空间数据库设计

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1、第七章 空间数据库系统设计,空间数据库设计的内容和要求 空间数据库设计过程,空间数据库设计的任务：经过一系列转换，将现实世界描述为计算机世界中的空间数据模型，也就是将地理现象表示为空间数据模型和数据结构。,7.1 空间数据库设计的内容与要求,空间数据库设计的主要内容： 确定能被空间数据库管理系统接受的最优数据模型、处理模式、存储结构和存取方法，实现对应用系统有效的管理，满足用户信息要求和处理要求； 概念空间数据模型到SDBMS的空间数据模型的转换,静态设计（结构特性设计）： 设计数据库的数据模型或数据库模式，包括概念结构设计和逻辑结构设计 动态设计 数据库行为特性设计，设计数据库查询、事务处理

2、和报表处理 物理设计 对数据模式的物理实现，即设计数据库的存储模式和存取方法,SDB设计要求 数据独立性 数据存储和逻辑结构改变，不影响应用程序和用户应用 减少数据冗余，提高共享程度 用户与系统的接口简单 确保数据库系统的可靠、安全与完整,SDB设计要求（续） 具有重新组织数据的能力 数据存储和逻辑结构改变，不影响应用程序和用户应用 注意系统的可修改与可扩充性 能充分描述数据间的内在联系,7.2空间数据库设计过程,系统规划阶段 需求分析阶段 概念设计阶段 逻辑设计阶段 物理设计阶段 系统实施阶段,系统规划阶段： 确定系统名称、范围 确定系统开发的目标功能和性能 确定系统所需的资源 估计系统开发

3、的成本 确定系统实施计划及进度 分析估算系统可能达到的效益 确定系统设计的原则和技术路线等,需求分析阶段 用户关心什么 用户要什么结果,概念设计阶段 存什么 关系（联系）如何 ODL或E/R图，是各种数据模型的共同基础,逻辑设计阶段 用什么数据模型 数据库的模式 用户子模式,物理设计阶段 数据怎么存，存放结构和存取方法 根据SDBMS产品、环境特点,系统实施阶段 建立实际的数据库结构 装入实验数据对应用程序进行测试 装入实际数据建立实际数据库,1.需求分析,空间数据库的需求分析 用户的组织结构 业务流程 业务数据 业务数据间的关系,一、需求分析的任务和方法 系统需求调查的内容 ： 数据库中的信

4、息内容 数据处理内容 数据安全性和完整性要求 系统需求调查的步骤 了解现实世界的组织机构情况 了解相关部门的业务活动情况 确定新系统的边界,一、需求分析的任务和方法 系统需求调查的方法 ： 跟班作业 开会调查 请专人介绍 询问 设计调查表请用户填写 系统需求分析方法。 结构设计方法（SA）：自顶向下、逐层分解的方式分析系统。,二、数据字典及其表示 数据项 数据项是不可再分的数据单位。它的描述为： 数据项=数据项名，数据项含义说明，别名，类型，长度，取值范围，与 其他数据项的逻辑关系 其中：“取值范围”和“与其他数据项的逻辑关系”两项定义了数据的完整性约束条件，是设计数据完整性检验功能的依据。,

5、数据字典及其表示 数据结构 数据结构的描述为： 数据结构 =数据结构名，含义说明，组成：数据项或数据结构 数据结构反映了数据之间的组合关系。一个数据结构可以由若干个数据项组成，也可以由若干个数据结构组成，或由若干数据项和数据结构混合组成。,数据字典及其表示 数据流 数据流是数据结构在系统内传输的路径。数据流的描述通常为： 数据流=数据流名，说明，流出过程，流入过程，组成： 数据结构 ，平均流量， 高峰期流量 其中：“流出过程”说明该数据流来自哪个过程：“流入过程”说明该数据流将到哪个过程去：“平均流量”是指在单位时间（每天、每周、每月等）里传输的次数；“高峰期流量”则是指在高峰时期的数据流量。

6、,数据字典及其表示 数据存储 数据存储=数据存储名，说明，编号，输入的数据流， 组成：数据结构， 数据量存取频度， 存取方式 “数据量” 说明每次存取多少数据； “存取频度” 指每小时成每天或每周在存取几次、每次存取多少数据等信息 “存取方式”包括是批处理还是联机处理，是检索还是更新是顺序检索还是随机检索； “输入的数据流”要指出其数据的来源处 “输出的数据流”要指出其数据去向处。,数据字典及其表示 处理过程 处理过程= 处理过程名，说明，输入：数据流，处理：简要说明 “简要说明”中主要说明该处理过和用来做什么（而不是怎么做）及处理频度要求。如单价时间里处理多少事务、多少数据量、响应时间要求等

7、。,系统需求分析最后要强调两点： 需求分析阶段一定要收集将来应用所涉及的数据. 需求分析必须要有用户参与。,2.概念数据模型,概念结构设计是将系统需求分析得到的用户需求抽象为信息结构过程。概念结构设计的结果是数据库的概念模型。 一、概念结构的特点及设计方法 1、概念结构的特点： 概念模型是对现实世界的一个真实模型。 概念模型应当易于理解。 概念模型应当易于修改。 概念模型应易于向数据模型转换。,概念结构设计的方法： 自顶向下的设计方法。 自底向上的设计方法。 逐步扩张的设计方法。 混合策略设计的方法。 最常采用的策略是自底向上的方法，即顶向下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构。,自顶

8、向下分析需求与自底向上设计概念结构,、概念结构设计的步骤： 第一步） 抽象数据并设计局部视图 第二步) 集成局部视图，得到全局的概念结构。,数据抽象、局部 视图的设计,视图集成,用户满意,数据流图 数据字典,分E-R图,总E-R图,需求分析,逻辑结构设计,No,Yes,地理数据概念模型 用户理解的地理现象的结构：空间地理要素类型的确定，各类地理实体属性范畴的确定，及各类地理实体间基本关系的建立。 创建空间地理数据概念模型的步骤： 初始化 定义实体 定义联系 定义码 定义属性 定义其他对象和规则,地理要素概念模型 地理要素：有具体位置的地理实体 每个要素都属于一定的要素类别 要素类：定义要素类别

9、，不涉及单个要素实体 属性类：定义属性类型和相应参照名称与代码 关系类：定义要素的关系 要素表示模式：明确一个要素类必须或可以属于哪个或哪些要素种类（线、点、区域、复杂要素）,3.逻辑数据模型,把信息世界中的概念模型转换为计算机世界中受数据库管理系统所支持的数据模型，并用数据库描述语言表达出来。 GIS的逻辑数据模型： 混合数据模型 集成数据模型 地理关系数据模型,混合数据模型： 用一组文件形式存储地理数据中的空间数据及其拓扑关系数据 用关系数据库的表存储属性数据 通过唯一的标识符建立它们之间的关系 空间、属性数据分开存储，缺乏表现地理空间数据的完整存储机制,集成数据模型 纯关系型数据模型，空间数据和属性数据都用表存储 用标准关系连接机制建立它们的关联 在数据类型方面有局限性,地理空间数据模型 面向对象数据模型 对地理对象的属性数据（状态）和对这些属性数据进行操作的方法（行为）进行统一建模，永久存储 纯面向对象数据存储 在关系数据库基础上建立存储对象的机制,4.物理数据模型,把数据库的逻辑模型在实际的物理存储设备上加以实现，从而建立一个有较好性能的物理数据库。 构造物理数据模型，包含所有的物理实施细节。 文件结构 内存 磁盘空间,