空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)下中山大學

1、地理空間數(shù)據(jù)存儲操作的對象可能是一維地理空間數(shù)據(jù)存儲操作的對象可能是一維、二次、三維甚至更高維。、二次、三維甚至更高維。一方面我們可一方面我們可以把地理空間數(shù)據(jù)庫看成是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的以把地理空間數(shù)據(jù)庫看成是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的擴充，另一方面，地理空間數(shù)據(jù)庫突破了擴充，另一方面，地理空間數(shù)據(jù)庫突破了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫理論，如將規(guī)范關(guān)系推向非傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫理論，如將規(guī)范關(guān)系推向非規(guī)范關(guān)系。而規(guī)范關(guān)系。而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只要針對簡傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只要針對簡單對象，無法有效的支持復雜對象（如圖單對象，無法有效的支持復雜對象（如圖形、圖像）。形、圖像）。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理地理空間數(shù)據(jù)的局限性：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理地理空間數(shù)據(jù)的

2、局限性：1、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理的是不連續(xù)的、相關(guān)性較小、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理的是不連續(xù)的、相關(guān)性較小的數(shù)字和字符；而地理數(shù)據(jù)是連續(xù)的，具有很強的數(shù)字和字符；而地理數(shù)據(jù)是連續(xù)的，具有很強的空間相關(guān)性。的空間相關(guān)性。2、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理的實體類型少，并且實體類、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理的實體類型少，并且實體類型之間通常只有簡單固定的空間關(guān)系；而地理空型之間通常只有簡單固定的空間關(guān)系；而地理空間數(shù)據(jù)庫的實體類型繁多，實體類型之間存在著間數(shù)據(jù)庫的實體類型繁多，實體類型之間存在著復雜的空間關(guān)系，并且能產(chǎn)生新的關(guān)系復雜的空間關(guān)系，并且能產(chǎn)生新的關(guān)系(P318)。3、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存貯的數(shù)據(jù)通常為等長記、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存貯的數(shù)據(jù)通常為等

3、長記錄的原子數(shù)據(jù)；而地理空間數(shù)據(jù)通常是結(jié)錄的原子數(shù)據(jù)；而地理空間數(shù)據(jù)通常是結(jié)構(gòu)化的，其數(shù)據(jù)項可能很大，很復雜，并構(gòu)化的，其數(shù)據(jù)項可能很大，很復雜，并且變長記錄。且變長記錄。4、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫只操縱和查詢文字和數(shù)字、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫只操縱和查詢文字和數(shù)字信息；而地理空間數(shù)據(jù)庫中需要有大量的信息；而地理空間數(shù)據(jù)庫中需要有大量的空間操作和查詢，如特征提取、影像分割空間操作和查詢，如特征提取、影像分割、影像代數(shù)運算、拓撲和相似性查詢等。、影像代數(shù)運算、拓撲和相似性查詢等?；舅枷耄夯舅枷耄?對問題領(lǐng)域進行自然的分割，以對問題領(lǐng)域進行自然的分割，以更接近人類通常思維的方式建立問題更接近人類通常思維的方式建立問題

4、領(lǐng)域模型，以便對客觀的信息實體進領(lǐng)域模型，以便對客觀的信息實體進行結(jié)構(gòu)模擬和行為模擬，從而使設(shè)計行結(jié)構(gòu)模擬和行為模擬，從而使設(shè)計出的系統(tǒng)盡可能直接的表現(xiàn)問題求解出的系統(tǒng)盡可能直接的表現(xiàn)問題求解的過程。的過程。 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是采用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是采用面向?qū)ο蠓椒ń⒌臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。面向?qū)ο蠓椒ń⒌臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)?；咎匦裕夯咎匦裕?1、數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型。它提供一組它提供一組模擬信息實體模擬信息實體的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一組結(jié)構(gòu)，一組操縱信息實體操縱信息實體的方法和一組的方法和一組定義數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)一致性一致性狀態(tài)的約束條件。狀態(tài)的約束條件。2、永久性。永久性。數(shù)據(jù)應當長久存貯，并且能

