GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、“數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)是GISGIS的血液，空間分析是的血液，空間分析是GISGIS的靈魂的靈魂”空間數(shù)據(jù)庫(kù)概述空間數(shù)據(jù)庫(kù)概述 數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)信息系統(tǒng)的基本且重要的組成部數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)信息系統(tǒng)的基本且重要的組成部分。同樣分。同樣, ,在一個(gè)空間項(xiàng)目的工作流程中在一個(gè)空間項(xiàng)目的工作流程中, ,地理信息地理信息系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理工作流程所需的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理工作流程所需的空間數(shù)據(jù), ,輔助用戶輔助用戶用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析、綜合用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析、綜合, ,進(jìn)而進(jìn)行所需的進(jìn)而進(jìn)行所需的決策。決策。l空間數(shù)據(jù)庫(kù)是地理信息系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)場(chǎng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)是地理信息系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)場(chǎng)所。所。l在一個(gè)項(xiàng)目應(yīng)用的工

2、作過(guò)程中在一個(gè)項(xiàng)目應(yīng)用的工作過(guò)程中, ,空間數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)揮著空間數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)揮著核心的作用。核心的作用。 這集中表現(xiàn)在這集中表現(xiàn)在: :用戶在決策過(guò)程中用戶在決策過(guò)程中, ,通過(guò)訪問(wèn)空間通過(guò)訪問(wèn)空間數(shù)據(jù)庫(kù)獲得空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得空間數(shù)據(jù), ,在決策過(guò)程完成后再將決策在決策過(guò)程完成后再將決策結(jié)果存儲(chǔ)到空間數(shù)據(jù)庫(kù)中。空間數(shù)據(jù)庫(kù)的布局和結(jié)果存儲(chǔ)到空間數(shù)據(jù)庫(kù)中?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)的布局和存取能力對(duì)地理信息系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)和工作的效存取能力對(duì)地理信息系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)和工作的效率影響極大。如果在組織的所有工作地點(diǎn)都能很率影響極大。如果在組織的所有工作地點(diǎn)都能很容易地存取各種數(shù)據(jù)容易地存取各種數(shù)據(jù), ,則能使地理信息系統(tǒng)快速響則

3、能使地理信息系統(tǒng)快速響應(yīng)組織內(nèi)決策人員的要求；反之應(yīng)組織內(nèi)決策人員的要求；反之, ,就往往會(huì)妨礙地就往往會(huì)妨礙地理信息系統(tǒng)的快速響應(yīng)。如果獲取空間數(shù)據(jù)很困理信息系統(tǒng)的快速響應(yīng)。如果獲取空間數(shù)據(jù)很困難難, ,就不可能進(jìn)行及時(shí)的決策就不可能進(jìn)行及時(shí)的決策, ,或者只能根據(jù)不完或者只能根據(jù)不完全的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行決策全的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行決策, ,其結(jié)果都可能導(dǎo)致地理信其結(jié)果都可能導(dǎo)致地理信息系統(tǒng)不能得出正確的決策結(jié)果?？梢?jiàn)息系統(tǒng)不能得出正確的決策結(jié)果?？梢?jiàn)空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)在地理信息系統(tǒng)中的重要性庫(kù)在地理信息系統(tǒng)中的重要性是不言而喻的。是不言而喻的。 1 1、 空間數(shù)據(jù)庫(kù)的概念空間數(shù)據(jù)庫(kù)的概念通常通常, ,

4、數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。一個(gè)完整的數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(Database Management System,DBMS)(Database Management System,DBMS)和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)組成部分。用系統(tǒng)三個(gè)組成部分。其中其中, ,數(shù)據(jù)庫(kù)是按照一定的結(jié)構(gòu)組織在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)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；數(shù)據(jù)的集合；數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是提供數(shù)據(jù)庫(kù)建立、使用和管理數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是提供數(shù)據(jù)庫(kù)建立、使用和管理工具的軟件系統(tǒng)；工具的軟件系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)則是為了滿足

5、特定的用戶數(shù)據(jù)處數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)則是為了滿足特定的用戶數(shù)據(jù)處理需求而建立起來(lái)的理需求而建立起來(lái)的, ,具有數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能的應(yīng)用具有數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能的應(yīng)用軟件軟件, ,它提供給用戶一個(gè)訪問(wèn)和操作特定數(shù)據(jù)庫(kù)的它提供給用戶一個(gè)訪問(wèn)和操作特定數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶界面。用戶界面。 空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)也是由上述三個(gè)部分所組成。其中空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)也是由上述三個(gè)部分所組成。其中空間數(shù)據(jù)庫(kù)指的是空間數(shù)據(jù)庫(kù)指的是地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲(chǔ)地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和介質(zhì)上存儲(chǔ)的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和, ,一一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式組織在存儲(chǔ)介般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件

6、的形式組織在存儲(chǔ)介質(zhì)之上的質(zhì)之上的?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)則是指能夠?qū)ξ锢韯t是指能夠?qū)ξ锢斫橘|(zhì)上存儲(chǔ)的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行語(yǔ)義和邏輯上的定介質(zhì)上存儲(chǔ)的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行語(yǔ)義和邏輯上的定義義, ,提供必需的空間數(shù)據(jù)查詢檢索和存取功能提供必需的空間數(shù)據(jù)查詢檢索和存取功能, ,以及以及能夠?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)系統(tǒng)?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是建立在常規(guī)的?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是建立在常規(guī)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之上的。它除了需要完成常規(guī)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之上的。它除了需要完成常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所必備的功能之外庫(kù)管理系統(tǒng)所必備的功能

7、之外, ,還需要提供特定的針還需要提供特定的針對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理功能。對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理功能。 常常有兩種空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法常常有兩種空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法, ,一是直接對(duì)常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展一是直接對(duì)常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展, ,加加入一定數(shù)量的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理功能。運(yùn)用這入一定數(shù)量的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理功能。運(yùn)用這一種方法比較有代表性的是一種方法比較有代表性的是OracleOracle等系統(tǒng)。等系統(tǒng)。另一種方法是在常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之上添加一另一種方法是在常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之上添加一層空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎層空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎, ,以獲得常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功以獲得常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)

8、管理系統(tǒng)功能之外的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的能力。代表性的能之外的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的能力。代表性的系統(tǒng)是系統(tǒng)是ESRIESRI的的SDE(Spatial Database Engine)SDE(Spatial Database Engine)等。等。由地理信息系統(tǒng)的空間分析模型和應(yīng)用模型所組由地理信息系統(tǒng)的空間分析模型和應(yīng)用模型所組成的軟件可以看作是成的軟件可以看作是空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)用系統(tǒng), ,通過(guò)它不但可以全面地管理空間數(shù)據(jù)通過(guò)它不但可以全面地管理空間數(shù)據(jù), ,還還可以運(yùn)用空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與決策。可以運(yùn)用空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與決策。 2 2、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)、空

9、間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)問(wèn)題空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)問(wèn)題, ,其實(shí)質(zhì)是將地理空間客其實(shí)質(zhì)是將地理空間客體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中加以表達(dá)體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中加以表達(dá)的過(guò)程的過(guò)程, ,也就是地理信息系統(tǒng)中空間客體數(shù)據(jù)的也就是地理信息系統(tǒng)中空間客體數(shù)據(jù)的模型化問(wèn)題。模型化問(wèn)題。 1).1).空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程 地理信息系統(tǒng)是人類認(rèn)識(shí)客觀世界、改造客地理信息系統(tǒng)是人類認(rèn)識(shí)客觀世界、改造客觀世界的有力工具。地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用觀世界的有力工具。地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用需要經(jīng)歷一個(gè)由現(xiàn)實(shí)世界到概念世界需要經(jīng)歷一個(gè)由現(xiàn)實(shí)世界到概念世界, ,再到計(jì)算機(jī)再到計(jì)算機(jī)信息世界

