《土地数据库管理》ppt课件

《《土地数据库管理》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《土地数据库管理》ppt课件（136页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第四章 土地数据管理,土地数据管理,土地数据库,土地数据模型,土地数据结构,土地数据组织管理,空间数据仓库 的理论与实践,数据库的发展 数据库概述 空间数据库 土地数据库,数据模型概述 层次模型 网络模型 关系模型 面向对象的模型 时空数据模型,数据结构 栅格数据结构 矢量数据结构 矢栅一体化 三维数据结构,分层组织管理 分块组织关 无缝组织管理,空间数据仓库的出现 主要功能特征 体系结构 应用实例,一、数据库的几个阶段,人工管理阶段 文件系统阶段 数据库阶段,4.1 土地数据库,1.人工管理阶段（五十年代中期以前）,（1）没有专用的软件对数据进行管理； （2）没有文件的概念； （3）数据是面

2、向应用的，不共享。,2. 文件管理阶段,（1）数据可以长期保存在文件中； （2）由文件系统管理数据； （3）数据共享性差，冗余度大； （4）数据独立性差。,3. 数据库阶段,特点： （1）数据结构化是数据库与文件系统的根本区别； （2）数据的共享性高，冗余度低，易扩展； （3）数据独立性高； （4）数据库系统为用户提供了方便的用户接口； （5）数据由DBMS统一管理和控制。,3. 数据库阶段,4.1 土地数据库,二、 数据库在土地信息系统中的地位与作用,土地信息数据获取花费的时间要占整个管理系统建设所花时间的85%以上。,贮存于数据库中的空间数据和属性数据是土地信息系统的基础。,土地信息数据库

3、是数据库在土地管理方面的应用。,（一）数据库定义 是数据组织和存储的高级形式，是具有特定联系的多种类型的记录集合。其数据组织常分为字段、记录、文件和数据库四级。,三、 数据库概述（ Database，简称DB）,1、字段 是可以定义数据的最小单位，也叫基本项或数据项等。,2、记录 是应用程序输入输出的逻辑单位，是关于一个实体的数据总和，构成该记录的字段表示实体的若干属性。,建立数据库不仅仅是为了保存数据，扩展人的记忆，而主要是为了帮助人们去管理和控制与这些数据相关联的事物。土地信息系统中的数据库就是一种专门化的数据库，由于这类数据库具有明显的空间特征，所以有人把它称为空间数据库。,3、文件 是

4、一给定类型的记录的全部具体值的集合。,4、数据库 是集中、统一地保存和管理某一信息系统或某一领域内有用信息数据的计算机系统。数据库的内部构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系，不能孤立存在。,三、 数据库概述,5、数据库管理系统,三、 数据库概述,DBMS(DataBase Management System)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它提供了数据库的访问接口。,DBMS的主要功能:,数据定义功能 数据操作功能 数据库运行管理（恢复、控制、安全性、完整性） 数据库的建立和维护功能,DBMS的目的：提供方便地、有效地存取数据库信息的环境。,6、空间数据库管理系统 是指能够对

5、存储的地理空间数据进行语义和逻辑的定义，提供必需的空间数据查询检索和存取功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。,7、数据库应用系统 是由土地信息系统的空间分析模型和应用模型所组成的软件。,三、 数据库概述,（二） 数据库特征,空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点： 1、数据集中控制特征 ： 不是文件“拼凑”而是数据“集成” 2、数据冗余度小的特征：在文件方式中，数据冗余度大。冗余数据的存在有两个缺点：一是增加了存储空间；二是易出现数据的不一致。 3、数据独立性特征：数据独立是指数据库中的数据与应用程序相互独立 4、复杂的数据模型 ：采用数据模型是数据库方法与文件方式的