5、為應數(shù)據(jù)應當長久存貯，并且能為應用程序交叉使用。用程序交叉使用。3、并發(fā)性。并發(fā)性。多個用戶可以同時訪問和使用同多個用戶可以同時訪問和使用同一個數(shù)據(jù)庫，并且能進行交互。一個數(shù)據(jù)庫，并且能進行交互。5、恢復功能?；謴凸δ?。當系統(tǒng)發(fā)生故障或損壞時，它應當當系統(tǒng)發(fā)生故障或損壞時，它應當能將系統(tǒng)恢復到以前的某種特定狀態(tài)。能將系統(tǒng)恢復到以前的某種特定狀態(tài)。6、查詢語言。查詢語言。它應使用一種易用的高級語言訪問它應使用一種易用的高級語言訪問和查詢實體信息。和查詢實體信息。4、事物管理。事物管理。它應能監(jiān)視數(shù)據(jù)庫的交互過程，確它應能監(jiān)視數(shù)據(jù)庫的交互過程，確保數(shù)據(jù)的一致性、正確性和穩(wěn)定性。保數(shù)據(jù)的一致性、正確

6、性和穩(wěn)定性。7、輔存管理。輔存管理。它應提供一組用于改善訪問性能的它應提供一組用于改善訪問性能的高效結(jié)構(gòu)和算法，包括索引管理、數(shù)據(jù)聚集、數(shù)高效結(jié)構(gòu)和算法，包括索引管理、數(shù)據(jù)聚集、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、查詢路徑選擇以及查詢優(yōu)化等。據(jù)緩沖區(qū)、查詢路徑選擇以及查詢優(yōu)化等。8、安全管理。安全管理。具有保護信息的措施，提供權(quán)限檢具有保護信息的措施，提供權(quán)限檢查的功能。查的功能。9、數(shù)據(jù)抽象。數(shù)據(jù)抽象。 它應能開發(fā)和使用靈活的、它應能開發(fā)和使用靈活的、邏輯上復雜的抽象數(shù)據(jù)類型。邏輯上復雜的抽象數(shù)據(jù)類型。10、較強的信息模擬能力。較強的信息模擬能力?，F(xiàn)實世界中實現(xiàn)實世界中實體的結(jié)構(gòu)和行為在計算機環(huán)境當中被描述體的結(jié)構(gòu)

7、和行為在計算機環(huán)境當中被描述為類和對象，非常適合于模擬的用途。為類和對象，非常適合于模擬的用途。11、對象標識。對象標識。系統(tǒng)為對象定義并維護唯系統(tǒng)為對象定義并維護唯一的標識符，這一對象獨立于對象本身的一的標識符，這一對象獨立于對象本身的內(nèi)容和地址，并支持對象的共享。內(nèi)容和地址，并支持對象的共享。12、封裝性與數(shù)據(jù)隱藏。封裝性與數(shù)據(jù)隱藏。 對象由類型定義的方對象由類型定義的方法操縱，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對于外部是隱藏的。法操縱，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對于外部是隱藏的。13、主動（智能）數(shù)據(jù)。主動（智能）數(shù)據(jù)。過程與數(shù)據(jù)的封裝式系過程與數(shù)據(jù)的封裝式系統(tǒng)具有推理能力，并具有一致性和有效性，這也統(tǒng)具有推理能力，并具有一致

8、性和有效性，這也能增強數(shù)據(jù)庫定義智能操作觸發(fā)器的能力。能增強數(shù)據(jù)庫定義智能操作觸發(fā)器的能力。14、繼承性。繼承性。由類的抽象可以構(gòu)成類層次，類由類的抽象可以構(gòu)成類層次，類層次中的子類可以集成父類的數(shù)據(jù)與行為。超層次中的子類可以集成父類的數(shù)據(jù)與行為。超類的特殊化為子類，子類的概括化形成超類。類的特殊化為子類，子類的概括化形成超類。繼承性自動維護類層次中的關(guān)系。繼承性自動維護類層次中的關(guān)系。 15、多態(tài)性。多態(tài)性。數(shù)據(jù)和成員函數(shù)都可以在運行時刻數(shù)據(jù)和成員函數(shù)都可以在運行時刻動態(tài)的理解成不同含義。這是用重載和動態(tài)聯(lián)編實動態(tài)的理解成不同含義。這是用重載和動態(tài)聯(lián)編實現(xiàn)的。現(xiàn)的。16、復合性。復合性。一組

