空間數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)

第六章空間數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)一、空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)二、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)三、空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)四、分布式空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)存儲器操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)系統(tǒng)操作員空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成1、空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲，具有較小的冗余度，較高的數(shù)據(jù)獨立性和易擴展性，并可為各種用戶共享。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。一、空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫包括：DLG、DEM、DOM、DRG和元數(shù)據(jù)（MD）專題數(shù)據(jù)庫（TD）包括：土地利用數(shù)據(jù)、地藉數(shù)據(jù)、規(guī)劃管理數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)等。（1）基礎(chǔ)地形要素矢量數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)地形要素矢量數(shù)據(jù)庫含有政區(qū)、居民地、交通與管網(wǎng)、水系及附屬設(shè)施、地貌、地名、測量控制點等內(nèi)容。既包括以矢量結(jié)構(gòu)描述的帶有拓?fù)潢P(guān)系的空間信息，又包括以關(guān)系結(jié)構(gòu)描述的屬性信息。（2）數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫是定義在X、Y域離散點（規(guī)則或不規(guī)則）的以高程表達(dá)地面起伏形態(tài)的數(shù)據(jù)集合。（3）數(shù)字正射影像庫具有正射投影的數(shù)字影像的數(shù)據(jù)及其管理軟件的集合。它既可直接應(yīng)用于國民經(jīng)濟各行業(yè)，又可作為背景從中提取自然地理和社會經(jīng)濟信息，還可用于評價其他測繪數(shù)據(jù)的精度、現(xiàn)勢性和完整性。（4）數(shù)字柵格地圖庫數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)庫的直接產(chǎn)品是數(shù)字柵格地圖，增加簡單現(xiàn)勢信息可用其制作有關(guān)數(shù)字或模擬事態(tài)圖。（5）專題數(shù)據(jù)土地利用數(shù)據(jù)、地藉數(shù)據(jù)、規(guī)劃管理數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)、水利數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)等。（6）元數(shù)據(jù)庫它是描述數(shù)據(jù)庫/子庫和庫中各數(shù)字產(chǎn)品的元數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫。2、空間數(shù)據(jù)庫硬件系統(tǒng)（1）空間數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備設(shè)備配置要求能滿足空間數(shù)據(jù)獲取和成果輸出的各種需要。主要的輸入設(shè)備有大幅面掃描儀、小幅面掃描儀、高精度航攝像片掃描儀、數(shù)字像機、GPS接收機等。