土地信息数据库

系 土地资源资源信息数据库的部分实体与联系
统 有局部E—R图。图中矩形框、菱形框和椭圆
形框分别表示实体、联系和属性。
图斑号
图斑
零星地类
地类号
毛面积
净面积 线状地物
土
地
（b）实体的属性
信
息
行政单位块面积
控制
图斑
系
统
面积
（c）联系的属性
图4.5 用E—R法表示实体或联系的属性
实体－联系方法
土 实体－联系方法(Entity-relationship
土
点编码
注释
X
Y
地
1
104
205
信
2
127
213
息
3
127
213
系
.
.
统
6.3
.
134
240
103
表4.2 关系型数据模型实例
(b) 弧段坐标点锁引表
土
地 弧段 编码
起点 编码
终点 编码
左图 右图 X X Y Y
斑
斑 mi ma mi ma
信
nxnx
息1 系2 统
1
2
303 305 10 12 20 21
信
设所花时间的85%以上。
息 系 统
贮存于数据库中的空间数据和属性数据是土地 管理信息系统的基础。
土地信息数据库是数据库在土地管理方面的应 用。
4.1.2 数据库及其相关概念
①数据库 是数据组织和存储的高级形式，是具
土 地
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。
状地物”。
第二步：建立系统单项应用的局部Ｅ－Ｒ模型
这一步的目标是在实体之间建立所需的联系。
土 通常的作法是，根据对系统的功能分析首先 地 选出一至数项有代表性的单项应用，建立起 信 相应的局部Ｅ－Ｒ模型。然后在此基础上逐 息 渐扩充，所有实体之间均建立起应有的联系。 系 统
数i＝H(k)(k为关键字，i为地址)把关键字转
换成地址，然后把记录存贮到相应的地址 中。
4.1.5 常用的数据文件(续)
索引文件 带有索引的文件称为索引文件，
土 索引就是码k与相应记录Rk的地址A(Rk)的
地 对应表。
信
息
系 倒排文件 是按照记录的主关键字来构造
统
索引的，因此也叫做主索引。如果按照一 些辅关键字来组织索引，则称为辅索引，
系 目标方面，传统关系模型显得难以适应
统。
4.2.4 面向对象模型
对象是客观事物实体的部分或整体的数字
土 表达。每个对象都有自己的特征和行为， 地 对象的特征用数据来表示，称作对象的属 信 性；对象的行为用对象中的代码来实现， 息 称作对象的方法。 系 统
面向对象是指无论怎样复杂的事物都可以
土 准确地由一个对象表示，这个对象是一个 地 包含了数据集和操作集的实体。 信 ➢除数据与操作的封装性以外，面向对象 息 的数据模型还涉及到分类、概括、聚集和 系 联合四个概念以及继承和传播两个语义模 统 型工具。
暗紫泥
50-74 粘土 7.4-8.3 7-15 中度
§4.2 空间数据库模型
空间数据模型有四种：层次模型、网络
土 地
模型、关系模型和面向对象模型。
信
息 根据使用的模型，可以把数据库分成：
系 统
层次型数据库、网络型数据库、关系型 数据库和面向对象数据库。
4.2.1 层次模型 是按层次结构来组织
数据的。因此，层次结构也叫树形结
在某种联系，不能孤立存在。
4.1.2 数据库及其相关概念（续）
②数据库管理系统 是提供数据库建立、使用和
土 管理工具的软件系统。 地 ③空间数据库管理系统 是指能够对存储的地理 信 空间数据进行语义和逻辑的定义，提供必需的空 息 间数据查询检索和存取功能，以及能够对空间数 系 据进行有效的维护和更新的一套软件系统。 统
斑面积通过扣除与线状地物相联系又可区分 为一对一（１：１）、一对多（１：Ｍ）、 多对多（Ｍ：Ｎ）等类型。
①Ｅ－Ｒ图的基本成份(续)
土 属性 表示实体或联系的某种特征。例如，
地 信 息
线状地物有图斑、线状序号、长、宽和面积。 值得注意的是，联系也可以有属性。例如， 图斑与线状地物的面积有“数量”属性。当 然，并不是所有的联系都必须有属性。
①一个坐标结点可以有多个双亲结点，因为
土 一个结点可能属于多条弧段，而一个双亲结
地 点有两个子女结点，即一条弧段总有两个结 信 点；
息
系 ②一个图斑双亲结点有多个弧段子女结点，
统
而一个弧段子女结点同时又属于两个图斑双 亲结点。
4.2.3 关系模型 在关系模型中，实
体及实体间的联系归结为满足一定条
土 件的二维表。
4.2.3 关系模型(续)
关系模型的特点：
土 地
①结构单一化； ②关系模型是在严格的关系代数的基础
信 上进行的。
息 ③具有结构简单灵活、数据修改和更新
系 方便、容易维护和理解等优点，是当前
统 数据库中最常用的数据模型。
问题：
土 地 信 息
在效率、数据语义、模型扩充、程序交 互和目标标识方面部还存在一些问题， 待别是在处理空间数据库所涉及的复杂
4753
3
103 304 305 12 14 21 25
7430
.