6、一个本质差别 5、数据保护特征：至关重要,3.内模式(internal schema) 存储模式:它是当数据库在外存储器(例如磁盘)上存储时, 对它的物理结构的描述。,1.概念模式(conceptual schema) 数据库的总框架，是对数据库中关于目标存储的逻辑结构和特性、基本操作、目标以及目标与操作的关系和依赖的描述，以及对数据的安全性、完整性等方面的定义。,（三） 数据库系统结构,2.外模式(external schema) 每一外模式都是概念模式的一个子集，包涵了允许某一特定用户使用的那部分数据。外模式就是用来定义满足不同用户（例如土地规划、地价评估等）需要的数据库。一个数据库只能有

7、一个概念模式，但却允许有多个外模式。,目的：是利用数据库技术实现空间数据的有效存储、管理和检索，为各种空间数据库的用户所用,（一）空间数据库 是以描述空间位置和点、线、面、体特征的拓扑结构的位置数据及描述这些特征的性能的属性数据为对象的数据库。,四、空间数据库,位置数据为空间数据，属性数据为非空间数据。,四、空间数据库,（二）空间数据库管理系统,是指能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义； 提供必须的空间数据查询、检索和存取功能； 能够空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。,（三）空间数据库应用系统,提供给用户访问和操作空间数据库的用户界面，是应用户数据处理需求而建立的

8、具有数据库访问功能的应用软件。 一般需要进行二次开发。,一般由专业GIS软件提供,（四）空间数据库的特点,属性数据和空间数据联合管理：不仅有地理要素的属性数据(与一般数据库中的数据性质相似)，还有大量的空间数据。,数据量特别大：要素的空间位置，其数据量往往很大,数据应用范围广泛：可用于地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等领域,五、土地数据库,土地数据库：是一个空间数据库，是土地信息系统在计算机物理存储介质上存储与应用相关的土地空间数据的集合。,随着土地信息系统空间数据库技术的发展，空间数据库所能表达的空间对象日益复杂，数据库和用户功能日益集成化，从而对空

9、间数据库的设计过程提出了更高要求。,城市规划、地籍管理、基础设施管理、城市税收、环境保护、土地利用,城市规划部门需要掌握各个地块特定的使用类型，是居民用地，还是商业用地或其他 用地,环境保护部门则需要掌握各地块是否是污染地区或被污染地区,交通管理部门则关心各地块的交通状况和道路状况,土地使用部门则需要掌握各地块是否按规定进行使用,税务部门则更关心从各地块上何时能收回多少税,4.2 土地数据库模型,一、数据模型,（一）定义 是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织形式的表示 （二）特点 每一种数据模型都以不同的数据抽象与表示能力来反映客观事物，有其不同的处理数据联系的方式,（三）数据模型的三要素,

10、数据结构：数据结构用于描述系统的静态特性，研究与数据类型、内容、性质有关的对象，例如关系模型中的域、属性、关系等。 数据操作：数据库主要有检索和更新(包括插入、删除、修改)两大类操作。数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作符号、操作规则(如优先级)以及实现操作的语言。 数据的约束条件：数据的约束条件是一组完整性规则的集合。 完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效和相容。此外，数据模型还应该提供定义完整性约束条件的机制。,（四）数据模型分类:,独立于计算机系统的数据模型,它完全不涉及信息在计算机系统

11、中的表示,只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构,这类模型称为 “概念数据模型”。 概念模型用于建立信息世界的数据模型,强调其语义表达能力,概念应该简单,清晰,易于用户理解,它是现实世界的第一层抽象,是用户和数据库人员之间进行交流的工具。最著名的是“实体联系模型”。,2. 直接面向数据库的逻辑结构的数据模型,它是现实世界的第二层抽象。这类模型涉及到计算机系统和数据库管理系统,又称为“基本数据模型”或“结构数据模型”。 例如, 层次、网状、关系、面向对象数据模型”。这类模型有严格的形式化定义,以便在计算机系统中实现。,实体：实体是可以相互区别而又可以被人识别的事、物、概念的统称。有具体的，也有

