空间数据库 第6章 空间数据库设计 图文
空间数据库设计PPT课件
从一个类产生其子类的操作称为特化，反过来，从类产生超 类的操作成泛化。特化和泛化互为反操作。
另外，同一实体类型若干子类之间可能相交，也可能不相交 ，这取决于子类本身的定义。
土地利用
建筑物
d
o
图斑 线状地物 零星地物
住宅
农庄
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3）ER模型的操作：在利用ER模型进行数据设计 时，常常要对ER图进行各种变换，即ER模型的 操作。这些操作包括实体类型、联系类型各种 属性的分裂与合并、增加与删除、转位等。
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假设Li（i=1，2，…，n）为任一数据层，则一幅 完整的地图。L=L1∪L2 ∪…∪Ln，数据层L数据分层可以按①专题，②时间，③垂直高度等 方式来划分。
• 专题分层就是根据一定的目的和分类指标对底图 上专题要素进行分类，按类设层，每类作为一个 图层，对每一个图层赋予一个图层名。分类可以 从性质、用途、形状、尺度、色彩等五个方面因 素考虑。
一、空间数据库设计概念
• 数据库设计：
– 数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最 优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之 能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求 （信息要求和处理要求）
• 空间数据库设计：
– 空间数据库的设计是指在现在数据库管理系统的基 础上建立空间数据库的整个过程
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ER模型（ Entity Relationship Model）
ER模型即实体联系模型，它是概念设计的主要方法 和最常用的表达形式。
ER模型可以形象地用图表表示，称为ER图。 在ER图中，以矩形框表示实体类型，用椭圆表示实 体类型和联系类型的属性，所有类型和属性都以相应 的名称记入框内。联系类型和相关实体类型间以直线 相连，并在直线的两端标明联系的种类（?）。
空间数据库设计
空间数据库设计随着现代科技的不断进步，空间数据库设计已成为地理信息系统（GIS）和相关领域中一个至关重要的环节。
空间数据库主要负责存储和管理地理空间数据，包括但不限于地形、地貌、建筑物、道路等地理信息。
本文将探讨空间数据库设计的重要性及其在实现数据高效存储和管理方面的关键作用。
一、空间数据库设计概述空间数据库设计是针对空间数据的存储和管理进行规划和构建的过程。
它需要对空间数据的特性和关系进行深入理解，并运用相关的数据库技术来实现数据的有效组织和存储。
空间数据库设计需要考虑数据模型的建立、数据结构的优化、数据存储的方式以及数据访问的控制等问题。
二、空间数据库设计的重要性1、提高数据存储效率空间数据库设计通过对数据模型的优化和数据结构的调整，可以提高数据的存储效率。
这不仅可以减少存储空间的需求，还可以降低数据的维护成本。
2、增强数据管理能力通过合理的空间数据库设计，可以实现对空间数据的有效管理，包括数据的查询、更新、删除等操作。
这有助于提高数据处理效率，并保证数据的一致性和完整性。
3、促进数据共享与应用良好的空间数据库设计可以促进数据的共享与应用。
通过数据模型和数据结构的规范化，可以实现不同系统之间的数据共享和交互，从而扩大数据的应用范围。
三、空间数据库设计的关键环节1、数据模型的选择与优化在空间数据库设计中，选择适合的数据模型是至关重要的。
常见的空间数据模型有层次模型、网络模型、关系模型等，选择哪种模型取决于具体的应用需求和数据特点。
还需要根据实际需求对数据模型进行优化，以提高数据处理效率。
2、数据结构的规划与调整数据结构是空间数据库设计的核心部分，它决定了数据的组织方式和访问方式。
