第四章GIS空間數(shù)據(jù)庫gis

1、 第四章第四章 GIS空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫 空間數(shù)據(jù)庫也叫地圖數(shù)據(jù)庫?？湛臻g數(shù)據(jù)庫也叫地圖數(shù)據(jù)庫。空間數(shù)據(jù)庫的理論與方法是地理信息系間數(shù)據(jù)庫的理論與方法是地理信息系統(tǒng)的核心問題之一。統(tǒng)的核心問題之一。 在數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)獲取獲取過程中，空間數(shù)據(jù)庫過程中，空間數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)和管理地理信息；在用于存儲(chǔ)和管理地理信息；在數(shù)據(jù)處數(shù)據(jù)處理、分析和數(shù)據(jù)輸出階段理、分析和數(shù)據(jù)輸出階段，它是地理，它是地理信息的提供者。信息的提供者。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的合理性關(guān)系到整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的合理性關(guān)系到整個(gè)地理信息系統(tǒng)工程的成敗。地理信息系統(tǒng)工程的成敗。 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫就是為了一定的目的，在就是為了一定的目的，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以特定的結(jié)

2、構(gòu)組織、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)組織、存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。集合。 計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)的管理經(jīng)過了三計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)的管理經(jīng)過了三個(gè)階段個(gè)階段 ：人工管理階段人工管理階段 、文件管、文件管理階段理階段 、數(shù)據(jù)庫管理階段、數(shù)據(jù)庫管理階段1、數(shù)據(jù)庫的概念、數(shù)據(jù)庫的概念: 數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)集中控制數(shù)據(jù)集中控制 數(shù)據(jù)較少冗余數(shù)據(jù)較少冗余 具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性 復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)共享 能為多種應(yīng)用服務(wù)能為多種應(yīng)用服務(wù) 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護(hù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護(hù)數(shù)據(jù)庫的組成：數(shù)據(jù)庫的組成：數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集物理存儲(chǔ)介質(zhì)物理存儲(chǔ)介質(zhì)

3、數(shù)據(jù)庫軟件數(shù)據(jù)庫軟件數(shù)據(jù)組織方式數(shù)據(jù)組織方式:n數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級(jí)四級(jí)：數(shù)據(jù)項(xiàng)、記：數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫。錄、文件和數(shù)據(jù)庫。q1、數(shù)據(jù)項(xiàng)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)、：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。數(shù)據(jù)項(xiàng)的取值范圍，稱為域。字段等。數(shù)據(jù)項(xiàng)的取值范圍，稱為域。 q2、記錄記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。 q3、文件文件：文件是一給定類型的（邏輯）記錄的全部具體值的：文件是一給定類型的（邏輯）記錄的全部具體值的集合。集合。 q4、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫：是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫是

4、具有特定聯(lián)：是比文件更大的數(shù)據(jù)組織。數(shù)據(jù)庫是具有特定聯(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)部構(gòu)造是文件的集合，這些文件之記錄的集合。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)系，不能孤立存在。間存在某種聯(lián)系，不能孤立存在。 定義：定義：GISGIS空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫-GSDB-GSDB是一是一種應(yīng)用于地理空間數(shù)據(jù)處理與信息分種應(yīng)用于地理空間數(shù)據(jù)處理與信息分析領(lǐng)域的具有工程性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫析領(lǐng)域的具有工程性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫，是是地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲(chǔ)介質(zhì)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)和應(yīng)用的

5、相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)上存儲(chǔ)和應(yīng)用的相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和。的總和。 它所管理的對象主要是它所管理的對象主要是地理空間數(shù)地理空間數(shù)據(jù)據(jù)。 2、GIS空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫圖圖 空間數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)道 路 圖1 1）數(shù)據(jù)量特別大）數(shù)據(jù)量特別大 2 2）數(shù)據(jù)種類多，復(fù)雜。且數(shù)據(jù)種類多，復(fù)雜。且屬性數(shù)屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)并存，聯(lián)系緊密據(jù)和空間數(shù)據(jù)并存，聯(lián)系緊密3 3）數(shù)據(jù)應(yīng)用面相當(dāng)廣）數(shù)據(jù)應(yīng)用面相當(dāng)廣(1) 空間數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)系統(tǒng)：空間數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)系統(tǒng)：以特定結(jié)構(gòu)的文件以特定結(jié)構(gòu)的文件存儲(chǔ)于介質(zhì)上的地理空間數(shù)據(jù)的總和。存儲(chǔ)于介質(zhì)上的地理空間數(shù)據(jù)的總和。 (2) 空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：空間數(shù)據(jù)庫

6、管理系統(tǒng)：能對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行定能對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行定義、查詢、檢索、維護(hù)和更新的一套義、查詢、檢索、維護(hù)和更新的一套軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)。（功能擴(kuò)展式如（功能擴(kuò)展式如Oracle，空間數(shù)據(jù)庫引擎如，空間數(shù)據(jù)庫引擎如ESRI的的SDE）(3) 空間數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)：空間數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)：空間分析模型和應(yīng)空間分析模型和應(yīng)用模型所組成的軟件。用模型所組成的軟件。 從應(yīng)用性質(zhì)上空間數(shù)據(jù)庫可分為基礎(chǔ)從應(yīng)用性質(zhì)上空間數(shù)據(jù)庫可分為基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫和專題數(shù)據(jù)庫。地理空間數(shù)據(jù)庫和專題數(shù)據(jù)庫。基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫包括：基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫包括： DLG、DEM、DOM、DRG和元數(shù)據(jù)（和元數(shù)據(jù)（MD）專題數(shù)據(jù)庫（專題數(shù)據(jù)庫（T

7、D）包括：）包括： 土地利用數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、地籍地籍?dāng)?shù)據(jù)、規(guī)劃管理數(shù)據(jù)、道數(shù)據(jù)、規(guī)劃管理數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)等。路數(shù)據(jù)等。 實(shí)質(zhì)就是將地理空間實(shí)體以一定實(shí)質(zhì)就是將地理空間實(shí)體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫中加以表達(dá)的的組織形式在數(shù)據(jù)庫中加以表達(dá)的過程，也就是過程，也就是GIS中空間實(shí)體中空間實(shí)體建立建立數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型的過程。的過程。1、空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)、空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì): 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實(shí)世界的規(guī)格化的說明。是現(xiàn)實(shí)世界的規(guī)格化的說明。具體地說，數(shù)據(jù)庫的具體地說，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作集合和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作集合和完整性約束規(guī)則集合完整性約束規(guī)則集合組成了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模組成了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型。型。

