GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)

1、一、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)一、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)1. 1. 數(shù)據(jù)：描述事物的符號(hào)記錄，是數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的基本數(shù)據(jù)：描述事物的符號(hào)記錄，是數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的基本對(duì)象。對(duì)象。2. 2. 數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)庫(kù)(Data Base)(Data Base)：是以一定的組織方式：是以一定的組織方式存儲(chǔ)在一起的相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。存儲(chǔ)在一起的相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)組成部分。系統(tǒng)三個(gè)組成部分。計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的管理經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的管理經(jīng)過(guò)了三個(gè)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(kù)

2、管理階段、數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段3 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)的比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(qiáng)空間相關(guān)性較強(qiáng)空間相關(guān)性實(shí)體類型實(shí)體類型/ /空間關(guān)系空間關(guān)系少少 簡(jiǎn)單固定簡(jiǎn)單固定多多 復(fù)雜且不固定復(fù)雜且不固定記錄長(zhǎng)度記錄長(zhǎng)度結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化 等長(zhǎng)等長(zhǎng)非結(jié)構(gòu)化非結(jié)構(gòu)化 不等長(zhǎng)不等長(zhǎng)查詢與操作查詢與操作文字、數(shù)字文字、數(shù)字文字?jǐn)?shù)字文字?jǐn)?shù)字 空間圖形空間圖形空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念是GIS中存儲(chǔ)的與應(yīng)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(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的實(shí)

3、現(xiàn)（1 1）常規(guī)）常規(guī)DBMSDBMS進(jìn)行擴(kuò)展，使有空間數(shù)據(jù)存進(jìn)行擴(kuò)展，使有空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理功能；（儲(chǔ)、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(kù)引基礎(chǔ)上加一層空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。（擎。（ESRIESRI的的SDESDE（Spatial Database Spatial Database EngineEngine）GISGIS數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)特點(diǎn)（與其它數(shù)據(jù)庫(kù)相比）（與其它數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)極小的區(qū)域數(shù)據(jù)量大，即使是一個(gè)極小的區(qū)域 數(shù)據(jù)的應(yīng)用相當(dāng)廣，如地理研究

4、、環(huán)境數(shù)據(jù)的應(yīng)用相當(dāng)廣，如地理研究、環(huán)境保護(hù)、土地利用與規(guī)劃、資源開發(fā)、生保護(hù)、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(kù)管理系統(tǒng)：提供數(shù)據(jù)庫(kù)建立、使數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：提供數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)應(yīng)用系統(tǒng)：為滿足特定用戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)：為滿足特定用戶數(shù)據(jù)處理要求而建立起來(lái)的，具有數(shù)據(jù)庫(kù)訪處理要求而建立起來(lái)的，具有數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能的應(yīng)用軟件，提供給用戶一個(gè)訪問(wèn)功能的應(yīng)用軟件，提供給用戶一個(gè)訪問(wèn)和操作特定數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶界面。問(wèn)和操作特定數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶界面?，F(xiàn)行空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案0基于文件與關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)的空間

5、數(shù)據(jù)基于文件與關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)的空間數(shù)據(jù)管理方基于關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)管理方案案 0基于對(duì)象基于對(duì)象關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)混合管理方案q 屬性數(shù)據(jù)建立在RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(kù)要遜色得多。 q 空間數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，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(kù)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(kù)屬性 數(shù)據(jù)庫(kù)GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形 文件庫(kù)屬性 數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)語(yǔ)言O(shè)DBC協(xié)議GIS用戶界面圖形處理DBMS圖形 文件庫(kù)屬性 數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)全關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案q 屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)同時(shí)采用關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理 q 空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進(jìn)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(duì)象嵌套等復(fù)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(zhǎng)記錄）空間數(shù)據(jù) （變長(zhǎng)記錄）DBMS空間 數(shù)據(jù)庫(kù)

7、關(guān)系表二進(jìn)制塊對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案q 對(duì)現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)展，增加空間數(shù)據(jù)類型 q 解決了空間數(shù)據(jù)變長(zhǎng)記錄的存儲(chǔ)問(wèn)題，由數(shù)據(jù)庫(kù)軟件商開發(fā)，效率較高 用戶不能根據(jù)GIS要求進(jìn)行空間對(duì)象的再定義，因而不能將設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)，沒(méi)有解決數(shù)據(jù)的嵌套紀(jì)錄問(wèn)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(kù)擴(kuò)充實(shí)體類型 （點(diǎn)、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(kù)系統(tǒng)階段（數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段（6060年代后期始）年代后期始）二、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)二、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)就是把現(xiàn)實(shí)世界中一定范圍內(nèi)存在著的應(yīng)用數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)就是把現(xiàn)實(shí)世界中一定范圍內(nèi)存在著的應(yīng)用數(shù)據(jù)抽象成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的具體結(jié)構(gòu)的過(guò)程。抽象成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的具體結(jié)構(gòu)的過(guò)程。實(shí)質(zhì)：如何將地理實(shí)體以一定組織形式在數(shù)據(jù)庫(kù)中表達(dá)。即空間實(shí)質(zhì)：如何將地理實(shí)體以一定組織形式在數(shù)據(jù)庫(kù)中表達(dá)。即空間實(shí)體數(shù)據(jù)的實(shí)體數(shù)據(jù)的模型化模型化問(wèn)題