在规划数据结构时，需要考虑数据的完整性、一致性、并发控制等因素，以确保数据的安全性和可靠性。
同时，还需要根据实际应用需求对数据结构进行调整和优化，以满足不同场景下的数据处理需求。
3、数据存储策略的制定与实施制定合理的数据存储策略可以有效提高空间数据库的性能。
空间数据库PPT课件
• 数据抽象和数据建模 • 空间信息模型
– 概念模型 – 基于场的模型 – 基于对象的模型
• 空间数据类型、空间对象关系 • 两种拓扑关系代数：9IM，RCC
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数据库设计的三个步骤
• 概念模型
– 按用户的观点从现实应用中抽象出事物以及 事物之间的联系
• 逻辑建模
– 建立概念和联系的逻辑结构
– 联系：表达实体间的关联
• 一对一、一对多、多对多
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E-R图
姓名 学号 系别 课程名 先修课 主讲老师
学生 选修
实体
联系 成绩
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课程
属性
8
面向对象模型
• 现实世界被看作若干对象类（class），由属性 （attribute）来描述性质，方法（method）来 描述行为，通过关系（relationship）互相关联
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度量空间
• 设X是一个非空集合，如果已知X中任何一对元 素x,y，均给定一个实数d(x,y)与之对应，而且 满足下列条件
– d(x,y)>=0（非负）； – d(x,y)=0x=y（到自身距离为0）； – d(x,y)=d(y,x)（对称）； – d(x,y)<=d(x,z)+d(z,y)（三角不等式）
– 类：现实中具有相同性质的对象的封装
– 属性：描述对象的性质
– 方法：修改对象的状态，体现对象的功能
– 关系：类之间的关联
• 聚合aggregation：整体-部分关系 • 泛化generalization：一般-特殊关系 • 关联association：其它关系
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category name
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层次数据库模型
它的特点是将数据组 织成一对多关系的结 构。
层次结构采用关键字 来访问其中每一层次 的每一部分。
层次数据库结构特别 适用于文献目录、土 壤分类、部门机构等 分级数据的组织。
2
b
3e
M
5
a
Ⅰc
GIS界面
空间数据 （变长记录）
数 据
关系表
二进制块
模
RDBMS
型
空间 数据库
目前空间数据库存在的主要问 题
数据共享问题
数据文件格式统一性：如何对各种格式的数据进行不损失的转换。 地理信息的标准化 数据共享的政策
数据瓶颈问题
数据量大 两种数据结构的存在
数据更新问题
数据的整体更新、局部更新、数据采集的途径、时效性、保持原 有数据的不变、更新数据与原有数据的正确连接等。
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第四章 空间数据库
数据库概述 传统数据库系统的数学模型 空间数据库 SuperMap GIS空间数据解决方案 思考与练习
2
§1 数据库概述
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。
定义：数据库就是为了一定的目的，在计算机系统中以特 定的结构组织、存储、和应用的相关联的数据集合。
GIS用户界面
数数 据据 库库
图形 文件库
属性 数据库
高级语言
图形处理
图形 文件库
ODBC协议
DBMS
属性 数据库
