GIS空間數(shù)據(jù)庫

1、一、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫一、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫1. 1. 數(shù)據(jù)：描述事物的符號記錄，是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本數(shù)據(jù)：描述事物的符號記錄，是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象。對象。2. 2. 數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫(Data Base)(Data Base)：是以一定的組織方式：是以一定的組織方式存儲在一起的相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。存儲在一起的相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫應用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)三個組成部分。系統(tǒng)三個組成部分。計算機對數(shù)據(jù)的管理經(jīng)過了三個階段計算機對數(shù)據(jù)的管理經(jīng)過了三個階段 ：程序管理階段程序管理階段 、文件管理階段、文件管理階段 、數(shù)據(jù)庫

2、管理階段、數(shù)據(jù)庫管理階段3 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫的比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)連續(xù)性數(shù)據(jù)連續(xù)性/ /相關(guān)性相關(guān)性不連續(xù)不連續(xù) 相關(guān)性小相關(guān)性小連續(xù)連續(xù) 較強空間相關(guān)性較強空間相關(guān)性實體類型實體類型/ /空間關(guān)系空間關(guān)系少少 簡單固定簡單固定多多 復雜且不固定復雜且不固定記錄長度記錄長度結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化 等長等長非結(jié)構(gòu)化非結(jié)構(gòu)化 不等長不等長查詢與操作查詢與操作文字、數(shù)字文字、數(shù)字文字數(shù)字文字數(shù)字 空間圖形空間圖形空間數(shù)據(jù)庫概念是GIS中存儲的與應用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和。（是GIS基本且重要的組成部分）數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實

3、現(xiàn)（1 1）常規(guī)）常規(guī)DBMSDBMS進行擴展，使有空間數(shù)據(jù)存進行擴展，使有空間數(shù)據(jù)存儲、管理功能；（儲、管理功能；（OracleOracle）（2 2）常規(guī)）常規(guī)DBMSDBMS基礎(chǔ)上加一層空間數(shù)據(jù)庫引基礎(chǔ)上加一層空間數(shù)據(jù)庫引擎。（擎。（ESRIESRI的的SDESDE（Spatial Database Spatial Database EngineEngine）GISGIS數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫的特點特點（與其它數(shù)據(jù)庫相比）（與其它數(shù)據(jù)庫相比） 不僅屬性數(shù)據(jù)，還有大量的空間數(shù)據(jù)不僅屬性數(shù)據(jù)，還有大量的空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大，即使是一個極小的區(qū)域數(shù)據(jù)量大，即使是一個極小的區(qū)域 數(shù)據(jù)的應用相當廣，如地理研究

4、、環(huán)境數(shù)據(jù)的應用相當廣，如地理研究、環(huán)境保護、土地利用與規(guī)劃、資源開發(fā)、生保護、土地利用與規(guī)劃、資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境、市政管理、態(tài)環(huán)境、市政管理、 道路建設(shè)等等。道路建設(shè)等等。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：提供數(shù)據(jù)庫建立、使數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：提供數(shù)據(jù)庫建立、使用和管理的軟件系統(tǒng)。用和管理的軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)：為滿足特定用戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)：為滿足特定用戶數(shù)據(jù)處理要求而建立起來的，具有數(shù)據(jù)庫訪處理要求而建立起來的，具有數(shù)據(jù)庫訪問功能的應用軟件，提供給用戶一個訪問功能的應用軟件，提供給用戶一個訪問和操作特定數(shù)據(jù)庫的用戶界面。問和操作特定數(shù)據(jù)庫的用戶界面。現(xiàn)行空間數(shù)據(jù)庫管理方案0基于文件與關(guān)系式數(shù)據(jù)庫的空間

5、數(shù)據(jù)基于文件與關(guān)系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)混合管理方案混合管理方案 0基于關(guān)系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理方基于關(guān)系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理方案案 0基于對象基于對象關(guān)系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)關(guān)系式數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理方案。管理方案。文件 關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理方案q 屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲和檢索比較可靠、有效； q 幾何數(shù)據(jù)采用圖形文件管理，功能較弱，特別是在數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制方面，比商用數(shù)據(jù)庫要遜色得多。 q 空間數(shù)據(jù)分開存儲，數(shù)據(jù)的完整性有可能遭到破壞。 q GIS軟件：Arc/Info，MGE，GenMap等幾 何 數(shù) 據(jù)屬 性 數(shù) 據(jù)ID數(shù) 據(jù) 文 件數(shù) 據(jù) 庫早 期圖形