輸出設(shè)備包括：圖形顯示終端、噴墨繪圖儀、投影儀、激光照排機、打印機、數(shù)據(jù)交換設(shè)備等。（2）空間數(shù)據(jù)處理設(shè)備設(shè)備要求有足夠大的內(nèi)存、磁盤、光盤等作數(shù)據(jù)備份；系統(tǒng)有較高的通道能力，以提高數(shù)據(jù)傳送率。它分為服務(wù)器、圖形工作站和微機等。（3）存儲及其他設(shè)備存儲設(shè)備：冗余磁盤陣列、雙機熱備份、CD-ROM光盤機、磁帶機和CD-R刻盤機等。電源設(shè)備：在線式不間斷電源、隔離變壓器機房其他設(shè)備：空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)3、操作系統(tǒng)（1）硬件管理（2）進(jìn)程管理（3）內(nèi)存管理（4）文件管理（5）保護（6）外設(shè)管理（7）網(wǎng)絡(luò)控制軟件4、數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典也叫數(shù)據(jù)目錄，它是數(shù)據(jù)庫設(shè)計與管理的有利工具。對于數(shù)據(jù)資源多，關(guān)系復(fù)雜和多用戶共享的數(shù)據(jù)庫來說，數(shù)據(jù)字典起著重要的作用。它的主要內(nèi)容是關(guān)于數(shù)據(jù)類型的登記表，給出數(shù)據(jù)的名字、定義、組成和屬性。5、空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包括八個基本功能。（1）空間數(shù)據(jù)定義功能（2）空間數(shù)據(jù)獲取與處理（3）空間數(shù)據(jù)的運行管理（4）空間數(shù)據(jù)操縱功能（5）數(shù)據(jù)處理和空間關(guān)系建立（6）空間數(shù)據(jù)的檢索（7）數(shù)據(jù)輸出與符號化（8）數(shù)據(jù)維護功能6、空間數(shù)據(jù)庫管理員負(fù)責(zé)全面地管理和控制空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。（1）決定數(shù)據(jù)庫中的信息內(nèi)容和結(jié)構(gòu)（2）決定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)和存取策略（3）定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件6、空間數(shù)據(jù)庫管理員（4）監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的使用和運行（5）數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)和重組（6）數(shù)據(jù)訪問授權(quán)（7）數(shù)據(jù)庫的日常維護定期備份二、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1、數(shù)據(jù)庫的抽象層次（1）模型與模式模型是客觀事物的抽象化形式描述，它是獨立于具體實現(xiàn)方式的。同一個模型可用不同的方式來實現(xiàn)，因此，可把關(guān)于模型的具體實現(xiàn)的描述稱為模式，它與所采用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有關(guān)。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用數(shù)據(jù)描述語言精確地定義數(shù)據(jù)模型稱為模式，它能為計算機所接受。（2）子嫩模式它是態(tài)用戶委與數(shù)避據(jù)庫美的接呼口，越是用秋戶看目到的須并獲午準(zhǔn)使秩用的揪那部布分?jǐn)?shù)孔據(jù)的臘邏輯杏結(jié)構(gòu)棟，借浸此來斧操作栽數(shù)據(jù)塑庫中干的數(shù)殲據(jù)。它接奮口簡在單，殃使用歡方便圾；提詠供數(shù)孝據(jù)共調(diào)享性裳；孤敢立數(shù)償據(jù)，談安全手保密臥。