10、的轉(zhuǎn)化過(guò)程。如圖信息世界的轉(zhuǎn)化過(guò)程。如圖4-14-1所示。概念世界的所示。概念世界的建立是通過(guò)對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)與抽象建立是通過(guò)對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)與抽象, ,即對(duì)各種不同專業(yè)領(lǐng)域的研究和系統(tǒng)分析即對(duì)各種不同專業(yè)領(lǐng)域的研究和系統(tǒng)分析, ,最終形最終形成地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)所成地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)所需的概念化模型。需的概念化模型。 進(jìn)一步的邏輯模型設(shè)計(jì)進(jìn)一步的邏輯模型設(shè)計(jì), ,其任務(wù)就是把概念模其任務(wù)就是把概念模型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所能夠支持的型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所能夠支持的數(shù)據(jù)模型。邏輯模型設(shè)計(jì)時(shí)最好應(yīng)選擇對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)模型。邏輯模

11、型設(shè)計(jì)時(shí)最好應(yīng)選擇對(duì)某個(gè)概念模型結(jié)構(gòu)支持得最好的數(shù)據(jù)模型概念模型結(jié)構(gòu)支持得最好的數(shù)據(jù)模型, ,然后然后再再選定能支持這種數(shù)據(jù)模型選定能支持這種數(shù)據(jù)模型, ,且最合適的數(shù)據(jù)庫(kù)且最合適的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。最后的存儲(chǔ)模型則是指概念模型反管理系統(tǒng)。最后的存儲(chǔ)模型則是指概念模型反映到計(jì)算機(jī)物理存儲(chǔ)介質(zhì)中的數(shù)據(jù)組織形式。映到計(jì)算機(jī)物理存儲(chǔ)介質(zhì)中的數(shù)據(jù)組織形式。 地理信息系統(tǒng)的概念模型地理信息系統(tǒng)的概念模型, ,是人們從計(jì)算機(jī)環(huán)境的是人們從計(jì)算機(jī)環(huán)境的角度出發(fā)和思考角度出發(fā)和思考, ,對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中各種地理現(xiàn)象、它對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中各種地理現(xiàn)象、它們彼此的聯(lián)系及其發(fā)展過(guò)程的認(rèn)識(shí)及抽象的產(chǎn)物。們彼此的聯(lián)系及其發(fā)展過(guò)程的

12、認(rèn)識(shí)及抽象的產(chǎn)物。具體地說(shuō)具體地說(shuō), ,主要包括對(duì)地理現(xiàn)象和過(guò)程等客體的特主要包括對(duì)地理現(xiàn)象和過(guò)程等客體的特征描述、關(guān)系分析和過(guò)程模擬等內(nèi)容。這些內(nèi)容征描述、關(guān)系分析和過(guò)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、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和應(yīng)用在地理信息系統(tǒng)的軟件工具、數(shù)據(jù)庫(kù)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、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(wèn)題。它們共同構(gòu)成地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)論與技術(shù)問(wèn)題。它們共同構(gòu)成地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)研究的主要內(nèi)容。研究的主要內(nèi)容。 地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)地理

13、空間客體地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)地理空間客體所具有的特性的一些最基本的描述。地理空間是所具有的特性的一些最基本的描述。地理空間是一個(gè)三維的空間一個(gè)三維的空間, ,其空間特性表現(xiàn)為四個(gè)最基本其空間特性表現(xiàn)為四個(gè)最基本的客體類型的客體類型, ,即點(diǎn)、線、面和體等。這些客體類即點(diǎn)、線、面和體等。這些客體類型的關(guān)系是十分復(fù)雜的。一方面型的關(guān)系是十分復(fù)雜的。一方面, ,線可以視為由線可以視為由點(diǎn)組成點(diǎn)組成, ,面可由作為邊界的線所包圍而形成面可由作為邊界的線所包圍而形成, ,體又體又可以由面所包圍而形成?？梢?jiàn)四類空間客體之間可以由面所包圍而形成?？梢?jiàn)四類空間客體之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系存在著內(nèi)在的聯(lián)系

14、, ,只是在構(gòu)成上屬于不同的層只是在構(gòu)成上屬于不同的層次。另一方面次。另一方面, ,隨著觀察這些客體的坐標(biāo)系統(tǒng)的隨著觀察這些客體的坐標(biāo)系統(tǒng)的維數(shù)、視角及比例尺的變化維數(shù)、視角及比例尺的變化, ,客體之間的關(guān)系和客體之間的關(guān)系和內(nèi)容可能按照一定的規(guī)律相互轉(zhuǎn)化。內(nèi)容可能按照一定的規(guī)律相互轉(zhuǎn)化。 例如例如, ,由三維坐標(biāo)系統(tǒng)變?yōu)槎S坐標(biāo)系統(tǒng)后由三維坐標(biāo)系統(tǒng)變?yōu)槎S坐標(biāo)系統(tǒng)后, ,比如比如通過(guò)地圖投影通過(guò)地圖投影, ,空間體可變成面空間體可變成面, ,面可以部分地變面可以部分地變成線成線, ,線可以部分地變成點(diǎn)。視角變化之后線可以部分地變成點(diǎn)。視角變化之后, ,也將也將使某些客體發(fā)生變化。坐標(biāo)系統(tǒng)的比

15、例尺縮小時(shí)使某些客體發(fā)生變化。坐標(biāo)系統(tǒng)的比例尺縮小時(shí), ,部分的體、面、線客體均可能變?yōu)辄c(diǎn)客體。由此部分的體、面、線客體均可能變?yōu)辄c(diǎn)客體。由此可見(jiàn)可見(jiàn), ,空間點(diǎn)、線、面和體等客體及它們之間結(jié)空間點(diǎn)、線、面和體等客體及它們之間結(jié)構(gòu)上的關(guān)系是地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。構(gòu)上的關(guān)系是地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。 所有地理現(xiàn)象和地理過(guò)程中的各種空間客體并非所有地理現(xiàn)象和地理過(guò)程中的各種空間客體并非孤立存在孤立存在, ,而是具有各種復(fù)雜的聯(lián)系。這些聯(lián)系而是具有各種復(fù)雜的聯(lián)系。這些聯(lián)系可以從空間客體的空間、時(shí)間和屬性三個(gè)方面加可以從空間客體的空間、時(shí)間和屬性三個(gè)方面加以考察。以考察。(1)(1)

16、客體間的空間聯(lián)系大體上可以分解為空間位客體間的空間聯(lián)系大體上可以分解為空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間關(guān)系、空間相關(guān)、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(jì)、空間趨勢(shì)、空間對(duì)比和空間運(yùn)動(dòng)等等空間統(tǒng)計(jì)、空間趨勢(shì)、空間對(duì)比和空間運(yùn)動(dòng)等等聯(lián)系形式。聯(lián)系形式。 空間位置空間位置描述的是空間客體個(gè)體的定位信息；描述的是空間客體個(gè)體的定位信息；空間分布空間分布是描述空間客體的群體定位信息是描述空間客體的群體定位信息, ,且通常且通常能夠從空間概率、空間結(jié)構(gòu)、空間聚類、離散度能夠從空間概率、空間結(jié)構(gòu)、空間聚類、離散度和空間延展等方面予以描述；和空間延展等方面予以描述；空間形態(tài)空間形態(tài)反映空間