9、對象可以是另一個對象的一組對象可以是另一個對象的一部分。一部分。17、消息傳遞。消息傳遞。對象之間的交互是通過消息激對象之間的交互是通過消息激活對象中的方法來實現(xiàn)的。它增強了系統(tǒng)的?；顚ο笾械姆椒▉韺崿F(xiàn)的。它增強了系統(tǒng)的模擬能力。擬能力。18、計算完整性。計算完整性。19、可擴充性?？蓴U充性。系統(tǒng)提供的操作、結(jié)構(gòu)和約束系統(tǒng)提供的操作、結(jié)構(gòu)和約束不是固定的，用戶可以在應用中增量的定義新不是固定的，用戶可以在應用中增量的定義新的操作和類型。的操作和類型。1、擴展面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言（、擴展面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言（OOPL）,在在OOPL中增加中增加DBMS的特性的特性2、擴展、擴展RDBMS，在其中

10、增加面向?qū)ο蟮奶匦栽谄渲性黾用嫦驅(qū)ο蟮奶匦?、 建 立 全 新 的 支 持 面 向 對 象 數(shù) 據(jù) 模 型 的、 建 立 全 新 的 支 持 面 向 對 象 數(shù) 據(jù) 模 型 的OODBMS1、擴展面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言（、擴展面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言（OOPL）,在在OOPL中增加中增加DBMS的特性的特性典型的典型的OOPL有有Smalltalk和和C+。GmStone 就是就是通過擴展通過擴展Smalltalk形成的一種形成的一種OODBMS。ONTOS 則是通過擴展則是通過擴展C+形成的一種形成的一種OODBMS，它用標準的它用標準的C+代碼定義類和函數(shù)并主動提供代碼定義類和函數(shù)并主動提供數(shù)據(jù)

11、字典的概念，使數(shù)據(jù)能動態(tài)定義。在數(shù)據(jù)字典的概念，使數(shù)據(jù)能動態(tài)定義。在OODBM中增加處理和管理地理信息數(shù)據(jù)的功能中增加處理和管理地理信息數(shù)據(jù)的功能，則可以形成地理信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，則可以形成地理信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，對象標識符為指向各種對象的指針，地理信息，對象標識符為指向各種對象的指針，地理信息對象的查詢通過指針依次進行。這種系統(tǒng)具有計對象的查詢通過指針依次進行。這種系統(tǒng)具有計算完整性。算完整性。優(yōu)點：優(yōu)點：1、能充分利用、能充分利用OOPL的強大功能，相對減少開發(fā)的強大功能，相對減少開發(fā)工作量工作量 。2、容易結(jié)合現(xiàn)有的、容易結(jié)合現(xiàn)有的C+語言應用軟件，使系統(tǒng)的語言應用軟件

12、，使系統(tǒng)的應用范圍更廣泛。應用范圍更廣泛。缺點：缺點：沒有充分利用現(xiàn)有的沒有充分利用現(xiàn)有的DBMS所具有的功能所具有的功能。2、擴展、擴展RDBMS，在其中增加面向?qū)ο蟮奶匦栽谄渲性黾用嫦驅(qū)ο蟮奶匦訰DBMS是目前應用最廣的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。我是目前應用最廣的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。我們可用們可用OOPL來擴展來擴展RDBMS。IRIS就是用就是用C語語言 和言 和 L I S P 語 言 擴 展語 言 擴 展 R D B M S 形 成 的 一 種形 成 的 一 種OODBMS.優(yōu)點：優(yōu)點：1、能充分利用、能充分利用RDBMS的功能，可使用或是擴展的功能，可使用或是擴展SQL查詢語言。查詢語言。2、結(jié)

13、合二者的特性，可以大大減少開發(fā)工作量。結(jié)合二者的特性，可以大大減少開發(fā)工作量。缺點：缺點：I/O查詢比較費時，需要完成一些額外的操作。查詢查詢比較費時，需要完成一些額外的操作。查詢效率比純效率比純OODBMS 低。低。3、 建 立 全 新 的 支 持 面 向 對 象 數(shù) 據(jù) 模 型 的、 建 立 全 新 的 支 持 面 向 對 象 數(shù) 據(jù) 模 型 的OODBMS 它重視計算完整性，以記述消息的語言為基它重視計算完整性，以記述消息的語言為基礎(chǔ)，備有全新的數(shù)據(jù)庫程序數(shù)據(jù)語言（礎(chǔ)，備有全新的數(shù)據(jù)庫程序數(shù)據(jù)語言（DBPL）或永久性程序設(shè)計語言。此外，它還提供非過或永久性程序設(shè)計語言。此外，它還提供非過