属性数据、空间数据同时采用关系数据库进行管理；在标准的关系数据 库上增加空间数据管理层，即利用该层将地理结构查询语言(GeoSQL) 转化成标准的SQL查询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作。
第6章 空间数据采集与处理
第6章空间数据采集与处理整个地理信息系统就是围绕着空间数据的采集、处理、存储、分析和表现而展开的，因此空间数据来源、采集手段、生成工艺、数据质量都直接影响到地理信息系统应用的潜力、成本和效率。
本章首先介绍数据源及其基本特征，同时概述空间数据采集与处理的基本流程；在此基础上，分别介绍空间数据和属性数据的采集方式，数据编辑、数学基础变换以及数据重构等数据处理的原理与方法；然后讲解了数据质量评价与控制相关理论，最后简述了数据入库的主要流程。
6.1概述空间数据的准确、高效的获取是GIS健壮运行的基础。
空间数据的来源多种多样，包括地图数据、野外实测数据、空间定位数据、摄影测量与遥感图像、多媒体数据等等。
不同的数据有不同的采集方法，能够获取的空间数据也不尽相同，这其中涉及到：①数据源的选择；②采集方法的确定；③数据的进一步编辑与处理，包括错误消除、数学基础变换、数据结构与格式的重构、图形的拼接、拓扑的生成、数据的压缩、质量的评价与控制等等，保证采集的各类数据符合数据入库及空间分析的需求；④数据入库，让采集的空间数据统一进入空间数据库。
本章将系统介绍数据采集与处理过程所涉及的理论方法和关键技术。
6.1.1数据源分类GIS数据源比较丰富，类型多种多样，通常可以根据数据获取方式或数据表现形式进行分类（图6.1）。
根据数据获取方式可以分为：①地图数据。
地图是传统的空间数据存储和表达的方式，数据丰富且具有很高的精度。
国家基本比例尺系列地形图以及各类专题地图，经过数字化处理，是GIS最重要的数据源之一；②遥感影像数据。
随着航空、航天和卫星遥感技术的发展，遥感影像数据以其现时性强等诸多优点迅速成为GIS的主要数据源之一。
摄影测量技术可以从立体像对中获取地形数据，对遥感影像的解译和判读还可以得到诸如土地利用类型图、植被覆盖类型等等诸多数据信息；③实测数据。
各种野外、实地测量数据也是GIS常用的获取数据的方式。
实测数据具有精度高、现势性强等优点，可以根据系统需要灵活地进行补充。
空间数据管理-空间数据库
contents
目录
• 空间数据库概述 • 空间数据库的核心技术 • 空间数据库的应用领域 • 空间数据库面临的挑战与解决方案 • 空间数据库的未来发展趋势
空间数据库概述
01
定义与特点
定义
空间数据库是一种用于存储和管理空 间数据的数据库系统，它能够存储、 检索、更新和管理空间数据，包括地 理信息、地图数据、遥感数据等。
空间数据查询语言
空间数据查询语言是用于查询和管理 空间数据库的标准语言，它提供了丰 富的空间函数和操作符，用于对空间 数据进行各种复杂的查询和操作。
常见的空间数据查询语言包括SQL、 PostGIS等。
空间数据模型与结构
空间数据模型与结构是描述空间数据的组织和表达方式，它决定了空间数据的表示、存储和查询方式 。
环境监测与保护是空间数据库的重要应用领域之一。 环境监测部门需要利用空间数据库来分析环境质量、 生态状况等信息，为环境保护提供决策支持。
环境监测与保护还包括污染治理、生态修复等领域。
空间数据库面临的挑
04
战与解决方案
数据安全与隐私保护
数据加密
采用先进的加密算法对空间数据进行加密， 确保数据在存储和传输过程中的安全性。
访问控制
实施严格的访问控制策略，对不同用户设定不同的 权限级别，防止未经授权的访问和数据泄露。
隐私保护
在数据采集、处理和使用过程中，采取匿名 化、去标识化等技术手段保护用户隐私。
高性能查询优化
索引技术
利用空间索引技术提高查询效率，如 R-tree、Quadtree等。
查询策略优化
根据查询需求和数据特点，优化查询 路径和算法，减少计算量和I/O负载。
空间数据库导论讲稿ppt课件
第二阶段：符号模型 ：以数值方程为根底，在空间参照系统中用数学方 法表示空间实体的位置和关系，用平面符号化地图对现实世界作全面地描画， 准确数值表示的纸质地图成为地理空间的笼统/符号/概括模型。