.
.
.
.
.
.
.
.
表4.2中的两个表可简单地表示弧段与点
之间的关系:
土
地 ①表存放对实体（坐标点）的描述，如点编
信 码、X、Y坐标等信息;
息
系 统
②表存放对实体（弧段）的描述，如弧段编 码、起点编码、终点编码、左区域、右区
域、包络矩形等信息。
地 ➢二维表中存放了实体本身的数据和
信 息
实体间的联系两类数据。
系
统
土Y 地 信 息 系 统
(210.00,164.00)
305
103
306
303
304
(134.00,240.00)
弧段2 3 2 弧段1
(205.00,104.00) X
1
图4.3 空间数据表示实例
表4.2 关系型数据模型实例
(a) 坐标点数据表
土 地 信 息 系 统
四川农业大学资源环境学院
内容简介
土
§4.1 概述
地 信
§ 4.2 空间数据库模型
息
§ 4.3 空间数据库设计
系
统
§ 4.4 数据库管理系统
§ 4.5 数据库系统的建立与维护
§4.1 概述
4.1.1 数据库在土地管理信息系统中的地
土 位与作用
地
土地信息数据花费的时间要占整个管理系统建
表4.1 土壤类型文件
土壤类型
土层厚 质地
pH
坡度 侵蚀程
（主关键字）
度
度
土
灰冲积水稻土
70-100 轻壤 7.1-7.6 0-2
轻微
地 信
潮沙土
35-50 砂土 6.8-7.4 2-6
轻微
息
老冲积黄泥土
50-75 重壤 5.1-5.8 6-13 严重
系 统
红紫泥土
27-50 砂壤 4.6-5.5 12-20 严重
4.3.2.2 概念设计 是将需求说明书中关于 数据的需求，综合为一个统一的概念模型。
土
地 图幅理论面积
控制
行政单位块面积
信
息 行政单位块面积 控
图斑
系
制
（a）两个实体间的联系
统
图4.5 用E—R法表示实体或联系的属性
**
首先根据单个应用的需求，用实体—联系法
土 地 信 息
（简称E—R法）画出能反映每一应用需求的 局部E－R模型。然后把这些E－R图合并起 来，消除冗余和可能存在的矛盾，得出系统 的总体E－R模型。图4.5是用E—R法画出的
图4.4 数据库设计过程及其文档
4.3.2.1 需求分析 是整个空间数据库设计与 建立的基础，
土 地 信 ➢①调查用户需求：了解用户特点和要求， 息 取得设计者与用户对需求的一致看法。 系 统
➢②需求数据的收集和分析：包括信息需
求(信息内容、特征、需要存储的数据)、
土 信息加工处理要求(如响应时间)、完整性 地 信 ➢③编制用户需求说明书：包括需求分析 息 的目标、任务、具体需求说明、系统功能 系 与性能、运行环境等，是需求分析的最终 统 成果。
带有这种辅索引的文件就称为倒排文件。
在土地信息存取中，常常不仅要按照
土 地 信 息 系 统
关键属性(如土壤类型)来提取数据，同 时还需要一些相关联的属性，如土层 厚度、土壤质地、pH值、坡度和土壤 侵蚀状况等。这时为提高查找效率， 缩短响应时间，需要仔细分析辅关键 字以建立一组辅索引，即分别按土层 厚度等5项土壤性质建立索引。
系
统
②用Ｅ－Ｒ图描述概念模型
下面以土地面积量算信息系统为例，说明用 Ｅ－Ｒ方法来建立概念模型的具体步骤。
土
地 信 息 系 统
第一步：确定Ｅ－Ｒ模型应含的实体。如前 面所指出的，每一实体可用来代表一类数据 的集合。所以在本例中，可以暂定量算过的 3种表格为模型的第一批实体，并分别取名 为“图幅”、“图幅分划值计算表”、“线
表4表.32-三4-种1 常三用种传常统用数的据数模据模型型的比比较较
土 地 信 息 系 统Hale Waihona Puke Baidu
§4.3 空间数据库设计
4.3.1 空间数据库设计的原则
土 尽量减少空间数据的冗余性
地
信 息
提供稳定的空间数据结构
系
统 支持多种多样的决策需要，具有较强的
应用适应性
满足用户对空间数据及时访问的需求，
土 地
信 息
字段 是可以定义数据的最小单位，也叫基本项 或数据项等。
系
统 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。