17、客體的形狀和結(jié)構(gòu)；反映空間客體的形狀和結(jié)構(gòu)；空間關(guān)系空間關(guān)系是基于位置和形態(tài)的實(shí)體關(guān)系；是基于位置和形態(tài)的實(shí)體關(guān)系；空間相關(guān)空間相關(guān)是空間客體基于屬性數(shù)據(jù)上的關(guān)系；是空間客體基于屬性數(shù)據(jù)上的關(guān)系；空間統(tǒng)計(jì)空間統(tǒng)計(jì)描述空間客體的數(shù)量、質(zhì)量信息描述空間客體的數(shù)量、質(zhì)量信息, ,又稱為又稱為空間計(jì)量空間計(jì)量；空間趨勢(shì)空間趨勢(shì)反映客體空間分布的總體變化規(guī)律；反映客體空間分布的總體變化規(guī)律；空間對(duì)比空間對(duì)比可以體現(xiàn)在數(shù)量、質(zhì)量和形態(tài)三個(gè)方面；可以體現(xiàn)在數(shù)量、質(zhì)量和形態(tài)三個(gè)方面；空間運(yùn)動(dòng)空間運(yùn)動(dòng)則反映空間客體隨時(shí)間的遷移或變化。則反映空間客體隨時(shí)間的遷移或變化。以上種種空間信息基本上反映了空間分析所能揭示

18、以上種種空間信息基本上反映了空間分析所能揭示的信息內(nèi)涵的信息內(nèi)涵, ,彼此互有區(qū)別又有聯(lián)系。彼此互有區(qū)別又有聯(lián)系。 (2)(2)客體之間的時(shí)間聯(lián)系一般可以通過(guò)客體變化客體之間的時(shí)間聯(lián)系一般可以通過(guò)客體變化過(guò)程來(lái)反映。過(guò)程來(lái)反映。有些客體數(shù)據(jù)的變化周期很長(zhǎng)有些客體數(shù)據(jù)的變化周期很長(zhǎng), ,如地質(zhì)地貌等數(shù)如地質(zhì)地貌等數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化。而有些空間數(shù)據(jù)則變化很快據(jù)隨時(shí)間的變化。而有些空間數(shù)據(jù)則變化很快, ,需要及時(shí)更新需要及時(shí)更新, ,如土地利用數(shù)據(jù)等。如土地利用數(shù)據(jù)等?？腕w時(shí)間信息的表達(dá)和處理構(gòu)成了空間時(shí)態(tài)地理客體時(shí)間信息的表達(dá)和處理構(gòu)成了空間時(shí)態(tài)地理信息系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)庫(kù)的基本內(nèi)容。信息系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)庫(kù)的

19、基本內(nèi)容。 (3)(3)客體間的屬性聯(lián)系主要體現(xiàn)為屬性多級(jí)分類體客體間的屬性聯(lián)系主要體現(xiàn)為屬性多級(jí)分類體系中的從屬關(guān)系、聚類關(guān)系和相關(guān)關(guān)系。系中的從屬關(guān)系、聚類關(guān)系和相關(guān)關(guān)系。從屬關(guān)系從屬關(guān)系主要反映各客體之間的上下級(jí)或包含關(guān)系；主要反映各客體之間的上下級(jí)或包含關(guān)系；聚類關(guān)系聚類關(guān)系是反映客體之間的相似程度及并行關(guān)系；是反映客體之間的相似程度及并行關(guān)系；相關(guān)關(guān)系相關(guān)關(guān)系則反映不同類客體之間的某種直接或間接則反映不同類客體之間的某種直接或間接的并發(fā)或共生關(guān)系。的并發(fā)或共生關(guān)系。屬性聯(lián)系可以通過(guò)地理信息系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)屬性聯(lián)系可以通過(guò)地理信息系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)加以實(shí)現(xiàn)。加以實(shí)現(xiàn)。 2).2)

20、.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)對(duì)于上述地理空間客體及其聯(lián)系的數(shù)學(xué)描述對(duì)于上述地理空間客體及其聯(lián)系的數(shù)學(xué)描述, ,可以用可以用數(shù)據(jù)模型這個(gè)概念進(jìn)行概括。數(shù)據(jù)模型這個(gè)概念進(jìn)行概括。建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的目的建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的目的, ,是揭示空間客是揭示空間客體的本質(zhì)特性體的本質(zhì)特性, ,并對(duì)其進(jìn)行抽象化并對(duì)其進(jìn)行抽象化, ,使之轉(zhuǎn)化為計(jì)算使之轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠接受和處理的數(shù)據(jù)形式。在地理信息系統(tǒng)研機(jī)能夠接受和處理的數(shù)據(jù)形式。在地理信息系統(tǒng)研究中究中, ,空間數(shù)據(jù)模型就是對(duì)空間客體進(jìn)行描述和表達(dá)空間數(shù)據(jù)模型就是對(duì)空間客體進(jìn)行描述和表達(dá)的數(shù)學(xué)手段的數(shù)學(xué)手段, ,使之能

21、反映客體的某些結(jié)構(gòu)特性和行為使之能反映客體的某些結(jié)構(gòu)特性和行為功能。按數(shù)據(jù)模型組織的空間數(shù)據(jù)使得數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。按數(shù)據(jù)模型組織的空間數(shù)據(jù)使得數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理系統(tǒng)能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理, ,幫助用戶查詢、幫助用戶查詢、檢索、增刪和修改數(shù)據(jù)檢索、增刪和修改數(shù)據(jù), ,保障空間數(shù)據(jù)的獨(dú)立性、完保障空間數(shù)據(jù)的獨(dú)立性、完整性和安全性整性和安全性, ,以利于改善對(duì)空間數(shù)據(jù)資源的使用和以利于改善對(duì)空間數(shù)據(jù)資源的使用和管理。管理。 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)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)劣的主要因素之一劣的主要因素之一。數(shù)據(jù)組織的好壞直接影響到。數(shù)據(jù)組

22、織的好壞直接影響到空間數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)查詢、檢索的方式、速度和效空間數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)查詢、檢索的方式、速度和效率。從這一意義上看率。從這一意義上看, ,空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)最終可以空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)最終可以歸結(jié)為空間數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)。歸結(jié)為空間數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中通常采用的數(shù)據(jù)模型主要有層次模數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中通常采用的數(shù)據(jù)模型主要有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型, ,以及語(yǔ)義模型、面向?qū)σ约罢Z(yǔ)義模型、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型等。這些數(shù)據(jù)模型都可以用于空間象的數(shù)據(jù)模型等。這些數(shù)據(jù)模型都可以用于空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。 3).3).空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的原則、步驟和技術(shù)方法空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的原則

23、、步驟和技術(shù)方法 隨著地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展隨著地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展, ,空空間數(shù)據(jù)庫(kù)所能表達(dá)的空間對(duì)象日益復(fù)雜間數(shù)據(jù)庫(kù)所能表達(dá)的空間對(duì)象日益復(fù)雜, ,數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)和用戶功能日益集成化用戶功能日益集成化, ,從而對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)從而對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)程提出了更高的要求。許多早期的空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)程提出了更高的要求。許多早期的空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程著重強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)庫(kù)的物理實(shí)現(xiàn)計(jì)過(guò)程著重強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)庫(kù)的物理實(shí)現(xiàn), ,注重于數(shù)注重于數(shù)據(jù)記錄的存儲(chǔ)和存取方法。設(shè)計(jì)人員往往只需要據(jù)記錄的存儲(chǔ)和存取方法。設(shè)計(jì)人員往往只需要考慮系統(tǒng)各個(gè)單項(xiàng)獨(dú)立功能的實(shí)現(xiàn)考慮系統(tǒng)各個(gè)單項(xiàng)獨(dú)立功能的實(shí)現(xiàn),

