第二章 GIS空間數(shù)據(jù)庫

1、第二章第二章 GISGIS空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫主要內(nèi)容：v 第一節(jié)空間數(shù)據(jù)庫概述空間數(shù)據(jù)庫概述v 第二節(jié)空間數(shù)據(jù)庫概念模型空間數(shù)據(jù)庫概念模型傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型v 第三節(jié)空間數(shù)據(jù)庫概念模型空間數(shù)據(jù)庫概念模型語義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο笳Z義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型v 第四節(jié)GeoDatabseGeoDatabsev 第五節(jié)GISGIS空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫第一節(jié)第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概述空間數(shù)據(jù)庫概述一、空間數(shù)據(jù)庫的概念一、空間數(shù)據(jù)庫的概念二二 、空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計三、三、 空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)和維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)和維護(hù)一一 空間數(shù)據(jù)庫的概念空間數(shù)據(jù)庫的概念1 1、相

2、關(guān)概念、相關(guān)概念一個完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)該包括一個完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Database (Database Management SystemManagement System，DBMS)DBMS)和和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)三個組成都分。三個組成都分。1 1）數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是按照一定的結(jié)構(gòu)組織在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合；是按照一定的結(jié)構(gòu)組織在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合；2 2）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是提供數(shù)據(jù)庫建立、使用和管理工具的軟件系是提供數(shù)據(jù)庫建立、使用和管理工具的軟件系統(tǒng)；統(tǒng)；3 3）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)則是為了滿足特定的用戶數(shù)據(jù)

3、處理需求而建立則是為了滿足特定的用戶數(shù)據(jù)處理需求而建立起來的，具有數(shù)據(jù)庫訪問功能的應(yīng)用軟件，它提供給用戶一個訪起來的，具有數(shù)據(jù)庫訪問功能的應(yīng)用軟件，它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。 2 2、空間數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫 空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫指的是地理信息系統(tǒng)在計算機(jī)物理存儲介質(zhì)上存指的是地理信息系統(tǒng)在計算機(jī)物理存儲介質(zhì)上存儲的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特儲的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式組織在存儲介質(zhì)之上的。定結(jié)構(gòu)的文件的形式組織在存儲介質(zhì)之上的。 空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)則是指能夠?qū)ξ?/p>

4、理介質(zhì)上存儲的地理空則是指能夠?qū)ξ锢斫橘|(zhì)上存儲的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行語義和邏輯上的定義，提供必需的空間數(shù)據(jù)查詢間數(shù)據(jù)進(jìn)行語義和邏輯上的定義，提供必需的空間數(shù)據(jù)查詢檢索和存取功能，以及能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的維護(hù)和更檢索和存取功能，以及能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的維護(hù)和更新的一套軟件系統(tǒng)。新的一套軟件系統(tǒng)?？臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)除了需要完成常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所必空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)除了需要完成常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所必備的功能之外，還需要提供特定的針對空間數(shù)據(jù)的管理功能。常備的功能之外，還需要提供特定的針對空間數(shù)據(jù)的管理功能。常常有常有兩種空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法兩種空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法：

5、（1 1）一是）一是直接對常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展直接對常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展，加入一定數(shù)，加入一定數(shù)量的空間數(shù)據(jù)存儲與管理功能。運用這量的空間數(shù)據(jù)存儲與管理功能。運用這種方法比較有代表性的種方法比較有代表性的是是OracleOracle等系統(tǒng)。等系統(tǒng)。（2 2）另一種方法是）另一種方法是在常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上添加一層空間數(shù)據(jù)在常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上添加一層空間數(shù)據(jù)庫引擎庫引擎，以獲得常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能之外的空間數(shù)據(jù)存儲和，以獲得常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能之外的空間數(shù)據(jù)存儲和管理的能力。代表性的系統(tǒng)是管理的能力。代表性的系統(tǒng)是ESRIESRI的的SDE(Spatial Data

6、base Engine)SDE(Spatial Database Engine)等。等。 空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)：由地理信息系統(tǒng)：由地理信息系統(tǒng)的空間分析模型和應(yīng)用模型所組成的軟件，通過它不但可的空間分析模型和應(yīng)用模型所組成的軟件，通過它不但可以全面地管理空間數(shù)據(jù)，還可以運用空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與以全面地管理空間數(shù)據(jù)，還可以運用空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與決策。決策。二二 空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計 實質(zhì)是實質(zhì)是將地理空間客體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中加將地理空間客體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中加以表達(dá)的過程，也就是地理信息系統(tǒng)中空間客體數(shù)據(jù)的模型化問以表達(dá)

7、的過程，也就是地理信息系統(tǒng)中空間客體數(shù)據(jù)的模型化問題。題。1 1、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程地理信息系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用需要經(jīng)歷一個地理信息系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用需要經(jīng)歷一個由現(xiàn)實世界由現(xiàn)實世界到到概念世界概念世界，再到再到計算機(jī)信息世界計算機(jī)信息世界的轉(zhuǎn)化過程。的轉(zhuǎn)化過程。 概念世界的建立概念世界的建立是通過對錯綜復(fù)雜的現(xiàn)實世界的是通過對錯綜復(fù)雜的現(xiàn)實世界的認(rèn)識與抽象認(rèn)識與抽象，即對各種不同專業(yè)領(lǐng)域的研究和系統(tǒng)分析，最終形成地理信息即對各種不同專業(yè)領(lǐng)域的研究和系統(tǒng)分析，最終形成地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)所需的概念化模型。系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)所需的概念化模型。 邏輯模型

8、設(shè)計邏輯模型設(shè)計，就是，就是把概念模型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為計算機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)把概念模型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為計算機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所能夠支持的數(shù)據(jù)模型所能夠支持的數(shù)據(jù)模型。邏輯模型設(shè)計時最好應(yīng)選擇對某個概。邏輯模型設(shè)計時最好應(yīng)選擇對某個概念模型結(jié)構(gòu)支持得最好的數(shù)據(jù)模型，然后再選定能支持這種數(shù)念模型結(jié)構(gòu)支持得最好的數(shù)據(jù)模型，然后再選定能支持這種數(shù)據(jù)模型，且最合適的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。據(jù)模型，且最合適的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 存儲模型存儲模型是指概念模型反映到計算機(jī)物理存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù)組是指概念模型反映到計算機(jī)物理存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù)組織形式織形式 。 GISGIS概念模型概念模型 是人們從計算機(jī)環(huán)境的角度出發(fā)和思考，對現(xiàn)實世界中各種是人們

9、從計算機(jī)環(huán)境的角度出發(fā)和思考，對現(xiàn)實世界中各種地理現(xiàn)象、它們彼此的聯(lián)系及其發(fā)展過程的認(rèn)識及抽象的產(chǎn)物。地理現(xiàn)象、它們彼此的聯(lián)系及其發(fā)展過程的認(rèn)識及抽象的產(chǎn)物。具體地說，主要包括對地理現(xiàn)象和過程等客體的具體地說，主要包括對地理現(xiàn)象和過程等客體的特征描述特征描述、關(guān)系、關(guān)系分析和過程模擬分析和過程模擬等內(nèi)容。這些內(nèi)容在地理信息系統(tǒng)的軟件工具、等內(nèi)容。這些內(nèi)容在地理信息系統(tǒng)的軟件工具、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)研究中往往被抽象、概括為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)研究中往往被抽象、概括為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義、數(shù)據(jù)模型的建立及專業(yè)應(yīng)用模型的構(gòu)建等主要理論與技術(shù)問義、數(shù)據(jù)模型的建立及專業(yè)應(yīng)用模型的構(gòu)建等主要理論與

