环境信息系统021

EGIS应用软件空间及属性数据文件EGIS应用软件空间及属性数据库扩展DBMS以容纳空间数据商业数据库EGIS应用软件空间及属性数据库用户设计的数据库EGIS应用软件空间数据库属性数据库管理空间数据的软件管理属性数据的DBMS第二章环境空间数据库第一节数据库基础知识一、数据库系统概述数据库系统是由计算机软、硬件资源组成的系统，它实现了有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户访问。数据库定义特点有效地组织数据，即对数据进行合理设计，以便计算机存取；方便地将数据输入到计算机中；根据用户的要求将数据从计算机中抽取出来。1、数据库系统的组成用户数据库管理系统储存设备上的数据计算机硬件终端用户/应用程序员/管理员集中性和共享性存取、维护和管理数据储存数据库及运行DBMS的硬资源2、数据库系统的特点所有用户可以同时存取数据；数据库不仅可以为当前的用户服务，也可以为将来的用户服务；可以使用多种语言完成与数据库的接口。A、数据共享性2、数据库系统的特点物理数据独立逻辑数据独立B、数据独立性C、减少数据冗余度D、数据的一致性二、空间数据库概述空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总合，以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。空间数据库（系统）组成：包括3部分空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总合，一般是以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。空间数据库管理系统：是指能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义，提供必需的空间数据查询检索和存取功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件。数据库应用系统：应用模块。1、基本概念2、空间数据库管理系统的实现方法常规数据库管理系统扩展：直接对常规数据库管理系统进行扩展，加入一定数量的空间数据存储与管理功能。例如：Oracle空间数据库引擎（SDE:SpatialDatabaseEngine）：在常规数据库管理系统上加一层空间数据库引擎，实现空间数据的存储与管理。例如：ESRI的SDE空间数据库管理系统是建立在常规数据库管理系统的基础上，实现对空间数据的管理功能。3、空间数据库的设计转换现实世界人类的认识、抽象机器世界DBMS支持的数据模型现实世界中客观实体的抽象过程信息世界的概念模型1.空间数据库的设计过程这一过程一般需要两步①人类对客体的认识、抽象，建立概念模型。②将概念模型转换为计算机能够接受的形式，即数据模型。就是将地理空间客体按一定的组织形式，在数据库系统中加以表达的过程。4、地理空间的认知地理空间是一个三维空间，有四个基本实体点实体线实体面实体体实体①地理空间实体（客体）4、地理空间的认知②地理空间实体间的联系空间联系属性联系时间联系空间位置，空间分布，空间形态、空间相关等空间信息反映了空间分析所能揭示的信息，彼此互有联系通过实体变化过程来反映。实体间的属性主要体现为属性多级分类体系中的从属关系、聚类关系和相关关系三、数据库的描述实体模型：客观事物在人们头脑中的反映数据模型：客观事物在计算机系统中的描述1、实体模型实体(Entity)客观事物在信息世界中称为实体。实体可以是具体的，如一个学生，一本书，也可以是抽象的事件，如一些足球比赛。实体用类型(Type)和值(Value)表示，例如学生是一个实体，而具体的学生李明、王力是实体值。实体集(EntitySet)性质相同的同类实体的集合称为实体集。如一班学生，一批书籍1、实体模型属性(Attribute)实体有许多特性，每一特性在信息世界中都称为属性。属性用类型和值表示，例如学号、姓名、年龄是属性的类型，而具体的数值870101、王小艳、19是属性值。