第三阶段：空间数据模型 ：从信息科学角度来认识、解释与分析客观世 界 ，空间数据模型是地理空间中空间实体集合的质量、数量、时间、空间特 性的全面笼统和概括，是地理空间特征与构造的数字表现方式。
笼统
空间属性 主题属性 时态属性
地理实体〔普通概念〕 或
实体对象〔面向对象〕
现实世界
概念世界
空间要素是独一命名的、可以相互区分的、具有完好地理含义的 笼统信息概念，它用“空间实体〞这个笼统概念，以数字方式来组织和 存储“空间景象〞的信息构造，以“符号地图〞对所表达的内容进展可 视化展现。
空间要素
空间景象--------表达内容 空间实体--------数字方式 地图符号--------展现方式
3、运用目的的复杂性：运用的广泛性欲不同的运用需求。 4、不断的开展变化：实际、技术、运用途于不断开展过程中。
Back
空间数据库与地理信息系统
1、空间数据库 2、数据库与空间数据库 3、空间数据库与地理信息系统 4、GIS与空间数据库的开展过程
Back
空间数据库〔内容〕
1、地图数据库：包括线划地图数据库、数字高程模型数据库、数字栅格地 图数据库、数字正射影像数据库和地名数据库。
具有地理分类编码，同类空间要素具有一样的主题属性构造。
8、可视性：以笼统化的图形符号模型来展现。
9、空间计算：维护、管理、处置、查询、分析和可视化需求空间计算。
10、多源性：多种来源的空间数据存在语义、内容、定位基准、比例尺、
第6章 空间数据获取
第一节 地图数字化
2、曲线抽稀算法（Douglas曲线抽稀算法（DouglasPeucker算法 算法） Peucker算法） 数字化过程中对曲线进行采样简 化，在曲线上取有限个特征点将其变 为折线。 为折线。 抽稀算法的目的是在满足一定精 度要求的情况下， 度要求的情况下，用最少的点数在一 定程度上保持原有形状。 定程度上保持原有形状。 1）连接曲线首尾两点A、B形成直 称为曲线的弦； 线段AB，称为曲线的弦； 2）得到曲线上离直线段AB距离最 的距离d 大的点C，并计算其与AB的距离d； 3）比较该距离与给定阈值ε，如 作为曲线近似， 果小于ε，则直线段AB作为曲线近似， 该线处理完毕； 该线处理完毕； 如距离大于阈值， 4）如距离大于阈值，则C将曲线 分为两段AC和BC，分别对两段曲线进 步处理。 行1-3步处理。 当所有曲线都处理完毕， 5）当所有曲线都处理完毕，依次 连接各分割点形成的折线即可以作为 曲线的近似。 曲线的近似。 该算法是一个递归算法。 该算法是一个递归算法。
第六章 空间数据获取
空间数据获取主要指地图数字化，有两种 空间数据获取主要指地图数字化， 主要方式：手扶跟踪数字化和扫描矢量化。 主要方式：手扶跟踪数字化和扫描矢量化。本 章介绍两种方式及相关算法。 章介绍两种方式及相关算法。介绍图形录入后 的各种处理（坐标变换、拼接等）， ），修改各种 的各种处理（坐标变换、拼接等），修改各种 错误，建立拓扑关系。 错误，建立拓扑关系。介绍多边形自动拓扑生 成算法。 成算法。
(a)
(b)
图6-1：距离流方式和时间流方式 (a)距离流方式:当前接收点与上一点距离超过一定阈值时记录该点； (a)距离流方式:当前接收点与上一点距离超过一定阈值时记录该点； 距离流方式 (b)时间流方式 按照一定时间间隔对接收的点进行采样。 时间流方式: (b)时间流方式:按照一定时间间隔对接收的点进行采样。
第六章 空间数据管理技术
GIS 空间信息 系统 地理信息系统（根据其服务对象）
专题信息系统 区域信息系统 栅格
信息系统
非 GIS（根据其使用的数据模型） 非空间信息系统（一般指管理信息系统） 图 3-2 信息系统分类
矢量 混合信息系统
空间信息系统特征
与一般的管理信息系统相比，空间信息系统具有以下 特征： （1）空间信息系统使用了空间数据与非空间数据，并通 过DBMS将两者联系在一起共同管理、分析和应用；而 MIS只有非空间数据库的管理，即使存贮了图形，也往往 以文件形式等机械形式存贮，不能进行有关空间数据的操 作，如空间查询、检索、相邻分析等，不能进行复杂的空 间分析。 （2）通过利用空间解析式模型来分析空间数据，空间信 息系统的成功应用依赖于空间分析模型的研究与设计。