10、技術(shù)問題題。 GISGIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 是對是對地理空間客體所具有的特性的一些最基本的描地理空間客體所具有的特性的一些最基本的描述述。地理空間是一個三維的空間，其空間特性表現(xiàn)為四。地理空間是一個三維的空間，其空間特性表現(xiàn)為四個最基本的客體類型，即點、線、面和體等。這些客體個最基本的客體類型，即點、線、面和體等。這些客體類型的關(guān)系是十分復(fù)雜的。類型的關(guān)系是十分復(fù)雜的。 所有地理現(xiàn)象和地理過程中的各種空間客體之間具所有地理現(xiàn)象和地理過程中的各種空間客體之間具有各種復(fù)雜的聯(lián)系。可以從空間客體的有各種復(fù)雜的聯(lián)系。可以從空間客體的空間空間、時間時間和和屬屬性性三個方面加以考察?？腕w間的空

11、間聯(lián)系大體上可以分三個方面加以考察。客體間的空間聯(lián)系大體上可以分解為解為空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間關(guān)系、空間空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間關(guān)系、空間相關(guān)、空間統(tǒng)計、空間趨勢、空間對比和空間運動相關(guān)、空間統(tǒng)計、空間趨勢、空間對比和空間運動等等等等聯(lián)系形式。聯(lián)系形式。 建立空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的目的，是揭示空間客體的本質(zhì)建立空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的目的，是揭示空間客體的本質(zhì)特性，并對其進(jìn)行抽象化，使之轉(zhuǎn)化為計算機(jī)能夠接受和處理特性，并對其進(jìn)行抽象化，使之轉(zhuǎn)化為計算機(jī)能夠接受和處理的的數(shù)據(jù)形式數(shù)據(jù)形式。 在地理信息系統(tǒng)研究中，空間數(shù)據(jù)模型就是對空間客體進(jìn)行描在地理信息系統(tǒng)研究中，空間數(shù)

12、據(jù)模型就是對空間客體進(jìn)行描述和表達(dá)的數(shù)學(xué)手段，使之能反映客體的某些結(jié)構(gòu)特性和行為述和表達(dá)的數(shù)學(xué)手段，使之能反映客體的某些結(jié)構(gòu)特性和行為功能。功能。空間數(shù)據(jù)模型是衡量地理信息系統(tǒng)功能強(qiáng)弱與優(yōu)劣的主空間數(shù)據(jù)模型是衡量地理信息系統(tǒng)功能強(qiáng)弱與優(yōu)劣的主要因素之一要因素之一。 空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計最終可以歸結(jié)為空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計最終可以歸結(jié)為空間數(shù)據(jù)模型的設(shè)計空間數(shù)據(jù)模型的設(shè)計。采用。采用的數(shù)據(jù)模型主要有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型，以及語義的數(shù)據(jù)模型主要有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型，以及語義模型、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型等。模型、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型等。 2 2、設(shè)計的技術(shù)、設(shè)計的技術(shù)（1 1）概念）概念設(shè)計技術(shù)是

13、指數(shù)據(jù)庫設(shè)計者所使用的設(shè)計工具，其中包括各種算法、設(shè)計技術(shù)是指數(shù)據(jù)庫設(shè)計者所使用的設(shè)計工具，其中包括各種算法、文本化方法、用戶組織的圖形表示法、各種轉(zhuǎn)化規(guī)則、數(shù)據(jù)庫定文本化方法、用戶組織的圖形表示法、各種轉(zhuǎn)化規(guī)則、數(shù)據(jù)庫定義的方法及編程技術(shù)。義的方法及編程技術(shù)。（2 2）分類）分類數(shù)據(jù)分析技術(shù)數(shù)據(jù)分析技術(shù)，數(shù)據(jù)分析技術(shù)是用于分析用戶數(shù)據(jù)的語義的技術(shù)，數(shù)據(jù)分析技術(shù)是用于分析用戶數(shù)據(jù)的語義的技術(shù)手段；通過使用諸如手段；通過使用諸如消除數(shù)據(jù)冗余技術(shù)、保證數(shù)據(jù)庫穩(wěn)定性技術(shù)、消除數(shù)據(jù)冗余技術(shù)、保證數(shù)據(jù)庫穩(wěn)定性技術(shù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)技術(shù)來解決，其目的是使用戶易于存取數(shù)據(jù)，從而滿足來解決，其目的是使用戶

14、易于存取數(shù)據(jù)，從而滿足用戶對數(shù)據(jù)的各種需求。用戶對數(shù)據(jù)的各種需求。技術(shù)設(shè)計技術(shù)技術(shù)設(shè)計技術(shù)，技術(shù)設(shè)計技術(shù)用于將數(shù)據(jù)分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫，技術(shù)設(shè)計技術(shù)用于將數(shù)據(jù)分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫的技術(shù)實現(xiàn)。保證所實現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫能有效地使用數(shù)據(jù)資源，要用的技術(shù)實現(xiàn)。保證所實現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫能有效地使用數(shù)據(jù)資源，要用到的技術(shù)設(shè)計技術(shù)，例如到的技術(shù)設(shè)計技術(shù)，例如選擇合適的存儲結(jié)構(gòu)以及采用有效的存選擇合適的存儲結(jié)構(gòu)以及采用有效的存取方法取方法等等。等等。3 3、設(shè)計的過程、設(shè)計的過程 需求分析需求分析。即用系統(tǒng)的觀點分析與某一特定的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用有關(guān)的。即用系統(tǒng)的觀點分析與某一特定的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)集合。概念設(shè)計概

15、念設(shè)計。把用戶的需求加以解釋，并用概念模型表達(dá)出來。概。把用戶的需求加以解釋，并用概念模型表達(dá)出來。概念模型是現(xiàn)實世界到信息世界的抽象，具有獨立于具體的數(shù)據(jù)庫念模型是現(xiàn)實世界到信息世界的抽象，具有獨立于具體的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的優(yōu)點，因此是用戶和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員之間進(jìn)行交流的語言。實現(xiàn)的優(yōu)點，因此是用戶和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員之間進(jìn)行交流的語言。數(shù)據(jù)庫需求分析和概念設(shè)計階段需要建立數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型，可采數(shù)據(jù)庫需求分析和概念設(shè)計階段需要建立數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型，可采用的建模技術(shù)方法主要有用的建模技術(shù)方法主要有三類三類：一是面向記錄的一是面向記錄的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型，包括層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型；包括層次模型