（3）模扇式它是駕對整燥個數(shù)蹤蝶據(jù)庫俊的全仍局邏框輯描炕述，粗是對犬?dāng)?shù)據(jù)窗模型膝的一限種等例價處怕理或勒具體適實現(xiàn)冰。模寶式的碑主體障是數(shù)恐據(jù)模廉型，正模式盜只能鏟描述撇數(shù)據(jù)鮮庫的仁邏輯焦結(jié)構(gòu)播，而莊不涉盾及具陣體存誕取細(xì)覆節(jié)。（4）模柿式與小子模另式之社間的更關(guān)系所有小用戶警子模看式的叼最小汗并集澇是模絕式，犁從模撞式中揭可以煙導(dǎo)出瓜各種篇子模末式。（5）存間儲模舌式用來蓬描述貪數(shù)據(jù)具在存凈儲裝蘭置上烤的物右理配艦置和粱組織急問題攀。又糞稱為好內(nèi)模先式。2、映徑射與資數(shù)據(jù)值獨立映射啊實質(zhì)墨上是筒兩個凍事物硬之間器的對呀應(yīng)關(guān)專系，園它包崖括兩培種不委同的擺映射狹。子模防式/模式光映射變：定絞義概繁念記志錄與器用戶嘗邏輯喂記錄崖之間爸的對鳥應(yīng)關(guān)羽系。休邏輯米獨立絕性模式/存儲警模式磚映射眾：定稅義概怠念數(shù)坐據(jù)庫痰與物暮理數(shù)混據(jù)庫雁之間蒼的對撫應(yīng)關(guān)嶄系。壩物理頭數(shù)據(jù)較獨立吃性用戶鄙數(shù)據(jù)澡庫是混概念跡數(shù)據(jù)陰庫的掙部分護抽取鳴；概理念數(shù)外據(jù)庫撐是物恒理數(shù)贏據(jù)庫儀的抽挎象表窗示；邀物理夸數(shù)據(jù)孫庫是禿概念春數(shù)據(jù)打庫的運具體遣實現(xiàn)綿。3、數(shù)嚴(yán)據(jù)語伴言（1）數(shù)棵據(jù)定棚義語掘言①模式DD供L②子模壯式DD塊L③物理DD越L④數(shù)據(jù)缺描述屋的獨蔑立性揭問題（2）數(shù)堡據(jù)操緊縱語糟言用戶吐對數(shù)燭據(jù)提廈出的段各種鋒操作叢要求也，實密現(xiàn)與結(jié)數(shù)據(jù)舟庫的鑼信息身交換套。4、應(yīng)蛛用程褲序?qū)M數(shù)據(jù)酷庫的恐訪問應(yīng)用除程序狠對數(shù)欠據(jù)庫傷的訪沈問是正根據(jù)公數(shù)據(jù)敲的三破級模閣式由談數(shù)據(jù)盜庫管襯理系趕統(tǒng)（DB腥MS）來剃執(zhí)行割的。三、尋空間尚數(shù)據(jù)拔庫系悶統(tǒng)的飽體系能結(jié)構(gòu)1、基民于文氏件系掘統(tǒng)的晚體系辮結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)歌庫管烏理系統(tǒng)集矮成環(huán)迫境應(yīng)用紋程序AP暗I功能樣模塊剃參數(shù)運行守狀態(tài)控制沫信息數(shù)據(jù)相庫運行日綠志緩沖鏡公用驗區(qū)通信滾區(qū)空間賞數(shù)據(jù)杰庫引博擎操作怠系統(tǒng)數(shù)據(jù)粘文件（1）文蟻件組狠織當(dāng)數(shù)游據(jù)量奪大時覽，內(nèi)聞存無珍法存辱儲所瀉有的暑數(shù)據(jù)癢。這蠅時，起需要戴基于觀磁盤砍的文堵件系竿統(tǒng)來扣實現(xiàn)暗數(shù)據(jù)唯的存班儲和梁管理位。定長議記錄戲：分哲配一袋定數(shù)輛量的幼字節(jié)固作為麗文件泰頭變長抬記錄非：在蘆每個殃記錄急的末枯尾附綁加一孔個特悅殊的短記錄距終止律符號婦，或通者在案每個查記錄摧的開還始處更存儲蝴記錄徹的長泡度。聚簇梳文件引組織釀：在屈每個碑文件裁中存哨儲兩妄個或獄者更重多個趣不同寇類型集的記柏錄的沫文件瓶結(jié)構(gòu)聯(lián)。允考許使比用一園次塊松的讀販操作劍來讀彩取一浸個實策體數(shù)嫌據(jù)，忍以便必提高滿數(shù)據(jù)蟻查詢死效率期。（2）空貿(mào)間數(shù)破據(jù)引率擎基于恨特定買的空抗間數(shù)活據(jù)模藏型，引在特責(zé)定的健數(shù)據(jù)燈存儲唐、管勾理系驢統(tǒng)的歡基礎(chǔ)拿上，膛提供汪對空安間數(shù)鈔據(jù)的史存儲待、檢均索等還操作選，以儀提供罵在此倒基礎(chǔ)債上的豆二次捧開發(fā)敢。（3）緩錢沖區(qū)粱管理目標(biāo)疤是減豆少磁比盤和刑存儲歷器之樸間傳象輸?shù)你晧K的除數(shù)目耽。負(fù)父責(zé)緩稈沖區(qū)日空間憂分配刪的子葬系統(tǒng)撓稱為柱緩沖倒區(qū)管稱理器與。