3S技术与现代物流管理信息化
（一）3S技术与物流网络 完整的GIS物流分析软件集成了：车辆路线模型(地图)、最 短路径模型、网络物流模型、分配集合模型、设施定位模 型—解决物流网络布局与分析的问题； 屏幕—网点分布、周边企事业单位、居民结构等数据，配 送中心的覆盖范围、所覆盖的街道、单位名称等。可分析 增加、删除某一网点回影响到的用户，需增设的点选哪个 位置，这些分析会变得方便快捷。
第六章 空间数据管理技术
• • • • • 空间数据管理概述 地理信息系统 全球定位系统 移动通信定位系统 移动商务中物流定位的架构
6.1 空间数据管理概述
空间信息是有关空间实体的性质、特征和运 动状态的表征进行描述的数据，它是对表达空间 特征与空间现象之间关系的空间数据的解释。 空间信息包括空间位置（单个物体的定位信 息）、空间形态（物体的形状和结构）、空间分 布（群体空间对象的定位信息）、空间相关（空 间物体基于属性数据的关系）与空间关系等信息。 地理信息系统（GIS）、全球定位系统 （GPS）、空间决策支持系统（SDSS）等属于空 间信息技术的范畴。
空间数据库
PPT思考题：绪论：地理信息是描述地表形态及其所附的自然和人文地物特征和属性的总称。
地理空间是一个相对空间，是一个空间实体组合排列集，强调宏观的空间分布和空间实体间的相关关系。
空间数据是指带有空间坐标的数据（非结构化特征）。
1、什么是空间数据库？是以特定的信息结构和数据模型表达、存储和管理从地理空间中获取的某类空间信息，以满足不同用户对空间信息需求的数据库。
2、空间数据库系统包括哪几部分？（1）矢量地形图数据库（2）数字高程模型库（3）影像数据库（4）数字栅格地形图（5）专题数据（6）电子地图（7）元数据3、空间数据库主要作用有哪些？（1）海量数据的管理能力（2）空间分析功能（3）设计方式灵活，满足用户要求（4）支持网络功能4、当前空间数据库存在的主要问题是什么？空间数据的获取与处理空间数据组织空间数据库系统空间数据共享研究5、影响空间数据库发展的关键因素是哪几个?空间数据库的计算平台；空间数据模型；空间数据库的组织管理模式。
第二章空间现象计算机表达1、空间实体：具有确定的位置和形态特征并具有地理意义的地理空间的物体2、空间索引相关概念及其包括哪些索引方式？空间索引：依据空间对象所在位置及分布特征，按一定顺序编排的一种数据结构，且该数据结构包含有对象标识和定位这些对象的内容的信息空间数据索引：是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系，按一定顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针空间检索: 给定查询条件，利用空间索引从数据库中找出符合条件的空间数据的一种操作索引方式：BSP树、K－D－B树、R树、R+树和CELL树3、数据挖掘，空间数据挖掘有哪些方法？数据挖掘：一般是指从大量的数据中通过算法搜索隐藏于其中信息的过程方法：分类、回归分析、聚类、关联规则、特征、变化和偏差分析、Web页挖掘等4、地理系统：是指各自然地理要素通过能量流、物质流和信息流的作用结合而成的，具有一定结构和功能的整体，即一个动态的多等级开放系统5、栅格结构与矢量结构的比较第三章空间数据的物理组织文件管理：文件系统把有关数据组织成为文件并予以命名分页技术：即把内、外存空间按同样大小分成若干页面系统缓冲区：是主存中特别指定的一块存储空间，以存放从外存读入内存的数据或从内存写进外存的数据缓冲区管理：就是将缓冲区分成若干块，系统用一个程序分配这些缓冲块，并采用分配算法使缓冲区的利用为最佳文件组织：就是按一定的逻辑结构把有关联的数据记录组织成为文件（称为逻辑文件），用体现这种逻辑结构的物理存储形式把文件中的数据存放到某种存储设备上，使之构成物理文件的机构动态存储管理：研究数据结构的空间分配、回收的方法，以满足某种结构对存储的不同要求流水文件：是一种最简单的文件组织方法，即按照数据到达文件的时间顺序依次连续地存储数据，对数据不分析、不规范，记录的类型既可相同，也可不同索引文件：将每页的最后一个单词与页号列表，那么查单词可先查表（称为索引表），等确定页面号后，再细查该页面。