14、程的查詢語言。它并不以程的查詢語言。它并不以O(shè)OPL作為基礎(chǔ)，而作為基礎(chǔ)，而是創(chuàng)建獨自面向?qū)ο笫莿?chuàng)建獨自面向?qū)ο驞BPL。O2就是這種途徑就是這種途徑實現(xiàn)的。實現(xiàn)的。 O2系統(tǒng)分為幾個層次，它們是模式管理（系統(tǒng)分為幾個層次，它們是模式管理（SM）、對象管理對象管理(OM)和和Wisconsin(WISS)存貯系統(tǒng)存貯系統(tǒng)。SM負責類別、消息和公共區(qū)名字的生成、查詢、更新負責類別、消息和公共區(qū)名字的生成、查詢、更新和刪除。和刪除。OM負責復合對象以及復合值與消息的交負責復合對象以及復合值與消息的交換。換。WISS則提供構(gòu)造記錄的各種文檔的存貯方法則提供構(gòu)造記錄的各種文檔的存貯方法。 優(yōu)點：優(yōu)點：

15、用常規(guī)語言開發(fā)的純用常規(guī)語言開發(fā)的純OODBMS全面支持面向?qū)θ嬷С置嫦驅(qū)ο髷?shù)據(jù)模型，可擴充性較強，操作的效率高象數(shù)據(jù)模型，可擴充性較強，操作的效率高。重視計算完整性和非過程查詢。重視計算完整性和非過程查詢。缺點：缺點：數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)復雜，并且開發(fā)工作量很大。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)復雜，并且開發(fā)工作量很大。 ER模型即實體聯(lián)系模型，它是概念設(shè)計的主模型即實體聯(lián)系模型，它是概念設(shè)計的主要方法和最常用的表達形式要方法和最常用的表達形式。ER模型的基本語義模型的基本語義單位是實體與聯(lián)系單位是實體與聯(lián)系。ER模型可以形象地用圖表表模型可以形象地用圖表表示，稱為示，稱為ER圖。在圖。在ER圖中，以矩形框表示實體類圖中

16、，以矩形框表示實體類型，用橢圓表示實體類型和聯(lián)系類型的屬性，所型，用橢圓表示實體類型和聯(lián)系類型的屬性，所有類型和屬性都以相應的名稱記入框內(nèi)。聯(lián)系類有類型和屬性都以相應的名稱記入框內(nèi)。聯(lián)系類型和相關(guān)實體類型間以直線相連，并在直線的兩型和相關(guān)實體類型間以直線相連，并在直線的兩端標明聯(lián)系的種類（端標明聯(lián)系的種類（1：M，M：N或或1：1）。）。 建立建立ER模型的基本步驟：模型的基本步驟： 1） 確定實體類型：如客戶和銷售商。確定實體類型：如客戶和銷售商。 2） 確定聯(lián)系類型：銷售活動或訂貨活動。確定聯(lián)系類型：銷售活動或訂貨活動。 3） 確定實體類型和聯(lián)系類型畫出確定實體類型和聯(lián)系類型畫出ER圖。圖

17、。 4）確定實體類型與聯(lián)系類型的屬性：對于客戶，其屬）確定實體類型與聯(lián)系類型的屬性：對于客戶，其屬性有客戶的編號、姓名、地址等；對于聯(lián)系類型，其屬性性有客戶的編號、姓名、地址等；對于聯(lián)系類型，其屬性有客戶編號、銷售編號、商品名稱、銷售量等。有客戶編號、銷售編號、商品名稱、銷售量等。 ER模型的基本成分是實體、聯(lián)系和屬性。模型的基本成分是實體、聯(lián)系和屬性。在準在準確模擬現(xiàn)實時，還應對基本的確模擬現(xiàn)實時，還應對基本的ER模型進行擴展。模型進行擴展。對對ER模型的擴展主要包括以下幾方面內(nèi)容：模型的擴展主要包括以下幾方面內(nèi)容： 1）弱實體的劃分與依賴聯(lián)系：）弱實體的劃分與依賴聯(lián)系：有些實體對有些實體對