16、、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型；二是注重描述數(shù)據(jù)及其之二是注重描述數(shù)據(jù)及其之間語義關(guān)系的間語義關(guān)系的語義數(shù)據(jù)模型語義數(shù)據(jù)模型，如實體，如實體聯(lián)系模型等；聯(lián)系模型等；三是三是面向?qū)γ嫦驅(qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型象的數(shù)據(jù)模型，它是在前兩類數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的面向，它是在前兩類數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫建模技術(shù)。對象的數(shù)據(jù)庫建模技術(shù)。邏輯設(shè)計邏輯設(shè)計。把信息世界中的概念模型利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所提供。把信息世界中的概念模型利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所提供的工具映射為計算機(jī)世界中為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，的工具映射為計算機(jī)世界中為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，并用數(shù)據(jù)描述語言表達(dá)出來。邏輯設(shè)計又稱為數(shù)

17、據(jù)模型映射。所并用數(shù)據(jù)描述語言表達(dá)出來。邏輯設(shè)計又稱為數(shù)據(jù)模型映射。所以，邏輯設(shè)計是根據(jù)概念模型和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來選擇的。以，邏輯設(shè)計是根據(jù)概念模型和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來選擇的。物理設(shè)計物理設(shè)計。指數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)和存儲路徑的設(shè)計，即將數(shù)據(jù)庫的。指數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)和存儲路徑的設(shè)計，即將數(shù)據(jù)庫的邏輯模型在實際的物理存儲設(shè)備上加以實現(xiàn)，從而建立一個具有邏輯模型在實際的物理存儲設(shè)備上加以實現(xiàn)，從而建立一個具有較好性能的物理數(shù)據(jù)庫。該過程依賴于給定的計算機(jī)系統(tǒng)。在這較好性能的物理數(shù)據(jù)庫。該過程依賴于給定的計算機(jī)系統(tǒng)。在這一階段，設(shè)計人員需要考慮數(shù)據(jù)庫的存儲問題：即所有數(shù)據(jù)在硬一階段，設(shè)計人員需要考慮數(shù)據(jù)庫的存

18、儲問題：即所有數(shù)據(jù)在硬件設(shè)備上的存儲方式，管理和存取數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫存儲件設(shè)備上的存儲方式，管理和存取數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)以保證用戶以其所熟悉的方式存取數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)在各個位結(jié)構(gòu)以保證用戶以其所熟悉的方式存取數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)在各個位置的分布方式等。置的分布方式等。 三三 空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)和維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)和維護(hù)1 1、空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)、空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn) 根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(jié)果，就可以在計算根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(jié)果，就可以在計算機(jī)上創(chuàng)建起實際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，裝入空間數(shù)據(jù)，并測試和運機(jī)上創(chuàng)建起實際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，裝入空間數(shù)據(jù)，并測試和運行，這個過

19、程就是空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)過程，它包括：行，這個過程就是空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)過程，它包括：建立實際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；建立實際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；裝入試驗性的空間數(shù)據(jù)裝入試驗性的空間數(shù)據(jù)對應(yīng)用程序進(jìn)行測試對應(yīng)用程序進(jìn)行測試，以確認(rèn)其功能和性以確認(rèn)其功能和性能是否滿足設(shè)計要求，并檢查對數(shù)據(jù)庫存儲空間的占有情況；能是否滿足設(shè)計要求，并檢查對數(shù)據(jù)庫存儲空間的占有情況；裝入實際的空間數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)庫的加載，裝入實際的空間數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)庫的加載，建立起實際運行的空間建立起實際運行的空間數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫。 2 2、相關(guān)的其他設(shè)計、相關(guān)的其他設(shè)計 其他設(shè)計的工作包括加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)庫的其他設(shè)計的工作包括加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)庫的安全性、完

20、安全性、完整性控制，以及保證一致性、可恢復(fù)性整性控制，以及保證一致性、可恢復(fù)性等，總之是以犧等，總之是以犧牲數(shù)據(jù)庫運行效率為代價的。設(shè)計人員的任務(wù)就是要在牲數(shù)據(jù)庫運行效率為代價的。設(shè)計人員的任務(wù)就是要在實現(xiàn)代價和盡可能多的功能之間進(jìn)行合理的平衡。包括：實現(xiàn)代價和盡可能多的功能之間進(jìn)行合理的平衡。包括：(1)(1)空間數(shù)據(jù)庫的再組織設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫的再組織設(shè)計。對空間數(shù)據(jù)庫的概念、邏輯和物對空間數(shù)據(jù)庫的概念、邏輯和物理結(jié)構(gòu)的改變稱為再組織，其中改變概念或邏輯結(jié)構(gòu)又稱再理結(jié)構(gòu)的改變稱為再組織，其中改變概念或邏輯結(jié)構(gòu)又稱再構(gòu)造，改變物理結(jié)構(gòu)稱為再格式化。再組織通常是由于環(huán)境構(gòu)造，改變物理結(jié)構(gòu)稱為再格式

21、化。再組織通常是由于環(huán)境需求的變化或性能原因而引起的。一般數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，特需求的變化或性能原因而引起的。一般數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，特別是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都提供數(shù)據(jù)庫再組織的實用程序。別是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都提供數(shù)據(jù)庫再組織的實用程序。(2)(2)故障恢復(fù)方案設(shè)計故障恢復(fù)方案設(shè)計。在空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計中考慮的故障恢復(fù)方。在空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計中考慮的故障恢復(fù)方案，一般是基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的故障恢復(fù)手段，如果案，一般是基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的故障恢復(fù)手段，如果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)提供了完善的軟硬件故障恢復(fù)和存儲介數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)提供了完善的軟硬件故障恢復(fù)和存儲介質(zhì)的故障恢復(fù)手段，那么設(shè)計階段的任務(wù)就簡

22、化為確定系統(tǒng)質(zhì)的故障恢復(fù)手段，那么設(shè)計階段的任務(wù)就簡化為確定系統(tǒng)登錄的物理參數(shù)，如緩沖區(qū)個數(shù)、大小，邏輯塊的長度，物登錄的物理參數(shù)，如緩沖區(qū)個數(shù)、大小，邏輯塊的長度，物理設(shè)備等。否則就要制訂人工備份方案。理設(shè)備等。否則就要制訂人工備份方案。 (3)(3)安全性考慮安全性考慮。許多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都有描述各種對象。許多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都有描述各種對象( (記錄，數(shù)記錄，數(shù)據(jù)項據(jù)項) )的存取權(quán)限的成分。在設(shè)計時根據(jù)用戶需求分析，規(guī)定相的存取權(quán)限的成分。在設(shè)計時根據(jù)用戶需求分析，規(guī)定相應(yīng)的存取權(quán)限。子模式是實現(xiàn)安全性要求的一個重要手段。也可應(yīng)的存取權(quán)限。子模式是實現(xiàn)安全性要求的一個重要手段。也可在應(yīng)用

23、程序中設(shè)置密碼，對不同的使用者給予一定的密碼，以密在應(yīng)用程序中設(shè)置密碼，對不同的使用者給予一定的密碼，以密碼控制使用級別。碼控制使用級別。(4)(4)事務(wù)控制事務(wù)控制。大多數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都支持事務(wù)概念，以保證多用。大多數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都支持事務(wù)概念，以保證多用用戶環(huán)境下的數(shù)據(jù)完整性和一致性。事務(wù)控制有人工和系統(tǒng)兩種用戶環(huán)境下的數(shù)據(jù)完整性和一致性。事務(wù)控制有人工和系統(tǒng)兩種控制辦法，系統(tǒng)控制以數(shù)據(jù)操作語句為單位，人工控制則以事務(wù)控制辦法，系統(tǒng)控制以數(shù)據(jù)操作語句為單位，人工控制則以事務(wù)的開始和結(jié)束語句顯示實現(xiàn)。大多數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也提供封鎖的開始和結(jié)束語句顯示實現(xiàn)。大多數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也提供封鎖粒

