第四章-地理信息系统数据库管理(南京信息工程大学-地理信息系统GIS)

§1 数据与数据文件
❖ 一、数据组织的分级 ❖ 二、数据间的逻辑联系
一、数据组织的分级
数据组织的分级方法：
按 逻
➢从数据与所描述的
按 物
辑 对象之间的关系划分 理
单 ➢层次有数据项、记 单
位 录、文件、数据库 位
分
分
级
级
图示 文件
逻辑数据单位之间的关系
➢数据在存储介质上 的存储单位 ➢层次有比特、字节、 字、块、桶、卷
在数据库中定义满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型：
（1）有且只有一个结点没有双亲结点，即根节点； （2）根以外的其它结点有且中有一个双亲结点。
node1
根结点
polygon1
coverage1
arc1
兄 弟 结 点 arc2
叶结点 兄 弟 结 点
node1
arc1
polygon2
➢树
➢ 结点——数据记录
空间数据库 应用于地理空间数据处理与分析领域；管理的对象 为地理空间数据。
与一般数据库相比具有以下特点： 数据量特别大； 有属性数据和大量空间数据； 数据应用面很广。
二、传统数据库模型
❖ 数据模型
➢ 是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式 表示。 每一种数据模型都以不同的数据抽象与表示能力来 反映客观事物，有其不同的处理数据联系的方式。
A
A1
B
B1
B4
B6
C
C3 C5 C7 C14 C2 C9 C4 C6 C8
层次数据库及其实例
1、邻接法：按照层次树前序穿越的顺序把所有记录值依次邻接存放。
A1
B1
C3
C5
C7
C1 4
B4
C2
C9
B6
C4
C6
C8
A2
…
2、链接法：用指引元反映数据之间的层次关系。
A1 · ·
A2 · ·
B1 · ·
R2 L2
R3
R1
L1
L2
R2
R1
R2
L1 L2
L3
R3
L4 R4 L5 R5
特点： 有向图结构； 一个结点可与其它多个结点建立 联系； 结点——数据记录；
2b3
M
a ⅠcⅡe 5
1 d4 f
连线——不同结点数据间的关系。 M
Ⅰ
Ⅱ
源自文库
a
b
cd
e
f
1
2
3
4
5
E-R 图
学生 m
选修
学生
学号 姓名 系别
S-SC
库
管理
原始信息 数据库
程序库 (数据库软件)
§2 空间数据库概述
❖ 一、数据库的概念 ❖ 二、传统的数据库模型 ❖ 三、面向对象数据库系统 ❖ 四、数据库管理系统
一、数据库的概念
长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的、 互相关联的数据集合。
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储 存，具有较小的冗余度、较高的独立性和易扩展性， 并为用户共享。
arc3
➢ 连线——从属关系
层 次 模 型
2b3
M
a ⅠcⅡe 5
1 d4 f
M
Ⅰ
Ⅱ
a
b
c
d
c
e
f
12 23 34 41
34 35 54
系
系编号
系名 办公地点
教研室 教研室编号
教研室
班级 专业方向
班级
教员
职工号 姓名 研究方向
学生 学号
系名
成绩
教员学生数据库模型
二、多对多联系在层次模型中的表示
课程 课程号 课程名 学分 C-SC
n 课程 二、网状数据模型的存储结构
选课 学号 课程号 成绩
学生/选课/课程的网状数据库模式
S1 C1 A
链接法
S1
指引元阵列法
二进制阵列法
索引法等
S2
S3
S4
学生/选课/课程的网状数据库实例
S1 C2 A C1
S2 C1 A
S2 C3 B C2
S3 C1 B
S3 C2 B C3
B4 · ·
B6 · ·
C3 · C5 · C7 · C14 * C2 · C9 * A1
C4 · C6 ·
(a)
C8 ·
B6 B4 B1
C14 C7 C5 C3
C9 C2
C8
C6
(b)
C4
层次模型
四、层次模型的优缺点： 优点：模型层次分明、结构清晰，较容易实现；性能优于关 系模型，不低于网状模型。从子女查找双亲，只有唯一的结 果 缺点：对多对多联系表示起来方法笨拙；
（3）多对多的联系（M:N)：对于集合A中的一个元 素ai, 在集合B中就存在一个子集B={bi1…bi2 …bin} 与之相联系，反之亦然。
地理名称
A
B
1:1
空间位置
A
B (1)
A
B
省 1:N
市 1:N
县 1:N
A
B
市
县
乡
(2)
土壤类型
A
B
M:N
A
B
农作物
(3)
§2 空间数据库
数
数据
据
数据
存储
第四章 GIS空间数据管理
学习目标：
❖ 了解常用的数据文件 ❖ 了解数据库的基本概念 ❖ 理解传统数据库模型 ❖ 理解面向对象数据库模型
重点：数据库模型的分类和特点 难点：面向对象的数据库模型
本章内容安排 ❖ §1 数据层次与文件组织 ❖ §2 空间数据库 ❖ §3 传统数据库模型 ❖ §4 面向对象数据库系统
记录
数据项 数据项组
最基本的不可分割的数据单 位,具有独立的逻辑意义
数据项
逻辑上具有某种共同标志
数据项组 的若干数据项组成的
记录
数据项或数据项组集合,对文件 进行存取操作的基本单位
文件 给定类型逻辑记录的全部具
体值的集合
数据库
文件的集合，文件之间存在某种联系， 不能孤立存在
二、数据间的逻辑联系
（1）一对一的联系（1:1）：是指在集合A中存在一 元素ai,则在集合B中就有且仅有一个bi与之联系。 (2)一对多的联系（1:N)：在集合A中存在一个ai ， 则在集合B中存在一个子集B={bi1…bi2 …bin}与之联 系。
学生S
学号 系名
m
S-C
成绩
n
课程C 学号 课程名 成绩
(1)
S 学号 系名 成绩
C 学号 课程名 成绩
C 学号 课程名 成绩 S 学号 系名 成绩
(2)
S 学号 系名 成绩
C 学号 课程名 成绩
C
V.C
S
V.S
(3)
用层次模型表示多对多的联系
三、层次模型的存储结构 常用的实现方法有两种：邻接法、链接法
➢ 数据库采用的主要的数据模型： 层次模型；网状模型；关系模型
数据模型概述
❖ 三种模型之间的根本区别在于数据之间联系 的表示方式不同（记录型之间的联系方式不 同）。
▪ 层次模型用“树结构”表示 ▪ 网状模型用“图结构”表示 ▪ 关系模型用“二维表”（或称关系）表示
层 次 模
型 与 树
结 构
一、层次数据模型的数据结构
查询比较麻烦，需要大量的索引文件； 同一属性数据要存储多次，数据冗余大； 插入和删除操作也比较复杂。 数据独立性较差等。
网状模型与图结构
一、网状数据模型的数据机构
在数据库中，把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为网状模型:
(1)允许一个以上的结点无双亲； (2)一个结点可以有多于一个的双亲。
R1 L1