空间数据库设计的步骤
空间数据库设计的步骤引言•空间数据库的概念和意义•空间数据库在实际应用中的重要性空间数据库设计步骤1.确定需求和目标–确定空间数据库的用途和目标–定义数据库的范围和边界–了解用户需求和使用场景2.收集和整理空间数据–收集必要的地理空间数据–对数据进行清理和预处理–整理数据结构和格式3.建立空间数据库模型–选择合适的数据库管理系统–设计数据库表结构–定义数据关系和约束4.空间数据建模–根据需求设计空间数据模型–选择合适的空间数据类型和索引方式–进行数据建模和存储方案设计5.空间数据导入和处理–将收集到的空间数据导入数据库–进行数据处理和转换–确保数据的一致性和完整性6.空间数据查询和分析–设计查询语句和分析方法–使用查询语言进行数据查询–进行数据分析和可视化7.数据库性能优化和调优–分析和评估数据库性能–优化查询和数据访问性能–调整数据库配置和参数8.数据库安全和维护–设计合理的用户权限和访问控制–定期备份和恢复数据库–监控数据库运行状态和性能–提供灾备和故障恢复方案确定需求和目标在设计空间数据库之前，首先要明确数据库的使用目的和需求。
根据不同的应用场景和业务需求，确定数据库的范围和边界，以便明确设计的方向和目标。
收集和整理空间数据收集地理空间数据是设计空间数据库的第一步。
需要确定所需数据的类型，例如地图、卫星影像、传感器数据等。
然后进行数据的收集和清理，剔除重复、冗余和错误的数据。
最后，整理数据的结构和格式，便于后续的建模和存储。
建立空间数据库模型选择合适的数据库管理系统（DBMS）是设计空间数据库的关键。
常见的空间数据库管理系统包括PostGIS、Oracle Spatial等。
根据需求设计数据库的表结构，包括常规属性和空间属性。
同时，需要定义数据的关系和约束，保证数据的一致性和完整性。
空间数据建模在数据库模型的基础上，针对空间数据进行建模。
根据具体需求设计空间数据的模型，选择合适的空间数据类型和索引方式。
空间数据库体系结构
数据库管理系 统集成环境
应用程序API
空 间 数 据 库 引 擎
空 间 数 据 访 问 对 象
操作 系统
据空 库间 数
4、空间数据库系统的集中式体系结构
空间数据库
存储器
磁盘控制器
外设控制器
存储控制器
CPU
系统总线
5、数据库系统的客户/服务器体系结构 （1）主机－终端式网络
使用大型主机作为服务器，通过终端来访问数 据。
（2）子模式 它是用户与数据库的接口，是用户看到的并获准 使用的那部分数据的逻辑结构，借此来操作数据库中 的数据。 它接口简单，使用方便；提供数据共享性；孤立 数据，安全保密。 （3）模式 它是对整个数据库的全局逻辑描述，是对数据模 型的一种等价处理或具体实现。模式的主体是数据模 型，模式只能描述数据库的逻辑结构，而不涉及具体 存取细节。
空间数据库
空间数据库
空间数据库
分布式多空间数据库的关键技术：
① 集成技术 ② 全局空间索引 ③ 事务管理
④ 并发控制
思考题
1、什么是数据字典？什么是聚类？ 2、空间数据库系统由哪几部分组成？ 3、空间数据库系统的体系结构主要有哪些？
（4）模式与子模式之间的关系 所有用户子模式的最小并集是模式，从模式中可 以导出各种子模式。 （5）存储模式 用来描述数据在存储装置上的物理配置和组织问 题。又称为内模式。
2、映射与数据独立 映射实质上是两个事物之间的对应关系，它包括 两种不同的映射。 子模式/模式映射：定义概念记录与用户逻辑记 录之间的对应关系。逻辑独立性
第六章 空间数据库体系结构
一、空间数据库系统 二、数据库系统的体系结构
三、空间数据库系统的体系结构
四、分布式空间数据库系统
空间数据库 PPT