8、空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型是對空間實(shí)體進(jìn)行描述和是對空間實(shí)體進(jìn)行描述和表達(dá)的手段，使之能反映實(shí)體的某些結(jié)構(gòu)特表達(dá)的手段，使之能反映實(shí)體的某些結(jié)構(gòu)特性和行為功能，性和行為功能，是衡量是衡量GIS功能強(qiáng)弱與優(yōu)劣功能強(qiáng)弱與優(yōu)劣的主要因素之一。的主要因素之一。 從這一角度來說，空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)最終從這一角度來說，空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)最終可以歸結(jié)為空間數(shù)據(jù)庫模型的設(shè)計(jì)。可以歸結(jié)為空間數(shù)據(jù)庫模型的設(shè)計(jì)。2、空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程、空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程: 圖圖P114需求分析：需求分析：與系統(tǒng)目的、用戶需求相關(guān)；與系統(tǒng)目的、用戶需求相關(guān)；概念設(shè)計(jì)：概念設(shè)計(jì)：解釋用戶需求，用概念模型表達(dá)，實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)實(shí)世界到信息解釋用戶

9、需求，用概念模型表達(dá)，實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的抽象。世界的抽象。邏輯設(shè)計(jì)：邏輯設(shè)計(jì)：將信息世界的概念模型映射為計(jì)算機(jī)世界的數(shù)據(jù)模型（數(shù)將信息世界的概念模型映射為計(jì)算機(jī)世界的數(shù)據(jù)模型（數(shù)據(jù)庫）；據(jù)庫）；物理設(shè)計(jì)：物理設(shè)計(jì)：邏輯模型的存儲(chǔ)設(shè)備的物理實(shí)現(xiàn)。邏輯模型的存儲(chǔ)設(shè)備的物理實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)層設(shè)數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)計(jì)n 原則（原則（P115） 盡量減少空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余度；盡量減少空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余度； 提供穩(wěn)定的空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并能根提供穩(wěn)定的空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并能根據(jù)用戶需求而迅速改變；據(jù)用戶需求而迅速改變； 滿足用戶的訪問需求并高效提供查詢結(jié)滿足用戶的訪問需求并高效提供查詢結(jié)果；果；

10、應(yīng)能反映數(shù)據(jù)間的復(fù)雜聯(lián)系；應(yīng)能反映數(shù)據(jù)間的復(fù)雜聯(lián)系； 具有較強(qiáng)的應(yīng)用適用性。具有較強(qiáng)的應(yīng)用適用性。n 技術(shù)方法技術(shù)方法3、空間數(shù)據(jù)庫的原則和技術(shù)方法、空間數(shù)據(jù)庫的原則和技術(shù)方法: 三、三、空間數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)和和維護(hù)維護(hù): （P115P115-116-116）1、空間數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)：、空間數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)： 建立實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；建立實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)； 以實(shí)驗(yàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)測試；以實(shí)驗(yàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)測試； 加載實(shí)際數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫的建立。加載實(shí)際數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫的建立。2、空間數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行與維護(hù)、空間數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行與維護(hù)一、語義數(shù)據(jù)模型一、語義數(shù)據(jù)模型 語義語義是指數(shù)據(jù)本身

11、具有的表達(dá)數(shù)據(jù)屬性及是指數(shù)據(jù)本身具有的表達(dá)數(shù)據(jù)屬性及其關(guān)系的能力。其關(guān)系的能力。1、概念：、概念：是由若干種抽象所組成，用這些是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)語抽象來描述客體的基本語義特性，再根據(jù)語義模型規(guī)則把這些抽象有機(jī)地組織起來。如義模型規(guī)則把這些抽象有機(jī)地組織起來。如實(shí)體聯(lián)系模型實(shí)體聯(lián)系模型（E-R模型）模型）u 實(shí)體：實(shí)體：是對客觀存在的一種抽象。是對客觀存在的一種抽象。矩形表示矩形表示u 聯(lián)系聯(lián)系：是客體間有意義的相互作用或?qū)?yīng)關(guān)系。是客體間有意義的相互作用或?qū)?yīng)關(guān)系。u 屬性：屬性：是對實(shí)體和聯(lián)系特征的描述。是對實(shí)體和聯(lián)系特征的描述。橢圓形表示橢圓形

12、表示數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系 數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系主要數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系主要是指記錄與記錄之間的聯(lián)是指記錄與記錄之間的聯(lián)系。系。 1）一對一的聯(lián)系（）一對一的聯(lián)系（1：1） 2）一對多的聯(lián)系（）一對多的聯(lián)系（1：N） 3）多對多的聯(lián)系（）多對多的聯(lián)系（M：N）A BABA BABA BAB2、采、采用用E-R模型模型建立數(shù)據(jù)庫的步驟：建立數(shù)據(jù)庫的步驟： 設(shè)計(jì)局部的設(shè)計(jì)局部的E-R模型：見書模型：見書P117圖圖4-6. 設(shè)計(jì)全局的設(shè)計(jì)全局的E-R模型：模型： 全局全局E-R模型的優(yōu)化：實(shí)體類型盡可能少，所模型的優(yōu)化：實(shí)體類型盡可能少，所含屬性盡可能少，實(shí)體類型之間聯(lián)系無冗余。含屬性盡可能少，

13、實(shí)體類型之間聯(lián)系無冗余。優(yōu)化的方式：優(yōu)化的方式： 把有聯(lián)系的實(shí)體類型合并；把有聯(lián)系的實(shí)體類型合并； 冗余屬性的消除；冗余屬性的消除； 冗余聯(lián)系的消除。冗余聯(lián)系的消除。 1 1、基本思想：基本思想：我們通過對問題領(lǐng)域進(jìn)行我們通過對問題領(lǐng)域進(jìn)行自然分割，用更接近人類通常思維的方式建自然分割，用更接近人類通常思維的方式建立問題領(lǐng)域的模型，從而將客觀世界的一切立問題領(lǐng)域的模型，從而將客觀世界的一切實(shí)體實(shí)體模型化為對象模型化為對象。 每一種對象都有各自的每一種對象都有各自的內(nèi)部狀態(tài)內(nèi)部狀態(tài)（結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)模擬）和模擬）和運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律（行為模（行為模擬）；擬）；不同對象不同對象之間的相互聯(lián)系和相互作用就構(gòu)