9、。問(wèn)題。1. 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)模型建立過(guò)程地理現(xiàn)象和過(guò)程概念模型邏輯模型存儲(chǔ)模型對(duì)地理現(xiàn)象和過(guò)程的抽象抽象客觀世界（認(rèn)識(shí)、抽象）客觀世界（認(rèn)識(shí)、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(chǔ)模型存儲(chǔ)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(diǎn)、線、面、體四種基本類型；）空間特征：點(diǎn)、線、面、體四種基本類型；（2 2）實(shí)體在空間、時(shí)間、屬性三方面存在聯(lián)系：）實(shí)體在空間、時(shí)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(yùn)動(dòng)等；空間聯(lián)系：空間位置、分布、關(guān)系、運(yùn)動(dòng)等； 時(shí)間聯(lián)系：客體隨時(shí)間變化，可構(gòu)成時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)；時(shí)間聯(lián)系：客體隨時(shí)間變化，可構(gòu)成時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)； 屬性關(guān)系：屬性多級(jí)分類中的從屬關(guān)系、聚類關(guān)系、相屬性關(guān)系：屬性多級(jí)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(kù)的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)模型：對(duì)空間客體進(jìn)行描述和表達(dá)的數(shù)學(xué)手段，空間數(shù)據(jù)模型：對(duì)空間客體進(jìn)行描述和表達(dá)的數(shù)學(xué)手段，使之能反應(yīng)客觀實(shí)體及其關(guān)系。使之能反應(yīng)客觀實(shí)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(yǔ)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(yǔ)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(kù)的設(shè)計(jì)原則空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)原則盡量減小存儲(chǔ)冗余盡量減小存儲(chǔ)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(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)訪問(wèn)對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)訪問(wèn), ,高效查詢高效查詢能維持空間數(shù)據(jù)的復(fù)雜聯(lián)系能維持空間數(shù)據(jù)的復(fù)雜聯(lián)系支持多種決策的需要，適應(yīng)性強(qiáng)支持多種決策的需要，適應(yīng)性強(qiáng)4. 4. 空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)內(nèi)容空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)內(nèi)容三個(gè)方面：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約三個(gè)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(jì)結(jié)構(gòu)特性）靜態(tài)特性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特性2 2）動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的行為特性）動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的行為特性3 3）物理設(shè)計(jì)）物理設(shè)計(jì)5. 5. 空間數(shù)據(jù)庫(kù)

12、的設(shè)計(jì)步驟空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)步驟需求分析概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模型數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)模型現(xiàn)實(shí)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(jì)）概念設(shè)計(jì) 建立數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型建立數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型（3 3）邏輯設(shè)計(jì)）邏輯設(shè)計(jì) 把概念模型映射為數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型（4 4）物理設(shè)計(jì)）物理設(shè)計(jì) 將數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模型在存儲(chǔ)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模型在存儲(chǔ)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)三、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)與維護(hù)三、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)與維護(hù)1. 1. 空間數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)（1 1）建立實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)；）建立實(shí)際