24、 ,從而也只考慮從而也只考慮少數(shù)幾個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的組織少數(shù)幾個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的組織, ,然后選擇適當(dāng)?shù)乃饕缓筮x擇適當(dāng)?shù)乃饕夹g(shù)技術(shù), ,以滿足實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能時(shí)的性能要求。以滿足實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能時(shí)的性能要求。 對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)已提出許多對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)已提出許多準(zhǔn)則準(zhǔn)則, ,其中包其中包括括: :盡量減少空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余量；盡量減少空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余量；提供穩(wěn)定的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供穩(wěn)定的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), ,在用戶的需要改變?cè)谟脩舻男枰淖儠r(shí)時(shí), ,該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能迅速作相應(yīng)的變化；該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能迅速作相應(yīng)的變化；滿足用戶對(duì)空間數(shù)據(jù)及時(shí)訪問(wèn)的需求滿足用戶對(duì)空間數(shù)據(jù)及時(shí)訪問(wèn)的需求, ,并能高并能高效地提供用戶所需

25、的空間數(shù)據(jù)查詢結(jié)果；效地提供用戶所需的空間數(shù)據(jù)查詢結(jié)果；在數(shù)據(jù)元素間維持復(fù)雜的聯(lián)系在數(shù)據(jù)元素間維持復(fù)雜的聯(lián)系, ,以反映空間數(shù)以反映空間數(shù)據(jù)的復(fù)雜性；據(jù)的復(fù)雜性；支持多種多樣的決策需要支持多種多樣的決策需要, ,具有較強(qiáng)的應(yīng)用適具有較強(qiáng)的應(yīng)用適應(yīng)性。應(yīng)性。 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)往往是一件相當(dāng)復(fù)雜的任地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)往往是一件相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)務(wù), ,為有效地完成這一任務(wù)特別需要一些合適的技為有效地完成這一任務(wù)特別需要一些合適的技術(shù)術(shù), ,同時(shí)還要求將這些設(shè)計(jì)技術(shù)正確組織起來(lái)同時(shí)還要求將這些設(shè)計(jì)技術(shù)正確組織起來(lái), ,構(gòu)成構(gòu)成一個(gè)有序的設(shè)計(jì)過(guò)程。一個(gè)有序的設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)過(guò)程是有區(qū)設(shè)計(jì)

26、技術(shù)和設(shè)計(jì)過(guò)程是有區(qū)別的別的。設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)是指數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者所使用的設(shè)計(jì)工具是指數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者所使用的設(shè)計(jì)工具, ,其其中包括各種算法、文本化方法、用戶組織的圖形表中包括各種算法、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(kù)定義的方法及編程技示法、各種轉(zhuǎn)化規(guī)則、數(shù)據(jù)庫(kù)定義的方法及編程技術(shù)術(shù); ;而而設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)過(guò)程則確定了這些技術(shù)的使用順序。例則確定了這些技術(shù)的使用順序。例如如, ,在一個(gè)規(guī)范的設(shè)計(jì)過(guò)程中在一個(gè)規(guī)范的設(shè)計(jì)過(guò)程中, ,可能要求設(shè)計(jì)人員首可能要求設(shè)計(jì)人員首先用圖形表示用戶數(shù)據(jù)先用圖形表示用戶數(shù)據(jù), ,再使用轉(zhuǎn)換規(guī)則生成數(shù)據(jù)再使用轉(zhuǎn)換規(guī)則生成數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)庫(kù)結(jié)構(gòu), ,下一步再用

27、某些確定的算法優(yōu)化這一結(jié)構(gòu)下一步再用某些確定的算法優(yōu)化這一結(jié)構(gòu), ,這些工作完成后這些工作完成后, ,就可進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的定義工作和程就可進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的定義工作和程序開(kāi)發(fā)工作。序開(kāi)發(fā)工作。 一般說(shuō)來(lái)一般說(shuō)來(lái), ,數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù)分為下列兩類數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù)分為下列兩類: :數(shù)據(jù)分?jǐn)?shù)據(jù)分析技術(shù)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(yǔ)義數(shù)據(jù)分析技術(shù)是用于分析用戶數(shù)據(jù)的語(yǔ)義的技術(shù)手段；的技術(shù)手段；技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù), ,技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)用于技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)用于將數(shù)據(jù)分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。將數(shù)據(jù)分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。上述兩類技術(shù)所處理的是兩類不同的問(wèn)題。第一類上述兩類技術(shù)所處理的是兩類不

28、同的問(wèn)題。第一類問(wèn)題考慮的是正確的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)問(wèn)題考慮的是正確的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù), ,這些問(wèn)題通過(guò)使用這些問(wèn)題通過(guò)使用諸如消除數(shù)據(jù)冗余技術(shù)、保證數(shù)據(jù)庫(kù)穩(wěn)定性技術(shù)、諸如消除數(shù)據(jù)冗余技術(shù)、保證數(shù)據(jù)庫(kù)穩(wěn)定性技術(shù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)解決結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)解決, ,其目的是使用戶易于存取數(shù)其目的是使用戶易于存取數(shù)據(jù)據(jù), ,從而滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)的各種需求。第二類問(wèn)題從而滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)的各種需求。第二類問(wèn)題是保證所實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)能有效地使用數(shù)據(jù)資源是保證所實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)能有效地使用數(shù)據(jù)資源, ,解解決這個(gè)問(wèn)題要用到一些技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)決這個(gè)問(wèn)題要用到一些技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù), ,例如選擇合例如選擇合適的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及采用有效的存取方法等等。適的存

29、儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及采用有效的存取方法等等。 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括了數(shù)據(jù)模型的三個(gè)方面數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括了數(shù)據(jù)模型的三個(gè)方面: :即即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束。具體區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束。具體區(qū)分為為: :靜態(tài)特性設(shè)計(jì)靜態(tài)特性設(shè)計(jì), ,又稱結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)。也就是根又稱結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)。也就是根據(jù)給定的應(yīng)用環(huán)境據(jù)給定的應(yīng)用環(huán)境, ,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型( (即數(shù)據(jù)即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)) )或數(shù)據(jù)庫(kù)模式。它包括概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和邏輯或數(shù)據(jù)庫(kù)模式。它包括概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì), ,又稱數(shù)據(jù)庫(kù)的行為特性設(shè)計(jì)。設(shè)又稱數(shù)據(jù)庫(kù)的行為特性設(shè)

30、計(jì)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢、靜態(tài)事務(wù)處理和報(bào)表處理等應(yīng)用計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢、靜態(tài)事務(wù)處理和報(bào)表處理等應(yīng)用程序程序; ;物理設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)。根據(jù)動(dòng)態(tài)特性。根據(jù)動(dòng)態(tài)特性, ,即應(yīng)用處理要求即應(yīng)用處理要求, ,在選在選定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)環(huán)境之下定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)環(huán)境之下, ,把靜態(tài)特性設(shè)計(jì)中把靜態(tài)特性設(shè)計(jì)中得到的數(shù)據(jù)庫(kù)模式加以物理實(shí)現(xiàn)得到的數(shù)據(jù)庫(kù)模式加以物理實(shí)現(xiàn), ,即設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的即設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)模式和存取方法。存儲(chǔ)模式和存取方法。 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程包括以下幾個(gè)典型步驟數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程包括以下幾個(gè)典型步驟, ,在在設(shè)計(jì)的不同的階段要考慮不同的問(wèn)題設(shè)計(jì)的不同的階段要考慮不同的問(wèn)題, ,每類問(wèn)題有每類問(wèn)題

