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1、第二章空间数据结构空间数据结构模型及存储（下篇）模型及存储（下篇） 空间数据管理空间数据管理2005年12月 空间数据管理传统数据库概述传统数据库概述传统数据库中的数据模型传统数据库中的数据模型空间数据库的数据管理空间数据库的数据管理2005年12月记录（记录（RecordRecord） 在计算机中，为了存储和处理事物，人们通常抽出在计算机中，为了存储和处理事物，人们通常抽出对这些事物感兴趣的特征组成一个对这些事物感兴趣的特征组成一个记录记录来描述。如：来描述。如： （李明，男，（李明，男，2121，19721972，江苏，水文系，江苏，水文系，19901990） 数据与数据的语义密不可分。数
2、据与数据的语义密不可分。 数据库数据库( (Database,DB)Database,DB) 是长期储存在计算机内的，有组织的，可共享的数是长期储存在计算机内的，有组织的，可共享的数据集合。其中的数据按一定的数据模型组织、描述和据集合。其中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各用户共享。展性，并可为各用户共享。1 1、数据库系统概述、数据库系统概述1 1）基本概念）基本概念2005年12月数据库管理系统数据库管理系统( (DataBaseDataBase Management Manageme
3、nt System, DBMS)System, DBMS) 用来如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取用来如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和维护数据，是位于用户与操作系统之间的一层数据和维护数据，是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。（数据定义、操纵、数据库的建立、维护）管理软件。（数据定义、操纵、数据库的建立、维护）数据库系统数据库系统( (DataBaseDataBase System) System) 数据库数据库+ +数据库管理系统数据库管理系统( (及开发工具及开发工具)+)+应用系统应用系统+ +数据库管理员数据库管理员+ +用户用户 2005年12月实体实体( (
4、Entity)Entity)记录记录( (Record)Record) 客观存在并可相互区别的事物。客观存在并可相互区别的事物。属性属性( (Attribute) Attribute) 字段字段( (Field)Field) 实体所具有的某一特征。实体所具有的某一特征。码（码（KeyKey） 索引索引( (Index)Index) 唯一标识实体的属性集。唯一标识实体的属性集。域（域（DomainDomain） 数据类型数据类型 属性的取值范围。属性的取值范围。联系（联系（RelationshipRelationship） 实体间或实体内部之间的关系。实体间或实体内部之间的关系。概念模型概念模型
5、数据模型数据模型2005年12月联系的三种方式：联系的三种方式： 1 1：1 1 1 1：n n m m：n n联系名联系名实体型实体型A实体型实体型B11联系名联系名实体型实体型A实体型实体型B1n联系名联系名实体型实体型A实体型实体型Bmn2005年12月2 2）数据管理技术的发展）数据管理技术的发展（1 1）人工管理）人工管理 数据不保存数据不保存应用程序管理数据应用程序管理数据数据不共享数据不共享数据不具有独立性数据不具有独立性应用程序应用程序1数据集数据集1应用程序应用程序2数据集数据集2应用程序应用程序n数据集数据集n2005年12月（2 2）文件系统阶段）文件系统阶段 数据可以长
6、期保存数据可以长期保存由文件系统管理数据由文件系统管理数据数据共享性差，冗余度大数据共享性差，冗余度大数据独立性差数据独立性差应用程序应用程序1文件文件1存存 取取方方 法法文件文件2应用程序应用程序n文件文件n应用程序应用程序22005年12月（3 3）数据库系统阶段）数据库系统阶段 数据结构化数据结构化数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据独立性高数据独立性高数据由数据由DBMSDBMS统一管理与控制统一管理与控制2005年12月zhouXiaoming1Water ResourceCheungWai Ying5EnvironmentKingAdam3Remo
7、te SensingMitchellScott2GISLastNameFieldFirstNameFieldYearFieldMajorFieldRecord 1Record 2Record 3Record 4Organization of information as records in a data filea data fileRecordsRecords记录记录记录记录数据库的数据组织数据库的数据组织 2005年12月Record; Data File;DatabaseRecord; Data File;DatabaseRecord: A group of related items
8、 form a recordData File: A set of related records form a data file Database: Many organized data files form the Database 2005年12月DBMS数据库管理系统数据库管理系统Data file 1Data file 2Data file 3ApplicationProgram 1ApplicationProgram 2Output 1Output 2数据库管理系统是这样一种系统，它能给用户提供输入、查询、删数据库管理系统是这样一种系统，它能给用户提供输入、查询、删除、更新等操
9、作维护工具，保证数据文件的独立性、完整性，减少除、更新等操作维护工具，保证数据文件的独立性、完整性，减少数据冗余，实现资源共享。数据冗余，实现资源共享。DBMSDBMS 应用程序与数据库之间的桥梁应用程序与数据库之间的桥梁 2005年12月2、数据库的核心数据模型 描述数据内容和数据之间联系层次模型层次模型 （Hierarchical）网络模型网络模型 （ Network ）关系模型关系模型 （ Relational ）面向对象模型面向对象模型 （ Object Oriented ）2005年12月Hierarchical Data StructureUniversity NameChina
10、University of GeoDeptNameNo. ofProfessorsNo. ofSupport StaffNo. ofStudentsGeography106210StudentIDLastNameFirstNameYear2178907RamosJorge1StaffIDLastNameFirstNamePosition7601624SmithJohnLecturerSubjectIDSubjectNameCreditGEOG9240Principles of GIS3Field NameData RecordUniversityRecordDept.lRecordStuden
11、t RecordStaff RecordSubject RecordUniversityDept.StudentsStaffSubjectsEfficient for well-structured data. Search patterns are rigid. Difficult to share,modify, update. One-to-Many最最早早出出现现，IBM公公 司司IMS2005年12月University NameChina University of GeoDept. NameNo. ofProfessorsNo. ofSupport StaffNo. ofStud
