空間數(shù)據(jù)庫原理

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空間數(shù)據(jù)庫的基本知識

第四章空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫原理建立數(shù)據(jù)庫不僅僅是為了保存數(shù)據(jù)，擴(kuò)展人們的記憶，而主要是為了幫助人們?nèi)ス芾砗涂刂婆c這些數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的事物。空間數(shù)據(jù)庫是一種專門化的數(shù)據(jù)庫，由于這類數(shù)據(jù)庫具有明顯的空間特征?？臻g數(shù)據(jù)庫的理論與方法是地理信息系統(tǒng)的核心問題。

武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理信息科學(xué)系蔡忠亮

空間數(shù)據(jù)庫的基本知識

空間數(shù)據(jù)庫原理》

主要內(nèi)容一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型二、空間數(shù)據(jù)庫模型三、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計四、索引機(jī)制(前面已經(jīng)介紹)

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一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)庫原理》

1、基本概念2、層次模型3、網(wǎng)絡(luò)模型4、關(guān)系模型武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理信息科學(xué)系蔡忠亮

空間數(shù)據(jù)庫的基本知識

1、基本概念空間數(shù)據(jù)庫原理》數(shù)據(jù)庫的概念數(shù)據(jù)庫的組成數(shù)據(jù)庫的主要特征數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)

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(1)數(shù)據(jù)庫的概念空間數(shù)據(jù)庫原理》數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代末期，是計算機(jī)領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，是一種較理想的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。數(shù)據(jù)管理是指對數(shù)據(jù)的組織、存儲、檢索和維護(hù)。用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的三個階段人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫階段

數(shù)據(jù)庫發(fā)展原因：由于文件系統(tǒng)存在著文件之間無聯(lián)系、數(shù)據(jù)不完全獨立于程序、只在文件級共享數(shù)據(jù)等缺陷。武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理信息科學(xué)系蔡忠亮

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(1)數(shù)據(jù)庫的概念空間數(shù)據(jù)庫原理》定義：數(shù)據(jù)庫可以看做是與現(xiàn)實世界有一定相像性的模型，是認(rèn)識世界的基礎(chǔ)，是集中、統(tǒng)一存儲和管理某個領(lǐng)域信息的系統(tǒng)，它根據(jù)數(shù)據(jù)間的自然聯(lián)系而構(gòu)成，數(shù)據(jù)較少冗余，且具有較高的數(shù)據(jù)獨立性，能為多種應(yīng)用服務(wù)。

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現(xiàn)實世界到數(shù)字世界的轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)庫原理》

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(2)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)集

空間數(shù)據(jù)庫原理》

一個結(jié)構(gòu)化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合體，包括數(shù)據(jù)本身和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)集獨立于應(yīng)用程序而存在，是數(shù)據(jù)庫的核心和管理對象。

物理存儲介質(zhì)指計算機(jī)制存儲器和內(nèi)存儲器。前者存儲數(shù)據(jù)，后者存儲操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并有一定數(shù)量的緩沖區(qū)，用于數(shù)據(jù)處理,以減少內(nèi)外存交換次數(shù)，提高數(shù)據(jù)存取效率。

數(shù)據(jù)庫軟件其核心是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)。主要任務(wù)是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理和維護(hù)。具有對數(shù)據(jù)進(jìn)行定

義、描述、操作和維護(hù)等功能，接受并完成用戶程序和終端命令對數(shù)據(jù)庫的請求，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的安全。武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理信息科學(xué)系蔡忠亮

空間數(shù)據(jù)庫的基本知識

(3)數(shù)據(jù)庫的主要特征空間數(shù)據(jù)庫原理》數(shù)據(jù)集中控制數(shù)據(jù)獨立與應(yīng)用程序獨立(物理和規(guī)律獨立)

數(shù)據(jù)共享多用戶事務(wù)處理(并發(fā)等操作)

減少數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護(hù)功能權(quán)限控制一致性控制并發(fā)控制武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理信息科學(xué)系蔡忠亮