31、有其不同的自然論域。在每個(gè)設(shè)計(jì)階段必須選擇適其不同的自然論域。在每個(gè)設(shè)計(jì)階段必須選擇適當(dāng)?shù)恼撌龇椒芭c其相應(yīng)的設(shè)計(jì)技術(shù)。這種方法當(dāng)?shù)恼撌龇椒芭c其相應(yīng)的設(shè)計(jì)技術(shù)。這種方法強(qiáng)調(diào)的是強(qiáng)調(diào)的是, ,首先將確定用戶需求與完成技術(shù)設(shè)計(jì)相首先將確定用戶需求與完成技術(shù)設(shè)計(jì)相互獨(dú)立開(kāi)來(lái)互獨(dú)立開(kāi)來(lái), ,而對(duì)其中每一個(gè)大的設(shè)計(jì)階段再劃分而對(duì)其中每一個(gè)大的設(shè)計(jì)階段再劃分為若干更細(xì)的設(shè)計(jì)步驟為若干更細(xì)的設(shè)計(jì)步驟, ,如圖如圖4-24-2所示所示: :(1)(1)需求分析需求分析。即用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析與某一特定的。即用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析與某一特定的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)集合。 (2)(2)概念設(shè)計(jì)概念

32、設(shè)計(jì)。把用戶的需求加以解釋。把用戶的需求加以解釋, ,并用概念模并用概念模型表達(dá)出來(lái)。概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的抽型表達(dá)出來(lái)。概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的抽象象, ,具有獨(dú)立于具體的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)具有獨(dú)立于具體的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn), ,因此是用因此是用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言。戶和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言。數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析和概念設(shè)計(jì)階段需要建立數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析和概念設(shè)計(jì)階段需要建立數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型, ,可采用的建模技術(shù)方法主要有三類可采用的建模技術(shù)方法主要有三類: :一是一是面向記錄的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型面向記錄的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型, ,包括層次模型、網(wǎng)狀模包括層次模型

33、、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型型和關(guān)系模型; ;二是注重描述數(shù)據(jù)及其之間語(yǔ)義關(guān)二是注重描述數(shù)據(jù)及其之間語(yǔ)義關(guān)系的語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型系的語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型, ,如實(shí)體如實(shí)體- -聯(lián)系模型等聯(lián)系模型等; ;三是面向三是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型對(duì)象的數(shù)據(jù)模型, ,它是在前兩類數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上它是在前兩類數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)建模技術(shù)。發(fā)展起來(lái)的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)建模技術(shù)。(3)(3)邏輯設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的任務(wù)是：把信息。數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的任務(wù)是：把信息世界中的概念模型利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所提供的工世界中的概念模型利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所提供的工具映射為計(jì)算機(jī)世界中為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的具映射為計(jì)算機(jī)世界

34、中為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型, ,并用數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)。并用數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)。邏輯設(shè)計(jì)又稱為數(shù)據(jù)模型映射邏輯設(shè)計(jì)又稱為數(shù)據(jù)模型映射。所以。所以, ,邏輯設(shè)計(jì)是邏輯設(shè)計(jì)是根據(jù)概念模型和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)選擇的。例如將根據(jù)概念模型和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)選擇的。例如將上述概念設(shè)計(jì)所獲得的實(shí)體上述概念設(shè)計(jì)所獲得的實(shí)體- -聯(lián)系模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系聯(lián)系模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型。數(shù)據(jù)庫(kù)模型。 (4)(4)物理設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)指數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)指數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)路徑的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)路徑的設(shè)計(jì), ,即將數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模型即將數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模型在實(shí)際的物理存儲(chǔ)設(shè)備上加以實(shí)現(xiàn)在

35、實(shí)際的物理存儲(chǔ)設(shè)備上加以實(shí)現(xiàn), ,從而建立一從而建立一個(gè)具有較好性能的物理數(shù)據(jù)庫(kù)。該過(guò)程依賴于給個(gè)具有較好性能的物理數(shù)據(jù)庫(kù)。該過(guò)程依賴于給定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在這一階段定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在這一階段, ,設(shè)計(jì)人員需要考設(shè)計(jì)人員需要考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)問(wèn)題慮數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)問(wèn)題: :即所有數(shù)據(jù)在硬件設(shè)備上即所有數(shù)據(jù)在硬件設(shè)備上的存儲(chǔ)方式的存儲(chǔ)方式, ,管理和存取數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)管理和存取數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng), ,數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以保證用戶以其所熟悉的方式存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)位置的分布方式等。以及數(shù)據(jù)在各個(gè)位置的分布方式等。 3 3、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)和維護(hù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)

36、的實(shí)現(xiàn)和維護(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)根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果, ,就可就可以在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建起實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)以在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建起實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu), ,裝入裝入空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù), ,并測(cè)試和運(yùn)行并測(cè)試和運(yùn)行, ,這個(gè)過(guò)程就是空間數(shù)據(jù)庫(kù)這個(gè)過(guò)程就是空間數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)過(guò)程, ,它包括它包括: :建立實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)建立實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu); ;裝入試驗(yàn)性的空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行測(cè)試裝入試驗(yàn)性的空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行測(cè)試, ,以以確認(rèn)其功能和性能是否滿足設(shè)計(jì)要求確認(rèn)其功能和性能是否滿足設(shè)計(jì)要求, ,并檢查對(duì)數(shù)并檢

37、查對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)空間的占有情況據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)空間的占有情況; ;裝入實(shí)際的空間數(shù)據(jù)裝入實(shí)際的空間數(shù)據(jù), ,即數(shù)據(jù)庫(kù)的加載即數(shù)據(jù)庫(kù)的加載, ,建立起實(shí)建立起實(shí)際運(yùn)行的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。際運(yùn)行的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。 2).2).相關(guān)的其他設(shè)計(jì)相關(guān)的其他設(shè)計(jì)其他設(shè)計(jì)的工作包括加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性、其他設(shè)計(jì)的工作包括加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性、完整性控制完整性控制, ,以及保證一致性、可恢復(fù)性等以及保證一致性、可恢復(fù)性等, ,總之總之是以犧牲數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行效率為代價(jià)的。設(shè)計(jì)人員的是以犧牲數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行效率為代價(jià)的。設(shè)計(jì)人員的任務(wù)就是要在實(shí)現(xiàn)代價(jià)和盡可能多的功能之間進(jìn)任務(wù)就是要在實(shí)現(xiàn)代價(jià)和盡可能多的功能之間進(jìn)行合理的平衡。這一設(shè)計(jì)過(guò)程

38、包括行合理的平衡。這一設(shè)計(jì)過(guò)程包括: : (1)(1)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的再組織設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的再組織設(shè)計(jì)。對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的。對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的概念、邏輯和物理結(jié)構(gòu)的改變稱為再組織概念、邏輯和物理結(jié)構(gòu)的改變稱為再組織, ,其中其中改變概念或邏輯結(jié)構(gòu)又稱再構(gòu)造改變概念或邏輯結(jié)構(gòu)又稱再構(gòu)造, ,改變物理結(jié)構(gòu)改變物理結(jié)構(gòu)稱為再格式化。再組織通常是由于環(huán)境需求的稱為再格式化。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(kù)管理系變化或性能原因而引起的。一般數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng), ,特別是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)都提供數(shù)據(jù)庫(kù)特別是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)都提供數(shù)據(jù)庫(kù)再組織的實(shí)用程序。再組織的實(shí)用程序。 (2)(2)故