6、用戶界面圖形處理DBMS屬性用戶界面圖形 文件庫屬性 數(shù)據(jù)庫GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形 文件庫屬性 數(shù)據(jù)庫高級語言O(shè)DBC協(xié)議GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形 文件庫屬性 數(shù)據(jù)庫高級語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)數(shù)據(jù)庫開發(fā)全關(guān)系式數(shù)據(jù)庫管理方案q 屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)同時采用關(guān)系式數(shù)據(jù)庫進行管理 q 空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進行煩瑣的連接，數(shù)據(jù)存取較快 q 屬間接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特別是涉及空間查詢、對象嵌套等復雜的空間操作 q GIS軟件：System9，Small World、Geovision等GIS界面屬性數(shù)據(jù) （定長記錄）空間數(shù)據(jù) （變長記錄）DBMS空間 數(shù)據(jù)庫

7、關(guān)系表二進制塊對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理方案q 對現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫進行擴展，增加空間數(shù)據(jù)類型 q 解決了空間數(shù)據(jù)變長記錄的存儲問題，由數(shù)據(jù)庫軟件商開發(fā)，效率較高 用戶不能根據(jù)GIS要求進行空間對象的再定義，因而不能將設(shè)計的拓撲結(jié)構(gòu)進行存儲，沒有解決數(shù)據(jù)的嵌套紀錄問題 q GIS軟件：TIGER，Geo+、Geo Tropics等GIS界面空間數(shù)據(jù)處理DBMS空間 數(shù)據(jù)庫擴充實體類型 （點、線、面、圓等）GIS空間數(shù)據(jù)組織研究區(qū)域研究區(qū)域GIS工程并發(fā)控制空間索引工作區(qū)1工作區(qū)2工作區(qū)n工作層地物類邏輯層Arc/InfoMGE GeoStar屬性數(shù)據(jù)Arc/InfoMGE GeoStar一、數(shù)據(jù)的管理模

8、式：一、數(shù)據(jù)的管理模式：人工階段（人工階段（5050年代中期以前）、年代中期以前）、文件系統(tǒng)階段（文件系統(tǒng)階段（5050年代后期到年代后期到6060年代中期）年代中期）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段（6060年代后期始）年代后期始）二、空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計二、空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計就是把現(xiàn)實世界中一定范圍內(nèi)存在著的應用數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計就是把現(xiàn)實世界中一定范圍內(nèi)存在著的應用數(shù)據(jù)抽象成一個數(shù)據(jù)庫的具體結(jié)構(gòu)的過程。抽象成一個數(shù)據(jù)庫的具體結(jié)構(gòu)的過程。實質(zhì)：如何將地理實體以一定組織形式在數(shù)據(jù)庫中表達。即空間實質(zhì)：如何將地理實體以一定組織形式在數(shù)據(jù)庫中表達。即空間實體數(shù)據(jù)的實體數(shù)據(jù)的模型化模型化問題

9、。問題。1. 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫模型建立過程地理現(xiàn)象和過程概念模型邏輯模型存儲模型對地理現(xiàn)象和過程的抽象抽象客觀世界（認識、抽象）客觀世界（認識、抽象） 概念模型概念模型概念模型（選定數(shù)據(jù)模型、概念模型（選定數(shù)據(jù)模型、DBMSDBMS） 邏輯模型邏輯模型邏輯模型（確定數(shù)據(jù)組織方式）邏輯模型（確定數(shù)據(jù)組織方式） 存儲模型存儲模型2. 2. 概念模型（空間特征，關(guān)系描述）概念模型（空間特征，關(guān)系描述）（1 1）空間特征：點、線、面、體四種基本類型；）空間特征：點、線、面、體四種基本類型；（2 2）實體在空間、時間、屬性三方面存在聯(lián)系：）實體在空間、時間、屬性三方面存在聯(lián)系： 空間聯(lián)系：空間位置