1、实体模型实体联系：一对一学号姓名200101001周杰伦200101002周笔畅1、实体模型实体联系：一对多学号课程成绩200101001语文90200101001数学851、实体模型实体联系：多对多1、实体模型反映实体之间联系的模型称为实体模型课程1课程2课程32、数据模型字段(Field)——对应实体的属性，也称数据项。记录(Record)——字段的有序集合称为记录，它用来描述一个实体，是相应于这一实体的数据表(Table)——同一类记录的集合关键字(Key)——能唯一标识表中每一个记录的一个或多个字段的最小组合称为关键字。例如学生文件中，学号可以唯一地标识每个学生记录，所以学号是关键字。定义：实体模型的数据化2、数据模型常见数据模型层次模型——层次数据库网状模型——网状数据库关系模型——关系数据库2、数据模型层次模型后勤处实验室教研组院办公室教研室资料室行政处室院校长办公室层次模型层次数据库模型是将数据组织成一对多（或双亲与子女）关系的结构。其特点为：（1）有且仅有一个结点无双亲，这个结点即树的根；（2）其它结点有且仅有一个双亲。层次模型的优点是层次和关系清楚，检索路线明确。层次模型的缺点就是不能表示多对多的联系。在GIS中若采用这种层次模型将难以顾及公共点、线数据共享和实体元素间的拓朴关系，导致数据冗余度增加，而且给拓朴查询带来困难。以地图M为例：地图M中有两个面实体ⅠⅡⅠ多边形由a,b,e组成MⅡ多边形由b,c,d组成1aa边的两个端点是1，2eⅠ2b边的两个端点是2，44bcc边的两个端点是2，3dⅡd边的两个端点是3，43e边的两个端点是1，42、数据模型关系模型：用“二维表格”来表示实体及其联系二维表格中每一列中的元素是类型相同的数据行和列的顺序可以任意表中元素是不可再分的最小数据项表中任意两行的记录不能完全相同，表中不允许有表学号姓名年龄性别班级870101Jack18女微机871870201Tommy18男微机8722、数据模型关系数据库：关系数据库采用关系模型作为数据的组织方式关系数据库是对应于一个关系模型的所有关系的集合。它是一种以关系模型为基础存储数据以及用数字方法处理数据库组织的方法，是目前最为流行的一种数据组织形式。关系数据库关系模型的基本思想是用二维表形式表示实体及其联系。其中给出相应的属性值；每一行形成一个，由多种属性组成的多元组，或称元组，与一特定实体相对应。实体间联系和各二维表间联系采用关系描述或通过关系直接运算建立。关系模型中应遵循以下条件（1）二维表中同一列的属性是相同的；（2）赋予表中各列不同名字（属性名）；（3）二维表中各列的次序是无关紧要的；（4）没有相同内容的元组，即无重复元组；（5）元组在二维表中的次序是无关紧要的。关系模型的优点：（1）结构灵活，可满足所有用布尔逻辑运算和数字运算规则形成的询问要求；（2）能搜索、组合和比较不同类型的数据；（3）加入和删除数据方便；（4）适宜地理属性数据的模型。关系模型的缺点：许多操作都要求在文件中顺序查找满足特定关系的数据，若数据库很大的话，这一查找过程要花很多时间。2、数据模型网状模型学生1学生2学生n图书1图书2图书m网状模型在网络模型中，各记录类型间可具有任意多连接的联系（见示例）。一个子结点可有多个父结点；可有一个以上的结点无父结点；父结点与某个子结点记录之间可以有多种联系（一对多、多对一、多对多）。网络模型的优点：可以描述实体间复杂的关系。网络模型的缺点：表示数据间联系的指针数据项会大大增加数据量；会增加数据库建立和维护的复杂性。四、数据库管理系统1、DBMS功能数据库定义功能数据库管理功能数据库建立和维护功能通信功能四、数据库管理系统2、DBMS组成数据定义语言DDL(DataDescriptionLanguage)及其翻译程序数据操纵语言DML(DataManipulationLanguage)及其编译(或解释)程序数据库管理例行程序：系统运行控制程序、语言翻译处理程序和DBMS的公用程序四、数据库管理系统3、关系模型的三种关系操作选择：挑选出满足指定条件或指定范围的记录投影：从数据库文件中将指定的字段挑选出来连接：按照某个条件将两个数据库文件连接生成一个新的数据库文件五、数据库应用程序开发语言开发数据库应用程序的语言：过程化语言。如C，BASICA等结构化查询语言（SQL）其他语言：如Delphi，VC等