2、基揪于文成件系番統(tǒng)與銹數(shù)據(jù)陡庫的鑼混合源體系昨結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)己庫管遲理系統(tǒng)集與成環(huán)鈔境應(yīng)用值程序AP庫I通用謀數(shù)據(jù)鼠庫管腔理系孔統(tǒng)空間長數(shù)據(jù)窩庫引雨擎操作羽系統(tǒng)幾何叉數(shù)據(jù)文侮件操作累系統(tǒng)屬性自數(shù)據(jù)庫3、基川于數(shù)膏據(jù)庫弦管理或系統(tǒng)顛的體檔系結(jié)鏟構(gòu)數(shù)據(jù)幕庫管芬理系統(tǒng)集啞成環(huán)祖境應(yīng)用煌程序AP庭I空間睬數(shù)據(jù)殘訪問遞對象空間始數(shù)據(jù)達(dá)庫引鳴擎操作垂系統(tǒng)空間熱數(shù)據(jù)垃庫4、空喬間數(shù)匯據(jù)庫梯系統(tǒng)澤的集旺中式旋體系慎結(jié)構(gòu)空間絮數(shù)據(jù)墨庫磁盤填控制后器外設(shè)渾控制須器存儲輕控制纖器存儲毒器CP虜U系統(tǒng)賽總線5、數(shù)免據(jù)庫址系統(tǒng)默的客急戶/服務(wù)艘器體級系結(jié)駐構(gòu)（1）主員機－銅終端寺式網(wǎng)餡絡(luò)使用勤大型看主機蕉作為大服務(wù)孔器，議通過輔終端落來訪疼問數(shù)詢據(jù)。（2）工罷作組話網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)番容易搞、維鄙護簡剝單、凍使用航方便救。（3）客坡戶/服務(wù)真器網(wǎng)蘭絡(luò)服務(wù)啞器可瘋以集由中管擾理核碧心資甚源，恥同時顫客戶痕機也區(qū)具有躬充分芽的自緞主控怒制的默能力鋸。兩層Cl種ie授nt川/S苦er寄ve罷r體系販結(jié)構(gòu):用戶挨界面值層和福業(yè)務(wù)鵲邏輯遺層不爸分開,而數(shù)梢據(jù)服孫務(wù)層忍位于甩服務(wù)時器端.三層Cl狗ie緒nt深/S懶er款ve弊r模型:構(gòu)建諷了一章種分豎割式淹的應(yīng)腔用程濫序,系統(tǒng)時對應(yīng)件用程既序進(jìn)咐行分鋤割后,劃分糞成不歉同的臨邏輯柄組件,即用叢戶服雙務(wù)層拒、業(yè)帆務(wù)處方理層壩、數(shù)樓據(jù)服敘務(wù)層延。四、權(quán)分布不式空蛇間數(shù)阿據(jù)庫皆系統(tǒng)空間造數(shù)據(jù)吸一個模主要伴的特伙征是論分布倡而不蘭是集賺中，隊因此獲分布穗式的遣計算廈機網(wǎng)利絡(luò)系鹿統(tǒng)最思適合帶于處停理空傷間數(shù)嫁據(jù)。孫空間電數(shù)據(jù)柴庫的衣網(wǎng)絡(luò)襯化有詳利于玻充分追利用芳計算肅機資斧源，程增強滔協(xié)同海處理程業(yè)務(wù)擾的能綢力。分布每數(shù)據(jù)寸的獨繪立性政、分殲布式混事務(wù)腰的原描子性1、空揮間數(shù)液據(jù)的櫻分布分布寫式空鼓間數(shù)敲據(jù)庫按中的硬數(shù)據(jù)惠并不幟是存罪儲在擔(dān)一個卵場地耀的計更算機健存儲接設(shè)備俗上，礙而是秋按照攀某種調(diào)邏輯觸劃分模分散燭地存亮儲在睬各個應(yīng)相關(guān)鞭的場快地上巧。（1）空鳳間數(shù)己據(jù)的貼分片根據(jù)神地理簽信息森的區(qū)閃域性隔和?；箢}性裙的特廣征：區(qū)域引分片胳、專翻題分扒片根據(jù)GI愁S系統(tǒng)懼的異菠構(gòu)性現(xiàn)：同構(gòu)盟分片割和異鞋構(gòu)分槳片（2）空尺間數(shù)漂據(jù)的脈分片戰(zhàn)沖突在同愧構(gòu)的幟條件怕下，籃出現(xiàn)灣的水容平分敲片和載垂直繁分片碑的沖杰突問喬題；尸它表體現(xiàn)在聰空間域數(shù)據(jù)動的不命一致角上，托稱之社為分門片沖維突。不同猴的分曉片存竄儲場頃地、GI法S平臺廢、數(shù)險據(jù)模德型、鹿地理宮表達(dá)腹方式攀、投看影方野式和批數(shù)據(jù)編質(zhì)量捷，都是會導(dǎo)植致數(shù)不據(jù)分得片存鉛在差切異和往沖突追。（3）空捉間數(shù)嶼據(jù)的敘分片失異構(gòu)賊性①數(shù)據(jù)膚模型嬸和數(shù)李據(jù)結(jié)喂構(gòu)②訪問符方式③