10、、分布、關(guān)系、運動等；空間聯(lián)系：空間位置、分布、關(guān)系、運動等； 時間聯(lián)系：客體隨時間變化，可構(gòu)成時態(tài)數(shù)據(jù)庫；時間聯(lián)系：客體隨時間變化，可構(gòu)成時態(tài)數(shù)據(jù)庫； 屬性關(guān)系：屬性多級分類中的從屬關(guān)系、聚類關(guān)系、相屬性關(guān)系：屬性多級分類中的從屬關(guān)系、聚類關(guān)系、相關(guān)關(guān)系。關(guān)關(guān)系。3. 3. 空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型設(shè)計空間數(shù)據(jù)模型：對空間客體進行描述和表達的數(shù)學手段，空間數(shù)據(jù)模型：對空間客體進行描述和表達的數(shù)學手段，使之能反應客觀實體及其關(guān)系。使之能反應客觀實體及其關(guān)系。常用數(shù)據(jù)模型：層次模型；網(wǎng)狀模型；關(guān)系模型；語義模常用數(shù)據(jù)模型：層次模型；網(wǎng)狀模型；關(guān)系模型；語義模型；面向?qū)ο竽Ｐ汀?/p>

11、型；面向?qū)ο竽Ｐ汀?. 4. 空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計原則空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計原則盡量減小存儲冗余盡量減小存儲冗余可變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)及時訪問對數(shù)據(jù)及時訪問, ,高效查詢高效查詢能維持空間數(shù)據(jù)的復雜聯(lián)系能維持空間數(shù)據(jù)的復雜聯(lián)系支持多種決策的需要，適應性強支持多種決策的需要，適應性強4. 4. 空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計內(nèi)容空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計內(nèi)容三個方面：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約三個方面：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束，具體為：束，具體為：1 1）靜態(tài)特性設(shè)計結(jié)構(gòu)特性）靜態(tài)特性設(shè)計結(jié)構(gòu)特性2 2）動態(tài)特性設(shè)計數(shù)據(jù)庫的行為特性）動態(tài)特性設(shè)計數(shù)據(jù)庫的行為特性3 3）物理設(shè)計）物理設(shè)計5. 5. 空間數(shù)據(jù)庫

12、的設(shè)計步驟空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計步驟需求分析概念設(shè)計邏輯設(shè)計物理設(shè)計數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的概念模型數(shù)據(jù)庫的邏輯模型數(shù)據(jù)庫的存儲模型現(xiàn)實世界概念世界信息世界（1 1）需求分析）需求分析（2 2）概念設(shè)計）概念設(shè)計 建立數(shù)據(jù)庫的概念模型建立數(shù)據(jù)庫的概念模型（3 3）邏輯設(shè)計）邏輯設(shè)計 把概念模型映射為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型把概念模型映射為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型（4 4）物理設(shè)計）物理設(shè)計 將數(shù)據(jù)庫的邏輯模型在存儲設(shè)備上實現(xiàn)將數(shù)據(jù)庫的邏輯模型在存儲設(shè)備上實現(xiàn)三、空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)與維護三、空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)與維護1. 1. 空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)（1 1）建立實際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；）建立實際

13、的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；（2 2）裝入試驗性數(shù)據(jù)測試應用程序；）裝入試驗性數(shù)據(jù)測試應用程序；（3 3）裝入實際空間數(shù)據(jù)，運行。）裝入實際空間數(shù)據(jù)，運行。2.2.空間數(shù)據(jù)庫的運行與維護空間數(shù)據(jù)庫的運行與維護（1 1）維護安全性與完整性；）維護安全性與完整性；（2 2）監(jiān)測并改善數(shù)據(jù)庫性能；）監(jiān)測并改善數(shù)據(jù)庫性能；（3 3）增加新的功能；）增加新的功能；（4 4）修改錯誤。）修改錯誤。一、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫的核心問題一、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫的核心問題1. 1. 數(shù)據(jù)模型：數(shù)據(jù)模型：是表達現(xiàn)實世界的規(guī)格化說明，在數(shù)據(jù)庫中用形式化的方法描述數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和操作。數(shù)據(jù)模型三要素：數(shù)據(jù)模型三要素： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)

14、操作數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)的完整性約束條件數(shù)據(jù)的完整性約束條件數(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、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、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：是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元、數(shù)據(jù)項：是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項、字段等。素、基本項、字段等。 2 2、記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項組成。、記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項組成。 文件：文件是一給定類型的文件：文件是一給定類型的( (邏輯邏輯) )記錄的全部具體記錄的全部具體值的集合。值的集合。 4 4、數(shù)據(jù)庫：是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫是、數(shù)據(jù)庫：是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫是具

