《空間數(shù)據(jù)庫》課程教學(xué)大綱

《空間數(shù)據(jù)庫》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱空間數(shù)據(jù)庫SpatialDatabase課程編碼OSI122811030開課院部海洋與空間信息學(xué)院課程團(tuán)隊GIS應(yīng)用開發(fā)課程組學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時52講授40實(shí)驗(yàn)0上機(jī)12實(shí)踐0課外學(xué)時52適用專業(yè)地理信息科學(xué)授課語言中文先修課程程序設(shè)計（C）、大學(xué)計算機(jī)課程簡介（必修）《空間數(shù)據(jù)庫》課程是地理信息科學(xué)專業(yè)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課。課程主要講授空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、技術(shù)和方法。主要教學(xué)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫概論、關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論、關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL、關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與ER模型、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)及空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)，其中重點(diǎn)內(nèi)容包括關(guān)系代數(shù)、select語句、函數(shù)依賴和范式、ER模型、SQL實(shí)現(xiàn)技術(shù)、Geodatabase數(shù)據(jù)模型、空間SQL語句等。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫的主要知識、具備獨(dú)立使用SQL語言進(jìn)行常規(guī)和空間數(shù)據(jù)的定義、查詢、更新等操作的實(shí)踐技能，從而為后續(xù)專業(yè)數(shù)據(jù)的處理與分析奠定基礎(chǔ)。SpatialDatabaseisanimportantsubjectbasiccourseforGeographicInformationScience.Thiscourseteachesthebasictheories,techniquesandmethodsofspatialdatabasesystem.Themaincontentsincludedatabasefoundation,relationalmodelandrelationaloperationtheory,SQLlanguage,thenormalizationofrelationaldatabase,databasedesignandERmodel,systemimplementationandspatialdatabase.Thekeycontentsarerelationalalgebra,selectstatement,functionaldependencyandnormforms,ERmodel,SQLimplementation,geodatabasedatamodel,andspatialSQLlanguage.Throughlearningthecourse,studentsshouldmasterthemainknowledgeofdatabase,andhavethepracticalskillsofindependentlyusingSQLlanguageforgeneralandspatialdatadefinition,queryandupdate,whichlaysthefoundationforthesubsequentspecializeddataprocessingandanalysis.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人，審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要理論、技術(shù)和方法。是3.12M2目標(biāo)2：具備獨(dú)立使用SQL語言進(jìn)行常規(guī)和空間數(shù)據(jù)的定義、查詢、更新等操作的實(shí)踐技能。是5.2三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章緒論本章重點(diǎn)難點(diǎn)：DB、DBMS、DBS的概念，數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)，DBMS工作模式等。/4///21.11.1數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展DB、DBMS、DBS的概念，人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫階段、高級數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段。M10.5講授0.5復(fù)習(xí)與資料查閱31.21.2數(shù)據(jù)描述概念設(shè)計中的數(shù)據(jù)描述，邏輯設(shè)計中的數(shù)據(jù)描述，物理設(shè)計階段的數(shù)據(jù)描述，數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述。M10.5講授0.5復(fù)習(xí)與資料查閱41.31.3數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型的定義，層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、對象模型。M11講授1復(fù)習(xí)與資料查閱51.41.4數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的三級體系結(jié)構(gòu)，兩級數(shù)據(jù)獨(dú)立性。M11講授1復(fù)習(xí)與資料查閱61.51.5數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS的工作模式，DBMS的主要功能。M10.5講授0.5復(fù)習(xí)與資料查閱71.61.6數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DBS的組成、結(jié)構(gòu)及分類。M10.5講授0.5復(fù)習(xí)與資料查閱8第二章第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論本章重點(diǎn)難點(diǎn)：關(guān)系模型完整性規(guī)則，關(guān)系代數(shù)運(yùn)算，關(guān)系代數(shù)表達(dá)式優(yōu)化。/6///92.12.1關(guān)系模型的基本概念關(guān)系的定義和性質(zhì)、關(guān)系模型的三類完整性規(guī)則。M12講授2作業(yè)102.22.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)的基本操作，關(guān)系代數(shù)的應(yīng)用，關(guān)系代數(shù)的擴(kuò)充操作。