4.1.2 数据库及其相关概念(续)
文件 是一给定类型的记录的全部具体值的集合
土 。根据记录的组织方式和存取方法可以分为顺序 地 文件、随机文件、索引文件和倒排文件等。 信 息 数据库 是集中、统一地保存和管理某一信息系 系 统或某一领域内有用信息数据的计算机系统。数 统 据库的内部构造是文件的集合，这些文件之间存
市政管理、道路建设等。
4.1.4 数据库的分级结构
SPARC分级结构
土 地 信
SPARC是美国国家标准协会 (ANSI)下属的标准规划和要求委
息 员会的缩称。这一模型将数据库
系 统
划分为内模式、概念模式和外模 式三级,被称为SPARC模型 。
①内模式(internal schema) 存储模式:它
地 信 息
approach)简称E-R 方法，Ｅ-Ｒ用来描 述现实世界中数据之间联系的有效方
系 法。Ｅ-Ｒ图在数据库设计中被广泛应
统 用，现已成为概念设计阶段描述数据
库概念模型的主要工具。
①Ｅ－Ｒ图的基本成分
Ｅ－Ｒ图中包含实体、联系与属性三 种基本成份。
土 地 实体 即现实世界中存在的“人”或“物”。 信 例如图幅、土地、零星地类、图斑等都是实 息 体的例子。 系 统 联系 表示实体之间存在的关系。例如：图
息 外模式就是用来定义满足不同用户
系 （例如地籍规划、地价评估等）需要
统 的数据库。一个数据库只能有一个概
念模式，但却允许有多个外模式。
应用程序
应用程序
应用程序
用户视图(用户级 逻辑数据库)
土
地
信 DBA视图（全局逻
息
辑数据库）
系
统
系统程序员视图 （物理数据库）
外模式A
外模式B
外部 / 概念映射
概念模式 概念 / 内部映射
并高效提供用户所需的空间数据查询结 果
信
息
系 在数据元素间维持复杂的联系，反映空
统 间数据的复杂性
4.3.2 空间数据库设计过程
传统的数据库设计过程:
土 地
系统需求分析逻辑设计物理设计 流行的数据库设计过程:
信 系统需求分析
需求说明书
息
概念设计
系
E—R 模型
统
实现设计
逻辑数据库结构
物理设计
物理数据库结构
土 地
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。
信
息 系 统
②概念模式(conceptual schema) 它是 对数据库整体逻辑结构的描述。
4.1.4 数据库的分级结构（续）
③外模式(external schema) 每一外模式
土 地 信
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。
土 构，树中的每个结点代表一种实体类
地 型。这些结点应满足：
信 ①有且仅有一个结点无双亲，这个结点称
息 为根结点；
系 统
②其它结点有且仅有一个双亲结点。
林地
有林地 … … 灌木林地 疏林地 未成林地 苗圃
土
地
信 息
经 济 林
竹 林
特 …… 用
用
材
林
林
系
统 天然林 人工林
图4.2 层次型数据模型
4.2.2 网络模型 在网状模型中，允许：
④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。
4.1.3 数据库特征
空间数据库与一般数据库相比，具有以下
土 特点：
地
①数据量特别大。
信
②不仅有地理要素的属性数据，还有大量
息 的空间数据。
系 统
③数据应用广泛。例如地理研究、环境保 护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、
DBMS
内模式
图4.1 SPARC分级结构
4.1.5 常用的数据文件
顺序文件(Sequential File) 顺序文件是按记录
土 进入文件的先后顺序存放的，它的逻辑顺 地 序和物理顺序是一致的。 信 息 直接存取文件(Direct AccessFile) 也称随机文件 系 、散列文件或Hash文件。该文件采用关键字 统 变地址方法组织文件。通过建立一个Hash函