24、度的選擇，封鎖粒度一般有庫級、記錄級和數(shù)據(jù)項級。粒度越粒度的選擇，封鎖粒度一般有庫級、記錄級和數(shù)據(jù)項級。粒度越大控制越簡單，但并發(fā)性能差。這些在相關(guān)的設(shè)計中都要統(tǒng)籌考大控制越簡單，但并發(fā)性能差。這些在相關(guān)的設(shè)計中都要統(tǒng)籌考慮。慮。3 3、空間數(shù)據(jù)庫的運行與維護(hù)、空間數(shù)據(jù)庫的運行與維護(hù)維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性：需要及時調(diào)整授權(quán)和密：需要及時調(diào)整授權(quán)和密碼，轉(zhuǎn)儲及恢復(fù)數(shù)據(jù)庫；碼，轉(zhuǎn)儲及恢復(fù)數(shù)據(jù)庫；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：分析評估存儲空間和響應(yīng)時間，必：分析評估存儲空間和響應(yīng)時間，必要時進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的再組織；要時進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的再組織；增加新的功能增加

25、新的功能：對現(xiàn)有功能按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)充；：對現(xiàn)有功能按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)充；修改錯誤修改錯誤：包括程序和數(shù)據(jù)。：包括程序和數(shù)據(jù)。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念模型空間數(shù)據(jù)庫概念模型傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型型 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型主要指傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型主要指層次、網(wǎng)狀層次、網(wǎng)狀和和關(guān)系關(guān)系三種模型，它們是計算機(jī)中以文件系三種模型，它們是計算機(jī)中以文件系統(tǒng)組織的數(shù)據(jù)模型的繼承和發(fā)展。統(tǒng)組織的數(shù)據(jù)模型的繼承和發(fā)展。1 1 層次數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型 層次數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型描述了各類客體及客體類之間描述了各類客體及客體類之間的聯(lián)系。層次模型限制每一個客體類最多只能有的聯(lián)系。層次模型限制每一個客體類最多只能有一個雙

26、親客體類，而一個雙親客體則可有多個子一個雙親客體類，而一個雙親客體則可有多個子女客體類。女客體類。 層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)存取可使用層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)存取可使用樹遍歷法樹遍歷法（客體是以某種樹（客體是以某種樹的遍歷順序檢索的）和的遍歷順序檢索的）和通用選擇法通用選擇法（這種方法不依賴于客體在樹（這種方法不依賴于客體在樹結(jié)構(gòu)中的順序，而是根據(jù)所確定的選擇條件，在結(jié)構(gòu)中選擇某特結(jié)構(gòu)中的順序，而是根據(jù)所確定的選擇條件，在結(jié)構(gòu)中選擇某特定的客體）。定的客體）。2 2 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型以網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型以系結(jié)構(gòu)系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，系結(jié)構(gòu)是為基礎(chǔ)，系結(jié)構(gòu)是由屬于由屬于兩個兩個不同客不同客體類體類(

27、 (即首、屬兩個客體類即首、屬兩個客體類) )的客體所組成的客體所組成。每個系中只包含一個。每個系中只包含一個屬于首客體類的客體，以及包含若干個屬于屬客體類的客體。屬于首客體類的客體，以及包含若干個屬于屬客體類的客體。 例：多邊形例：多邊形polygonspolygons是一個客體類，與其關(guān)聯(lián)的弧段是一個客體類，與其關(guān)聯(lián)的弧段arcsarcs也也是一個客體類。他們共同組成是一個客體類。他們共同組成polygon-arcpolygon-arc系類，多邊形充系類，多邊形充當(dāng)首客體類的角色，而弧段則作為多邊形的屬客體類。當(dāng)首客體類的角色，而弧段則作為多邊形的屬客體類。 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的實現(xiàn)以網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模

28、型的實現(xiàn)以記錄記錄為基本存儲結(jié)構(gòu)，即為基本存儲結(jié)構(gòu)，即每個客每個客體都實現(xiàn)為一個記錄結(jié)構(gòu)體都實現(xiàn)為一個記錄結(jié)構(gòu)。而。而系值的實現(xiàn)是將一個系值的系值的實現(xiàn)是將一個系值的各個記錄鏈接起來各個記錄鏈接起來。每一個客體類作為一個記錄型，每個。每一個客體類作為一個記錄型，每個系類作為一個系型。每個矩形框是記錄型系類作為一個系型。每個矩形框是記錄型(record type)(record type)，每，每一條連接矩形框的線段稱為系型一條連接矩形框的線段稱為系型(set type)(set type)。 在網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫中經(jīng)常用在網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫中經(jīng)常用導(dǎo)航導(dǎo)航來描述存取中所來描述存取中所用的方

29、法，即存取可以從網(wǎng)狀模型中的任何一個客體出發(fā)，用的方法，即存取可以從網(wǎng)狀模型中的任何一個客體出發(fā)，沿著系指針到達(dá)其他的客體。沿著系指針到達(dá)其他的客體。3 3 關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型 在關(guān)系模型中特別在關(guān)系模型中特別強(qiáng)調(diào)關(guān)系的表現(xiàn)形式與關(guān)系在計強(qiáng)調(diào)關(guān)系的表現(xiàn)形式與關(guān)系在計算機(jī)中的實現(xiàn)方法之間是相互獨立的算機(jī)中的實現(xiàn)方法之間是相互獨立的，即獨立于數(shù)據(jù)在，即獨立于數(shù)據(jù)在物理設(shè)備上的排列方式，獨立于索引結(jié)構(gòu)，獨立于數(shù)據(jù)物理設(shè)備上的排列方式，獨立于索引結(jié)構(gòu)，獨立于數(shù)據(jù)的存儲路徑，等等。的存儲路徑，等等。因此，關(guān)系模型將用戶對數(shù)據(jù)的視因此，關(guān)系模型將用戶對數(shù)據(jù)的視圖與其最終的物理實現(xiàn)分割開來。圖與其最終

30、的物理實現(xiàn)分割開來。從而，使得關(guān)系模型從而，使得關(guān)系模型比層次模型和網(wǎng)狀模型更有利于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。比層次模型和網(wǎng)狀模型更有利于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。2 24 4 三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的比較三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的比較第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念模型空間數(shù)據(jù)庫概念模型語義數(shù)據(jù)模型和面語義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的缺點：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的缺點：(1)(1)以記錄為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)不能很好地面向用戶和應(yīng)用以記錄為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)不能很好地面向用戶和應(yīng)用。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型基本結(jié)構(gòu)是記錄，而人類對現(xiàn)實世界的認(rèn)識往往以某個事物型基本結(jié)構(gòu)是記錄，而人類對現(xiàn)實世界的認(rèn)識往往以某個事物或概念為單位。或概念為單