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式组织在存储介质
之上的。
空间数据库的特点
1.数据量庞大。
2.具有高度的可访问性。
3.空间模型复杂。
4.属性数据和空间数据联合管理。
5.应用范围广泛。
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空间数据库的设计
空间数据库的设计是指在现在数据库管理系 统的基础上建立空间数据库的整个过程。
主要包括需求分析、结构设计、和数据层设 计三部分。
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Diagram
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（3）基本形状
● / 〗
基本形状的语法
●/〗
点线面
基本形状的象形图
二、扩展E-R模型表达空间概念
CIEE
（4）复合形状
为了处理那些不能用某个基本形状表示的对象，我们 定义了一组聚合的形状，并用基数来量化这些复合形状。
<基数>
0.1
1
1,n
0,n
n 基数的语法
多面
多点，在一定比例 尺下，可能不显示
〗n
● 0，n
使用了基数的多重形 状的象形图
二、扩展E-R模型表达空间概念
CIEE
（5）导出形状
如果一个对象的形状是由其他对象的形状导出的，那 么就用斜体形式来表示这个象形图。
导出形状
<基本形状>
导出形状的语法
●
/
〗
导出形状的象形图
二、扩展E-R模型表达空间概念
CIEE
（6）备选形状
➢备选形状可以用于表示某种条件下的同一个对象。 ➢例如，根据比例尺，一条河流可以表示成一个多边形或
这三种空间实体分别用单个特定矩形框、两个交叠的特 定矩形框、三个重叠的特定矩形框表示。
三、空间数据库的概念设计
CIEE
关系分类（Calkins）：
一般关系（一般数据库都具有）； 拓扑关系（相邻、联结、包含）； 由空间操作导出的关系（邻近、交叠、空间位置的一致
性）。
表达：这三类关系分别用菱形、六边形、双线六边形表示 。
一、一般的数据库设计
CIEE
数据抽象
➢现实世界、信息世界、数据世界
数据库管理系统是面向计算机的，而应用是面向现实世界的，两个 世界存在着很大差异，要直接将现实世界中的语义映射到计算机世界是 十分困难的，引入一个信息世界作为现实世界通向计算机实现的桥梁
✓ 信息世界是对现实世界的抽象，从纷繁的现实世界中抽取出能反 映现实本质的概念和基本关系
✓ 信息世界中的概念和关系，要以一定的方式映射到计算机世界中 去，在计算机系统上最终实现
✓ 信息世界起到了承上启下的作用
➢数据抽象与数据建模
见图示
一、一般的数据库设计
CIEE
逻辑模型 物理模型
概念模型
应用
数据库系统 IT人员
用户、应用
一、一般的数据库设计
CIEE
概念模型
基本原理
① 按用户的观点来对数据和信息建模 ② 用于组织信息世界的概念，表现从现实世界中抽象出来的事物以及
一条线。
<备选形状>
<基本形状> <导出形状> <基本形状> <基本形状>
备选形状的语法
●〗
●〗
备选形状的象形图
二、扩展E-R模型表达空间概念
CIEE
（7）任意形状
➢对于形状的组合，我们用通配符（*）表示，它表示各种形 状。
➢例如，一个灌溉网是由泵站（点）、水渠（线）以及水库 （多边形）所组成的。
三、空间数据库的概念设计
CIEE
空间实体及其表达
空间实体与一般实体区别：它具有空间特性。即它除了 作为一般实体的普通属性外，还具有不同于一般实体的 空间属性。
三种空间实体类型（Calkins定义）：
➢有空间属性对应的一般实体； ➢有空间属性对应的需用多种空间尺度(类型)表达的实体； ➢有空间属性对应的需表*
任意可能的形状
二、扩展E-R模型表达空间概念
CIEE
（8）用户自定义形状
➢ 除了点、线和多边形这些基本形状外，用户还可以定义自己的形状。
➢ 例如，为了表达更多的信息，用户可能更愿意使用感叹号之类的象形
图来表示灌溉网。
!
