空間數(shù)據(jù)庫學(xué)習(xí)教案

1、空間空間(kngjin)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫第一頁，共104頁。名稱：空間數(shù)據(jù)庫名稱：空間數(shù)據(jù)庫編著編著(binzh)(binzh)： 吳信才吳信才 出版：科學(xué)出版社出版：科學(xué)出版社教材教材(jioci)信息信息第1頁/共104頁第二頁，共104頁。地理空間數(shù)據(jù)庫原理地理空間數(shù)據(jù)庫原理 崔鐵軍編著崔鐵軍編著 科學(xué)出版社科學(xué)出版社空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫 ( (美美)Shashi Shekhar)Shashi Shekhar等等 機(jī)械機(jī)械(jxi)(jxi)工業(yè)出版社工業(yè)出版社SPATIAL DATABASES Philippe Rigaux SPATIAL DATABASES Philippe Rigau

2、x 等等 Morgan Kaufmann Publishers Morgan Kaufmann Publishers 其他有關(guān)地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的著作其他有關(guān)地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的著作參考資料參考資料第2頁/共104頁第三頁，共104頁。地理信地理信息系統(tǒng)息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫空間數(shù)空間數(shù)據(jù)庫據(jù)庫與其他與其他(qt)課程的關(guān)系課程的關(guān)系第3頁/共104頁第四頁，共104頁。第4頁/共104頁第五頁，共104頁。第5頁/共104頁第六頁，共104頁。第6頁/共104頁第七頁，共104頁。F數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)模型第7頁/共104頁第八頁，共104頁。第8頁/共104頁第九頁，共104頁。Applicat

3、ion programs/queriesSoftware to process queriesSoftware to access stored dataStored databaseStored database definition metadataDBMS第9頁/共104頁第十頁，共104頁。模型第10頁/共104頁第十一頁，共104頁。操作系統(tǒng)(co zu x tn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件、管理人員硬件第11頁/共104頁第十二頁，共104頁。第12頁/共104頁第十三頁，共104頁。層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(xtng)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(xtng)層次層次(cngc)數(shù)

4、數(shù)據(jù)模型據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)系統(tǒng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型第13頁/共104頁第十四頁，共104頁。第14頁/共104頁第十五頁，共104頁。第15頁/共104頁第十六頁，共104頁。e 2 b邊的兩個(gè)(lin )端點(diǎn)是2，4 4 b cc邊的兩個(gè)(lin )端點(diǎn)是2，3 d d邊的兩個(gè)(lin )端點(diǎn)是3，4 3e邊的兩個(gè)(lin )端點(diǎn)是1，4第16頁/共104頁第十七頁，共104頁。第17頁/共104頁第十八頁，共104頁。第18頁/共104頁第十九頁，共104頁。第19頁/共104頁第二

5、十頁，共104頁。Class Mtuple (name: string,geometry: Region,polygons: set (Ploygon)Class Ploygontuple (name:string,boundary: list(line)Class Linetuple (name: string,geometry: line,points: set (Point)Class Pointtuple (x:real, y:real)第20頁/共104頁第二十一頁，共104頁。P1=VP2=a, b, c, d, e分別可用直線分別可用直線(zhxin)公式表示公式表示第21頁/共

6、104頁第二十二頁，共104頁。第22頁/共104頁第二十三頁，共104頁。第23頁/共104頁第二十四頁，共104頁。第24頁/共104頁第二十五頁，共104頁。集得到或計(jì)算得到的第25頁/共104頁第二十六頁，共104頁。某地的年降雨量、土地酸堿度、土地覆蓋類型、人口密度、交通流量、空氣污染程度等。此外，空間數(shù)據(jù)還具有多維、多尺度和海量等非空間數(shù)據(jù)所不具備的特征。第26頁/共104頁第二十七頁，共104頁。第27頁/共104頁第二十八頁，共104頁。內(nèi)在結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性特點(diǎn)第28頁/共104頁第二十九頁，共104頁。第29頁/共104頁第三十頁，共104頁。地圖、影像等第30頁/共104頁第三

7、十一頁，共104頁。地理實(shí)體的空間坐標(biāo)：實(shí)體位置(wi zhi)、大小形狀拓?fù)潢P(guān)系空間數(shù)據(jù)的組織和管理不同于一般的事務(wù)性數(shù)據(jù)第31頁/共104頁第三十二頁，共104頁。第32頁/共104頁第三十三頁，共104頁。A空間數(shù)據(jù)庫的研究內(nèi)容第33頁/共104頁第三十四頁，共104頁。地理空間中獲取的某類空間信息，以滿足不同(b tn)用戶對空間信息需求的數(shù)據(jù)庫。第34頁/共104頁第三十五頁，共104頁。述注：本課程中我們(w men)不加區(qū)別的使用空間數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)第35頁/共104頁第三十六頁，共104頁。容空間(kngjin)數(shù)據(jù)管理的發(fā)展過程第36頁/共104頁第三十七頁，共104頁?？?/p>

