第四章--地理信息系统空间数据库PPT课件

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二、逻辑模型设计
目的是从概念模型导出特定的数据库管理系统可以 处理的数据库的逻辑结构（数据库的模式和外模式）。 这些模式在功能、性能、完整性和一致性约束及数据 库可扩充性等方面均应满足用户需求。
消息有公有与私有之分 ：如果一些消息都属于同一个 对象，其中有些是可由其他对象向它发送的为公有消 息。另外一些则是由它自己向自身发送的为私有消息， 外界也不需要去了解它。
（3）类：对一组对象的抽象描述，它将该组对象所具 有的共同特征集中起来，以说明该组对象的能力和性 质。实例是类的一个具体对象。
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统 空间数据库应用系统：空间分析模型和应用模
型所组成的软件。-
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二、 空间数据库的设计
（一）空间数据库设计的过程和步骤
①需求分析：与系统目的、用户需求相关；
②概念设计：解释用户需求，用概念模型表达，实现
从现实世界到信息世界的- 抽象。
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③逻辑设计：将信息世界的概念模型映射为计算机 世界的数据模型（数据库）；
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（三）功能重载和多态性
面向对象系统中消息的传递的实现是以重载和多态为 支撑的。
（1）功能重载：意味着实现特定功能的方法不仅以 名称来区分，而且以它所带的参数为区分。
（2）多态：是同一个消息可以根据发送消息对象的 不同采用多种不同的行为方式。
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（四）概括和聚集
（1）概括：是把一组具有相同特征和操作的对象类 归纳在一个更一般的超类中。
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§3 空间数据库逻辑模型设计
一、关系数据模型:一种数学化的模型，它把数
据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素， 称为关系，关系的结合构成关系模型。
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（一）关系数据模型的一些基本概念：
1、关系：一个二维表，行对应一个元组，列对 应一个域；每一列取个名字，称为属性。
2、关键字：某一唯一标识一个元组的属性组， 主关键字对应的是主属性；
（2）聚集：反映了嵌套对象的概念，嵌套对象是由 一些其他对象组成的，是用来描述更高层次对象的一 种形式。
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（五）空间数据库对象模型
运用上述面向对象的概念和方法，就 可以建立起地理信息系统中空间数据 库的对象数据模型。
（六）ORM图
ORM（Object Role Modeling）：即 对象角色建模，是运用面向对象的原 理进行数据库概念建模的软件工程方 法。（见书P123图4-13）
①数据依赖：
②函数依赖：
③范式：
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补：层次数据模型
存取：1、树遍历法；2、通用选择法。
优点：结构清晰、易理解；
缺点：冗余度大，不适于- 表示数据的拓扑关系。
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补：网状数据模型
存取：通过指针导航存取。
优点：大大压缩数据量，便于表达复杂的拓扑关系； 缺点：指针的存在，-增加了数据量，同时修改数据1时9 指针也在变化 。
实体：是对客观存在的一种抽象。
联系：是客体间有意义的相互作用或对应关系。
属性：是对实体和联系特征的描述
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源自文库
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建立概念数据库的步骤： ①设计局部的E-R模型：见书P117图4-6. ②设计全局的E-R模型： ③全局E-R模型的优化：实体类型尽可能少，所
含属性尽可能少，实体类型见间联系无冗余。 ④优化的方式： 1. 把有联系的实体类型合并； 2. 冗余属性的消除； 3. 冗余联系的消除。
④（二）空间数据库的运行与维护
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§2 空间数据库概念模型设计
数据模型是现实世界的规格化的说明。 具体地说，数据库的数据结构、操作集 合和完整性约束规则集合组成了数据库 的数据模型。
语义是指数据本身具有的表达数据属性 及其关系的能力。
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一、语义数据模型
概念：是由若干种抽象所组成，用这些抽象来描述客 体的基本语义特性，在根据语义模型规则把这些抽象 有机地组织起来。如实体联系模型（E-R模型）：
3、关系模式：关系的描述，包括关系名、属性 名、属性向域的映射（属性的类型、长度等）；
4、关系数据库：一系列关系的集合。有型、值 之分，型是对数据库的描述，值是关系的集合；
5、关系完整性：关系的正确性、相容性和有效
性。包括：实体完整性、参照完整性、用户定义
的完整性。
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（二）空间数据库关系数据模型的逻辑设 计：空间数据库关系模式的构造，就是 点、线、面等空间实体的特征以关系模 式加以表达和组织。可以用关系数据库 的规范化理论进行设计。
（二）继承及类之间的层次关系
（1）继承：是现实世界中对象之间的一种独特 关系，它使得某类对象可以自然地拥有另外一 类对象的某些特征和功能。
继承性有双重作用：
●减少代码的冗余
●通过协调性简化对象类相互之间的接口和界面 。
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（2）类的层次结构：把被继承的类称为超类或 基类，继承其它类的对象称为子类或派生类，则 超类和子类之间构成了层次结构。
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二、面向对象的数据模型
对象与实体一样是客观世界中客体的一种抽象的描述， 它由客体的数据和对数据的操作组合而成。
（一）面向对象数据模型的基本概念
（1）对象：一个对象就是现实世界中一个客体的模型 化，它具有一个唯一的名称标志，并且把自身的状态 和内在的功能封装在一起。
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（2）消息：是对象之间相互请求或相互协作的唯一途 径。外界能够引用对象操作及获取对象状态必须通过 消息这一唯一途径，所以对象只依赖于本身状态和所 能接受的消息，与其他对象无关。
④物理设计：逻辑模型的存储设备的物理实现。
⑤（二）空间数据库设计的原则和技术方法
⑥设计原则：
①尽量减少空间数据存储的冗余度；
②提供稳定的空间数据数据结构，并能根据用户需 求而迅速改变；
③满足用户的访问需求并高效提供查询结果；
④应能反映数据间的复杂联系；
⑤具有较强的应用适用性- 。
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三、空间数据库的实现和维护： （一）空间数据库的实现： ①建立实际的空间数据库结构； ②以实验性数据进行系统测试； ③加载实际数据，实现空间数据库的建立。
第四章 地理信息系统空间数据库
§1 空间数据库概述
一、空间数据库的概念：为GIS提供空间数据的存 储和管理方法。
空间数据库存储系统：以特定结构的文件存储
空 于介质上的地理空间数据的总和。
间 空间数据库管理系统：能对空间数据进行定义、 数 查询、检索、维护和更新的一套软件系统。 据 （ 功 能 扩 展 式 如 Oracle ， 空 间 数 据 库 引 擎 如 库 ESRI的SDE） 系