M12講授2作業(yè)112.32.3關(guān)系演算元組關(guān)系演算，域關(guān)系演算。M11講授1作業(yè)122.42.4關(guān)系代數(shù)表達(dá)式優(yōu)化關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化問題，關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的等價變換規(guī)則，關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化算法。M11講授1作業(yè)13第三章第三章關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL本章重點(diǎn)難點(diǎn)：SQL定義、查詢、更新語言。/6///143.13.1SQL的體系結(jié)構(gòu)SQL的產(chǎn)生和發(fā)展，SQL數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)，SQL的組成。M21講授1復(fù)習(xí)與資料查閱153.23.2SQL的數(shù)據(jù)定義SQL模式的創(chuàng)建和撤銷，基本數(shù)據(jù)類型，基本表的創(chuàng)建、修改和撤銷，索引的創(chuàng)建和撤銷。M21講授1復(fù)習(xí)與資料查閱163.33.3SQL的數(shù)據(jù)查詢select查詢語句、select語句的完整句法。M22講授2作業(yè)173.43.4SQL的數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)的插入、刪除和修改。M21講授1作業(yè)183.53.5視圖的定義和對視圖的操作視圖的創(chuàng)建和撤銷，視圖的更新特點(diǎn)。M21講授1作業(yè)19實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)1SQLServer安裝與熟悉，常規(guī)關(guān)系型數(shù)據(jù)SQL定義、更新SQLServer安裝與熟悉，常規(guī)關(guān)系型數(shù)據(jù)SQL定義、更新。M22上機(jī)2上機(jī)作業(yè)及報告20實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)2常規(guī)關(guān)系型數(shù)據(jù)SQL查詢常規(guī)關(guān)系型數(shù)據(jù)SQL查詢語句。M24上機(jī)4上機(jī)作業(yè)及報告21第四章第四章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化本章重點(diǎn)難點(diǎn)：函數(shù)依賴的概念、關(guān)系模式的分解特性和范化理論。/6///224.14.1關(guān)系模式的設(shè)計問題關(guān)系模式的冗余和異常。M11講授1作業(yè)234.24.2函數(shù)依賴FD的定義、邏輯蘊(yùn)涵、推理規(guī)則；FD和關(guān)鍵碼的聯(lián)系、屬性集的閉包、最小函數(shù)依賴集。M11講授1作業(yè)244.34.3關(guān)系模式的分解特性模式的分解問題、無損分解、無損分解的測試方法、保持函數(shù)依賴的分解、模式分解與模式的等價問題。M12講授2作業(yè)254.44.4關(guān)系模式的范式1NF、2NF、3NF、BCNF，模式設(shè)計的方法原則。M12講授2作業(yè)26第五章第五章空間數(shù)據(jù)管理本章重點(diǎn)難點(diǎn)：空間數(shù)據(jù)管理模式，Geodatabase數(shù)據(jù)模型。/4///275.15.1空間數(shù)據(jù)庫概述空間數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)庫的定義、特征，采用關(guān)系模型組織空間數(shù)據(jù)面臨的問題。M11講授與討論1資料查閱285.25.2空間數(shù)據(jù)管理模式全文件管理模式、文件-關(guān)系混合模式、全關(guān)系模式、關(guān)系-對象混合模式、面向?qū)ο蠊芾砟Ｊ?。M11講授與討論1資料查閱295.35.3Geodatabase數(shù)據(jù)模型Geodatabase的概念、要素類、要素數(shù)據(jù)集、關(guān)系類、對象類、拓?fù)湟?guī)則。M12講授2作業(yè)30第六章第六章空間索引技術(shù)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：空間索引定義、四叉樹索引、網(wǎng)格索引、R/R+樹索引、cell樹索引。/2///316.16.1空間索引概述空間索引的概念、作用、類型。M11講授1復(fù)習(xí)與資料查閱326.26.2常見的空間索引機(jī)制四叉樹索引、BSP樹索引、網(wǎng)格索引、R/R+樹索引、cell樹索引。M11講授1復(fù)習(xí)與資料查閱33第七章第七章空間SQL語句本章重點(diǎn)難點(diǎn)：空間數(shù)據(jù)查詢與量算。/4///347.17.1空間SQL的數(shù)據(jù)定義基本的空間數(shù)據(jù)類型、空間數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建、修改和撤銷。M21講授1作業(yè)357.27.2空間SQL的數(shù)據(jù)查詢與量算空間SQL的基本操作、空間拓?fù)潢P(guān)系的操作、空間分析的操作。M22講授2作業(yè)367.37.3空間SQL的數(shù)據(jù)更新空間數(shù)據(jù)的插入、刪除和修改。M21講授1作業(yè)37實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)3基于SQLServerSpatial的空間數(shù)據(jù)SQL定義、查詢與更新基于SQLServerSpatial的空間數(shù)據(jù)SQL定義、查詢與更新。M24上機(jī)4上機(jī)作業(yè)及報告38實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)4基于SQLServer與ArcGIS的Geodatabase操作基于SQLServer與ArcGIS的Geodatabase操作。M22上機(jī)2上機(jī)作業(yè)及報告39第八章第八章空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計與ER模型本章重點(diǎn)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫設(shè)計全過程、ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則。/4///408.18.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述軟件工程與軟件生存期，數(shù)據(jù)庫工程與數(shù)據(jù)庫生存期。M10.5講授與討論0.5大作業(yè)418.28.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程規(guī)劃階段、需求分析階段、概念設(shè)計階段、邏輯設(shè)計階段、物理設(shè)計階段、數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行與維護(hù)。M10.5講授與討論0.5大作業(yè)428.38.3ER模型ER模型的基本元素、屬性的分類、聯(lián)系的設(shè)計、ER模型的操作、采用ER方法的數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計。