14、成了各種不之間的相互聯(lián)系和相互作用就構(gòu)成了各種不同的系統(tǒng)，并使系統(tǒng)盡可能地直接表現(xiàn)出問同的系統(tǒng)，并使系統(tǒng)盡可能地直接表現(xiàn)出問題的求解過程。題的求解過程。 二、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型二、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型對象的數(shù)學(xué)本質(zhì)及其特征：對象的數(shù)學(xué)本質(zhì)及其特征： 一個(gè)對象一個(gè)對象objectobject是一個(gè)三元組：是一個(gè)三元組： objectobject(ID(ID，S S，M)M)IDID為為對象標(biāo)識(shí)對象標(biāo)識(shí)，以表明其存在的獨(dú)立性；，以表明其存在的獨(dú)立性；S S為為對象的內(nèi)部狀態(tài)對象的內(nèi)部狀態(tài)，它是一組描述對象特征的屬性，它是一組描述對象特征的屬性，以表明其在某一時(shí)刻的狀態(tài)它可以直接是以表明其在某一時(shí)刻的

15、狀態(tài)它可以直接是屬性值，屬性值，也可以是另外一組對象的集合；也可以是另外一組對象的集合；M M為為方法集方法集，由多個(gè)操作組成，用以改變對象的狀態(tài)。，由多個(gè)操作組成，用以改變對象的狀態(tài)。 2 2、面向?qū)ο蠓椒ㄖ械囊恍┗靖拍睢⒚嫦驅(qū)ο蠓椒ㄖ械囊恍┗靖拍睿海? 1） 對象：對象：ObjectObject 含有數(shù)據(jù)和操作方法的獨(dú)立模塊含有數(shù)據(jù)和操作方法的獨(dú)立模塊, ,是是數(shù)據(jù)和行為的統(tǒng)一體。如一個(gè)城市、一數(shù)據(jù)和行為的統(tǒng)一體。如一個(gè)城市、一棵樹都可作為一個(gè)對象。棵樹都可作為一個(gè)對象。 GISGIS中的地理對象：描述一個(gè)地理實(shí)中的地理對象：描述一個(gè)地理實(shí)體的空間和屬性數(shù)據(jù)以及定義一系列對體的空間和屬

16、性數(shù)據(jù)以及定義一系列對實(shí)體有意義的操作函數(shù)的統(tǒng)一體。實(shí)體有意義的操作函數(shù)的統(tǒng)一體。-對象，類，消息，方法，協(xié)議，封裝對象，類，消息，方法，協(xié)議，封裝（2 2） 對對 象象 類：類：ClassClass 共享同一屬性和方法集的所有對象的集合，共享同一屬性和方法集的所有對象的集合，簡稱類。簡稱類。從一組對象中抽象出公共的方法和屬從一組對象中抽象出公共的方法和屬性，并將它們保存在同一個(gè)類中，性，并將它們保存在同一個(gè)類中，這是面向?qū)@是面向?qū)ο蠓椒ǖ暮诵膬?nèi)容。象方法的核心內(nèi)容。如河流均具有共性，如名如河流均具有共性，如名稱、長度、河流面積等，以及相同的操作方法，稱、長度、河流面積等，以及相同的操作方法

17、，如查詢、計(jì)算長度、求流域面積等，因而可抽如查詢、計(jì)算長度、求流域面積等，因而可抽象為河流類。象為河流類。（3 3）實(shí)例）實(shí)例 被抽象的對象，類的一個(gè)具體對象，如長被抽象的對象，類的一個(gè)具體對象，如長江、黃河等。真正抽象的河流不存在，只存江、黃河等。真正抽象的河流不存在，只存在河流的例子。在河流的例子。 類描述了類描述了實(shí)例實(shí)例的共有形式的共有形式(屬性等屬性等)以及作以及作用于類中對象上的操作用于類中對象上的操作(方法方法)。每個(gè)對象都是。每個(gè)對象都是這個(gè)類的一個(gè)實(shí)例，對象與類的關(guān)系是這個(gè)類的一個(gè)實(shí)例，對象與類的關(guān)系是instanceof的關(guān)系。類的關(guān)系。類申請實(shí)例申請實(shí)例成為具體對象。成為

18、具體對象。（4 4）方法和消息：）方法和消息：對同一個(gè)類所定義的所有操作稱為對同一個(gè)類所定義的所有操作稱為方法方法，對類的操作是由方法來具體實(shí)現(xiàn)的。對類的操作是由方法來具體實(shí)現(xiàn)的。消息消息是是對象之間的請求與協(xié)作。如鼠標(biāo)點(diǎn)就是消息；對象之間的請求與協(xié)作。如鼠標(biāo)點(diǎn)就是消息；點(diǎn)某按鈕，就是對按鈕提出請求。點(diǎn)某按鈕，就是對按鈕提出請求。另外，消息還分另外，消息還分公有消息公有消息和和私有消息私有消息，對象之間發(fā)送的消息，叫公有消息，對象自對象之間發(fā)送的消息，叫公有消息，對象自己向本身發(fā)送的消息，叫私有消息。己向本身發(fā)送的消息，叫私有消息。（5 5） 協(xié)協(xié) 議：議： 協(xié)議協(xié)議是一個(gè)對象對外服務(wù)的說明，

19、是一個(gè)對象對外服務(wù)的說明，它告知一個(gè)對象可以為外界做什么；它告知一個(gè)對象可以為外界做什么；它是由一個(gè)對象能夠接受并且愿意接它是由一個(gè)對象能夠接受并且愿意接受的所有消息構(gòu)成的對外接口。受的所有消息構(gòu)成的對外接口。 外界對象能夠并且只能向該對象外界對象能夠并且只能向該對象發(fā)送協(xié)議中所提供的消息，請求該對發(fā)送協(xié)議中所提供的消息，請求該對象服務(wù)。象服務(wù)。是對現(xiàn)實(shí)世界的簡明表示。形是對現(xiàn)實(shí)世界的簡明表示。形成對象的關(guān)鍵是抽象，對象是抽象成對象的關(guān)鍵是抽象，對象是抽象思維的結(jié)果思維的結(jié)果1 1）抽象性：）抽象性：3 3、面向?qū)ο蟮奶匦?、面向?qū)ο蟮奶匦苑庋b是指將方法與數(shù)據(jù)存放于一個(gè)封裝是指將方法與數(shù)據(jù)存放于

20、一個(gè)對象中，以使對數(shù)據(jù)的操作只可通過該對象中，以使對數(shù)據(jù)的操作只可通過該對象本身的方法來進(jìn)行。對象本身的方法來進(jìn)行。 即一對象不能直接作用于另一對象的即一對象不能直接作用于另一對象的數(shù)據(jù)，對象間的通信只能通過消息來進(jìn)數(shù)據(jù)，對象間的通信只能通過消息來進(jìn)行。對象是一個(gè)封裝好的獨(dú)立模塊。行。對象是一個(gè)封裝好的獨(dú)立模塊。2 2）封裝性：）封裝性：3 3、面向?qū)ο蟮奶匦?、面向?qū)ο蟮奶匦?是指同一對象被不同對象接收時(shí)，可是指同一對象被不同對象接收時(shí)，可解釋為不同的含義。解釋為不同的含義。 同一消息，對不同對象，功能不同。同一消息，對不同對象，功能不同。功能重載（參數(shù)）功能重載（參數(shù)）多態(tài)，簡化消息，多態(tài)，