39、障恢復(fù)方案設(shè)計(jì)故障恢復(fù)方案設(shè)計(jì)。在空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中考。在空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中考慮的故障恢復(fù)方案慮的故障恢復(fù)方案, ,一般是基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一般是基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供的故障恢復(fù)手段提供的故障恢復(fù)手段, ,如果數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)已經(jīng)如果數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)介質(zhì)的故障提供了完善的軟硬件故障恢復(fù)和存儲(chǔ)介質(zhì)的故障恢復(fù)手段恢復(fù)手段, ,那么設(shè)計(jì)階段的任務(wù)就簡(jiǎn)化為確定系那么設(shè)計(jì)階段的任務(wù)就簡(jiǎn)化為確定系統(tǒng)登錄的物理參數(shù)統(tǒng)登錄的物理參數(shù), ,如緩沖區(qū)個(gè)數(shù)、大小如緩沖區(qū)個(gè)數(shù)、大小, ,邏輯塊邏輯塊的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度, ,物理設(shè)備等。否則就要制訂人工備份方物理設(shè)備等。否則就要制訂人工備份方案。案

40、。 (3)(3)安全性考慮安全性考慮。許多數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)都有描述各種。許多數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)都有描述各種對(duì)象對(duì)象( (記錄記錄, ,數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)) )的存取權(quán)限的成分。在設(shè)計(jì)時(shí)根的存取權(quán)限的成分。在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)用戶需求分析據(jù)用戶需求分析, ,規(guī)定相應(yīng)的存取權(quán)限。子模式是實(shí)規(guī)定相應(yīng)的存取權(quán)限。子模式是實(shí)現(xiàn)安全性要求的一個(gè)重要手段。也可在應(yīng)用程序中現(xiàn)安全性要求的一個(gè)重要手段。也可在應(yīng)用程序中設(shè)置密碼設(shè)置密碼, ,對(duì)不同的使用者給予一定的密碼對(duì)不同的使用者給予一定的密碼, ,以密碼以密碼控制使用級(jí)別?？刂剖褂眉?jí)別。(4)(4)事務(wù)控制事務(wù)控制。大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)都支持事務(wù)概。大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)都支持事

41、務(wù)概念念, ,以保證多用戶環(huán)境下的數(shù)據(jù)完整性和一致性。事以保證多用戶環(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)系統(tǒng)控制以數(shù)據(jù)操作語(yǔ)句為單位操作語(yǔ)句為單位, ,人工控制則以事務(wù)的開(kāi)始和結(jié)束語(yǔ)人工控制則以事務(wù)的開(kāi)始和結(jié)束語(yǔ)句顯示實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)也提供封鎖粒句顯示實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)也提供封鎖粒度的選擇度的選擇, ,封鎖粒度一般有庫(kù)級(jí)、記錄級(jí)和數(shù)據(jù)項(xiàng)級(jí)。封鎖粒度一般有庫(kù)級(jí)、記錄級(jí)和數(shù)據(jù)項(xiàng)級(jí)。粒度越大控制越簡(jiǎn)單粒度越大控制越簡(jiǎn)單, ,但并發(fā)性能差。這些在相關(guān)的但并發(fā)性能差。這些在相關(guān)的設(shè)計(jì)中都要統(tǒng)籌考慮。設(shè)計(jì)中都要統(tǒng)籌

42、考慮。 3).3).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) 空間數(shù)據(jù)庫(kù)投入正式運(yùn)行空間數(shù)據(jù)庫(kù)投入正式運(yùn)行, ,標(biāo)志著數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)志著數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作的結(jié)束和運(yùn)行維護(hù)階段的開(kāi)始。本和應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作的結(jié)束和運(yùn)行維護(hù)階段的開(kāi)始。本階段的主要工作是：階段的主要工作是：維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和完整性：需要及時(shí)調(diào)維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和完整性：需要及時(shí)調(diào)整授權(quán)和密碼整授權(quán)和密碼, ,轉(zhuǎn)儲(chǔ)及恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)；轉(zhuǎn)儲(chǔ)及恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)；監(jiān)測(cè)并改善數(shù)據(jù)庫(kù)性能：分析評(píng)估存儲(chǔ)空間和響監(jiān)測(cè)并改善數(shù)據(jù)庫(kù)性能：分析評(píng)估存儲(chǔ)空間和響應(yīng)時(shí)間應(yīng)時(shí)間, ,必要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的再組織；必要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的再組織；增加新的功能：對(duì)現(xiàn)有功能

43、按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)充；增加新的功能：對(duì)現(xiàn)有功能按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)充；修改錯(cuò)誤：包括程序和數(shù)據(jù)。修改錯(cuò)誤：包括程序和數(shù)據(jù)。 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) 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型l關(guān)系模型（關(guān)系模型（relational model）滿足一定條件的二維表格滿足一定條件的二維表格l層次模型（層次模型（hierarchical model）以記錄類型為節(jié)點(diǎn)的有以記錄類型為節(jié)點(diǎn)的有向樹(shù)（向樹(shù)（tree），其主要特征是：），其主要特征是： （1）除根節(jié)點(diǎn)外，任何）除根節(jié)點(diǎn)外，任何節(jié)點(diǎn)都有且節(jié)點(diǎn)都有且 只有一個(gè)只有一個(gè)“父親父親”；（；（2）“父父”節(jié)點(diǎn)表示節(jié)點(diǎn)表示的實(shí)體與的實(shí)體與“子子”

44、節(jié)點(diǎn)表示的實(shí)體是一對(duì)多的聯(lián)系。節(jié)點(diǎn)表示的實(shí)體是一對(duì)多的聯(lián)系。l網(wǎng)狀模型（網(wǎng)狀模型（network model）l特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）可以有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒(méi)有）可以有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒(méi)有“父父”結(jié)點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)；l 2）至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)）至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)“父父”結(jié)點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)；l 3）結(jié)點(diǎn)之間可以有多種聯(lián)系；）結(jié)點(diǎn)之間可以有多種聯(lián)系；l 4）可以存在回路。）可以存在回路?？臻g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)義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展中起了重要的作用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展中起了重要的作用, ,但仍然但仍然存在許多的不足存在許多的不

45、足, ,可概括為：可概括為：(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)模型基本結(jié)構(gòu)是記錄傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型基本結(jié)構(gòu)是記錄, ,而人類對(duì)現(xiàn)實(shí)世界而人類對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)往往以某個(gè)事物或概念為單位。這些可以互相的認(rèn)識(shí)往往以某個(gè)事物或概念為單位。這些可以互相區(qū)別的事物或概念統(tǒng)稱為客體?？腕w與記錄不一定相區(qū)別的事物或概念統(tǒng)稱為客體。客體與記錄不一定相對(duì)應(yīng)。記錄的組成往往從計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的角度加以考慮對(duì)應(yīng)。記錄的組成往往從計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的角度加以考慮, ,而不一定反映人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)而不一定反映人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí), ,不利于建立數(shù)據(jù)不利于建立數(shù)據(jù)

46、的概念模型。的概念模型。 (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。 除了對(duì)客體本身的描述之外除了對(duì)客體本身的描述之外, ,對(duì)客體間聯(lián)系的描述對(duì)客體間聯(lián)系的描述也是數(shù)據(jù)模型的一個(gè)重要方面。層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型也是數(shù)據(jù)模型的一個(gè)重要方面。層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型雖然提供了顯式的聯(lián)系描述手段雖然提供了顯式的聯(lián)系描述手段, ,但這些聯(lián)系形式不是但這些聯(lián)系形式不是客體間聯(lián)系的自然表示客體間聯(lián)系的自然表示, ,而是聯(lián)系的物理實(shí)現(xiàn)的描述。而是聯(lián)系的物理實(shí)現(xiàn)的描述。這樣就把本來(lái)應(yīng)該對(duì)用戶隱藏的物理實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)這樣就把本來(lái)應(yīng)該對(duì)用戶隱藏的物理實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié), ,當(dāng)作當(dāng)作數(shù)據(jù)模型的組