13、的空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)；（2 2）裝入試驗(yàn)性數(shù)據(jù)測(cè)試應(yīng)用程序；）裝入試驗(yàn)性數(shù)據(jù)測(cè)試應(yīng)用程序；（3 3）裝入實(shí)際空間數(shù)據(jù)，運(yùn)行。）裝入實(shí)際空間數(shù)據(jù)，運(yùn)行。2.2.空間數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行與維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行與維護(hù)（1 1）維護(hù)安全性與完整性；）維護(hù)安全性與完整性；（2 2）監(jiān)測(cè)并改善數(shù)據(jù)庫(kù)性能；）監(jiān)測(cè)并改善數(shù)據(jù)庫(kù)性能；（3 3）增加新的功能；）增加新的功能；（4 4）修改錯(cuò)誤。）修改錯(cuò)誤。一、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)的核心問(wèn)題一、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)的核心問(wèn)題1. 1. 數(shù)據(jù)模型：數(shù)據(jù)模型：是表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的規(guī)格化說(shuō)明，在數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級(jí)：數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級(jí)：數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫(kù)。記錄、文件和數(shù)據(jù)庫(kù)。1 1、數(shù)據(jù)項(xiàng)：是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元、數(shù)據(jù)項(xiàng)：是可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項(xiàng)、字段等。素、基本項(xiàng)、字段等。 2 2、記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。、記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)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(kù)：是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫(kù)是、數(shù)據(jù)庫(kù)：是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)的內(nèi)特定聯(lián)系的多種類型的記錄的集合。數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)空間實(shí)體及其聯(lián)系進(jìn)行描空間數(shù)據(jù)模型：就是對(duì)空間實(shí)體及其聯(lián)系進(jìn)行描述和表達(dá)的數(shù)學(xué)手段，使之能反映實(shí)體的某些結(jié)構(gòu)述和表達(dá)的數(shù)學(xué)手段，使之能反映實(shí)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(qiáng)弱與優(yōu)劣的主要因功能強(qiáng)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(yǔ)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(yǔ)義數(shù)據(jù)模型，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模 型和時(shí)空數(shù)據(jù)模型型和時(shí)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(duì)一的聯(lián)系、一對(duì)一的聯(lián)系(1(1：1) 1) 2 2、一對(duì)多的聯(lián)系、一對(duì)多的聯(lián)系(1(1：N) N) 3 3、多對(duì)多的聯(lián)系、多對(duì)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(kù)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(kù)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(lái)反映客觀事物，有其不同的處理數(shù)據(jù)能力來(lái)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(kù)領(lǐng)域采用的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)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(yīng)用最廣泛的是關(guān)狀模型和關(guān)系模型，其中應(yīng)用最廣泛的是關(guān)系模型。系模型。 層次數(shù)據(jù)庫(kù)模型層次數(shù)據(jù)庫(kù)模型它的特點(diǎn)是將數(shù)據(jù)它的特點(diǎn)是將數(shù)據(jù)組織成一對(duì)多關(guān)組織成一對(duì)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(lái)訪問(wèn)

18、其中每字來(lái)訪問(wèn)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(kù)結(jié)構(gòu)特層次數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)特別適用于文獻(xiàn)目別適用于文獻(xiàn)目錄、土壤分類、錄、土壤分類、部門機(jī)構(gòu)等分級(jí)部門機(jī)構(gòu)等分級(jí)數(shù)據(jù)的組織。數(shù)據(jù)的組織。 123456abcdefgMMabcdefg1223344134355664c層次數(shù)據(jù)庫(kù)模型優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：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(kù)擴(kuò)展容易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展容易實(shí)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(chǔ)多次，數(shù)據(jù)冗余大（如公共同一屬性數(shù)據(jù)要存儲(chǔ)多次，數(shù)據(jù)

19、冗余大（如公共邊）邊）0不適合于拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)的組織不適合于拓?fù)淇臻g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(diǎn)）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(diǎn)代表數(shù)據(jù)記錄，連線描述不同結(jié)點(diǎn)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(diǎn)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。2 2）特點(diǎn)：允許有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)雙親；一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)）特點(diǎn)：允許有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)雙親；一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親（多對(duì)多）。的雙親（多對(duì)多）。3 3）數(shù)據(jù)存取：導(dǎo)航法（從任一實(shí)體出發(fā)）數(shù)據(jù)存?。簩?dǎo)航法（從任一實(shí)體出發(fā)）地圖MAP及多邊形實(shí)體I和IIMAP網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)模型網(wǎng)絡(luò)數(shù)

20、據(jù)庫(kù)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(shí)體和實(shí)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(shí)體和實(shí)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(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一，是一種二維表格結(jié)構(gòu)。）特點(diǎn)：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(shí)體I和IIMAPIabcdIIcefga12b23c34d41e35f56c34g641x1y12x2y23x3y34x4y45x5y56x6y6III 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)特別靈活，滿足所有布爾邏輯運(yùn)結(jié)構(gòu)特別靈活，滿足所有布爾邏輯運(yùn)算和數(shù)學(xué)運(yùn)算規(guī)則形成

21、的查詢要求算和數(shù)學(xué)運(yùn)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(kù)大時(shí)，查找滿足特定關(guān)系的數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)大時(shí)，查找滿足特定關(guān)系的數(shù)據(jù)費(fèi)時(shí)據(jù)費(fèi)時(shí) 對(duì)空間關(guān)系無(wú)法滿足對(duì)空間關(guān)系無(wú)法滿足3 3）基本術(shù)語(yǔ)：）基本術(shù)語(yǔ)：屬性：在二維表中的列（字段、數(shù)據(jù)項(xiàng)），列值即屬性值。屬性：在二維表中的列（字段、數(shù)據(jù)項(xiàng)），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(biāo)識(shí)元組的屬性（或?qū)傩越M合）。關(guān)鍵字：關(guān)系中能唯一標(biāo)識(shí)元組的屬性（或?qū)傩越M合）。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)：一系列關(guān)系的集合。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)：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(xué)號(hào)姓名性別年齡系號(hào)畢業(yè)學(xué)校9301011張三男1801中大附中9301012李四女1702六十六中學(xué)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(kù)概念模型設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì)語(yǔ)義模型和面向?qū)ο竽Ｐ驼Z(yǔ)義模型和面向?qū)?/p>

