancetoachieveobjectstructureandthemethodofreuse.Thispaperbrieflyreviewstheobject-orientedtechnologyanddatabasetechnologycombiningwiththedevelopmentanddirection,anddiscussestheapplicationoftheobject-orientedGISdatabase.Atlastlookingtoobject-orientedtechnologyanddatabasetechnologycombiningwithdevelopmentprospects.Keywords:databasetechnology;object——oriented;GIS0引言面向对象的思想首先出现在程序设计方法中。这一思想指导下产生的面向对象技术是一种按照人们对现实世界习惯的认识论思维方式来研究和模拟客观世界的方法《面向对象程序设计语言》结课论文GuilinUniversityofTechnology学。面向对象方法学所引入的对象、方法、消息、类、实例、继承性、封装性等一系列重要概念和良好机制为人们认识和模拟客观世界分析、设计和实现大型复杂系统奠定了良好的科学技术基础。其中，面向对象的数据库系已成为当今数据库领域研究和发展的主要方向之一。数据库技术与面向对象技术相结合已成为当前数据库技术研究、应用和发展的一个重要方向。将面向对象技术应用到数据库系统中。使数据库管理系统能够支持面向对象数据模型和数据库模式。这对于提高数据库系统拟和操纵客观世界的能力，扩大数据库应用领域具有重要的意义。纵观数据库系统的发展，面向对象(00)技术的诞生为数据库的发展带来了希望。尽管目前面向对象数据库技术的实际发展与关系数据库系统相比，它的理论研究和形式化、标准化等方面还不完备和成熟。但是，从面向对象技术的前景和应用来看，面向对象数据库系统将代表着新一代数据库系统的发展方向。1地理信息系统数据库1.1GIS数据库的概念数据库,是在计算机存储设备上合理存放的相互关联的数据集。数据库也可看成是与某方面有关的所有文件的集合。一般来讲数据库的数据集合存放有下面几个要求〔1,2〕:(1)最小冗余度原则:数据尽可能不重复。(2)应用程序对数据资源的共享原则:以最优的方式服务于一个或多个应用程序。(3)数据独立性原则:数据的存放尽可能地独立于使用它的应用程序。(4)统一管理原则:能够用一个软件统一管理这些数据,例如对数据的维护、更新、增删和检索等一系列操作。GIS数据库则是对某区域内关于一定地理要素特征的空间数据合理存放的一个集合,主要涉及对空间和属性数据的管理和组织〔3〕。GIS数据库与一般的数据库相比,具有以下的特点〔3,4〕:(1)GIS数据库不仅有与一般数据库性质相似的地理要素的属性数据,还有大量的空间数据,即描述地理要素空间分布位置的数据,并且这两种数据之间具有不可分割的联系。(2)GIS是一个复杂的巨系统,要用数据来描述各种地理要素,尤其是地理的空间位置数据量往往十分庞大。(3)一个GIS数据库的服务范围相当广泛。如科学研究、环境保护、土地利用和规划、资源开发、生态环境、市政管理、交通运输、税收、商业、公安等许多领域。(4)GIS数据库是一个共享或分享式的数据库。GIS数据库中的数据应该依其本身的特点进行组织,而不应使用目的的不同而不同。另外,数据库的结构应反映出各不同用户的要求,支持各种应用程序和目的。因而,在建立GIS数据库时,一方面要遵循数据库的一般规范,另一方面也要考虑地理数据的特殊性,采取一些特殊的技术和方法,来解决一般数据库所不具备的管理空间数据的问题,所以GIS数据库也被称作地理数据库〔3〕。1.2现有的数据库模型数据库由许多文件和文件中的数据组成,为便于从一个或多个文件中存取数据,必须用某种方式来组织数据。目前数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状模型、关《面向对象程序设计语言》结课论文GuilinUniversityofTechnology系模型,其中应用最广泛的是关系模型。这些关系指出了应用程序存取数据的途径。由于不同的数据模型包含不同的数据链接,因而,每种模型都有优缺点。表1现有的数据库模型优缺点比较〔4,5,6〕Tab1.ThecomparisonofcurrentDBModels优点缺点层次模型最适合表现现实世界中的层次关系;在一定程度上支持数据的重构;存取方便、容易理解,数据的修改和扩充都较容易灵活性差,容易引起大量的冗余数据,基本不具备操作代数基础。