31、位。 (2)(2)不能以自然的方式表示客體之間的聯(lián)系不能以自然的方式表示客體之間的聯(lián)系。 (3)(3)語義貧乏語義貧乏。 (4)(4)數(shù)據(jù)類型太少難以滿足應(yīng)用需要數(shù)據(jù)類型太少難以滿足應(yīng)用需要。 1 1 語義數(shù)據(jù)模型語義數(shù)據(jù)模型（1 1）概念）概念 語義數(shù)據(jù)模型語義數(shù)據(jù)模型由若干種抽象所組成，用這些抽象來描述客由若干種抽象所組成，用這些抽象來描述客體的基本語義特性，再根據(jù)語義模型結(jié)構(gòu)規(guī)則把這些抽象有機(jī)體的基本語義特性，再根據(jù)語義模型結(jié)構(gòu)規(guī)則把這些抽象有機(jī)地組織起來地組織起來。 實體聯(lián)系模型實體聯(lián)系模型(entity-relationshaip model(entity-relationshaip

32、 model，E ER R模型模型) )。E ER R模型為數(shù)據(jù)庫分析設(shè)計人員提供了三種主要的語義概念，即模型為數(shù)據(jù)庫分析設(shè)計人員提供了三種主要的語義概念，即實體、聯(lián)系實體、聯(lián)系和和屬性屬性。 實體實體。實體是對客觀存在的起獨立作用的客體的一種抽象。在。實體是對客觀存在的起獨立作用的客體的一種抽象。在E ER R圖中，用圖中，用矩形符號矩形符號表示實體。實體的命名標(biāo)注于矩形符號之表示實體。實體的命名標(biāo)注于矩形符號之內(nèi)。內(nèi)。 聯(lián)系聯(lián)系。聯(lián)系是客體間有意義的相互作用或?qū)?yīng)關(guān)系。分為一對一。聯(lián)系是客體間有意義的相互作用或?qū)?yīng)關(guān)系。分為一對一的聯(lián)系的聯(lián)系(1 (1：1) 1)，一對多的聯(lián)系，一對多的聯(lián)

33、系(1 (1：N)N)和多對多的聯(lián)系和多對多的聯(lián)系(M(M：N)N)。聯(lián)。聯(lián)系在系在E ER R圖中用圖中用菱形符號菱形符號表示，聯(lián)系的名稱同樣標(biāo)注于菱形之中。表示，聯(lián)系的名稱同樣標(biāo)注于菱形之中。實體和聯(lián)系之間用線段連接，并在線上注明連接的類型。實體和聯(lián)系之間用線段連接，并在線上注明連接的類型。 屬性屬性。屬性是對實體和聯(lián)系特征的描述。每個屬性都關(guān)聯(lián)一個域。屬性是對實體和聯(lián)系特征的描述。每個屬性都關(guān)聯(lián)一個域( (值的集合值的集合) )。屬性用一個。屬性用一個橢圓形橢圓形表示，橢圓中放置屬性的名稱，表示，橢圓中放置屬性的名稱，屬性同實體和聯(lián)系之間也用線段連接。屬性同實體和聯(lián)系之間也用線段連接。

34、（2 2）步驟）步驟 設(shè)計局部的設(shè)計局部的E ER R模型模型。在局部。在局部E ER R模型的設(shè)計中，需要完成局模型的設(shè)計中，需要完成局部結(jié)構(gòu)范圍的確定，定義屬性、實體和聯(lián)系，以及屬性的分配等。部結(jié)構(gòu)范圍的確定，定義屬性、實體和聯(lián)系，以及屬性的分配等。 設(shè)計全局的設(shè)計全局的E ER R模型模型。將所有局部的。將所有局部的E ER R圖綜合成單一的全局圖綜合成單一的全局的的E ER R圖，即全局的概念模型。設(shè)計全局的概念模型的過程中，圖，即全局的概念模型。設(shè)計全局的概念模型的過程中，首先需要確定公共的實體類型，然后反復(fù)進(jìn)行兩個局部首先需要確定公共的實體類型，然后反復(fù)進(jìn)行兩個局部E ER R圖的

35、圖的合并，檢查并消除沖突，直到所有的局部合并，檢查并消除沖突，直到所有的局部E ER R模型都合并成一個模型都合并成一個完整的全局完整的全局E ER R模型。模型。 其中，當(dāng)合并兩個其中，當(dāng)合并兩個E ER R圖時，可能會遇到圖時，可能會遇到三類沖突三類沖突，即：，即：屬屬性沖突性沖突，包括類型、取值范圍、取值單位的沖突；，包括類型、取值范圍、取值單位的沖突；結(jié)構(gòu)沖突結(jié)構(gòu)沖突，如，如作為實體又作為聯(lián)系或?qū)傩?，同一實體其屬性成分不同等；作為實體又作為聯(lián)系或?qū)傩?，同一實體其屬性成分不同等；命名命名沖突沖突。 全局全局E ER R模型的優(yōu)化模型的優(yōu)化。即。即實體類型個數(shù)盡可能少，實體類實體類型個數(shù)盡

36、可能少，實體類型所含的屬性盡可能少，實體類型間聯(lián)系無冗余型所含的屬性盡可能少，實體類型間聯(lián)系無冗余。一般把。一般把1 1：1 1聯(lián)系的兩個實體類型合并，具有相同關(guān)鍵字的實體類聯(lián)系的兩個實體類型合并，具有相同關(guān)鍵字的實體類型也可以合并成一個實體類型，但要考慮空值存儲和速度型也可以合并成一個實體類型，但要考慮空值存儲和速度問題；還有冗余屬性的消除，要注意效率，可存在適當(dāng)?shù)膯栴}；還有冗余屬性的消除，要注意效率，可存在適當(dāng)?shù)娜哂啵@要根據(jù)具體情況而定；最后是冗余聯(lián)系的消除，冗余，這要根據(jù)具體情況而定；最后是冗余聯(lián)系的消除，冗余的聯(lián)系應(yīng)該從冗余的聯(lián)系應(yīng)該從E ER R圖中刪除。圖中刪除。（3 3）優(yōu)缺點

37、優(yōu)缺點1 1、優(yōu)點優(yōu)點：接近人的思想，易于理解，同時又與計算機(jī)具體：接近人的思想，易于理解，同時又與計算機(jī)具體的實現(xiàn)無關(guān)，是一個很好的數(shù)據(jù)庫概念涉及方法。的實現(xiàn)無關(guān)，是一個很好的數(shù)據(jù)庫概念涉及方法。2 2、缺點缺點：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不直接支持：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不直接支持E-RE-R模型的實現(xiàn)。模型的實現(xiàn)。2 2 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型1 1基本概念基本概念 對象對象：就是現(xiàn)實世界中一個客體的模型化，由客體的數(shù)據(jù)和對數(shù)就是現(xiàn)實世界中一個客體的模型化，由客體的數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的操作組合而成據(jù)的操作組合而成 。具有一個惟一的名稱標(biāo)識，且。具有一個惟一的名稱標(biāo)識，且把自身的狀把自身的狀態(tài)和內(nèi)在的