21、簡化消息，但功能不減。但功能不減。3 3）多態(tài)性：）多態(tài)性：3 3、面向?qū)ο蟮奶匦?、面向?qū)ο蟮奶匦? 1) )分分 類：類： 分類是把一組具有相同屬性結(jié)構(gòu)和分類是把一組具有相同屬性結(jié)構(gòu)和操作方法的對象歸納或映射為一個(gè)公操作方法的對象歸納或映射為一個(gè)公共類的過程。共類的過程。 對象和類的關(guān)系是對象和類的關(guān)系是“實(shí)例實(shí)例”的關(guān)的關(guān)系；系；(instance-of)(instance-of)。4 4、面向?qū)ο竽Ｐ偷暮诵募夹g(shù)：、面向?qū)ο竽Ｐ偷暮诵募夹g(shù)：-分類，概括，聚集，聯(lián)合分類，概括，聚集，聯(lián)合 2 2) ) 概概 括：括： 概括是把幾個(gè)類中某些具有部分概括是把幾個(gè)類中某些具有部分公共特征的屬性和操

22、作方法抽象出公共特征的屬性和操作方法抽象出來，形成一個(gè)更高層次、更具一般來，形成一個(gè)更高層次、更具一般性的超類的過程。性的超類的過程。 子類子類和和超類超類用來表示概括的特用來表示概括的特征，表明它們之間的關(guān)系是征，表明它們之間的關(guān)系是“即即是是”(is-a)(is-a)關(guān)系，子類是超類的一關(guān)系，子類是超類的一個(gè)特例。個(gè)特例。如多邊形對象類和弧段對象如多邊形對象類和弧段對象類概括形成空間對象類類概括形成空間對象類 聚集是將幾個(gè)聚集是將幾個(gè)不同類不同類的對象組合的對象組合成一個(gè)更高級(jí)的復(fù)合對象的過程。成一個(gè)更高級(jí)的復(fù)合對象的過程。 “ “復(fù)合對象復(fù)合對象”用來描述更高層用來描述更高層次的對象，次

23、的對象，“部分部分”或或“成分成分”是復(fù)合對象的組成部分。是復(fù)合對象的組成部分?！俺煞殖煞帧迸c與“復(fù)合對象復(fù)合對象”的關(guān)系是的關(guān)系是“部部分分”(partsof)(partsof)的關(guān)系。的關(guān)系。如多邊如多邊形對象類和弧段對象類聚集形成圖層形對象類和弧段對象類聚集形成圖層對象類。對象類。3 3） 聚聚 集集：4 4）聯(lián)）聯(lián) 合：合： 聯(lián)合是將聯(lián)合是將同一類對象中同一類對象中的幾的幾個(gè)具有部分相同屬性值的對象組個(gè)具有部分相同屬性值的對象組合起來，形成一個(gè)更高水平的合起來，形成一個(gè)更高水平的集集合對象合對象的過程。的過程。 術(shù)語術(shù)語“集合對象集合對象”描述的是描述的是由聯(lián)合而構(gòu)成的更高水平的對象，

24、由聯(lián)合而構(gòu)成的更高水平的對象，有聯(lián)合關(guān)系的對象互稱為成員有聯(lián)合關(guān)系的對象互稱為成員(member-of) 。 1 1） 繼繼 承承： 是現(xiàn)實(shí)世界中對象之間的一種獨(dú)特關(guān)系，它使是現(xiàn)實(shí)世界中對象之間的一種獨(dú)特關(guān)系，它使得某類對象可以自然地?fù)碛辛硗庖活悓ο蟮哪承┨氐媚愁悓ο罂梢宰匀坏負(fù)碛辛硗庖活悓ο蟮哪承┨卣骱凸δ?。征和功能。繼承性有雙重作用：繼承性有雙重作用： 減少代碼的冗余減少代碼的冗余 通過協(xié)調(diào)性簡化對象類相互之間的接口和界面通過協(xié)調(diào)性簡化對象類相互之間的接口和界面 5 5、面向?qū)ο竽Ｐ偷暮诵墓ぞ撸?、面向?qū)ο竽Ｐ偷暮诵墓ぞ撸?繼承，傳播繼承，傳播單重繼承和多重繼承單重繼承和多重繼承： 指僅有一

25、個(gè)直接父類的繼承，要求每一個(gè)指僅有一個(gè)直接父類的繼承，要求每一個(gè)類最多只能有一個(gè)中間父類，這種限制意味類最多只能有一個(gè)中間父類，這種限制意味著一個(gè)子類只能屬于一個(gè)層次，而不能同時(shí)著一個(gè)子類只能屬于一個(gè)層次，而不能同時(shí)屬于幾個(gè)不同的層次。屬于幾個(gè)不同的層次。 單重繼承可以構(gòu)成樹形層次，最高父類單重繼承可以構(gòu)成樹形層次，最高父類在頂部，最特殊的子類在底在頂部，最特殊的子類在底部。部。1.1.單重繼承：單重繼承： 允許子類有多于一個(gè)的直接父類的繼承。允許子類有多于一個(gè)的直接父類的繼承。多重繼承允許幾個(gè)父類的屬性和操作傳給一個(gè)多重繼承允許幾個(gè)父類的屬性和操作傳給一個(gè)子類，這就不是層次結(jié)構(gòu)。子類，這就不

26、是層次結(jié)構(gòu)。 2.2.多重繼承：多重繼承： 傳播是一種作用于聚集和聯(lián)合傳播是一種作用于聚集和聯(lián)合的工具，用于描述復(fù)合對象或集的工具，用于描述復(fù)合對象或集合對象對成員對象的依賴性并獲合對象對成員對象的依賴性并獲得成員對象的屬性的過程。得成員對象的屬性的過程。 它通過一種強(qiáng)制性的手段將它通過一種強(qiáng)制性的手段將成員對象的屬性信息傳播給復(fù)合成員對象的屬性信息傳播給復(fù)合對象。對象。 2 2）傳）傳 播播：( (1)1) 繼承服務(wù)于概括，服務(wù)于概括，而傳播繼承服務(wù)于概括，服務(wù)于概括，而傳播作用于聯(lián)合和聚集；作用于聯(lián)合和聚集；( (2)2) 繼承是從上層到下層，應(yīng)用于類，而傳繼承是從上層到下層，應(yīng)用于類，而