8、間數(shù)據(jù)庫系空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)統(tǒng)地形要素?cái)?shù)地形要素?cái)?shù)據(jù)庫據(jù)庫專題數(shù)據(jù)庫專題數(shù)據(jù)庫數(shù)字正射影數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)庫像圖數(shù)據(jù)庫數(shù)字高程模數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫型數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)庫數(shù)字柵格地?cái)?shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)庫圖數(shù)據(jù)庫第37頁/共104頁第三十八頁，共104頁。 數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)庫（數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)庫（DRG）數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫（數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫（DEM）數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫（數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫（DOM）矢量地形要素?cái)?shù)據(jù)庫（矢量地形要素?cái)?shù)據(jù)庫（DLG）專題數(shù)據(jù)庫（專題數(shù)據(jù)庫（TD）元數(shù)據(jù)庫（元數(shù)據(jù)庫（MD）等高線等高線道路道路水系水系境界境界居民地居民地其它要素其它要素空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 空間數(shù)據(jù)庫

9、概念模型示意圖空間數(shù)據(jù)庫概念模型示意圖第38頁/共104頁第三十九頁，共104頁。是定義在平面X，Y上規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)上高程數(shù)據(jù)集構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫影像數(shù)據(jù)庫由各種航空航天遙感數(shù)據(jù)或經(jīng)過掃描處理的影像數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)字(shz)正射影像數(shù)據(jù)庫第39頁/共104頁第四十頁，共104頁。土地利用數(shù)據(jù)地籍?dāng)?shù)據(jù)規(guī)劃管理數(shù)據(jù)道路數(shù)據(jù)文物保護(hù)數(shù)據(jù)等第40頁/共104頁第四十一頁，共104頁。第41頁/共104頁第四十二頁，共104頁?？湛臻g間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫系系統(tǒng)統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)庫在線運(yùn)行數(shù)據(jù)庫在線運(yùn)行數(shù)據(jù)庫成果成果數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)在線數(shù)據(jù)在線數(shù)據(jù)DRGDEMDOMDLGTDMD成果管理數(shù)據(jù)庫成果管理數(shù)據(jù)庫歷史歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)空間空

10、間(kngjin)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容（Cont.）第42頁/共104頁第四十三頁，共104頁。空間數(shù)據(jù)管理的發(fā)展過程第43頁/共104頁第四十四頁，共104頁。理空間數(shù)據(jù);維護(hù)(wih)空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)性,一致性和完整性;為用戶提供現(xiàn)實(shí)性好,準(zhǔn)確性高,完備,開放和易用的地理空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)查詢訪問技術(shù)第44頁/共104頁第四十五頁，共104頁。空間數(shù)據(jù)管理的發(fā)展(fzhn)過程第45頁/共104頁第四十六頁，共104頁。第46頁/共104頁第四十七頁，共104頁。第47頁/共104頁第四十八頁，共104頁。第48頁/共104頁第四十九頁，共104頁。文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段(jidun)第

11、49頁/共104頁第五十頁，共104頁。改程序。對數(shù)據(jù)的表示和處理能力較差，文件的結(jié)構(gòu)和操作比較單一，不夠豐富。數(shù)據(jù)不一致，更新時(shí)會造成同一數(shù)據(jù)在不同文件中的不一致。數(shù)據(jù)聯(lián)系弱，文件與文件之間是獨(dú)立的，文件之間的聯(lián)系必須通過程序來構(gòu)造。文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段(jidun)(Cont.)第50頁/共104頁第五十一頁，共104頁。第51頁/共104頁第五十二頁，共104頁。文件與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)混合管理文件與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)混合管理(gunl)階段階段圖形數(shù)據(jù)圖形數(shù)據(jù)OID屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)第52頁/共104頁第五十三頁，共104頁。聯(lián)系起來（即通過關(guān)鍵字聯(lián)系）。第53頁/共104頁第五十四頁，共104頁。

12、 圖形用戶界面圖形用戶界面 圖形處理圖形處理 圖形數(shù) 據(jù) 文 件圖形數(shù) 據(jù) 文 件庫庫 屬性用戶界面屬性用戶界面 數(shù)據(jù)庫 管 理 系數(shù)據(jù)庫 管 理 系統(tǒng)統(tǒng) 屬性數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)庫第54頁/共104頁第五十五頁，共104頁。用用 戶戶 界界 面面 C語言語言 C或或ODBC 圖形處理圖形處理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)文件庫圖形數(shù)據(jù)文件庫 屬性數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)庫第55頁/共104頁第五十六頁，共104頁。工工 作作 區(qū)區(qū)行政邊行政邊界界道道 路路水水 系系居 民居 民地地土 地 覆土 地 覆蓋蓋土土 壤壤第56頁/共104頁第五十七頁，共104頁。第57頁/共104頁第五十八頁，共104頁。