38、功能封裝在一起態(tài)和內(nèi)在的功能封裝在一起。 消息消息：消息是對象之間相互請求或相互協(xié)作的惟一途徑。一個對：消息是對象之間相互請求或相互協(xié)作的惟一途徑。一個對象必須通過向其他對象發(fā)送消息的形式使得其他對象提供各自所象必須通過向其他對象發(fā)送消息的形式使得其他對象提供各自所能實現(xiàn)的功能。消息是對象之間惟一的通信形式，也就是外界能能實現(xiàn)的功能。消息是對象之間惟一的通信形式，也就是外界能夠引用對象操作及獲取對象狀態(tài)的惟一方式。夠引用對象操作及獲取對象狀態(tài)的惟一方式。 公有消息公有消息：可由其他對象向它發(fā)送的消息；：可由其他對象向它發(fā)送的消息； 私有消息私有消息：由它自己向自身發(fā)送的消息，：由它自己向自身發(fā)

39、送的消息， 類類：是：是對一組對象的抽象描述對一組對象的抽象描述，它將該組對象所具有的共，它將該組對象所具有的共同特征集中起來，以說明該組對象的能力和性質(zhì)。實例是同特征集中起來，以說明該組對象的能力和性質(zhì)。實例是某類的一個具體對象，類是多個實例的抽象綜合?？梢婎惸愁惖囊粋€具體對象，類是多個實例的抽象綜合。可見類和實例之間是抽象和具體的關(guān)系。類的確定方法是歸納。和實例之間是抽象和具體的關(guān)系。類的確定方法是歸納。 繼承：繼承：使某類對象可以自然地?fù)碛辛硗庖活悓ο蟮哪承┨厥鼓愁悓ο罂梢宰匀坏負(fù)碛辛硗庖活悓ο蟮哪承┨卣骱凸δ?。繼承性可以極大地簡化數(shù)據(jù)模型的設(shè)計。繼承征和功能。繼承性可以極大地簡化數(shù)據(jù)模

40、型的設(shè)計。繼承性具有性具有雙重作用雙重作用，一是減少代碼的冗余；二是通過協(xié)調(diào)性一是減少代碼的冗余；二是通過協(xié)調(diào)性簡化對象類相互之間的接口和界面簡化對象類相互之間的接口和界面。 繼承的分類繼承的分類分為分為單繼承單繼承和和多繼承多繼承。例如直線段對象類繼承了。例如直線段對象類繼承了曲線對象類的特性和功能，可以直接從曲線對象類中派生出來，曲線對象類的特性和功能，可以直接從曲線對象類中派生出來，則這種繼承就是單繼承類別。如圖則這種繼承就是單繼承類別。如圖(a)(a)。而多邊形對象類既可以繼。而多邊形對象類既可以繼承曲面對象類的持性，其邊界又具有曲線對象類的特性，所以可承曲面對象類的持性，其邊界又具有

41、曲線對象類的特性，所以可以從上述兩個對象類中共同繼承而來，這就是多繼承類型。圖以從上述兩個對象類中共同繼承而來，這就是多繼承類型。圖(b)(b)。 功能重載功能重載：意味著實現(xiàn)特定功能的方法不僅以名稱來區(qū)分，而且：意味著實現(xiàn)特定功能的方法不僅以名稱來區(qū)分，而且用它所帶的參數(shù)來區(qū)別用它所帶的參數(shù)來區(qū)別。 例如在例如在GISGIS的圖形顯示子系統(tǒng)中需要顯示一個多邊形的區(qū)域，的圖形顯示子系統(tǒng)中需要顯示一個多邊形的區(qū)域，系統(tǒng)可能會提供兩個不同的對象繪圖方法：系統(tǒng)可能會提供兩個不同的對象繪圖方法：1 1）從一個數(shù)據(jù)庫系）從一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中提取多邊形數(shù)據(jù)來繪圖，需要將數(shù)據(jù)庫的一個連接作為參數(shù)統(tǒng)中提取多邊形

42、數(shù)據(jù)來繪圖，需要將數(shù)據(jù)庫的一個連接作為參數(shù)傳遞給對象方法。傳遞給對象方法。2 2）是從一個圖形文件中提取多邊形數(shù)據(jù)來繪）是從一個圖形文件中提取多邊形數(shù)據(jù)來繪圖，需要將圖形文件的路徑作為參數(shù)傳遞給對象方法。這兩種對圖，需要將圖形文件的路徑作為參數(shù)傳遞給對象方法。這兩種對象方法雖然其名稱可能采取相同的寫法，但由于所調(diào)用的參數(shù)的象方法雖然其名稱可能采取相同的寫法，但由于所調(diào)用的參數(shù)的差異，面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)就會根據(jù)功能重載的原則將兩個對象方法差異，面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)就會根據(jù)功能重載的原則將兩個對象方法加以區(qū)分。圖加以區(qū)分。圖(a)(a)多態(tài)：多態(tài)：是同一個消息可以根據(jù)發(fā)送消息對象的不同采用多種個同是同一個消

43、息可以根據(jù)發(fā)送消息對象的不同采用多種個同的行為方式。例如上述的圖形系統(tǒng)中，有多邊形、弧段、點等幾類的行為方式。例如上述的圖形系統(tǒng)中，有多邊形、弧段、點等幾類對象。在這些圖形對象類的超類中可以定義一個虛擬的繪圖方法對象。在這些圖形對象類的超類中可以定義一個虛擬的繪圖方法Draw。而在具體的多邊形、弧段和點類中再分別定義各自特定的。而在具體的多邊形、弧段和點類中再分別定義各自特定的繪圖方法繪圖方法Draw。面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)在繪制某一區(qū)域的所有空間對象。面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)在繪制某一區(qū)域的所有空間對象的圖形時，就可以對所有的圖形對象發(fā)送同一種對象繪圖消息，而的圖形時，就可以對所有的圖形對象發(fā)送同一種對象繪圖

44、消息，而不同的對象以各自特定的方式響應(yīng)同一種繪圖消息。圖不同的對象以各自特定的方式響應(yīng)同一種繪圖消息。圖(b)。 概括概括：概括的含義是把一組具有相同特征和操作的對象類歸納在：概括的含義是把一組具有相同特征和操作的對象類歸納在一個更一般的超類中。例如，多邊形對象類是一個更一般的超類中。例如，多邊形對象類是種特殊的空間對種特殊的空間對象，而弧段對象類也是一種特殊的空間對象，這里的象，而弧段對象類也是一種特殊的空間對象，這里的空間對象類空間對象類歸納了多邊形對象類和弧段對象類共同具有的一些空間特征歸納了多邊形對象類和弧段對象類共同具有的一些空間特征，相，相比之下是更為一般意義上的對象類。比之下是更

45、為一般意義上的對象類。 所以，多邊形對象類和弧段對象類可作為空間對象類的子類，所以，多邊形對象類和弧段對象類可作為空間對象類的子類，而空間對象類則是它們的超類。從本質(zhì)上看，而空間對象類則是它們的超類。從本質(zhì)上看，概括形成了子類和概括形成了子類和超類之間一種稱為超類之間一種稱為is isa a的語義聯(lián)系的語義聯(lián)系，如圖，如圖(a) (a) 聚集聚集：聚集反映了嵌套對象的概念，嵌套對象是由一些其他對象：聚集反映了嵌套對象的概念，嵌套對象是由一些其他對象組成的，它是用來描述更高層次對象的一種形式。例如，地理信組成的，它是用來描述更高層次對象的一種形式。例如，地理信息系統(tǒng)圖形顯示子系統(tǒng)中，一個圖層對象