27、傳播是自下而上，直接作用于對象；播是自下而上，直接作用于對象；( (3)3) 繼承包括屬性和操作，而傳播一般僅涉繼承包括屬性和操作，而傳播一般僅涉及屬性；及屬性；( (4)4) 繼承是一種信息隱含機(jī)制，而傳播是一繼承是一種信息隱含機(jī)制，而傳播是一種強(qiáng)制性工具。種強(qiáng)制性工具。3 3）繼承和傳播的區(qū)別：）繼承和傳播的區(qū)別： 從幾何方面劃分，從幾何方面劃分，GISGIS的各種地物對象的各種地物對象為點(diǎn)、線、面狀地物以及由它們混合組為點(diǎn)、線、面狀地物以及由它們混合組成的復(fù)雜地物。每一種幾何地物又可能成的復(fù)雜地物。每一種幾何地物又可能由一些更簡單的幾何圖形元素構(gòu)成。由一些更簡單的幾何圖形元素構(gòu)成。 每個(gè)

28、地物對象都可以通過其標(biāo)識(shí)號(hào)和每個(gè)地物對象都可以通過其標(biāo)識(shí)號(hào)和其屬性數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。若干個(gè)地物對象其屬性數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。若干個(gè)地物對象（地理實(shí)體）可以作為一個(gè)圖層，若干（地理實(shí)體）可以作為一個(gè)圖層，若干個(gè)圖層可以組成一個(gè)工作區(qū)。在個(gè)圖層可以組成一個(gè)工作區(qū)。在GISGIS中可中可以開設(shè)多個(gè)工作區(qū)。以開設(shè)多個(gè)工作區(qū)。 6 6、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型：、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型：面向?qū)ο蟮膸缀螖?shù)據(jù)模型：面向?qū)ο蟮膸缀螖?shù)據(jù)模型： 關(guān)系數(shù)據(jù)模型和關(guān)系數(shù)據(jù)模型和RDBMSRDBMS基本上適應(yīng)基本上適應(yīng)于于GISGIS中屬性數(shù)據(jù)的表達(dá)與管理。中屬性數(shù)據(jù)的表達(dá)與管理。 但若采用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型，語但若采用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型

29、，語義將更加豐富，層次關(guān)系也更明確。義將更加豐富，層次關(guān)系也更明確。 可以說，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是在可以說，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是在包含包含RDBMSRDBMS的功能基礎(chǔ)之上，增加了的功能基礎(chǔ)之上，增加了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的封裝、繼承和封裝、繼承和信息的傳播信息的傳播等功能。等功能。面向?qū)ο蟮膶傩詳?shù)據(jù)模型：面向?qū)ο蟮膶傩詳?shù)據(jù)模型：以土地利用管理以土地利用管理GISGIS為例的面向?qū)ο蟮臑槔拿嫦驅(qū)ο蟮膶傩詳?shù)據(jù)模型屬性數(shù)據(jù)模型 7、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式式n擴(kuò)充面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言（擴(kuò)充面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言（OOPL），），在在OOPL中增加中增加DB

30、MS的特性的特性n擴(kuò)充擴(kuò)充RDBMS，在，在RDBMS中增加面向?qū)χ性黾用嫦驅(qū)ο蟮奶匦韵蟮奶匦詎建立全新的支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的建立全新的支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的OODBMS 1 1、概念、概念: :層次模型是一種層次模型是一種樹結(jié)構(gòu)樹結(jié)構(gòu)模型模型，它把數(shù)據(jù)按自然的層次關(guān)，它把數(shù)據(jù)按自然的層次關(guān)系組織起來，以反映數(shù)據(jù)之間的系組織起來，以反映數(shù)據(jù)之間的隸屬關(guān)系。隸屬關(guān)系。 一、層次模型：一、層次模型：例例1 1將下圖表示的地理實(shí)體將下圖表示的地理實(shí)體E E及其空間關(guān)系用及其空間關(guān)系用層次模型予以表示。層次模型予以表示。 例一、例一、轉(zhuǎn)換結(jié)果：轉(zhuǎn)換結(jié)果：2、特點(diǎn)特點(diǎn):是地理數(shù)據(jù)組織成有向有序的樹結(jié)是

31、地理數(shù)據(jù)組織成有向有序的樹結(jié)構(gòu)，也叫構(gòu)，也叫樹形結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中的結(jié)點(diǎn)代表數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)中的結(jié)點(diǎn)代表數(shù)據(jù)記錄，連線描述位于不同結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)間的從屬記錄，連線描述位于不同結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)間的從屬關(guān)系關(guān)系(一對多的關(guān)系一對多的關(guān)系)。 層次模型反映了現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體層次模型反映了現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體間的層次關(guān)系，層次結(jié)構(gòu)是眾多空間間的層次關(guān)系，層次結(jié)構(gòu)是眾多空間對象的自然表達(dá)形式，并在一定程度對象的自然表達(dá)形式，并在一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)。但其應(yīng)用時(shí)上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)。但其應(yīng)用時(shí)存在存在局限：局限： 1 1）由于層次結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格限制，對）由于層次結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格限制，對任何對象的查詢必須始于其所在層次任何對象的查詢必須始于其

32、所在層次結(jié)構(gòu)的根，使得低層次對象的處理結(jié)構(gòu)的根，使得低層次對象的處理效效率較低。率較低。3 3、層次模型的局限性：、層次模型的局限性：2）它不能直接表示某類實(shí)體同其他）它不能直接表示某類實(shí)體同其他n類類實(shí)體間可能存在的隸屬關(guān)系。實(shí)體間可能存在的隸屬關(guān)系。層次模型也不能直接表示兩類實(shí)體間層次模型也不能直接表示兩類實(shí)體間的的m：n關(guān)系。關(guān)系。 3）模擬多對多聯(lián)系時(shí)導(dǎo)致物理存貯上）模擬多對多聯(lián)系時(shí)導(dǎo)致物理存貯上的冗余。的冗余。 4）數(shù)據(jù)獨(dú)立性差，數(shù)據(jù)更新如插入、數(shù)據(jù)獨(dú)立性差，數(shù)據(jù)更新如插入、刪除等操作復(fù)雜，涉及多指針。刪除等操作復(fù)雜，涉及多指針。 3 3、層次模型的局限性（續(xù)）：、層次模型的局限性（