13、數(shù)據(jù)完整性的約束條件可能遭破壞，如在幾何空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)中目標(biāo)實(shí)體仍存在，但在RDBMS中卻已刪除。第58頁/共104頁第五十九頁，共104頁。第59頁/共104頁第六十頁，共104頁。第60頁/共104頁第六十一頁，共104頁。第61頁/共104頁第六十二頁，共104頁。雜。第62頁/共104頁第六十三頁，共104頁。第63頁/共104頁第六十四頁，共104頁。第64頁/共104頁第六十五頁，共104頁。第65頁/共104頁第六十六頁，共104頁。困難。第66頁/共104頁第六十七頁，共104頁。第67頁/共104頁第六十八頁，共104頁。第68頁/共104頁第六十九頁，共104頁。第69頁/共

14、104頁第七十頁，共104頁。第70頁/共104頁第七十一頁，共104頁。第71頁/共104頁第七十二頁，共104頁。第72頁/共104頁第七十三頁，共104頁。第73頁/共104頁第七十四頁，共104頁。網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)(wnglu)LDBLDBMSGDBMSCM全局全局(qunj)數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典LDBCMGDBMSLDBMS全局?jǐn)?shù)據(jù)全局?jǐn)?shù)據(jù)(shj)字典字典LDBCMGDBMSLDBMS全局?jǐn)?shù)據(jù)字典全局?jǐn)?shù)據(jù)字典分布式數(shù)分布式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)據(jù)庫結(jié)構(gòu)第74頁/共104頁第七十五頁，共104頁。庫的一個(gè)方面特色，光有這一方面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更重要的是當(dāng)某結(jié)點(diǎn)的事務(wù)需要存取其他結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)(shj)時(shí)，更需要各

15、結(jié)點(diǎn)間相互協(xié)作，相互配合。這種協(xié)作是平等關(guān)系的協(xié)作。第75頁/共104頁第七十六頁，共104頁。大大方便了用戶(yngh)。它是分布式數(shù)據(jù)庫的主要目標(biāo)之一。第76頁/共104頁第七十七頁，共104頁。境下，為了減少網(wǎng)上的傳輸，提高效率，確定了一個(gè)處理原則，即能在本地區(qū)處理的事務(wù)不申請網(wǎng)上的傳輸。因而重復(fù)存放副本(fbn)就是自然的策略；二是系統(tǒng)的可行性，在分布環(huán)境下，一個(gè)結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了故障，不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。需要在某地區(qū)獲得的數(shù)據(jù)，可在其他結(jié)點(diǎn)獲得。第77頁/共104頁第七十八頁，共104頁。第78頁/共104頁第七十九頁，共104頁。系可推出另一些在數(shù)據(jù)庫中并不存在而客觀又是正確的數(shù)據(jù). 第

16、79頁/共104頁第八十頁，共104頁。第80頁/共104頁第八十一頁，共104頁。有公理通過證明而獲得的一階謂詞演算公式；證明；有公理經(jīng)推理而得到定理的證明工程實(shí)現(xiàn)方法 ，目前演繹數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)方法有兩種 ：PROLOG語言實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的DBMS+RULE來實(shí)現(xiàn)第81頁/共104頁第八十二頁，共104頁。第82頁/共104頁第八十三頁，共104頁。第83頁/共104頁第八十四頁，共104頁。第84頁/共104頁第八十五頁，共104頁。多個(gè)(du )DBMS的協(xié)調(diào)體系傳統(tǒng)(chuntng)DBMS多媒體信息處理 第85頁/共104頁第八十六頁，共104頁。存儲(cn ch)核心層+應(yīng)用層多媒體DBM

17、S體系 多媒體DBMS體系(tx) 由德國凱撒勞滕大學(xué)(dxu)的HAERDER和斯圖加特大學(xué)(dxu)的REUTER提出第86頁/共104頁第八十七頁，共104頁。第87頁/共104頁第八十八頁，共104頁。第88頁/共104頁第八十九頁，共104頁。第89頁/共104頁第九十頁，共104頁。生產(chǎn)周期較長；數(shù)據(jù)(shj)要求有序性；數(shù)據(jù)(shj)項(xiàng)可多達(dá)幾百項(xiàng)。第90頁/共104頁第九十一頁，共104頁。第91頁/共104頁第九十二頁，共104頁。第92頁/共104頁第九十三頁，共104頁。第93頁/共104頁第九十四頁，共104頁。時(shí)間數(shù)據(jù)庫應(yīng)用在查詢語言、存取方法、物理組織等數(shù)據(jù)庫管理系