18、另外一些實體有很強的依賴關(guān)系，如職工另外一些實體有很強的依賴關(guān)系，如職工子女和職工之間。稱前者為弱實體，二者子女和職工之間。稱前者為弱實體，二者之間的聯(lián)系稱為依賴聯(lián)系。之間的聯(lián)系稱為依賴聯(lián)系。 2）子類和超類：）子類和超類：有時某個實體類型中所有實體同時也是有時某個實體類型中所有實體同時也是另一實體類型中的實體，如中間銷售商和銷售商。稱前一另一實體類型中的實體，如中間銷售商和銷售商。稱前一實體類型是后一實體類型的子類，后一實體類型稱為超類實體類型是后一實體類型的子類，后一實體類型稱為超類。在。在ER圖中，帶有子類的實體以兩端雙線的矩形表示。子圖中，帶有子類的實體以兩端雙線的矩形表示。子類的一個

19、很重要的特征是繼承，子類繼承超類的所有抽象類的一個很重要的特征是繼承，子類繼承超類的所有抽象。另外，同一實體類型若干子類之間可能相交，也可能不。另外，同一實體類型若干子類之間可能相交，也可能不相交，這取決于子類本身的定義。通過引入子類，可以簡相交，這取決于子類本身的定義。通過引入子類，可以簡化化ER模式為任何兩個實體類型間只有唯一聯(lián)系（模式為任何兩個實體類型間只有唯一聯(lián)系（1：1）的）的情形。情形。3）ER模型的操作：模型的操作：在利用在利用ER模型進行數(shù)據(jù)設(shè)計時，常常模型進行數(shù)據(jù)設(shè)計時，常常要對要對ER圖進行各種變換，即圖進行各種變換，即ER模型的操作。這些操作包模型的操作。這些操作包括實體

20、類型、聯(lián)系類型各種屬性的分裂、合并、增刪等。括實體類型、聯(lián)系類型各種屬性的分裂、合并、增刪等。 實體類型的分裂實體類型的分裂 一個實體類型可以根據(jù)需要分解成若干一個實體類型可以根據(jù)需要分解成若干實體類型。分裂方式有水平分裂和垂直分裂實體類型。分裂方式有水平分裂和垂直分裂兩種。水平分裂是指將實體分解成互不相關(guān)兩種。水平分裂是指將實體分解成互不相關(guān)的子類，如將客戶分為男客戶和女客戶。垂的子類，如將客戶分為男客戶和女客戶。垂直分裂是指對實體的屬性進行分組，如將客直分裂是指對實體的屬性進行分組，如將客戶信息中固定不變和經(jīng)常變動的屬性數(shù)據(jù)分戶信息中固定不變和經(jīng)常變動的屬性數(shù)據(jù)分別作為一個實體。別作為一個

21、實體。實體類型的合并實體類型的合并 這是分裂的逆操作。在實體類型的合并和分裂這是分裂的逆操作。在實體類型的合并和分裂過程中，實體間的聯(lián)系類型也應作相應操作。過程中，實體間的聯(lián)系類型也應作相應操作。其它其它ER模型的操作還有：聯(lián)系類型的分裂、聯(lián)模型的操作還有：聯(lián)系類型的分裂、聯(lián)系類型的合并、增加新的實體類型、刪除實體類系類型的合并、增加新的實體類型、刪除實體類型、增加新聯(lián)系以及刪除聯(lián)系。型、增加新聯(lián)系以及刪除聯(lián)系。另外對于另外對于ER圖中的屬性也有許多操作，如值域圖中的屬性也有許多操作，如值域的增加、刪除、合并分裂等。的增加、刪除、合并分裂等。利用利用ER模型進行概念設(shè)計大致分為三個步驟：模型進

22、行概念設(shè)計大致分為三個步驟：1）設(shè)計局部）設(shè)計局部ER模式模式2）全局）全局ER模式的優(yōu)化模式的優(yōu)化3）ER模型向數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換模型向數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換1）設(shè)計局部）設(shè)計局部ER模式模式 這是一種這是一種“分而治之分而治之”的策略，即先分別考慮各個用的策略，即先分別考慮各個用戶的信息需求，形成局部概念結(jié)構(gòu)，然后在綜合形成全戶的信息需求，形成局部概念結(jié)構(gòu)，然后在綜合形成全局結(jié)構(gòu)。在局部局結(jié)構(gòu)。在局部ER模式設(shè)計中，應盡可能使模型結(jié)構(gòu)簡模式設(shè)計中，應盡可能使模型結(jié)構(gòu)簡單化；應盡可能減少冗余的產(chǎn)生，聯(lián)系和實體的屬性應單化；應盡可能減少冗余的產(chǎn)生，聯(lián)系和實體的屬性應是不可分割的，不同實體類型的屬性之間應無