用户自定 义形状
联系象形图
➢ 联系象形图用来构建实体间联系的模型。
➢ 例如，part-of用于构建道路与路网之间联系的模型，或是用于把森林 划分成林分的建模。
联系的象 形图
Part of(网络) Part of(分区)
CIEE
带象形符号的ER图
扩展象形图后 的E-R图
三、空间数据库的概念设计
CIEE
空间数据需求分析步骤：
用户需求调查 分析空间数据现状 系统分析
三、空间数据库的概念设计
CIEE
各步骤具体工作内容
用户需求调查
现行业务处理流程； 数据性质、获取途径与应用 范围； 数据间的关系； 数据使用频率； 用户的数据要求、处 理方式与处 理要求
分析数据现状
数据内容是否符合要求； 数据的有效性； 数据的完整性； 数据的现势性； 数据的表示方法； 数据加工的难易程度； 数据的标准化； 数据的数量与质量； 数据的来源
系统分析
分析系统环境和条件； 确定系统边界； 确定计算机实现的功能； 抽象出系统模型
其中，用户需求调查在空间数据需求分析中具有重要地位。调查方法以与 GIS用户面对面讨论的形式为主，调研的最终结果是提交一份全面和完整的 书面报告。报告完成后，应送交用户评议以证实报告的准确性和完整性， 用户对报告的讨论及修改建议必须在最终报告中反映出来。
第五章 空间数据库设计
CIEE
主要内容
一、一般数据库设计 二、扩展E-R模型表达空间概念 三、空间数据库的概念设计 四、空间数据库设计实例
一、一般的数据库设计
CIEE
概述
概念模型
按用户的观点从现实应用中抽象出实体以及实体间的联系
逻辑建模
建立概念和联系的逻辑结构
物理设计建模
➢对逻辑结构进行具体实现方面的安排和考虑 ➢存储组织、索引、内存管理……
它们之间的联系 ③ 这类模型强调其语义表达能力，概念简单、清晰，易于用户理解 ④ 它是现实世界到信息世界的抽象，是用户与数据库设计人员之间进
行交流的语言 ⑤ 如E-R模型、面向对象模型(UML)
关键元素
现实世界被划分为若干实体（entity），由属性（attribute）来描述性质， 通过联系（relationship）互相关联
➢实体：现实中或者概念上独立存在的事物或者对象
➢属性：刻画实体性质的数值或描述
➢联系：表达实体间的关联（一对一、一对多、多对多）
一、一般的数据库设计
CIEE
一个简单的概念模型（E-R图）
姓名 学号 系别 课程名 先修课 主讲老师
学生
选修
实体
联系
成绩
课程
属性
一、数据库设计的三个步骤
CIEE
逻辑模型
按照概念模型转换生成的表
物理模型
(略)
二、扩展E-R模型表达空间概念
CIEE
实体象形图
（1）象形图 象形图是一种将对象插在方框内的微缩图表示，这些微
缩图用来扩展ER图，并插到实体矩形框中的适当位置。 （2）形状
形状是象形图中的基本图形元素，它代表着空间数据模 型中的元素。
一个模型元素可以是基本形状、复合形状、导出形状或 备选形状。