33、續(xù)）： 網(wǎng)狀模型將數(shù)據(jù)組織成網(wǎng)狀模型將數(shù)據(jù)組織成有向圖有向圖結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，圖中的，圖中的結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)代表數(shù)據(jù)記錄，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。連線描述不同結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。 這種數(shù)據(jù)模型的基本特征是：這種數(shù)據(jù)模型的基本特征是：結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)之間結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)之間沒有明確的從屬關(guān)系，沒有明確的從屬關(guān)系，結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系是任意的，結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系是任意的，可表示可表示多對多多對多的關(guān)系。的關(guān)系。二、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型：二、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型：例例2 2 將下圖表示的地理實(shí)體將下圖表示的地理實(shí)體E E及其空間關(guān)系用網(wǎng)狀及其空間關(guān)系用網(wǎng)狀模型予以表示。模型予以表示。 例二例二. 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換 結(jié)結(jié) 果：果： 例二例二.結(jié)點(diǎn)

34、：結(jié)點(diǎn)：記錄記錄有關(guān)地理要有關(guān)地理要素的數(shù)據(jù)記素的數(shù)據(jù)記錄錄連線：連線：記記錄有關(guān)地錄有關(guān)地理要素之理要素之間的聯(lián)系間的聯(lián)系 網(wǎng)絡(luò)模型在一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)模型在一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)，具有一定的共享特性，并且運(yùn)行重構(gòu)，具有一定的共享特性，并且運(yùn)行效率較高。但它應(yīng)用時(shí)效率較高。但它應(yīng)用時(shí)存在以下問題：存在以下問題： 1 1、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，增加了用戶查、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，增加了用戶查詢和定位的困難。詢和定位的困難。 2 2、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性質(zhì)。質(zhì)。 3 3、不直接支持對于層次結(jié)構(gòu)的表達(dá)，、不直接支持對于層次結(jié)構(gòu)的表達(dá)，數(shù)據(jù)修改困難。數(shù)據(jù)修改困難。網(wǎng)

35、狀模型的局限：網(wǎng)狀模型的局限：1 1、關(guān)系模型的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：關(guān)系模型的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)為在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)為滿足一定條件的滿足一定條件的二維表二維表，表具有固定的，表具有固定的列數(shù)和任意的行數(shù)。列數(shù)和任意的行數(shù)。 二維表是二維表是同類實(shí)體的各種屬性的集同類實(shí)體的各種屬性的集合，合，每個(gè)實(shí)體對應(yīng)于表中的一行，表中每個(gè)實(shí)體對應(yīng)于表中的一行，表中的列表示屬性。的列表示屬性。滿足一定條件的規(guī)范化滿足一定條件的規(guī)范化關(guān)系的集合，就構(gòu)成了關(guān)系模型。關(guān)系的集合，就構(gòu)成了關(guān)系模型。三、關(guān)系模型：三、關(guān)系模型：2、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的一些基本概念：關(guān)系數(shù)據(jù)模型的一些基本概念：（

36、1）關(guān)系：關(guān)系：一個(gè)二維表，行對應(yīng)一個(gè)元組，列對應(yīng)一個(gè)二維表，行對應(yīng)一個(gè)元組，列對應(yīng)一個(gè)域；每一列取個(gè)名字，稱為屬性。一個(gè)域；每一列取個(gè)名字，稱為屬性。（2）關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：某一唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性組，主某一唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性組，主關(guān)鍵字對應(yīng)的是主屬性；關(guān)鍵字對應(yīng)的是主屬性；（3）關(guān)系模式：關(guān)系模式：關(guān)系的描述，包括關(guān)系名、屬性名、關(guān)系的描述，包括關(guān)系名、屬性名、屬性向域的映射（屬性的類型、長度等）；屬性向域的映射（屬性的類型、長度等）；（4）關(guān)系數(shù)據(jù)庫：關(guān)系數(shù)據(jù)庫：一系列關(guān)系的集合。有型、值之一系列關(guān)系的集合。有型、值之分，型是對數(shù)據(jù)庫的描述，值是關(guān)系的集合；分，型是對數(shù)據(jù)庫的描述，值

37、是關(guān)系的集合；（5）關(guān)系完整性：關(guān)系完整性：關(guān)系的正確性、相容性和有效性。關(guān)系的正確性、相容性和有效性。包括：實(shí)體完整性、參照完整性、用戶定義的完整性。包括：實(shí)體完整性、參照完整性、用戶定義的完整性。1 1）實(shí)體完整性：）實(shí)體完整性：每個(gè)表有一個(gè)明確每個(gè)表有一個(gè)明確 的主的主關(guān)鍵字，主關(guān)鍵字是一個(gè)或者多個(gè)屬性的集關(guān)鍵字，主關(guān)鍵字是一個(gè)或者多個(gè)屬性的集合。合。2 2）參照完整性：）參照完整性：要求要求RDBMSRDBMS保持其保持其 外來關(guān)外來關(guān)鍵字與它相應(yīng)的主關(guān)鍵字一致，外來關(guān)鍵字鍵字與它相應(yīng)的主關(guān)鍵字一致，外來關(guān)鍵字是一個(gè)表的主關(guān)鍵字但它又嵌入另一個(gè)表中。是一個(gè)表的主關(guān)鍵字但它又嵌入另一個(gè)表

38、中。3 3）用戶定義的完整性：）用戶定義的完整性：由應(yīng)用環(huán)境決定，由應(yīng)用環(huán)境決定，并針對某一具體數(shù)據(jù)庫的約束條件必須滿足并針對某一具體數(shù)據(jù)庫的約束條件必須滿足的規(guī)則。的規(guī)則。 表的完整性規(guī)則：表的完整性規(guī)則：3、 表的操作符：表的操作符： SQLSQL（Structured Query Structured Query LanguageLanguage）語言提供了表的操作符，它的功能包語言提供了表的操作符，它的功能包括：查詢括：查詢QueryQuery、操縱、操縱ManipulationManipulation、定義定義DefifitionDefifition和控制和控制ControlCont

39、rol四個(gè)四個(gè)方面。方面。 SQLSQL是一個(gè)綜合的、通用的、功能是一個(gè)綜合的、通用的、功能強(qiáng)大的關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言。強(qiáng)大的關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言。 1 1）視圖（）視圖（ViewView）：）：一個(gè)虛表，即視圖所對應(yīng)的數(shù)一個(gè)虛表，即視圖所對應(yīng)的數(shù)據(jù)并不是存儲(chǔ)在視圖中，而是存在導(dǎo)出它的一個(gè)據(jù)并不是存儲(chǔ)在視圖中，而是存在導(dǎo)出它的一個(gè)或多個(gè)表中。或多個(gè)表中。2 2）范式）范式: :關(guān)系滿足某種規(guī)范化的形式。關(guān)系滿足某種規(guī)范化的形式。用來避免用來避免表修改操作的邏輯不一致性的一些規(guī)則集，范式表修改操作的邏輯不一致性的一些規(guī)則集，范式有多種層次，高級(jí)范式可以對低級(jí)范式增加約束有多種層次，高級(jí)范式可以對低級(jí)范式增加