23、象模型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的弱點(diǎn)：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的弱點(diǎn)：（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(shí)世界事務(wù)、實(shí)體。有時(shí)不對(duì)應(yīng)。傳統(tǒng)模型記錄；現(xiàn)實(shí)世界事務(wù)、實(shí)體。有時(shí)不對(duì)應(yīng)。（2 2）不能以自然的方式表示實(shí)體間的聯(lián)系）不能以自然的方式表示實(shí)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(yǔ)義貧乏）語(yǔ)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?gòu)膶佟?、“?gòu)成構(gòu)成”等等眾多聯(lián)系，語(yǔ)義上無(wú)法區(qū)別。眾多聯(lián)系

24、，語(yǔ)義上無(wú)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(jiǎn)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(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型，不能自定義新的數(shù)據(jù)類型。一、語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型一、語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型 實(shí)體聯(lián)系模型（實(shí)體聯(lián)系模型（E RE R模型）模型）提供三種語(yǔ)義概念：提供三種語(yǔ)義概念：（1 1）實(shí)體：）實(shí)體：客觀存在的起獨(dú)立作用的客體?？陀^存在的起獨(dú)立作用的客體。 （2 2）聯(lián)系：實(shí)體間的相互作用或?qū)?yīng)關(guān)）聯(lián)系：實(shí)體間的相互作用或?qū)?yīng)關(guān)系系:1:1,1:N,M:N, :1:1,1:N,M:N, （3 3）屬性：對(duì)實(shí)體和聯(lián)系特征的描述。）屬性：對(duì)實(shí)體和聯(lián)系特征的描述。用用E-RE-R模型進(jìn)行概念設(shè)計(jì)：模型

25、進(jìn)行概念設(shè)計(jì)：（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(diǎn)及作用模型的特點(diǎn)及作用（1 1）接近人的思維，易于理解，與計(jì)算機(jī)）接近人的思維，易于理解，與計(jì)算機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)；的具體實(shí)現(xiàn)無(wú)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(jì)。在邏輯設(shè)計(jì)時(shí)）只用于概念模型設(shè)計(jì)。在邏輯設(shè)計(jì)時(shí)再轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)據(jù)模型。再轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)據(jù)模型。二、面向?qū)ο竽Ｐ投?、面向?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(shí)體抽象為各按人們通常的思

26、維方式，將各種實(shí)體抽象為各類類“對(duì)象對(duì)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(gè)系統(tǒng)只由對(duì)象組成，對(duì)象之間通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)只由對(duì)象組成，對(duì)象之間通過(guò)“消息消息”進(jìn)行進(jìn)行聯(lián)系。使系統(tǒng)很容易重組和擴(kuò)充。聯(lián)系。使系統(tǒng)很容易重組和擴(kuò)充。2 2、相關(guān)概念、相關(guān)概念 對(duì)象（對(duì)象（Object)Object)：實(shí)體的抽象（基本元素），封裝了數(shù)：實(shí)體的抽象（基本元素），封裝了數(shù)據(jù)和操作集的實(shí)體。據(jù)和操作集的實(shí)體。 消息（消息（MessageMessage）：請(qǐng)求）：請(qǐng)求對(duì)象執(zhí)行某一操作或回答對(duì)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(duì)象的共同特征。類和實(shí)體是抽象與具類：描述一組對(duì)象的共同特征。類和實(shí)體是抽象與具體的關(guān)系。體的關(guān)系。3. 3. 對(duì)象的性質(zhì)對(duì)象的性質(zhì) 封裝：封裝：是將某件實(shí)物包圍起來(lái)，使外界不必知道其實(shí)是將某件實(shí)物包圍起來(lái)，使外界不必知道其實(shí)際內(nèi)容。際內(nèi)容。 繼承：某類對(duì)象可以自然地?fù)碛辛硪活悓?duì)象的繼承：某類對(duì)象可以自然地?fù)碛辛硪活悓?duì)象的某些特征和功能。不必重復(fù)實(shí)現(xiàn)，減少代碼。某些特征和功能。不必重復(fù)實(shí)現(xiàn)，減少代碼。一、邏輯設(shè)計(jì)一、邏輯設(shè)計(jì)從概念模型導(dǎo)出特定的從概念模型導(dǎo)出特定的DBMSDBMS所支持的數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)。所支持的數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)。二、物理設(shè)計(jì)二、物理設(shè)計(jì)從邏輯模