M10.5講授與討論0.5大作業(yè)438.48.4ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換ER圖轉(zhuǎn)換到關(guān)系模式的規(guī)則、采用ER方法的邏輯設(shè)計步驟。M10.5講授與案例0.5大作業(yè)448.58.5ER模型實(shí)例分析ER模型實(shí)例分析。M11講授與案例1大作業(yè)458.68.6空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計案例空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計案例。M11講授與案例1大作業(yè)46第九章第九章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：事務(wù)、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)、并發(fā)控制以及安全性管理機(jī)制。/4///479.19.1事務(wù)事務(wù)的定義、ACID性質(zhì)、狀態(tài)變遷圖。M11講授1大作業(yè)489.29.2數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)存儲器結(jié)構(gòu)，恢復(fù)的基本原則和實(shí)現(xiàn)方法，故障類型和恢復(fù)方法，檢查點(diǎn)技術(shù)，SQL對事務(wù)的支持。M11講授1大作業(yè)499.39.3數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制并發(fā)操作帶來的問題，封鎖技術(shù)，封鎖帶來的問題，并發(fā)操作的調(diào)度，SQL對事務(wù)并發(fā)處理的支持。M11講授1大作業(yè)509.49.4數(shù)據(jù)庫的完整性完整性子系統(tǒng)，SQL中的完整性約束，SQL3中的觸發(fā)器。M10.5講授0.5大作業(yè)519.59.5數(shù)據(jù)庫的安全性安全性問題，SQL中的安全性機(jī)制，常用的安全性措施。M10.5講授0.5大作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時作業(yè)1、每章布置5道以上題目。2、成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成程度、準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨(dú)立完成評分。3、考核學(xué)生對空間數(shù)據(jù)庫理論和應(yīng)用知識的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析關(guān)系數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計、定義和操作等問題、解決問題的能力，題型主要有簡答、設(shè)計、計算、分析和SQL語言等。20%2上機(jī)1、本課程12個學(xué)時實(shí)驗(yàn)，共4個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。2、成績采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評分。3、考核學(xué)生對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)操作應(yīng)用能力，包括傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、創(chuàng)建和操作（查詢、插入、修改、刪除等操作）。15%3大作業(yè)1、要求利用SQLServer，ArcGIS等軟件系統(tǒng)針對某一應(yīng)用領(lǐng)域空間數(shù)據(jù)的管理問題進(jìn)行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理設(shè)計，并基于軟件平臺完成數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和相關(guān)操作。2、大作業(yè)于學(xué)完第七章內(nèi)容后啟動，成績采用百分制，主要根據(jù)大作業(yè)完成情況和報告、匯報等進(jìn)行評分。3、考核學(xué)生根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計流程，綜合運(yùn)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫相關(guān)知識，對某一特定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)問題進(jìn)行全流程分析、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)的能力。15%4期末考試1、閉卷考試，成績采用百分制。2、主要考核學(xué)生對空間數(shù)據(jù)庫及傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫理論和方法知識的掌握能力，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、選擇題、計算題、SQL語言題、數(shù)據(jù)庫設(shè)計題等。50%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)50%A-獨(dú)立思考、按時完成全部作業(yè)，解題思路清晰、步驟完整、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時完成全部作業(yè)，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案比較準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時完成部分作業(yè)，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案比較準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，步驟不合理，解題思路混亂。2M1期末考試50%（參見試題評分標(biāo)準(zhǔn)）3M2平時作業(yè)20%A-獨(dú)立思考、按時完成全部作業(yè)，解題思路清晰、步驟完整、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時完成全部作業(yè)，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案比較準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時完成部分作業(yè)，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案比較準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，步驟不合理，解題思路混亂。4M2上機(jī)15%A-上機(jī)作業(yè)按要求完成全部內(nèi)容且功能實(shí)現(xiàn)正確、步驟完整，思路敘述和分析正確。B-上機(jī)作業(yè)按要求基本完成全部內(nèi)容且功能實(shí)現(xiàn)基本正確、步驟基本完整，思路敘述和分析基本正確。C-上機(jī)作業(yè)按要求完成