12、抽象的；有物理上存在的，也有概念性的。 属性：实体的属性是指描述实体的若干特征。例如，宗地有地号、坐落、四至、面积等属性。,（五）数据模型相关概念,联系：实体与实体之间的各种关系 例如建设用地管理处与用地申请者有审批的关系等。 这种实体与实体之间的关系抽象为联系。两个实体之间的联系称为二元联系，三个以上的实体发生联系，称为多元联系。联系也可以有自己的属性，如建设用地管理处与用地申请者之间的审批联系有审批号、审批意见、审批日期、审批人等属性,（五）数据模型相关概念,码：唯一标识实体的属性集。 域：属性的取值范围。,数据模型是数据特征的抽象，它不是描述个别数据，而是描述数据的共性。严格地说，一个数

13、据库的数据模型应能描述数据的以下特征：,1、静态特性。包括实体和实体具有的特性、实体间的联系等，通过构造基本数据结构类型来实现。,2、动态特性。即现实世界中的实体及实体间的不断发展变化，通过对数据库的检索、插入、删除和修改等操作来实现。,3、数据间的相互制约与依存关系。通过一组完整性规则来实现。 由此可见，一个数据模型实际上给出了在计算机系统中描述现实世界的信息结构及其变化的一种抽象方法。数据模型不同，描述和实现的方法也不相同，相应的支持软件数据库管理系统也就不同。,（六）实体之间的关系,实体之间的关系数据模型反映了现实世界中实体之间的各种联系。主要有两种 实体内部属性间的联系 实体与实体之间

14、的联系,(1)一对一的联系 ：这是最简单的一种实体之间的联系，它表示两个实体集中的个体间存在的一对一的联系。记为1：1地理名称与对应的空间位置之间的关系就是一种一对一的联系 (2)一对多的联系 ：这是实体间存在的较普遍的一种联系，表示一种实体集A中的每个实体与另一实体集B中的多个实体间存在的联系；反之，B中的每个实体都至多与A中的一个实体发生联系。记为1：N行政区划就具有一对多的联系，一个省对应有多个市，一个市有多个县，一个县又有多个乡。 (3)多对多的联系 ：这是实体间存在的更为普遍的一种联系，表示多个实体集之间的多对多的联系。其中，一个实体集中的任何一个实体与另一个实体集中的实体间存在一对

15、多的联系；反之亦然。记为M:N 土壤类型与种植的作物之间有多对多的联系。同一种土壤类型可以种植不同的作物，同一种作物又可种植在不同的土壤类型上。,A,B,A,B,A,B,一对一,一对多,多对多,实体与实体之间的联系是错综复杂的，可以分为以下三种：,用树型（层次）结构表示实体之间联系的数据模型称为层次数据模型(hierarchical data model)。它揭示的是实体（记录）之间的一对多（1: n）的联系。 通常把表示1的实体放在上方，称为 “父结点 ”；将表示n的实体放在下方，称为“子结点”；最上层只能有一个结点，称为根结点。 为符合1:n的联系，除根结点外，其他的结点都有且仅有一个“父

16、结点”，但是每个父结点可以对多个子结点。 最下层的末端结点称为叶结点。,二、 层次模型,层次模型的两个限制条件 有且仅有一个结点无父结点，这个结点称为根结点； 其它结点有且仅有一个父结点。 层次模型的优点是容易理解，单码查找速度快，易于更新和扩充；缺点是多码查找比较困难，一般需要较大的索引文件，所以产生数据冗余。,二、 层次模型,M,A,B,原始地图,层次数据模型,层次型数据模型,优点 存取方便且速度快 结构清晰，容易理解 数据修改和数据库扩展容易实现 检索关键属性十分方便,二、 层次模型,缺陷 结构呆板，缺乏灵活性 同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边） 不适合于拓扑空间数据的组织,三、 网络模型,基本原理 用网络结构来表示实体之间联系的模型,网状模型的有向图与层次模型的有向树比较，其区别在于： （1）可以有零个或多个结点元父结点； （2）至少有一个结点有多于一个父结点； （3）允许两个结点之间有两种或多种联系。,这种数据模型的基本特征是，结点数据之间没有明确的从属关系，一个结点可与