46、類是由多邊形對象類、息系統(tǒng)圖形顯示子系統(tǒng)中，一個圖層對象類是由多邊形對象類、弧段對象類、點對象類等等對象類的聚集體。這里的圖層對象就弧段對象類、點對象類等等對象類的聚集體。這里的圖層對象就是嵌套對象，多邊形對象類等與圖層對象之間形成一種是嵌套對象，多邊形對象類等與圖層對象之間形成一種is ispartpartofof的語義聯(lián)系，如圖的語義聯(lián)系，如圖(b)(b) 第四節(jié)、GeoDatabase 地理數(shù)據(jù)庫（Geodatabase）是為了更好的管理和使用地理要素數(shù)據(jù)，而按照一定的模型和規(guī)則組合起來的存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的容器。地理數(shù)據(jù)庫是按照層次型的數(shù)據(jù)對象來組織地理數(shù)據(jù)的，這些數(shù)據(jù)對象包括對象

47、類（Object Classes）、要素類（Feature Classes）和要素數(shù)據(jù)集（feature dataset），它們是Geodatabase中最基本的組成項。Geodatabase含有四種地理數(shù)據(jù)的描述方式：v描述要素（Feature）的矢量數(shù)據(jù)；v描述影像（Image）、專題格網(wǎng)數(shù)據(jù)和表面的柵格數(shù)據(jù)；v描述表面的不規(guī)則三角網(wǎng)絡(luò)（TIN）；v地理尋址的addresses（地址）和locator（定位器）。一、Geodatabase的基本組成1 1、要素集和空間參考、要素集和空間參考2 2、對象類、對象類3 3、要素類、要素類4 4、關(guān)聯(lián)類、關(guān)聯(lián)類5 5、拓?fù)洹⑼負(fù)? 6、域和屬性驗

48、證、域和屬性驗證7 7、幾何網(wǎng)絡(luò)、幾何網(wǎng)絡(luò)8 8、柵格數(shù)據(jù)集、柵格數(shù)據(jù)集柵格柵格9 9、不規(guī)則三角形網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集、不規(guī)則三角形網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集1010、位址、位址Geodatabase內(nèi)部結(jié)構(gòu)1、要素集和空間參考u要素集（Feature Dataset）是具有相同坐標(biāo)系統(tǒng)的要素類的集合；u要素集中的所有要素必須具有相同的坐標(biāo)系統(tǒng)，即空間參考（Spatial Reference） 。因為在要素集中存儲了 Geodatabase 的拓?fù)潢P(guān)系。空間參考是維護(hù)拓?fù)潢P(guān)系的關(guān)鍵；u要素集中可以存儲對象（Objects）、要素（features）及關(guān)聯(lián)類（Relationship class）、幾何網(wǎng)絡(luò)。u對象、要

49、素和關(guān)聯(lián)類直接存儲在 Geodatabase 中。而不需要非得存放在要素集中。v將不同的要素類放到一個要素數(shù)據(jù)集下的理由可能很多，但一般而言，在以下三種情況下，考慮將不同的要素類組織到一個要素數(shù)據(jù)集中：v1）當(dāng)不同的要素類屬于同一范疇。如：全國范圍內(nèi)某種比例尺的水系數(shù)據(jù)，其點、線、面類型的要素類可組織為同一個要素數(shù)據(jù)集。v2）在同一幾何網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)連接點和邊的各種要素類，必須組織到同一要素數(shù)據(jù)集中。如：配電網(wǎng)絡(luò)中，有各種開關(guān)、變壓器、電纜等，它們分別對應(yīng)點或線類型的要素類，在配電網(wǎng)絡(luò)建模時，應(yīng)將其全部考慮到配電網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的幾何網(wǎng)絡(luò)模型中去。此時，這些要素類就必須放在同一要素數(shù)據(jù)集下。v3）對于共享

50、公共幾何特征的要素類，如：用地、水系、行政區(qū)界等。當(dāng)移動其中的一個要素時，其公共的部分也要求一起移動，并保持這種公共邊關(guān)系不變。此種情況下，也要將這些要素類放到同一個要素數(shù)據(jù)集中。2、對象類v對象是具有屬性和方法的實體，對象是對象類的實例；對象類中對象具有相同屬性和方法，對象可以和其他對象相關(guān)聯(lián)。v對象類是Geodatabase中的一個表，保存與地理對象相關(guān)聯(lián)的描述性信息，但它們不是地圖上的要素。對象保存為一個元組。v地塊的所有者就是對象類的一個例子?？梢越⒁粋€地塊要素類與所有者對象類之間的數(shù)據(jù)庫連接。 3、要素類 v 要素是空間實體的表示方式。現(xiàn)實世界中，任何實體都具有天然形體，矢量數(shù)據(jù)使

51、用帶有相關(guān)屬性的有序坐標(biāo)集來表現(xiàn)這些實體的形體，這樣的矢量數(shù)據(jù)在ArcInfo中稱呼為要素（Feature）。矢量格式數(shù)據(jù)支持幾何操作，比如計算長度和面積，同時還可以進(jìn)行疊加、相交或最鄰近要素查找等。v 還有一種特殊的矢量數(shù)據(jù)類型稱呼為注記（annotation）。注記屬于和要素相關(guān)聯(lián)的有描述信息的標(biāo)注（label），可以顯示要素的名稱或者其它屬性?？梢詫⒆⒂浝斫鉃樘厥獾臉?biāo)注。u要素類是同種類型（相同幾何形狀）的要素的集合；l具有同樣的幾何類型l具有同樣的空間參考系統(tǒng)l存儲空間對象u要素具有位置特征：幾何體的空間屬性u要素可以參與網(wǎng)絡(luò)幾何和拓?fù)潢P(guān)系要素的類別u簡單要素類包括沒有任何拓?fù)潢P(guān)系的點

52、、線、多邊形或注記。即，一個要素類內(nèi)的點與另一要素類中線的終點可以是一致的，但它們是不同的。這些要素可以彼此獨立地編輯。 u拓?fù)湟仡惥窒拊谝欢ǖ膱D形范圍內(nèi)，它是一個由完整拓?fù)鋯卧M成的一組要素類限定的對象。ArcGIS 包含了 Geodatabase 中最主要的一種圖形拓?fù)鋷缀尉W(wǎng)絡(luò)。要素的特點 要素具有形狀 要素具有空間參考 要素具有屬性 要素具有子類 要素具有關(guān)聯(lián) 要素屬性可以被限制 要素能用規(guī)則來驗證 要素具有拓?fù)潢P(guān)系 要素具有復(fù)雜的行為1）要素具有形狀 u要素的形狀是以 Geometry 這么一個特殊字段存儲在要素類表中的。要素可以用以下這些幾何類型表達(dá)： l點或多點（一組點） l線（