47、成部分呈現(xiàn)在用戶面前數(shù)據(jù)模型的組成部分呈現(xiàn)在用戶面前, ,既不自然又不便既不自然又不便于用戶理解和使用于用戶理解和使用, ,而且也有損于數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。而且也有損于數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。關(guān)系數(shù)據(jù)模型雖然避免了這個(gè)缺點(diǎn)關(guān)系數(shù)據(jù)模型雖然避免了這個(gè)缺點(diǎn), ,客體間的聯(lián)系也可客體間的聯(lián)系也可以用關(guān)系來(lái)表示以用關(guān)系來(lái)表示, ,但關(guān)系數(shù)據(jù)模型很難從數(shù)據(jù)模型看出但關(guān)系數(shù)據(jù)模型很難從數(shù)據(jù)模型看出客體間的聯(lián)系。一個(gè)客體與哪些客體有聯(lián)系客體間的聯(lián)系。一個(gè)客體與哪些客體有聯(lián)系, ,必須檢查必須檢查每個(gè)關(guān)系才可能知道?，F(xiàn)實(shí)世界中的客體聯(lián)系被掩蓋每個(gè)關(guān)系才可能知道。現(xiàn)實(shí)世界中的客體聯(lián)系被掩蓋在記錄、屬性之中?？傊谟涗洝?/p>

48、屬性之中?？傊? ,三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型都難以自三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型都難以自然地表示客體間的聯(lián)系然地表示客體間的聯(lián)系, ,這是它們的一個(gè)主要弱點(diǎn)。這是它們的一個(gè)主要弱點(diǎn)。 (3)(3)語(yǔ)義語(yǔ)義(semantic)(semantic)貧乏。貧乏。三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型都或多或少含有一些語(yǔ)義三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型都或多或少含有一些語(yǔ)義, ,例如關(guān)例如關(guān)系數(shù)據(jù)模型的主關(guān)鍵字系數(shù)據(jù)模型的主關(guān)鍵字, ,層次數(shù)據(jù)模型中的主從關(guān)系層次數(shù)據(jù)模型中的主從關(guān)系, ,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型中的系都提供了一定的語(yǔ)義信息。但網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型中的系都提供了一定的語(yǔ)義信息。但是就總體而言是就總體而言, ,它們能夠表達(dá)的語(yǔ)義是貧乏的。記錄它們能夠表達(dá)的語(yǔ)義是

49、貧乏的。記錄各個(gè)屬性間的關(guān)系及其作用不夠明確各個(gè)屬性間的關(guān)系及其作用不夠明確, ,這就要求用戶這就要求用戶通過(guò)文字來(lái)描述這些記錄的語(yǔ)義通過(guò)文字來(lái)描述這些記錄的語(yǔ)義, ,但這些文字描述又但這些文字描述又不是數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分。此外不是數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分。此外, ,它們對(duì)客體間聯(lián)系的語(yǔ)它們對(duì)客體間聯(lián)系的語(yǔ)義描述義描述, ,也缺少必要的手段。也缺少必要的手段。 交互關(guān)系交互關(guān)系 、 從屬關(guān)從屬關(guān)系系 、 性質(zhì)性質(zhì) 、 組成組成 等都是代表語(yǔ)義不同的聯(lián)系等都是代表語(yǔ)義不同的聯(lián)系, ,卻用同樣的記錄結(jié)構(gòu)表示卻用同樣的記錄結(jié)構(gòu)表示, ,并且缺少描述這些聯(lián)系的并且缺少描述這些聯(lián)系的相應(yīng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)結(jié)構(gòu), ,在語(yǔ)義上無(wú)法

50、區(qū)分這些聯(lián)系。在語(yǔ)義上無(wú)法區(qū)分這些聯(lián)系。 (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。 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型原來(lái)都是面向事物處理的。它們傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型原來(lái)都是面向事物處理的。它們一般只提供最常用的一些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型一般只提供最常用的一些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型, ,例如整數(shù)、例如整數(shù)、實(shí)數(shù)、字符串等實(shí)數(shù)、字符串等, ,而且不允許用戶自己定義新的數(shù)據(jù)而且不允許用戶自己定義新的數(shù)據(jù)類型。但在有些應(yīng)用中類型。但在有些應(yīng)用中, ,希望屬性值不直接給出希望屬性值不直接給出, ,而而是由公式、規(guī)則或過(guò)程推導(dǎo)而得。有時(shí)不但要知道是由公式、規(guī)則或過(guò)程推導(dǎo)而得。有時(shí)不但要知道數(shù)據(jù)的當(dāng)前值數(shù)據(jù)的當(dāng)前值, ,還

51、要知道不同時(shí)間的數(shù)值。這些功能還要知道不同時(shí)間的數(shù)值。這些功能在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型中都不支持。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型中都不支持。 為了克服傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型存在的缺陷為了克服傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型存在的缺陷, ,從從2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代后期開(kāi)始年代后期開(kāi)始, ,陸續(xù)出現(xiàn)了一些其他的數(shù)據(jù)模型陸續(xù)出現(xiàn)了一些其他的數(shù)據(jù)模型, ,其其中最主要的是語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型。中最主要的是語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型。 語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型 語(yǔ)義模型的模型結(jié)構(gòu)是由若干種抽象所組成語(yǔ)義模型的模型結(jié)構(gòu)是由若干種抽象所組成, ,用這些抽象來(lái)描述客體的基本語(yǔ)義特性用這些抽象來(lái)描述客體的基本語(yǔ)義特性, ,再根據(jù)語(yǔ)再根據(jù)語(yǔ)義模型

52、結(jié)構(gòu)規(guī)則把這些抽象有機(jī)地組織起來(lái)。語(yǔ)義模型結(jié)構(gòu)規(guī)則把這些抽象有機(jī)地組織起來(lái)。語(yǔ)義模型的抽象是比數(shù)據(jù)元素更高的層次義模型的抽象是比數(shù)據(jù)元素更高的層次, ,通過(guò)抽象通過(guò)抽象在客體層次上構(gòu)造模型在客體層次上構(gòu)造模型, ,形成客體類別及這些客體形成客體類別及這些客體類別之間的關(guān)聯(lián)類別之間的關(guān)聯(lián), ,在基本語(yǔ)義結(jié)構(gòu)被確定后在基本語(yǔ)義結(jié)構(gòu)被確定后, ,再加再加入數(shù)據(jù)元素。不過(guò)入數(shù)據(jù)元素。不過(guò), ,由于語(yǔ)義模型不具有避免異常由于語(yǔ)義模型不具有避免異常和消除冗余的準(zhǔn)則和消除冗余的準(zhǔn)則, ,所以需要與關(guān)系模型在設(shè)計(jì)的所以需要與關(guān)系模型在設(shè)計(jì)的不同階段相互配合不同階段相互配合, ,以求達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。以求達(dá)到

53、最佳的設(shè)計(jì)效果。 最常用的語(yǔ)義模型之一是實(shí)體聯(lián)系模型最常用的語(yǔ)義模型之一是實(shí)體聯(lián)系模型(Entity-(Entity-Relationship model, E-RRelationship model, E-R模型模型) )。 E-RE-R模型為數(shù)據(jù)模型為數(shù)據(jù)庫(kù)分析設(shè)計(jì)人員提供了三種主要的語(yǔ)義概念庫(kù)分析設(shè)計(jì)人員提供了三種主要的語(yǔ)義概念, ,即實(shí)即實(shí)體、聯(lián)系和屬性。設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)一種稱為體、聯(lián)系和屬性。設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)一種稱為E-RE-R圖的圖示方法來(lái)組織圖的圖示方法來(lái)組織E-RE-R模型的設(shè)計(jì)。模型的設(shè)計(jì)。 E-RE-R模型具有一些明顯的優(yōu)點(diǎn)模型具有一些明顯的優(yōu)點(diǎn), ,即接近人的思想即接近人