12、entsGeography158260StudentIDLastNameFirstNameYear2178907RamosJorge1StaffIDLastNameFirstNamePosition7601624SmithJohnLecturerSubjectIDSubjectNameCreditGEOG9240Principles of GIS3Field NameData RecordUniversityRecordDept.RecordStudent RecordStaff RecordSubject RecordUniversityDept.StudentsSubjectsStuden
13、tIDSubjectID2178907GEOG9240Registration RecordRegistrationStaffNetwork Data StructureMany-to-ManyFlexible searches. Since all relationship are defined by pointers, the system of pointers is difficult to manage. Much memory can be required for the pointer information2005年12月StaffIDDept.SubjectNameCre
14、ditSubject ID7601624GeographyPrinciple of GIS3GEOG92408461912GeographyRemote Sensing4GEOG20217400428SurveyingDTM3GMAT9532StudentIDLastNameFirstNameYearDept.2202831WhiteDouglas2EE & C Sci2184311CheungWai Ying1Biological Sci2143588KingAdam1GeographyDept.NameNo. ofA StaffNo. ofS StaffNo. ofStudentsGeog
15、raphy158260Physics3212651Chemistry3515588StaffIDLastNameFirstNamePositionDept.7601624SmithJohnLecturerGeography7602556PriceGeorgeA/ProfBiological Sci7890556KingCraigProfessorMathematicsSubject IDStudentIDGEOG91502202831GEOG92402202831GMAT95322184311GEOG92402184311GEOG20212115211GEOG92402143588Subjec
16、t informationStudent informationStaff informationRegistration informationDept. informationOrganization of a data baseusing the relational data modelRelational Data Structure 1970 1970 IBM E.F.Codd2005年12月StaffIDDept.SubjectNameCreditSubject ID7601624GeographyPrinciple of GIS3GEOG92408461912Geography
17、Remote Sensing4GEOG20217400428SurveyingDTM3GMAT9532StudentIDLastNameFirstNameYearDept.2202831WhiteDouglas2EE & C Sci2184311CheungWai Ying1Biological Sci2143588KingAdam1GeographySubject IDStudentIDGEOG91502202831GEOG92402202831GMAT95322184311GEOG92402184311GEOG20212115211GEOG92402143588Subject inform
18、ationStudent informationRegistration informationDept.SubjectNameStudentLast NameSubject IDGeographyPrinciple of GISWhiteGEOG9240GeographyPrinciple of GISCheungGEOG9240GeographyPrinciple of GISKingGEOG9240StudentFirst NameDouglasWai YingAdamResult of Join OperationThe relational join operationFlexibl
19、e searches Easy to manage and modify data Limited number of pointers Data is accessible to userMicrosofts ACCESS dBase Oracle - Large systems, usually distributed in, Bank system, government agencies) Smaller products which deploy quickly, like FilemakerPro. ESRIs INFO (DBMS for ArcView) 2005年12月3 3
20、、空间数据库的数据管理、空间数据库的数据管理1 1）空间数据库的特点）空间数据库的特点数据量大数据量大属性数据空间定位数据，联系紧密属性数据空间定位数据，联系紧密数据应用广泛数据应用广泛2005年12月2 2）标准）标准DBMSDBMS管理空间数据的缺陷管理空间数据的缺陷空间数据的非结构化空间数据的非结构化DBMSDBMS难以实现空间数据的关联、连通、难以实现空间数据的关联、连通、包含、叠加等基本操作包含、叠加等基本操作一般的一般的DBMSDBMS不支持不支持GISGIS所需的复杂图形所需的复杂图形功能功能一般的一般的DBMSDBMS不能满足地理实体多记录、不能满足地理实体多记录、多特征描述的
21、需求多特征描述的需求2005年12月3 3）空间数据的管理方法）空间数据的管理方法文件管理方法文件管理方法 已有的已有的RDBMSRDBMS管理属性数据文件管理管理属性数据文件管理空间定位数据空间定位数据全部采用全部采用RDBMSRDBMS管理管理2005年12月Use of DBMS for GIS411921Map IDArea(ha)Perimeter(m)Soil TypeID443588021921058025116281140212125265015Soil TypeIDNamepH15Black soil6.521Brown soil6.025Red soil5.0 Storage of GIS attribute informationin a relational data base2005年12月全部利用关系数据库管理全部利用关系数据库管理GIS应用应用GIS应用应用GIS应用应用空间模型空间模型服务服务空间数据访问接口空间数据访问接口数据库访问接口数据库访问接口空间数据库空间数据库GISRDBMS2005年12月