53、一組相連或不相連的線段） l多邊形（不相鄰或嵌套的環(huán)）。環(huán)是由一組連接的、閉合的、不相交的線段組成的 u組成線和多邊形的線段可以是直線、圓弧、貝塞爾（Bezier）曲線和橢圓弧。2）要素具有空間參考 在迪卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)中要素的形狀以 x、y 值存儲。但由于地球表面是粗略的橢球體?？臻g參考詳盡地描述了如何將一組要素的 x、y 坐標(biāo)映射到地球表面上去。 3）要素具有屬性 要素以要素類表中的字段來保存屬性。要素類表是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的表格。屬性定義了要素標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)特性，這些特性可以用數(shù)值、文本或其它描述信息表示。 4）要素具有子類u要素的集合便成為要素類。要素類是一組同類要素的集合。u由于要素類中，要素之間

54、肯定會存在一定的差異。 由建筑物組成的要素類可以被邏輯地分成居民地、商業(yè)用地和工業(yè)用地等子類。u使用子類，你可以細(xì)化控制要素的屬性，如屬性域或?qū)傩砸?guī)則等。 5）要素具有關(guān)聯(lián)v空間關(guān)聯(lián)：所有地理對象都與其它對象存在關(guān)聯(lián)。你可以在不同的要素類中定義地理對象之間的關(guān)聯(lián)。 v屬性關(guān)聯(lián)：也可以定義非空間對象的關(guān)聯(lián)，如房屋與其主人的關(guān)系。拓?fù)潢P(guān)聯(lián)在一個電力設(shè)施系統(tǒng)中編輯要素時，要保證一級線路和二級線路的末端正確連通并且可以在該電力網(wǎng)絡(luò)上做跟蹤分析?？臻g關(guān)聯(lián)當(dāng)處理一幅有建筑物、街區(qū)和學(xué)校的地圖時，可能需要決定在哪個街區(qū)創(chuàng)建某一特定建筑物、在學(xué)校區(qū)域中應(yīng)該有哪些建筑物，還有哪個街區(qū)應(yīng)該不包含建筑物。這些都屬于

55、GIS的基本功能判斷要素是否在另一要素內(nèi)、是否接觸、在另一要素外或與另一要素重疊?？臻g關(guān)聯(lián)是從要素的幾何形狀來獲取的。普通關(guān)聯(lián)有一些對象可能在圖上無法表現(xiàn)關(guān)聯(lián)（如地塊與業(yè)主）。對于地圖上某些要素之間具有的關(guān)聯(lián)，然而它們的空間關(guān)聯(lián)可能很難判斷（如用度表在變壓器鄰近，但它們并不接觸）。這時我們需要使用一般關(guān)聯(lián)，將這兩個要素關(guān)聯(lián)在一起。6）要素屬性可以被限制v為加強(qiáng)數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性，還可以制定屬性域?qū)σ氐膶傩赃M(jìn)行限定。屬性域，表現(xiàn)為一個數(shù)值范圍或合法值的列表，也可以在要素創(chuàng)建之時為其屬性自動分配一個缺省值。可以在要素類中為不同的子類設(shè)置不同的屬性域和缺省值。7）要素能用規(guī)則來驗證v現(xiàn)實世界中的對象

56、存在或改變都是必須遵循一定規(guī)則的?？梢杂眠@樣的規(guī)則來限制幾何網(wǎng)絡(luò)中元素的制約規(guī)則，或者定義這些元素關(guān)聯(lián)的對應(yīng)基數(shù)。8）要素具有拓?fù)潢P(guān)系u各類型要素之間具有的精確的空間位置關(guān)系就叫做拓?fù)洹?例如，宗地的二級小分塊必須是彼此嚴(yán)格毗鄰的，不允許有縫隙和重疊。這種二維關(guān)系稱為平面拓?fù)洹?u幾何網(wǎng)絡(luò)中的線和應(yīng)用設(shè)施必須是不間斷連接的，并且這種連接關(guān)系必須明確定義。這樣的一維關(guān)系圖可稱為幾何網(wǎng)絡(luò)。 9）要素具有復(fù)雜的行為v要素的簡單行為是通過選擇要素類型和拓?fù)潢P(guān)系來實現(xiàn)的，并且建立關(guān)聯(lián)、指定屬性域以及屬性驗證規(guī)則等。 v更多復(fù)雜的要素行為的實現(xiàn)是通過擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)要素和為自定義要素編寫代碼。自定義要素允許復(fù)雜的

57、行為，如定制編輯交互、內(nèi)置分析功能和復(fù)雜的圖形符號化。 4、關(guān)聯(lián)類v 關(guān)聯(lián)類存儲了對象類、要素類兩兩之間的關(guān)聯(lián)信息。關(guān)聯(lián)可以是： 對象類之間的 要素類之間的 要素類和對象類之間的v 關(guān)聯(lián)的類別 簡單的：對象的存在相互依賴 組合的： 沒有原始對象，目標(biāo)對象不能存在 目標(biāo)對象隨原始對象的移動而移動5、拓?fù)鋠 簡單要素類是沒有拓?fù)潢P(guān)系的點、線、多邊形或注記，各要素可以彼此獨立地編輯v 拓?fù)湟仡惥窒拊谝欢ǖ膱D形范圍內(nèi)，是一個有完整拓?fù)鋯卧M成的一組要素類限定的對象，如幾何網(wǎng)絡(luò)6、域和屬性驗證v 域（Domain）是對象屬性的有效值集合。可以是文本型的，也可以是數(shù)值型的。v 屬性驗證：在Geodata

58、base中保存對象的屬性、連接和空間規(guī)則；v 通過關(guān)聯(lián)類和連通規(guī)則（connectivity rules），可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)的完整性。 無須代碼實現(xiàn)7 7、幾何網(wǎng)絡(luò)、幾何網(wǎng)絡(luò)v利用一系列要素類來構(gòu)建幾何網(wǎng)絡(luò)v每個要素類在網(wǎng)絡(luò)上有拓?fù)浣巧玽一個幾何網(wǎng)絡(luò)在同樣的拓?fù)湟?guī)則下有多個要素類幾何網(wǎng)絡(luò)圖示幾何網(wǎng)絡(luò)圖示LateralLateralServiceServiceMainMainFeedFeedValveValveFeature Feature C ClasseslassesGeometric Network要素數(shù)據(jù)集和幾何網(wǎng)絡(luò)要素數(shù)據(jù)集和幾何網(wǎng)絡(luò)WaterWaterFD = Feature Datas

59、etFD = Feature DatasetGN = Geometric NetworkGN = Geometric NetworkFC = FeatureClassFC = FeatureClassOC = Object ClassOC = Object ClassJ = JunctionJ = JunctionE = EdgeE = EdgeFDFDGNGNFCFCFCFCFCFCFCFCFCFCJ JJ JE EE EE EServiceValveMainLateralFeedThe Geodatabase Data ModelThe Geodatabase Data ModelAttr

60、ibuteObjectObject classFeatureFeature classRelationshipRelationship classNetworkColumn, FieldRowTableRow with geometry columnTable with geometry columnRow with two foreign keysTable with two foreign key columnsTables linking elements to featuresRelational viewObject view8、柵格數(shù)據(jù)集柵格 v柵格數(shù)據(jù)集（Raster Datas