网状模型对于表示图形数据具有很大的优势;具有多对多类型的数据组织方法;具有一定数据独立性和共享性,并且运行效率较高指针数据项使数据量增大,有可能占据大量的数据存储空间,并且增加了用户查询和定位的难度,基本不具备操作代数基础。关系模型能够以简单、灵活的方式表达现实世界的各种实体及其相互关系,并支持数据的重构,其数据描述具有很强的一致性和独立实现效率不高;描述对象语义的能力较弱,不适合管理复杂对象的要求;模型的可扩充性较差;模拟和操性。关系操作和关系演算具有非过程化式特点,关系模型具有严密的数学基础和操作代数基础。并且与一阶逻辑理论密切相关,具有一定的演绎功能纵复杂对象的能力较弱。2面向对象的GIS数据库2.1面向对象数据模型面向对象数据模型是将面向对象的概念模型转换为面向对象数据库模式的方法和工具的总和。面向对象模型是一种语义关联模型,其基本组成单元是数据对象。在某种意义上讲,面向对象的语义关联模型是在关系模型、网状模型和层次模型的基础上发展起来的〔9〕。2.2面向对象数据模型在GIS中应用例如,在地理信息系统技术支持下展开地籍数据库的建设研究，通过将图形数据和属性数据进行综合、分析和处理，建立了空间参考关系，最终实现了城镇地籍图和农村地籍图的无缝接合。研究的技术路线如图1《面向对象程序设计语言》结课论文GuilinUniversityofTechnology图1地籍数据库建设的技术路线图面向对象数据库涉及程序设计语言和数据库系统集成一些最显著的好处如下〔10〕:(1)地理数据库往往要管理海量数据,且数据类型复杂,面向对象数据模型采用比关系数据模型更为先进的簇集技术(ClusteringTechniques)对数据库进行优化访问,使它往往有超过传统数据库十倍乃至百倍的效率。(2)采用面向对象数据模型,能较好的保留GIS数据中各元素间的逻辑关系。(3)基于面向对象数据模型开发的数据库通过增加软件模块的功能减少了开发系统的复杂性,同时利用其可继承性加速了系统开发周期,提高了代码可重用率。3GIS数据库的发展趋势面向对象数据库技术的发展并不是取代关系数据库系统，而是可望成为继关系数据库技术之后的新一代数据库管理技术。目前为止，面向对象数据库技术的成熟仍有依赖于许多关键问题的解决。1、标准化和形式化是面向对象数据库技术研究和发展的一个重要方向。2、面向对象数据库应具有很强的建模能力，即可在单一共同模型下支持多种数据模型：面向对象设计和编程则应提供可扩充性。用来设计和实现能接纳新型数据库的异构数据库管理系统。3、加强面向对象数据库的应用开发工具的研制和推广。面向对象数据库模型丰富的建模能力一方面能使用户建模容易，另一方面也使面向对象数据库模式复杂化。4、视图、演绎能力、语义建模和长事务也是未来面向对象数据库技术应该具备的数据库特征。5、加强面向对象数据库技术与关系数据库技术相结合的研究。面向对象技术是近20年来计算机技术界和工业界研究的一大热点。面向对象方法与先进的数据库技术相结合已成为当今数据库领域研究和发展的主要方向之一。将面向对象技术应用到数据库系统中。使数据库管理系统能够支持面向对象数据模型的数据库模式。对提高数据库系统模拟和操纵客观世界的能力．扩大数据库应用领域具有重要的意义。《面向对象程序设计语言》结课论文GuilinUniversityofTechnology参考文献〔1〕RalphMStair,GeorgeWReynolds(美).信息系统原理〔M〕.北京:机械工业出版社,2000.〔2〕DavidMKroerke.数据库处理:基础、设计与实现〔M〕.北京:电子工业出版社,2008.〔3〕柴晟.数据库技术发展的新方向——面向对象的数据库系统[J].成都航空职业技术学院学报,2013(4).〔4〕张超.地理信息系统概论〔M〕.北京:高等教育出版社,2006.〔5〕陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论〔M〕.北京:科学出版社,2007.〔6〕PaulJFortier.数据库技术大全〔M〕.北京:电子工业出版社,2007.〔7〕MichaelZeiler.ModelingOurWorld〔M〕.ESRIPRESS,1999.〔8〕HuangBo.ExplorationoftheInterrelationshipbetweenDataModelandSystemArchitectureofGeographicalInformationSystems(GIS)〔C〕.GeoInformatics.95HongKong，2009.〔9〕Zambelli,P,Gebbert,S,Ciolli,M.AnObjectOrientedPythonApplicationProgrammingInterface(API)forGeographicResourcesAnalysisSupportSystem(