23、直接關(guān)聯(lián)是不可分割的，不同實體類型的屬性之間應無直接關(guān)聯(lián)關(guān)系。局部模型的合并方式是按照其聯(lián)系兩兩合并。由關(guān)系。局部模型的合并方式是按照其聯(lián)系兩兩合并。由于局部于局部ER模式間不可避免的會有很多不一致性（沖突）模式間不可避免的會有很多不一致性（沖突），如屬性沖突、結(jié)構(gòu)沖突、命名沖突等，因而消除沖突，如屬性沖突、結(jié)構(gòu)沖突、命名沖突等，因而消除沖突，產(chǎn)生一個使整個系統(tǒng)所有用戶共同理解和接受的統(tǒng)一，產(chǎn)生一個使整個系統(tǒng)所有用戶共同理解和接受的統(tǒng)一的全局概念模式，非常必要。的全局概念模式，非常必要。2）全局）全局ER模式的優(yōu)化模式的優(yōu)化 在得到全局在得到全局ER模式之后，為了提高數(shù)據(jù)庫模式之后，為了提高數(shù)

24、據(jù)庫系統(tǒng)的效率，還應進一步依據(jù)處理要求對系統(tǒng)的效率，還應進一步依據(jù)處理要求對ER模模式進行優(yōu)化。一個好的式進行優(yōu)化。一個好的ER模式，在準確全面反模式，在準確全面反映用戶功能需求外，還應滿足下列條件：實體類映用戶功能需求外，還應滿足下列條件：實體類型的個數(shù)應盡可能少；實體類型所含屬性數(shù)據(jù)的型的個數(shù)應盡可能少；實體類型所含屬性數(shù)據(jù)的個數(shù)盡可能少；實體類型間聯(lián)系無冗余。因而針個數(shù)盡可能少；實體類型間聯(lián)系無冗余。因而針對上述三個條件還應對全局對上述三個條件還應對全局ER模式進行實體類模式進行實體類型的合并、冗余屬性和冗余聯(lián)系的消除等操作。型的合并、冗余屬性和冗余聯(lián)系的消除等操作。有時為了兼顧查詢效率

25、、存儲代價等，對上述操有時為了兼顧查詢效率、存儲代價等，對上述操作應根據(jù)具體情況而定。作應根據(jù)具體情況而定。3）ER模型向數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換：模型向數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換：ER模型像數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)模型像數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換是邏輯數(shù)據(jù)設(shè)計階段的主要步驟之一。這種轉(zhuǎn)換要遵換是邏輯數(shù)據(jù)設(shè)計階段的主要步驟之一。這種轉(zhuǎn)換要遵循一定的規(guī)則，對于關(guān)系數(shù)據(jù)模型而言，其轉(zhuǎn)換規(guī)則主循一定的規(guī)則，對于關(guān)系數(shù)據(jù)模型而言，其轉(zhuǎn)換規(guī)則主要有：要有： （1）一個實體類型轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系模式。實體的屬性）一個實體類型轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系模式。實體的屬性就是關(guān)系的屬性，實體的鍵就是關(guān)系的鍵。就是關(guān)系的屬性，實體的鍵就是關(guān)系的鍵。 （2）一個聯(lián)系類型轉(zhuǎn)換成

26、一個關(guān)系模式，參與該聯(lián)系）一個聯(lián)系類型轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系模式，參與該聯(lián)系的各實體的鍵以及聯(lián)系的屬性轉(zhuǎn)換成關(guān)系的屬性。該關(guān)的各實體的鍵以及聯(lián)系的屬性轉(zhuǎn)換成關(guān)系的屬性。該關(guān)系的鍵有三種情況：系的鍵有三種情況：若聯(lián)系為若聯(lián)系為1：1，則每個實體的鍵均是該關(guān)系的鍵；若聯(lián)，則每個實體的鍵均是該關(guān)系的鍵；若聯(lián)系為系為1：M，則關(guān)系的鍵為則關(guān)系的鍵為“M”端實體的鍵；若聯(lián)系為端實體的鍵；若聯(lián)系為M：N，則關(guān)系的鍵為諸實體鍵的組合。則關(guān)系的鍵為諸實體鍵的組合。ER模型的優(yōu)點模型的優(yōu)點 一是接近人的思維，容易理解；二是與計算一是接近人的思維，容易理解；二是與計算機無關(guān)，用戶容易接受。因此，機無關(guān)，用戶容易接受。因此