54、的思想, ,易易于理解于理解, ,同時(shí)又與計(jì)算機(jī)具體的實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)同時(shí)又與計(jì)算機(jī)具體的實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān), ,是一種是一種很好的數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)的方法。然而很好的數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)的方法。然而, ,正是由于它正是由于它與計(jì)算機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)與計(jì)算機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān), ,所以沒(méi)有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管所以沒(méi)有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)直接支持理系統(tǒng)直接支持E-RE-R模型的實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槟Ｐ偷膶?shí)現(xiàn)。這是因?yàn)镋-RE-R模模型只說(shuō)明了實(shí)體間的語(yǔ)義上的聯(lián)系型只說(shuō)明了實(shí)體間的語(yǔ)義上的聯(lián)系, ,而沒(méi)有進(jìn)一步而沒(méi)有進(jìn)一步地詳細(xì)闡明實(shí)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地詳細(xì)闡明實(shí)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), ,不能在數(shù)據(jù)庫(kù)中直接不能在數(shù)據(jù)庫(kù)中直接實(shí)現(xiàn)。所以一般用實(shí)現(xiàn)。所以一般用E-

55、RE-R模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型, ,然后在邏輯設(shè)計(jì)階段然后在邏輯設(shè)計(jì)階段, ,把把E-RE-R模型轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能模型轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)模型夠?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)模型, ,比如關(guān)系數(shù)據(jù)模型、層次數(shù)據(jù)比如關(guān)系數(shù)據(jù)模型、層次數(shù)據(jù)模型或網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型等。模型或網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型等。 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型 對(duì)象與實(shí)體一樣是客觀世界中客體的一種抽象對(duì)象與實(shí)體一樣是客觀世界中客體的一種抽象的描述的描述, ,它由客體的數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作組合而成。它由客體的數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作組合而成。這是面向?qū)ο蠓椒ǖ幕靖拍钪弧４送膺@是面向?qū)ο蠓椒ǖ幕靖拍钪?。此? ,類是對(duì)類是對(duì)多個(gè)對(duì)

56、象共同特性的抽象概括。消息是對(duì)象之間通多個(gè)對(duì)象共同特性的抽象概括。消息是對(duì)象之間通信的惟一方式信的惟一方式, ,用來(lái)指示接收消息對(duì)象的操作。方用來(lái)指示接收消息對(duì)象的操作。方法是對(duì)象收到消息后應(yīng)采取的動(dòng)作序列的描述。對(duì)法是對(duì)象收到消息后應(yīng)采取的動(dòng)作序列的描述。對(duì)象的實(shí)例則是指由一特定類描述的具體對(duì)象的實(shí)現(xiàn)。象的實(shí)例則是指由一特定類描述的具體對(duì)象的實(shí)現(xiàn)。 對(duì)象具有許多特性對(duì)象具有許多特性, ,如封裝性、繼承性、多態(tài)性等如封裝性、繼承性、多態(tài)性等等等, ,并可通過(guò)數(shù)據(jù)的持久性支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的功能。另并可通過(guò)數(shù)據(jù)的持久性支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的功能。另外外, ,語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型中的概括、聚合、派生等概念也語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型中的

57、概括、聚合、派生等概念也被面向?qū)ο蟮姆椒ㄋ杉{。當(dāng)然被面向?qū)ο蟮姆椒ㄋ杉{。當(dāng)然, ,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中有關(guān)存儲(chǔ)管理、并發(fā)、數(shù)據(jù)恢復(fù)和查詢語(yǔ)言等的概有關(guān)存儲(chǔ)管理、并發(fā)、數(shù)據(jù)恢復(fù)和查詢語(yǔ)言等的概念念, ,也必須包含在數(shù)據(jù)模型中也必須包含在數(shù)據(jù)模型中, ,這樣這樣, ,就形成了面向就形成了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型。對(duì)象的數(shù)據(jù)模型。 1).1).面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的基本概念面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的基本概念(1)(1)對(duì)象對(duì)象。一個(gè)對(duì)象就是現(xiàn)實(shí)世界中一個(gè)客體的模型。一個(gè)對(duì)象就是現(xiàn)實(shí)世界中一個(gè)客體的模型化化, ,與數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄、元組等概念相似與數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄、元組等概念相似, ,但更為復(fù)雜。但更為復(fù)雜。它具有

58、一個(gè)惟一的名稱標(biāo)識(shí)它具有一個(gè)惟一的名稱標(biāo)識(shí), ,并且把自身的狀態(tài)和內(nèi)并且把自身的狀態(tài)和內(nèi)在的功能封裝在一起。在面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型中在的功能封裝在一起。在面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型中, ,一一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)是通過(guò)域來(lái)描述的個(gè)對(duì)象的狀態(tài)是通過(guò)域來(lái)描述的, ,可稱為私有存儲(chǔ)單可稱為私有存儲(chǔ)單元。對(duì)象的封裝性特征在此處表現(xiàn)為它的私有存儲(chǔ)單元。對(duì)象的封裝性特征在此處表現(xiàn)為它的私有存儲(chǔ)單元只能由它自己的功能進(jìn)行處理。對(duì)象是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界元只能由它自己的功能進(jìn)行處理。對(duì)象是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種高度的抽象概括形式。在地理信息系統(tǒng)的空間的一種高度的抽象概括形式。在地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)庫(kù)中, ,任何一個(gè)空間上的客體都可以

59、用對(duì)象的形任何一個(gè)空間上的客體都可以用對(duì)象的形式加以表達(dá)式加以表達(dá), ,比如表示一個(gè)行政區(qū)域的多邊形對(duì)象、比如表示一個(gè)行政區(qū)域的多邊形對(duì)象、表示一條河流的弧段對(duì)象等等。表示一條河流的弧段對(duì)象等等。 (2)(2)消息消息。消息是對(duì)象之間相互請(qǐng)求或相互協(xié)作的惟。消息是對(duì)象之間相互請(qǐng)求或相互協(xié)作的惟一途徑。一個(gè)對(duì)象必須通過(guò)向其他對(duì)象發(fā)送消息的一途徑。一個(gè)對(duì)象必須通過(guò)向其他對(duì)象發(fā)送消息的形式使得其他對(duì)象提供各自所能實(shí)現(xiàn)的功能。在面形式使得其他對(duì)象提供各自所能實(shí)現(xiàn)的功能。在面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型中向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型中, ,消息是對(duì)象之間惟一的通信形消息是對(duì)象之間惟一的通信形式式, ,也就是外界能夠引用對(duì)象操作

60、及獲取對(duì)象狀態(tài)的也就是外界能夠引用對(duì)象操作及獲取對(duì)象狀態(tài)的惟一方式。這個(gè)特性保證了對(duì)象的實(shí)現(xiàn)只能依賴于惟一方式。這個(gè)特性保證了對(duì)象的實(shí)現(xiàn)只能依賴于它本身的狀態(tài)和所能接受的消息它本身的狀態(tài)和所能接受的消息, ,而不依賴于其他對(duì)而不依賴于其他對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)和狀態(tài)。例如象的內(nèi)部細(xì)節(jié)和狀態(tài)。例如, ,把一個(gè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)以一把一個(gè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)以一個(gè)對(duì)象的形式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)個(gè)對(duì)象的形式進(jìn)行實(shí)現(xiàn), ,則空間數(shù)據(jù)庫(kù)中所有操作功則空間數(shù)據(jù)庫(kù)中所有操作功能的運(yùn)作都必須是響應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶傳送給他的消息能的運(yùn)作都必須是響應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶傳送給他的消息的結(jié)果。的結(jié)果。 消息有公有和私有之分消息有公有和私有之分, ,公有和私有消息的含義