数据库技术发展历程回顾

数据库技术发展历程回顾

地理科学学院地理信息科学专业2015级曾琳琳数据库（Databases，简称DB）是指长期保存在计算机的存储设备上、并按照某种模型组织起来的、可以被各种用户或应用共享的数据的集合。数据库管理系统（Database Management Systems，简称DBMS）是指提供各种数据管理服务的计算机软件系统，这种服务包括数据对象定义、数据存储与备份、数据访问与更新、数据统计与分析、数据安全保护、数据库运行管理以及数据库建立和维护等。

自从计算机问世以后，就有了处理数据、管理数据的需求，由此，计算机技术新的研究分支数据库技术应运而生。随着计算机应用领域的不断拓展和多媒体技术的发展，数据库已是计算机科学技术中发展最快、应用最广泛的重要分支之一。目前，数据库技术已相当成熟，被广泛应用于各行各业中，成为现代信息技术的重要组成部分，是现代计算机信息系统和计算机应用系统的基础和核心。

数据库技术从理论研究到原型开发与技术攻关，再到实际产品研制和应用，形成了良性循环，成为计算机领域的成功典范，也吸引了学术界和工业界众多的科技人员，使得数据库研究日新月异，新技术、新系统层出不穷，科技队伍也不断壮大。

数据库技术产生于20世纪60年代中期，到今天为止仅仅40多年的历史，却已经历了3代演变。从20世纪70年代流行的层次、网状数据库系统到80年代的关系数据库，在很多领域都取得了巨大的成功；随着应用领域的不断扩展，关系数据库的限制和不足日益显现出来，面向对象技术的出现，使得面向对象数据库系统成为数据库系统领域研究和发展的新方向。数据库技术与网络技术、人工智能技术、面向对象技术、并行计算技术、多媒体技术等的相互融合，为数据库技术的应用开拓了更广阔的空间。

40年前，第一代的数据库第一次实现了数据管理与应用逻辑的分离，采用层次结构来描述数据，是层次型数据库(IMS)。第二代数据库奠基于上世纪70年代 Codd博士提出的关系型理论以及SQL语言的发明。实现了数据建模和数据操作处理的标准化，关系型数据库在其后的20多年的时间取得了长足的发展,得到了广泛的应用。技术的演进主要集中在性能、扩展性和安全性等方面的提升，其基本的理论框架和技术理念并没有大的变化。

当时计算机开始广泛地应用于数据管理，对数据的共享提出了越来越高的要求。传统的文件系统已经不能满足人们的需要。能够统一管理和共享数据的数据库管理系统(DBMS)应运而生。数据模型是数据库系统的核心和基础，各种DBMS软件都是基于某种数据模型的。因此，对数据库技术发展阶段的划分应该以数据模型的发展演变作为主要依据和标志。

与之相反，在过去的20多年里，IT产业发生了重大的变化和一系列技术及理念的创新。数据库所生存的外部土壤随着Internet以及在网络环境下IT系统互联互通相互协作的趋势，对信息管理技术提出了新的挑战。

数据库管理系统是网络经济的重要基础设施之一，支持Internet（甚至于Mobile

Internet）数据库应用已经成为数据库系统的重要方面。此外，互联网提供大量以XML格式数据为特征的半结构化数据，支持这种类型的数据的存储、共享、管理、检索等也是各数据库厂商的发展方向。

数据库技术的广泛使用为企业和组织收集并积累了大量的数据。数据丰富知识贫乏的现实直接导致了联机分析处理（OLAP）、数据仓库（Data Warehousing）和数据挖掘(Data Mining)等技术的出现，促使数据库向智能化方向发展。同时企业应用越来越复杂，会涉及到应用服务器、Web服务器、其它数据库、旧系统中的应用以及第三方软件等，数据库产品与这些软件是否具有良好集成性往往关系到整个系统的性能。

地理信息系统数据库是随着计算机数据库技术的发展而逐步形成和发展起来的。它是一种应用于地理空间数据处理与信息分析领域的具有工程性质的数据库，其所管理的对象主要是地理空间数据，举杯对地理对象进行模拟和推理的功能。

随着GIS技术的迅速发展和GIS产品的多样性趋势，GIS数据库的标准化已成为一个必须解决的问题。GIS软件层出不穷，导致空间数据格式多样性。由于缺乏对空间对象统一的描述方法，不同格式用以描述空间数据的模型不尽相同，以至于数据格式转换总会导致或多或少的信息损失。另外，通过交换格式转换数据的过程较为复杂，如果数据需要不断更新，为保证不同系统之间数据的一致性，需要频繁地进行数据格式转换，从而造成认为的效能损耗和时间浪费。

我们知道GIS技术是构建“数字海洋”和“数字地球”的关键技术之一，因此GIS数据库的数据共享尤为重要。如何表示、管理及处理多级比例尺空间数据至今仍是GIS实际应用中需要解决的一个瓶颈问题。目前的地理信息系统领域本身还缺少有效的对空间数据进行多尺度处理的理论和方法，也缺少有效的空间数据管理系统，目前先进的国内外实际运行的地理信息系统的地理数据库大都采用数据冗余的存储方式，这种方式投资巨大，且数据的维护费用也很高。因此研究从基础大比例尺数据到处所需小比例尺数据是GIS研究中的挑战领域。

各类技术的相互借鉴、融合和发展是未来数据管理领域的发展趋势。

人类已经进入了大数据时代，通过更好地分析可利用的大规模数据，将使许多学科取得更快的进步，使许多企业提高盈利能力并取得成功。然而，所面临的挑战不但包括关于扩展性这样明显的问题，而且包括异构性、数据非结构化、错误处理、数据隐私、及时性、数据溯源以及可视化等问题。这些技术挑战同时横跨多个应用领域，因此挤在一个领域范围内解决这些技术性挑战是不够的。

以新技术新方法构造的先进数据库系统将要为地理信息系统数据库带来革命性的变化。未来的GIS数据库将集矢量、影像和DEM数据三库一体，成为一个复杂可变的集成数据库系统。总之，GIS数据库具有广阔的发展前景和应用空间，具有极为重要的研究和开发价值。