精编土地信息系统数据库数据模型课件

概念模式 内模式 数据库
三级模式 两级变换机制
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• （1）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、类型和长度。
• （2）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，以及对数据的安全性、完整性等方面 的定义。
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• 特点：强调父子关系 • 有且仅有一个节点无父节点，即根节点； • 除根节点外，所有节点有且仅有一个父节点。
• 优点是容易理解，单码查找速度快，易于更 新和扩充；
• 缺点是多码查找比较困难，一般需要较大的 索引文件，所以产生数据冗余；不能直接表 示实体之间多对多的联系。
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• 2. 数据库系统 • 数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的
系统构成，一般由数据库、数据库管理系统（及 其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户 构成。
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• 数据库系统的结构
应用程序1 应用程序2 应用程序3 … 应用程序n
外模式1
外模式2
…
外模式n8/2Βιβλιοθήκη /20198/29/2019
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• 缺点：
• LIS中的关系模型在效率、数据语义、模型扩充和 目标标识等方面还存在一些问题，特别是处理空 间数据库涉及的复杂目标方面，传统的关系模型 显得难以适应。
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• 数据库的主要特征
• 能够减少空间数据存储的冗余量 • 提供稳定的空间数据结构 • 满足用户对空间数据及时访问的需求，并能高效地提供用
户所需的空间数据查询结果 • 在数据元素间维持复杂的联系，以反映空间数据的复杂性 • 支持多种多样的决策需要，具有较强的应用适应性 • 应用程序对数据资源的共享 • 数据独立性 • 统一管理，能够用一个软件统计管理这些数据
土地数据库
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内容提纲
• 数据库的一般概念 • 土地数据模型
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3.1 数据库的一般概念
• 1. 数据库 • 数据库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。 • 土地数据库？ • 土地数据库是土地信息系统在计算机物理存储介 质上存储的、与应用相关的土地空间数据的集合。
• 关系是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每 列对应一个域。
• 在关系模型中，文件中存放两类数据：一是实体本身 的数据，二是实体之间的联系。这里的联系是通过连 接字段实现的。
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• 关系中的某一属性组，若它的值唯一的标 识了一个元组，则称该属性组为候选关键 字。若一个关系中有多个候选关键字，则 选定一个为主关键字。该关键字的诸属性 称为主属性，其余的属性叫做非主属性。
• 优点：网状模型较层次模型扩充了实体之间联系的 限制，可以较灵活地表示实体之间的多种关系，对 确定的数据表示效率较高，数据冗余也较小，适合 表示关系较复杂的地理数据和具有网络状特征的地 理实体
• 缺点：网状模型的数据指针比较复杂，数据更新也 较为繁琐
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• 3. 关系模型
• 关系数据模型是一种数字化的模型，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，这种表 就称为关系。关系的集合就构成为关系模型。
• 数据的约束条件：是一组完整性规则的集合。完整性规则是 给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则， 用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保 证数据的正确、有效和相容。此外，数据模型还应提供定义 完整性约束条件的机制。
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• 数据模型应满足三个条件： • （1）能真实地模拟现实世界； • （2）人们容易理解； • （3）便于在计算机上实现。
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3.2 土地数据模型
• 土地信息系统的开发和应用需要经历一个由现实世 界到概念世界，再到计算机信息世界的转化过程。
• 目前，数据库领域中最常用的数据模型有五种：层 次模型、网络模型、关系模型、面向对象模型和时 空数据模型。
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• 1. 层次模型
• 用树状结构来表示实体之间联系的模型称为层次模型。 • 它是以结点来表示数据库中的记录类型的有向树。 • 一对多的联系。
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• 优点：
• 关系模型中的最大特色是对实体描述的一致性，通 过公共值隐含地表达它们之间的联系，并且通过关 系之间的连接运算还可建立新的关系；
• 关系模型还具有结构简单、数据修改灵活和更新方 便、容易维护等特点，所以它是当前数据库中常用 的数据模型。
• 目前，很多LIS中的属性数据都是采用关系数据模 型的，甚至某些系统还采用关系数据库管理系统来 管理空间数据。
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• 2. 网络模型 • 用网络结构来表示实体之间的联系。
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地貌 地质 土壤 植被 水文 人口
产值
自然要素数据库
社会经济要素数据库
自然景观单元
行政单元
地形现状
交通网络
居民地
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地理位置数据库
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• 特点：
• 可以有零个或多个节点无父节点 • 至少有一个节点有多于一个父节点 • 允许两个节点之间有两种或多种联系
• （3）内模式。亦称存储模式。它是对数据库在物理存储器 上具体实现的描述，规定数据在存储介质上的物理组织形式、 记录寻址技术、定义物理存储块的大小、溢出处理方法等。 由数据存储描述语言进行描述。
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• 3. 空间数据库的数据模型
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• 数据模型是对现实世界部分现象的抽象，它描述了数据的基 本结构及其相互之间的关系和在数据上的各种操作，是数据 库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织的形式表示， 以抽象的形式描述和反映一个部门和系统的业务活动和信息 流程。
• 选择和建立数据模型的目的是用最佳的方式反映本部门的业 务对象及信息流程和以最佳的方式为用户提供访问数据库的 逻辑接口。
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• 数据模型的三要素
• 数据结构：用于描述系统的静态属性，研究与数据类型、内 容、性质有关的对象。
• 数据操作：数据库主要有检索和更新（包括插入、删除、修 改）两大类操作。数据模型必须定义这些操作的确切含义、 操作符号、操作规则（如优先级）以及实现操作的语言。