15、有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，也可以看成是具有具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)的集合，也可以看成是具有特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合。數(shù)據(jù)庫的內(nèi)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，這些文件之間存在某種聯(lián)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。系，不能孤立存在。 2. 2. 空間數(shù)據(jù)模型：就是對空間實體及其聯(lián)系進行描空間數(shù)據(jù)模型：就是對空間實體及其聯(lián)系進行描述和表達的數(shù)學手段，使之能反映實體的某些結(jié)構(gòu)述和表達的數(shù)學手段，使之能反映實體的某些結(jié)構(gòu)特性和行為功能。特性和行為功能。 空間數(shù)據(jù)模型是衡量空間數(shù)據(jù)模型是衡量GISGIS功能強弱與優(yōu)劣的主要因功能強弱與優(yōu)劣的主要因素

16、之一。素之一。3. 3. 數(shù)據(jù)模型類型：數(shù)據(jù)模型類型：基本上可以分為兩類：基本上可以分為兩類： 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型：如層次、網(wǎng)狀和關(guān)系數(shù)據(jù)模型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型：如層次、網(wǎng)狀和關(guān)系數(shù)據(jù)模型 新型數(shù)據(jù)模型：如語義數(shù)據(jù)模型，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模新型數(shù)據(jù)模型：如語義數(shù)據(jù)模型，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模 型和時空數(shù)據(jù)模型型和時空數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系主要是數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系主要是指記錄與記錄之間的聯(lián)指記錄與記錄之間的聯(lián)系。系。 1 1、一對一的聯(lián)系、一對一的聯(lián)系(1(1：1) 1) 2 2、一對多的聯(lián)系、一對多的聯(lián)系(1(1：N) N) 3 3、多對多的聯(lián)系、多對多的聯(lián)系(M(M：N)N) A BABA BABA BAB數(shù)據(jù)模型是

17、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中關(guān)于數(shù)據(jù)和聯(lián)數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中關(guān)于數(shù)據(jù)和聯(lián)系的邏輯組織的形式表示。系的邏輯組織的形式表示。每一種數(shù)據(jù)模型都以不同的數(shù)據(jù)抽象與表示每一種數(shù)據(jù)模型都以不同的數(shù)據(jù)抽象與表示能力來反映客觀事物，有其不同的處理數(shù)據(jù)能力來反映客觀事物，有其不同的處理數(shù)據(jù)聯(lián)系的方式。聯(lián)系的方式。數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域采用的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域采用的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型，其中應用最廣泛的是關(guān)狀模型和關(guān)系模型，其中應用最廣泛的是關(guān)系模型。系模型。 層次數(shù)據(jù)庫模型層次數(shù)據(jù)庫模型它的特點是將數(shù)據(jù)它的特點是將數(shù)據(jù)組織成一對多關(guān)組織成一對多關(guān)系的結(jié)構(gòu)。系的結(jié)構(gòu)。層次結(jié)構(gòu)采用關(guān)鍵層次結(jié)構(gòu)采用關(guān)鍵字來訪問

18、其中每字來訪問其中每一層次的每一部一層次的每一部分。分。層次數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)特層次數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)特別適用于文獻目別適用于文獻目錄、土壤分類、錄、土壤分類、部門機構(gòu)等分級部門機構(gòu)等分級數(shù)據(jù)的組織。數(shù)據(jù)的組織。 123456abcdefgMMabcdefg1223344134355664c層次數(shù)據(jù)庫模型優(yōu)點：優(yōu)點：0存取方便且速度快存取方便且速度快0結(jié)構(gòu)清晰，容易理解結(jié)構(gòu)清晰，容易理解0數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫擴展容易實現(xiàn)數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫擴展容易實現(xiàn)0檢索關(guān)鍵屬性十分方便檢索關(guān)鍵屬性十分方便缺陷：缺陷：0結(jié)構(gòu)呆板，缺乏靈活性結(jié)構(gòu)呆板，缺乏靈活性0同一屬性數(shù)據(jù)要存儲多次，數(shù)據(jù)冗余大（如公共同一屬性數(shù)據(jù)要存儲多次，數(shù)據(jù)