40、約束條件。條件。 有第一范式（有第一范式（1NF1NF）、）、第二范式（第二范式（2NF）、第三范式）、第三范式（3NF）、）、BC范式（范式（BCNF）. 第一范式（第一范式（1NF）是一個(gè)關(guān)系模式所要遵循的最基本）是一個(gè)關(guān)系模式所要遵循的最基本的條件，的條件，即關(guān)系中的每個(gè)屬性必須是原子的、不可分割的即關(guān)系中的每個(gè)屬性必須是原子的、不可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)。數(shù)據(jù)項(xiàng)。1NF也是其他范式成立的前提條件。也是其他范式成立的前提條件。4 、視圖和范式：、視圖和范式：、例例3 3將下圖表示的地理實(shí)體將下圖表示的地理實(shí)體E E及其空間關(guān)及其空間關(guān)系用關(guān)系模型予以表示。系用關(guān)系模型予以表示。 例三例三. 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

41、換換 結(jié)結(jié) 果：果： ( (1 1) )關(guān)系模型通過規(guī)范化的關(guān)系為用戶提關(guān)系模型通過規(guī)范化的關(guān)系為用戶提供一種供一種簡單的用戶邏輯結(jié)構(gòu)簡單的用戶邏輯結(jié)構(gòu)；能夠以簡單、；能夠以簡單、靈活的方式表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界中各種實(shí)體及其相靈活的方式表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界中各種實(shí)體及其相互間關(guān)系，使用與維護(hù)也很方便互間關(guān)系，使用與維護(hù)也很方便 。 ( (2 2) )具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和操作代數(shù)基礎(chǔ)具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和操作代數(shù)基礎(chǔ)，如關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算等，可將關(guān)系分開，如關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算等，可將關(guān)系分開，或?qū)蓚€(gè)關(guān)系合并，使數(shù)據(jù)的操縱具有高度或?qū)蓚€(gè)關(guān)系合并，使數(shù)據(jù)的操縱具有高度的靈活性。的靈活性。6 6、關(guān)系模型的特點(diǎn)：、

42、關(guān)系模型的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：6 6、關(guān)系模型的特點(diǎn)：、關(guān)系模型的特點(diǎn)： 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)效率不夠高實(shí)現(xiàn)效率不夠高。 描述對象語義的能力較弱描述對象語義的能力較弱。 不直接支持層次結(jié)構(gòu)。不直接支持層次結(jié)構(gòu)。 模型的可擴(kuò)充性較差模型的可擴(kuò)充性較差。四、標(biāo)準(zhǔn)四、標(biāo)準(zhǔn)DBMS存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的局限性存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的局限性n空間數(shù)據(jù)記錄是變長的，而一般的數(shù)據(jù)庫都只允許把記空間數(shù)據(jù)記錄是變長的，而一般的數(shù)據(jù)庫都只允許把記錄的長度設(shè)定為固定。錄的長度設(shè)定為固定。n在存儲(chǔ)和維護(hù)空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系方面存在著嚴(yán)重缺陷。在存儲(chǔ)和維護(hù)空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系方面存在著嚴(yán)重缺陷。n一般都難以實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加一

43、般都難以實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作。等基本操作。n不能支持復(fù)雜的圖形功能。不能支持復(fù)雜的圖形功能。n單個(gè)地理實(shí)體的表達(dá)需要多個(gè)文件、多條記錄，一般的單個(gè)地理實(shí)體的表達(dá)需要多個(gè)文件、多條記錄，一般的DBMS也難以支持。也難以支持。n難以保證具有高度內(nèi)部聯(lián)系的難以保證具有高度內(nèi)部聯(lián)系的GIS數(shù)據(jù)記錄需要的復(fù)雜的數(shù)據(jù)記錄需要的復(fù)雜的安全維護(hù)。安全維護(hù)。五、五、GIS中空間數(shù)據(jù)庫的組織形式中空間數(shù)據(jù)庫的組織形式n混合結(jié)構(gòu)模型混合結(jié)構(gòu)模型n擴(kuò)展結(jié)構(gòu)模型擴(kuò)展結(jié)構(gòu)模型n統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型 q屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在常規(guī)屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在常規(guī)RDBMS上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索比較可上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索比

44、較可靠、有效；靠、有效；q空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，功能較弱，特別是空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，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。用數(shù)據(jù)庫要遜色得多。q兩個(gè)子系統(tǒng)之間采用一種標(biāo)識(shí)符聯(lián)系起來。兩個(gè)子系統(tǒng)之間采用一種標(biāo)識(shí)符聯(lián)系起來。q屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的完整性有可能遭到屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的完整性有可能遭到破壞。破壞。qGIS軟件：軟件：SuperMap，ArcGIS，MGE，SICARD、GENEMAP等。等?？湛臻g間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)屬屬性性數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)ID數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫

45、庫數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫早早期期圖形用戶界面圖形用戶界面圖形處理圖形處理DBMS屬性用戶界面屬性用戶界面圖形圖形文件庫文件庫屬性屬性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫GIS用戶界面用戶界面圖形處理圖形處理DBMS圖形圖形文件庫文件庫屬性屬性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫高級(jí)語言高級(jí)語言O(shè)DBC協(xié)議協(xié)議GIS用戶界面用戶界面圖形處理圖形處理DBMS圖形圖形文件庫文件庫屬性屬性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫高級(jí)語言高級(jí)語言數(shù)據(jù)庫開發(fā)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)數(shù)據(jù)庫開發(fā)數(shù)據(jù)庫開發(fā)q屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)同時(shí)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理；屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)同時(shí)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理；q在標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫上增加空間數(shù)據(jù)管理層，即利用該層在標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫上增加空間數(shù)據(jù)

46、管理層，即利用該層將地理結(jié)構(gòu)查詢語言將地理結(jié)構(gòu)查詢語言(GeoSQL)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢，查詢，借助索引數(shù)據(jù)的輔助關(guān)系實(shí)施空間索引操作。借助索引數(shù)據(jù)的輔助關(guān)系實(shí)施空間索引操作。q空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進(jìn)行繁瑣的連接，數(shù)據(jù)存取空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)不必進(jìn)行繁瑣的連接，數(shù)據(jù)存取較快；較快；q空間數(shù)據(jù)屬間接存取，效率比空間數(shù)據(jù)屬間接存取，效率比DBMS的直接存取慢，的直接存取慢，特別是涉及空間查詢、對象嵌套等復(fù)雜的空間操作。特別是涉及空間查詢、對象嵌套等復(fù)雜的空間操作。qGIS軟件：軟件： SuperMap，ArcGIS， System9，Small World、Geovision等。等

