地理信息系统应用技术教案05

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1、《地理信息系统应用技术》教案第5次课日期周次星期学时一、本次教学目标要求掌握数据库的基本概念，掌握传统数据库的数据模型：层次型、网络型、关系型，掌握空间数据库的组织方式：混合型、扩展型、统一型，了解面向对象数据库系统的基础理论。二、内容纲要第四章第一节数据库概述一、数据库的定义数据库（Database，简称DB）是按照一定结构组织的相关数据的集合，是在计算机存储设备上合理存放的相互关联的数据集。地理信息系统的数据库（Geo-Database，即前面提到的空间数据库）是某区域内关于一定地理要素特征的数据集合。空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点：(1)数据量大(2)

2、属性数据与空间数据紧密结合(3)应用面广二、数据库的主要特征数据库方法与文件管理方法相比，具有更强的数据管理能力。数据库具有以下主要特征：1、数据集中控制2、数据冗余度小3、数据独立性4、复杂的数据模型5、数据保护三、数据库的系统结构数据库是一个复杂的系统。数据库的基本结构可以分成三个层次：内模式、概念模式和外模式。1、内模式：亦称存储模式，是数据库最内的一层7《地理信息系统应用技术》教案，是对数据库在物理存储器上具体实现的描述。2、概念模式：概念模式是数据库的总框架，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

3、的安全性、完整性等方面的定义。3、外模式：亦称子模式，是数据库用户的数据视图。它属于概念模式的一部分，描述用户数据的结构、类型、长度等。四、数据组织方式数据库据组织一般可以分为四级：字段、记录、数据表和数据库。1、字段：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、基本项、数据项等。字段与现实世界实体的属性相对应，字段有一定的取值范围，称为域（Domain）。2、记录：由若干相关联的字段组成。记录是应用程序中输入–输出的逻辑单位。为了唯一标识每个记录，就必须有记录标识符，也叫关键字。记录标识符一般由记录中的第一个字段担任，唯一标识记录的关键字称主关键字（PrimaryKey），

4、其他标识记录的关键字称为辅助关键字或二级关键字（SecondaryKey）。3、数据表：数据表是一给定类型的（逻辑）记录的全部具体值的集合。4、数据库：是比数据表更大的数据组织形式。五、数据间的逻辑联系数据间的逻辑联系主要是指记录与记录之间的联系。记录是现实世界中的实体的表示。实体之间存在着一种或多种联系，这样的联系必然要反映到记录之间的联系上来。数据之间的逻辑联系主要有三种：1、一对一的联系：简记为1∶1。2、一对多的联系（1∶N）：现实生活中一对多的联系比较常见。3、多对多的联系（M∶N）：这是现实中最复杂的联系，在数据库中往往不能直接表示出来，而必须经过某种变换

5、，使其分解成两个1∶N的联系来处理。第二节传统数据库系统的数据模型目前，数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型，其中应用最广泛的是关系模型。一、层次模型层次模型是数据处理中发展较早、技术上也比较成熟的一种数据模型。它的特点是将数据组织成有向有序的树结构。层次模型由处于不同层次的各个结点组成。除根结点外，其余各结点有且仅有一个上一层结点作为其“双亲”，而位于其下的较低一层的若干个结点作为其“子女”。结构中结点代表数据记录，连线描述位于不同结点数据间的从属关系（限定为一对多的关系）。7《地理信息系统应用技术》教案层次模型反映了现实世界中实体间的层次关系，层

6、次结构是众多空间对象的自然表达形式，并在一定程度上支持数据的重构。但其应用时存在以下问题：1、由于层次结构的严格限制，对任何对象的查询必须始于其所在层次结构的根，使得低层次对象的处理效率较低，并难以进行反向查询。数据的更新涉及许多指针，插入和删除操作也比较复杂。父结点的删除意味着其下属所有子结点均被删除，必须慎用删除操作。2、层次命令具有过程式性质，它要求用户了解数据的物理结构，并在数据操纵命令中显式地给出存取途径。这提高了层次数据库使用的门坎，对用户的要求较高。3、模拟多对多联系时导致物理存储上的冗余。4、数据独立性较差。二、网络模型网络数据模型是数据模型的另一种重

7、要结构，它反映了现实世界中实体间更为复杂的联系，其基本特征是：结点数据间没有明确的从属关系，一个结点可与其它多个结点建立联系。网络模型在一定程度上支持数据的重构，具有一定的数据独立性和共享特性，并且运行效率较高。但它应用时存在以下问题：1、网状结构的复杂，增加了用户查询和定位的困难。它要求用户熟悉数据的逻辑结构，知道自身所处的位置。2、网状数据操作命令具有过程式性质。3、不直接支持对于层次结构的表达。三、关系模型关系模型是由E.F.Codd在20世纪70年代初首次引入到数据库领域中的。关系模型是根据数学概念建立的，它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件