19、冗余大（如公共邊）邊）0不適合于拓撲空間數(shù)據(jù)的組織不適合于拓撲空間數(shù)據(jù)的組織2. 2. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型1 1）概念：將數(shù)據(jù)組織成有向圖結(jié)構(gòu)（系結(jié)構(gòu)），圖中的結(jié)點）概念：將數(shù)據(jù)組織成有向圖結(jié)構(gòu)（系結(jié)構(gòu)），圖中的結(jié)點代表數(shù)據(jù)記錄，連線描述不同結(jié)點數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。代表數(shù)據(jù)記錄，連線描述不同結(jié)點數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。2 2）特點：允許有一個結(jié)點無雙親；一個結(jié)點可以有多于一個）特點：允許有一個結(jié)點無雙親；一個結(jié)點可以有多于一個的雙親（多對多）。的雙親（多對多）。3 3）數(shù)據(jù)存取：導航法（從任一實體出發(fā)）數(shù)據(jù)存?。簩Ш椒ǎ◤娜我粚嶓w出發(fā)）地圖MAP及多邊形實體I和IIMAP網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫模型網(wǎng)絡數(shù)

20、據(jù)庫模型3. 3. 關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型1 1）概念：用表格數(shù)據(jù)表示實體和實體之間關(guān)系的數(shù)據(jù)模型，）概念：用表格數(shù)據(jù)表示實體和實體之間關(guān)系的數(shù)據(jù)模型，表為二維表，滿足一定的條件。表為二維表，滿足一定的條件。2 2）特點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一，是一種二維表格結(jié)構(gòu)。）特點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一，是一種二維表格結(jié)構(gòu)。地圖MAP及多邊形實體I和IIMAPIabcdIIcefga12b23c34d41e35f56c34g641x1y12x2y23x3y34x4y45x5y56x6y6III 關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型優(yōu)點：優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)特別靈活，滿足所有布爾邏輯運結(jié)構(gòu)特別靈活，滿足所有布爾邏輯運算和數(shù)學運算規(guī)則形成

21、的查詢要求算和數(shù)學運算規(guī)則形成的查詢要求 能搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù)能搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù) 增加和刪除數(shù)據(jù)非常方便增加和刪除數(shù)據(jù)非常方便缺陷：缺陷： 數(shù)據(jù)庫大時，查找滿足特定關(guān)系的數(shù)數(shù)據(jù)庫大時，查找滿足特定關(guān)系的數(shù)據(jù)費時據(jù)費時 對空間關(guān)系無法滿足對空間關(guān)系無法滿足3 3）基本術(shù)語：）基本術(shù)語：屬性：在二維表中的列（字段、數(shù)據(jù)項），列值即屬性值。屬性：在二維表中的列（字段、數(shù)據(jù)項），列值即屬性值。關(guān)系模式：關(guān)系的描述。包括關(guān)系名、屬性名、屬性向域的映射等。關(guān)系模式：關(guān)系的描述。包括關(guān)系名、屬性名、屬性向域的映射等。元組：二維表中的行（記錄的值）。元組：二維表中的行（記錄的值）。關(guān)

22、系：元組的集合，即關(guān)系模式和關(guān)系。關(guān)系：元組的集合，即關(guān)系模式和關(guān)系。關(guān)鍵字：關(guān)系中能唯一標識元組的屬性（或?qū)傩越M合）。關(guān)鍵字：關(guān)系中能唯一標識元組的屬性（或?qū)傩越M合）。關(guān)系數(shù)據(jù)庫：一系列關(guān)系的集合。關(guān)系數(shù)據(jù)庫：一系列關(guān)系的集合。關(guān)系完整性：指關(guān)系的正確性、相容性和有效性。關(guān)系完整性：指關(guān)系的正確性、相容性和有效性。學號姓名性別年齡系號畢業(yè)學校9301011張三男1801中大附中9301012李四女1702六十六中學生登記表關(guān)系名屬性關(guān)系模式元組關(guān)系關(guān)鍵字三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的比較三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的比較第四節(jié)第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計語義模型和面向?qū)ο竽Ｐ驼Z義模型和面向?qū)?/p>

23、象模型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的弱點：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的弱點：（1 1）以記錄為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)不能很好面向用戶）以記錄為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)不能很好面向用戶傳統(tǒng)模型記錄；現(xiàn)實世界事務、實體。有時不對應。傳統(tǒng)模型記錄；現(xiàn)實世界事務、實體。有時不對應。（2 2）不能以自然的方式表示實體間的聯(lián)系）不能以自然的方式表示實體間的聯(lián)系 層次、網(wǎng)狀顯式地描述關(guān)系，但不自然；關(guān)系模型聯(lián)系層次、網(wǎng)狀顯式地描述關(guān)系，但不自然；關(guān)系模型聯(lián)系隱含，必須檢索全部記錄才能確定。隱含，必須檢索全部記錄才能確定。（3 3）語義貧乏）語義貧乏 用單一結(jié)構(gòu)描述描述用單一結(jié)構(gòu)描述描述“交互交互”、“從屬從屬”、“構(gòu)成構(gòu)成”等等眾多聯(lián)系，語義上無法區(qū)別。眾多聯(lián)系