47、。GIS界面界面空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)處理RDBMS空間空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫擴(kuò)充實(shí)體類型擴(kuò)充實(shí)體類型（點(diǎn)、線、面等）（點(diǎn)、線、面等）q在開放型在開放型DBMS基礎(chǔ)上擴(kuò)充空間數(shù)據(jù)表達(dá)功基礎(chǔ)上擴(kuò)充空間數(shù)據(jù)表達(dá)功能，空間擴(kuò)展完全包含在能，空間擴(kuò)展完全包含在DBMS中。中。q解決了空間數(shù)據(jù)變長記錄的存儲(chǔ)問題，效率解決了空間數(shù)據(jù)變長記錄的存儲(chǔ)問題，效率較高。較高。qGIS軟件：軟件： SuperMap，ArcGIS， TIGRIS，Geo+、Geo Tropics等。等。GIS界面界面屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)（定長記錄）（定長記錄）空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)（變長記錄）（變長記錄）RDBMS空間空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫關(guān)系表關(guān)系表二進(jìn)

48、制塊二進(jìn)制塊六、空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（六、空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（SDBMS）n文件文件關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)n全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)n對象對象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) n純對象型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)純對象型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1 1、文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是在文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是在2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)的基礎(chǔ)上而產(chǎn)生的年代的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)的基礎(chǔ)上而產(chǎn)生的空間數(shù)據(jù)管理模式?？臻g數(shù)據(jù)管理模式。 2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代很多國內(nèi)外年代很多國內(nèi)外GISGIS軟件均采用這軟件

49、均采用這種空間數(shù)據(jù)管理模式，如種空間數(shù)據(jù)管理模式，如ArcInfoArcInfo、MapInfoMapInfo等。等。n基本結(jié)構(gòu)圖基本結(jié)構(gòu)圖GIS系統(tǒng)系統(tǒng)圖形用戶界面圖形用戶界面 屬性用戶界面屬性用戶界面圖形數(shù)據(jù)管理圖形數(shù)據(jù)管理DBMS圖形數(shù)據(jù)圖形數(shù)據(jù)文件文件屬性屬性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫IDn特點(diǎn)特點(diǎn)空間圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)；空間圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)；圖形數(shù)據(jù)用文件系統(tǒng)存儲(chǔ)，屬性數(shù)據(jù)用圖形數(shù)據(jù)用文件系統(tǒng)存儲(chǔ)，屬性數(shù)據(jù)用RDBMS存儲(chǔ)，用惟一存儲(chǔ)，用惟一的標(biāo)識(shí)符或內(nèi)部連接碼將屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)符或內(nèi)部連接碼將屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，統(tǒng)一管理。管理。在空間數(shù)據(jù)的組織上，

50、垂直方向分圖層管理，水平方向分圖在空間數(shù)據(jù)的組織上，垂直方向分圖層管理，水平方向分圖幅管理；幅管理；屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)；屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)一致性維護(hù)困難，即數(shù)據(jù)一致性、完整性、安全性差，系數(shù)據(jù)一致性維護(hù)困難，即數(shù)據(jù)一致性、完整性、安全性差，系統(tǒng)查詢運(yùn)算、模型操作運(yùn)算速度慢。統(tǒng)查詢運(yùn)算、模型操作運(yùn)算速度慢。屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)分布和共享困難，對屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)分布和共享困難，對C/S、B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系支持能力差，很難適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對數(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系支持能力差，很難適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對數(shù)據(jù)并發(fā)操作和一致性操作的要求。據(jù)并發(fā)操作和一致性操作的要求。這種管

51、理方式缺乏表示空間對象及其關(guān)系的能力，不能建立真正意義上的空間數(shù)據(jù)這種管理方式缺乏表示空間對象及其關(guān)系的能力，不能建立真正意義上的空間數(shù)據(jù)庫，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，空間數(shù)據(jù)管理將不采用這種方式。庫，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，空間數(shù)據(jù)管理將不采用這種方式。2、全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)n全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)管理系全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)統(tǒng)：將非結(jié)構(gòu)空間圖形數(shù)：將非結(jié)構(gòu)空間圖形數(shù)據(jù)作為二進(jìn)制對象，存儲(chǔ)據(jù)作為二進(jìn)制對象，存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的二進(jìn)制塊在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的二進(jìn)制塊中，將屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)中，將屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)表的列中，由關(guān)系型數(shù)據(jù)表的列中，由關(guān)系型數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理。據(jù)庫統(tǒng)一管理。 基本結(jié)構(gòu)圖基本結(jié)構(gòu)圖GIS系統(tǒng)

52、系統(tǒng)RDBMS+擴(kuò)展部分?jǐn)U展部分關(guān)系和屬性關(guān)系和屬性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫n特點(diǎn)特點(diǎn)對空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理；對空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理；將圖形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在二進(jìn)制數(shù)據(jù)塊中；將圖形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在二進(jìn)制數(shù)據(jù)塊中；描述空間關(guān)系涉及一系列關(guān)系連接運(yùn)算，結(jié)構(gòu)且費(fèi)時(shí)；描述空間關(guān)系涉及一系列關(guān)系連接運(yùn)算，結(jié)構(gòu)且費(fèi)時(shí)；實(shí)現(xiàn)空間實(shí)現(xiàn)空間SQL查詢要附加接口。查詢要附加接口。（此模式只適用功能簡（此模式只適用功能簡單的單的GIS）便于數(shù)據(jù)維護(hù)省去了大量圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接操作，提高了查詢速度3、對象關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)n對象對象關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：是是通用通用RDBMS的擴(kuò)展的擴(kuò)展，是，是在在RDBMS中增加空間數(shù)中增加空間數(shù)據(jù)管理專用模塊據(jù)管理專用模塊，定義了操縱點(diǎn)、線、面、，定義了操縱點(diǎn)、線、面、圓等空間對象的圓等空間對象的API函數(shù)，以解決空間數(shù)據(jù)函數(shù)，以解決空間數(shù)據(jù)的變長記錄的管理，使空間數(shù)據(jù)管理的效率的變長記錄的管理，使空間數(shù)據(jù)管理的效率明顯提高。明顯提高。n基本結(jié)構(gòu)圖基本結(jié)構(gòu)圖GIS應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)專用空間數(shù)據(jù)專用空間數(shù)據(jù)管理層管理層+索引索引標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)RDBMS空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)管理模塊管理模塊n特點(diǎn)特點(diǎn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)結(jié)由空間數(shù)據(jù)管理?？臻g數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)結(jié)