27、，ER模型已成為模型已成為軟件工程的一個重要設(shè)計方法。盡管如此，但現(xiàn)軟件工程的一個重要設(shè)計方法。盡管如此，但現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫不能直接接受有的數(shù)據(jù)庫不能直接接受ER模型，主要是模型，主要是ER模模型只能說明實體間語義聯(lián)系，還不能進一步說明型只能說明實體間語義聯(lián)系，還不能進一步說明詳細數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一般遇到一個實際問題，總是先詳細數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一般遇到一個實際問題，總是先設(shè)計一個設(shè)計一個ER模型，然后再轉(zhuǎn)換成計算機已實現(xiàn)模型，然后再轉(zhuǎn)換成計算機已實現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型。的數(shù)據(jù)模型。 1、面向?qū)ο竽Ｐ偷膽?。面向?qū)ο竽Ｐ偷膽谩?、多媒體技術(shù)拓寬了地理空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用領(lǐng)、多媒體技術(shù)拓寬了地理空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用領(lǐng)域

28、。域。3、虛擬現(xiàn)實技術(shù)促進了地理空間數(shù)據(jù)庫的可視化。、虛擬現(xiàn)實技術(shù)促進了地理空間數(shù)據(jù)庫的可視化。4、分布式處理和、分布式處理和Client/Server模式的應用，使地理模式的應用，使地理空間數(shù)據(jù)庫具有與空間數(shù)據(jù)庫具有與Internet/Intranet的連接能力，實的連接能力，實現(xiàn)分布式事物處理、透明存取、跨平臺應用、異構(gòu)現(xiàn)分布式事物處理、透明存取、跨平臺應用、異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)、多協(xié)議自動轉(zhuǎn)換等。網(wǎng)互聯(lián)、多協(xié)議自動轉(zhuǎn)換等。1、Oracle Spatial Cartridge(SC)2、Intergraph 的GeoMedia系列3、ESRI的Spatial Data Engineer(SDE)4、

29、MapInfo的Spatial Ware數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典是數(shù)據(jù)庫中各類數(shù)據(jù)描述的集合，或者是數(shù)據(jù)庫中各類數(shù)據(jù)描述的集合，或者說是元數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)操作的集合。它的主要功說是元數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)操作的集合。它的主要功能是存儲和檢索元數(shù)據(jù)。能是存儲和檢索元數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)字典的主要內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)字典的主要內(nèi)容包括：1）數(shù)據(jù)項：數(shù)據(jù)的最小單位。包括數(shù)據(jù)項名、含）數(shù)據(jù)項：數(shù)據(jù)的最小單位。包括數(shù)據(jù)項名、含義、別名、類型、長度、取值范圍、與其它數(shù)據(jù)義、別名、類型、長度、取值范圍、與其它數(shù)據(jù)項的邏輯聯(lián)系等內(nèi)容。項的邏輯聯(lián)系等內(nèi)容。2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是若干數(shù)據(jù)項地有序集合。包括數(shù)）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是若干數(shù)據(jù)項地有序集合。包括數(shù)據(jù)結(jié)

30、構(gòu)名、組成成分等內(nèi)容。據(jù)結(jié)構(gòu)名、組成成分等內(nèi)容。5）加工過程：）加工過程： 包括加工過程名、說明、輸入輸出數(shù)據(jù)流、加工的簡包括加工過程名、說明、輸入輸出數(shù)據(jù)流、加工的簡 要說明。要說明。數(shù)據(jù)字典在需求分析階段建立，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過數(shù)據(jù)字典在需求分析階段建立，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中不斷修改充實和完善。程中不斷修改充實和完善。3）數(shù)據(jù)流：）數(shù)據(jù)流： 可以是數(shù)據(jù)項，也可以是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，表示某一可以是數(shù)據(jù)項，也可以是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，表示某一加工過程的輸入或輸出。包括數(shù)據(jù)流名、說明、流入加工過程的輸入或輸出。包括數(shù)據(jù)流名、說明、流入流出的過程名、組成成分等內(nèi)容。流出的過程名、組成成分等內(nèi)容。4）數(shù)據(jù)存儲：）數(shù)據(jù)存儲：