24、，語義上無法區(qū)別。（4 4）數(shù)據(jù)類型太少數(shù)據(jù)類型太少 只提供常用的簡單數(shù)據(jù)類型，不能自定義新的數(shù)據(jù)類型。只提供常用的簡單數(shù)據(jù)類型，不能自定義新的數(shù)據(jù)類型。一、語義數(shù)據(jù)模型一、語義數(shù)據(jù)模型 實體聯(lián)系模型（實體聯(lián)系模型（E RE R模型）模型）提供三種語義概念：提供三種語義概念：（1 1）實體：）實體：客觀存在的起獨立作用的客體。客觀存在的起獨立作用的客體。 （2 2）聯(lián)系：實體間的相互作用或?qū)P(guān)）聯(lián)系：實體間的相互作用或?qū)P(guān)系系:1:1,1:N,M:N, :1:1,1:N,M:N, （3 3）屬性：對實體和聯(lián)系特征的描述。）屬性：對實體和聯(lián)系特征的描述。用用E-RE-R模型進行概念設(shè)計：模型

25、進行概念設(shè)計：（1 1）局部）局部E-RE-R模型模型（2 2）全局）全局E-RE-R模型模型（3 3）優(yōu)化）優(yōu)化E ER R模型的特點及作用模型的特點及作用（1 1）接近人的思維，易于理解，與計算機）接近人的思維，易于理解，與計算機的具體實現(xiàn)無關(guān)；的具體實現(xiàn)無關(guān)；（2 2）現(xiàn)有）現(xiàn)有DBMSDBMS不能直接支持不能直接支持E ER R模型模型（3 3）只用于概念模型設(shè)計。在邏輯設(shè)計時）只用于概念模型設(shè)計。在邏輯設(shè)計時再轉(zhuǎn)化為計算機能接受的數(shù)據(jù)模型。再轉(zhuǎn)化為計算機能接受的數(shù)據(jù)模型。二、面向?qū)ο竽Ｐ投⒚嫦驅(qū)ο竽Ｐ? 1、基本思想、基本思想 按人們通常的思維方式，將各種實體抽象為各按人們通常的思

26、維方式，將各種實體抽象為各類類“對象對象”，并將數(shù)據(jù)和操作（方法）封裝在一起。，并將數(shù)據(jù)和操作（方法）封裝在一起。整個系統(tǒng)只由對象組成，對象之間通過整個系統(tǒng)只由對象組成，對象之間通過“消息消息”進行進行聯(lián)系。使系統(tǒng)很容易重組和擴充。聯(lián)系。使系統(tǒng)很容易重組和擴充。2 2、相關(guān)概念、相關(guān)概念 對象（對象（Object)Object)：實體的抽象（基本元素），封裝了數(shù)：實體的抽象（基本元素），封裝了數(shù)據(jù)和操作集的實體。據(jù)和操作集的實體。 消息（消息（MessageMessage）：請求）：請求對象執(zhí)行某一操作或回答對象執(zhí)行某一操作或回答某些信息的要求。某些信息的要求。 類：描述一組對象的共同特征。類和實體是抽象與具類：描述一組對象的共同特征。類和實體是抽象與具體的關(guān)系。體的關(guān)系。3. 3. 對象的性質(zhì)對象的性質(zhì) 封裝：封裝：是將某件實物包圍起來，使外界不必知道其實是將某件實物包圍起來，使外界不必知道其實際內(nèi)容。際內(nèi)容。 繼承：某類對象可以自然地擁有另一類對象的繼承：某類對象可以自然地擁有另一類對象的某些特征和功能。不必重復實現(xiàn)，減少代碼。某些特征和功能。不必重復實現(xiàn)，減少代碼。一、邏輯設(shè)計一、邏輯設(shè)計從概念模型導出特定的從概念模型導出特定的DBMSDBMS所支持的數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。所支持的數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。二、物理設(shè)計二、物理設(shè)計從邏輯模