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(4)數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫原理》局部規(guī)律結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序3應(yīng)用程序n

外模式1

外模式2

外模式n全局規(guī)律結(jié)構(gòu)

外模式與概念模式的映射

概念模式

規(guī)律獨立性物理結(jié)構(gòu)

內(nèi)模式

概念模式與內(nèi)模式的映射

數(shù)據(jù)庫

物理獨立性

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(4)數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫原理》外模式

亦稱子模式，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖。它屬于概念模式的一部分，描述用戶數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、類型、長度等。應(yīng)用程序是根據(jù)外模式對數(shù)據(jù)的描述而設(shè)計的。一個外模式可以編寫多個應(yīng)用程序，但一個應(yīng)用程序只能對應(yīng)一個外模式。根據(jù)應(yīng)用程序的不同，一個概念模式可以對應(yīng)多個外模式。

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(4)數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫原理》概念模式也稱模式，是數(shù)據(jù)庫的總框架，是數(shù)據(jù)庫中關(guān)于目標(biāo)存儲的規(guī)律結(jié)構(gòu)和特性、基本操作和目標(biāo)與目標(biāo)及目標(biāo)與操作的關(guān)系和依靠性的描述，以及對數(shù)據(jù)的安全性、完整性等方面的定義。

內(nèi)模式也稱存儲模式，是對數(shù)據(jù)庫的物理存儲器上具體實現(xiàn)的描述。它規(guī)定在存儲介質(zhì)上的物理組織方式、記錄尋址技術(shù)，定義物理存儲塊的大小、溢出處理方法等。武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理信息科學(xué)系蔡忠亮

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(5)數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)庫原理》數(shù)據(jù)庫的核心問題是模型問題。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫中對數(shù)據(jù)規(guī)律組織形式的描述。數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界部分現(xiàn)象的抽象，描述了數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)及其相互之間的關(guān)系和在數(shù)據(jù)上的各種操作。數(shù)據(jù)模型的三要素：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)約束條件。

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(5)數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)庫原理》相關(guān)概念實體(Entity)屬性(Attribute)碼(Key)域(Domain)實體型(EntityType)實體集(Entityset)聯(lián)系(Relation)

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(6)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫原理》數(shù)據(jù)庫管

理系統(tǒng)(DBMS)是處理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存取和各種管理控制的軟件。它是數(shù)據(jù)庫的核心，應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫的操作全部通過DBMS進(jìn)行。

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數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能空間數(shù)據(jù)庫原理》數(shù)據(jù)庫定義功能用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)描述語言DDL來定義概念模式、外模式和內(nèi)模式；具體為：數(shù)據(jù)庫規(guī)律結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)項、記錄類型、記錄之間關(guān)系、安全控制等。

數(shù)據(jù)庫管理功能對數(shù)據(jù)的更新、存取功能

數(shù)據(jù)庫維護(hù)功能改善系統(tǒng)性能受損后的復(fù)原用戶管理拓寬數(shù)據(jù)庫的用戶要求

通訊功能(接口)武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理信息科學(xué)系蔡忠亮

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2、層次模型空間數(shù)據(jù)庫原理》層次模型是一種樹結(jié)構(gòu)模型，它把數(shù)據(jù)接自然的層次關(guān)系組織起來，以反映數(shù)據(jù)之間隸屬關(guān)系。層次模型是數(shù)據(jù)庫技術(shù)中發(fā)展最早、技術(shù)上比較成熟的一種數(shù)據(jù)模型。特點是地理數(shù)據(jù)組織成有向有序的樹結(jié)構(gòu)，也叫樹形結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中的結(jié)點代表數(shù)據(jù)記錄，連線描述位于不同結(jié)點數(shù)據(jù)間的附屬關(guān)系(一對多的關(guān)系)。由樹的定義知，一棵樹有且僅有一個無雙親結(jié)點的稱為根結(jié)點；其余結(jié)點有且僅有一個雙親結(jié)點。武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理信息科學(xué)系蔡忠亮

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層次模型實例空間數(shù)據(jù)庫原理》

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