31、 加工過程中存儲的數(shù)據(jù)，如手工文檔或計算機加工過程中存儲的數(shù)據(jù)，如手工文檔或計算機文件。包括數(shù)據(jù)存儲名、說明、輸入輸出數(shù)據(jù)流、文件。包括數(shù)據(jù)存儲名、說明、輸入輸出數(shù)據(jù)流、組成成分的數(shù)據(jù)量、存取方式、操作方式等內(nèi)容。組成成分的數(shù)據(jù)量、存取方式、操作方式等內(nèi)容。 以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)通常稱為數(shù)以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)通常稱為數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)。它一般具有信息的采集、組據(jù)庫應用系統(tǒng)。它一般具有信息的采集、組織加工和傳播等功能。仿照軟件生存期的定織加工和傳播等功能。仿照軟件生存期的定義，一般將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期劃分為七個階義，一般將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期劃分為七個階段：規(guī)劃、需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計段：規(guī)

32、劃、需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計、物理設(shè)計、實現(xiàn)和運行維護。其中前五個、物理設(shè)計、實現(xiàn)和運行維護。其中前五個階段稱為階段稱為“分析和設(shè)計階段分析和設(shè)計階段” ，后兩個階段，后兩個階段稱為稱為“實現(xiàn)和運行階段實現(xiàn)和運行階段”。本節(jié)主要介紹數(shù)。本節(jié)主要介紹數(shù)據(jù)庫設(shè)計的前四個階段中的主要內(nèi)容和方法據(jù)庫設(shè)計的前四個階段中的主要內(nèi)容和方法。 1 1規(guī)劃規(guī)劃 進行建立數(shù)據(jù)庫的必要性和可行性分析，確定數(shù)進行建立數(shù)據(jù)庫的必要性和可行性分析，確定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在組織和管理信息中的地位，以及各個數(shù)據(jù)庫之間據(jù)庫系統(tǒng)在組織和管理信息中的地位，以及各個數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系。在這個階段要分析基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本功能，再的關(guān)系。在

33、這個階段要分析基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本功能，再確定數(shù)據(jù)庫的支持范圍時，最好實現(xiàn)建立若干個范圍不同的確定數(shù)據(jù)庫的支持范圍時，最好實現(xiàn)建立若干個范圍不同的公用或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)庫，然后逐步完成整個大型信息系統(tǒng)的建設(shè)公用或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)庫，然后逐步完成整個大型信息系統(tǒng)的建設(shè)。另外，還要對數(shù)據(jù)庫與模型庫、方法庫或信息系統(tǒng)中其它。另外，還要對數(shù)據(jù)庫與模型庫、方法庫或信息系統(tǒng)中其它成分的關(guān)系進行明確的規(guī)定。成分的關(guān)系進行明確的規(guī)定。在數(shù)據(jù)庫規(guī)劃工作完成后，應編制詳盡的在數(shù)據(jù)庫規(guī)劃工作完成后，應編制詳盡的可行性分析報告及可行性分析報告及數(shù)據(jù)庫規(guī)劃綱要數(shù)據(jù)庫規(guī)劃綱要。內(nèi)容包括信息范圍、信息來源、人力資源。內(nèi)容包括信息范圍、信息

34、來源、人力資源、設(shè)備資源、軟件及支持工具、開發(fā)成本及進度安排等。、設(shè)備資源、軟件及支持工具、開發(fā)成本及進度安排等。 2 2需求分析需求分析 這是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中比較費時、復雜同這是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中比較費時、復雜同時也是很重要的一步。主要收集數(shù)據(jù)庫所有用戶的信時也是很重要的一步。主要收集數(shù)據(jù)庫所有用戶的信息內(nèi)容和處理要求，并加以規(guī)格化和分析。在分析用息內(nèi)容和處理要求，并加以規(guī)格化和分析。在分析用戶需求時，要確保用戶目標的一致性。戶需求時，要確保用戶目標的一致性。需求分析的整理一般采用數(shù)據(jù)流分析法，分析結(jié)果以需求分析的整理一般采用數(shù)據(jù)流分析法，分析結(jié)果以數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)流圖DFDDFD（Data Flow DiagramData Flow Diagram）表示。表示。DFDDFD同時同時也可以作為自頂向下逐步細化的描述工具。最后，還也可以作為自頂向下逐步細化的描述工具。最后，還要求將整個需求分析結(jié)果寫成文檔，即要求將整個需求分析結(jié)果寫成文檔，即需求分析說明需求分析說明書書。 3 3概念設(shè)計概念設(shè)計 概念設(shè)計的目標是產(chǎn)生反映企業(yè)組織信息需求概