第三章GIS數據管理

學習目標：掌握數據的層次單位了解數據間的邏輯關系了解常用的數據文件了解數據庫的基本概念了解數據庫的特點和結構理解數據庫管理系統(tǒng)、數據安全和數據更新理解傳統(tǒng)數據庫模型重點：數據庫模型的分類和特點難點：面向對象的數據庫模型第三章GIS數據管理數據層次與文件組織空間數據庫傳統(tǒng)數據庫模型面向對象數據庫系統(tǒng)數據管理設計第一節(jié)數據層次與文件組織數據層次（數據項、記錄、文件、數據庫）數據間的邏輯聯(lián)系（一對一、一對多、多對多）用數據文件（順序、直接、索引、到排文件）文件記錄數據項數據項組邏輯數據單位之間的關系物理單位:

位(比特)、字節(jié)、字、塊(物理記錄)、桶和卷邏輯單位:

數據項、數據項組、記錄、文件和數據庫一、數據的層次單位數據項數據項組記錄文件數據庫最基本的不可分割的數據單位,具有獨立的邏輯意義邏輯上具有某種共同標志的若干數據項組成的數據項或數據項組集合,對文件進行存取操作的基本單位給定類型邏輯記錄的全部具體值的集合文件的集合，文件之間存在某種聯(lián)系，不能孤立存在二、常用數據文件順序文件隨機文件索引文件倒排文件它是物理順序與邏輯順序一致的文件順序文件隨機文件索引文件倒排文件文件中的貯存是根據記錄關鍵字的值，通過某種轉換方法得到一個物理存貯位置，然后把記錄存貯在該位置上。二、常用數據文件順序文件隨機文件索引文件倒排文件即帶有索引的文件，它只能建立在隨機存取介質上。二、常用數據文件順序文件隨機文件索引文件倒排文件按照一些輔關鍵字來組織索引稱為輔索引，帶有這種輔索引的文件稱為倒排文件。二、常用數據文件第二節(jié)空間數據庫數據存儲數據庫數據管理程序庫(數據庫軟件)原始信息數據庫。。二、數據庫分類事物管理數據庫地理信息數據庫存儲信息特征概念模型物理數據庫外部模型A外部模型B用戶A1用戶A1用戶B1用戶B1數據庫管理系統(tǒng)外部/概念映射A外部/概念映射B概念/內部映射數據庫的系統(tǒng)結構外部模式外部模式概念模式內模式

（1）用戶級用戶使用的數據庫對應于外部模式，它是用戶與數據庫的接口，也就是用戶能夠看到的那部分數據庫，它是數據庫的一個子集。（2）概念級概念數據庫對應于概念模式，簡稱模式，是對整個數據庫的邏輯描述，也就是數據庫管理員看到的數據庫。（3）物理級物理數據庫對應于內模式，又稱為存貯模式，內模式描述的是數據在存貯介質上的物理配置與組織，是存放數據的實體，也是系統(tǒng)程序員才能看到的數據庫。

數據庫管理系統(tǒng)是處理數據庫存取和各種管理控制的軟件，應用程序對數據庫的操作全部通過DBMS進行。

數據庫管理系統(tǒng)數據庫管理系統(tǒng)

數據庫定義數據庫的裝入數據管理數據庫維護數據庫通訊

提供書寫各種模式的語言及其支撐軟件，并把各種定義信息也存貯于系統(tǒng)之中。它勾畫出數據庫的框架。數據庫管理系統(tǒng)

數據庫定義數據庫的裝入數據管理數據庫維護數據庫通訊應用數據裝入數據庫

a)鍵盤輸入；

b)接受另一個系統(tǒng)的數據文件數據庫管理系統(tǒng)

數據庫定義數據庫的裝入數據管理數據庫維護數據庫通訊運行控制數據存取、更新數據完整性、有效性數據公享數據庫管理系統(tǒng)

數據庫定義數據庫的裝入數據管理數據庫維護數據庫通訊重新定義數據重新組織性能監(jiān)督與分析數據庫整理故障恢復數據庫管理系統(tǒng)

數據庫定義數據庫的裝入數據管理數據庫維護數據庫通訊操作系統(tǒng)接口處理各種語言接口遠程操做接口處理DBMS組成語言處理程序運行控制程序建立與維護程序數據描述語言（DDL）數據操作語言（DML）終端命令解譯系統(tǒng)控制數據存取數據更新并發(fā)控制數據完整性數據裝入性能監(jiān)控工作日志重新組織數據轉儲系統(tǒng)恢復SQL語言：數據查詢

DataQuery數據定義

DataDefinition數據操縱

DataManipulation數據控制

DataControlOSDBMS應用程序工作區(qū)系統(tǒng)緩沖區(qū)數據庫應用程序的外部模型模式存儲模式(1)(8)(7)(6)(3)(4)(5)(2)應用程序對數據庫的訪問數據庫管理員決定數據庫的信息內容數據庫系統(tǒng)的聯(lián)絡員決定存儲結構和訪問策略決定系統(tǒng)的保護策略監(jiān)督系統(tǒng)工作

第二節(jié)傳統(tǒng)數據庫模型1.關系模型2.層次模型3.網狀模型

屬性實體A1A2A3…AnE1V11V21V31…Vn1E2V12V22V32…Vn2E3V13V23V33…Vn3EmV1mV2mV3m…Vnm………………

關系模型是一種數學化的模型，它是將數據的邏輯結構歸結為滿足一定條件的二維表。實體本身的信息以及實體之間的聯(lián)系均表現(xiàn)為二維表，在數學上把這種二維表叫做“關系”。這些關系表的集合就構成了關系模型。關系模型主要優(yōu)點是：數據結構靈活、清晰，可以通過數學運算進行各種查詢、計算和修改；數據描述具有較強的一致性和獨立性。缺點時當關系很復雜時，計算機需要執(zhí)行一系列的數據操作，比較費時。關系模型12233441abcd343554cefⅠⅡM層次模型結構adcfeb1243ⅠⅡ5M

層次層次模型所表達的基本聯(lián)系是一對多的關系，它把數據按其自然的層次關系組織起來，以反應數據之間的隸屬關系。層次模型的優(yōu)點是模型層次分明、結構清晰，較容易實現(xiàn)。盡管每個記錄只有一個雙親，當從子女查找雙親，只有唯一的結果，但查找比較麻煩，需要大量的索引文件，而且某種屬性值可能要重復多次，導致數據冗余度增加，當對層次模型進行修改時，只有當新記錄有上屬記錄時才能插入。刪除一個記錄其所有下屬記錄也同時被刪除。層次模型abcd12345efⅠⅡM網狀模型結構adcfeb1243ⅠⅡ5M

網狀模型基本特征是在記錄之間沒有明確的主從關系，任何一個記錄可與任意其他多個記錄建立聯(lián)系，與層次模型相比較，大大壓縮了數據的存貯量?？梢员硎緦嶓w的多種，關系更為靈活，對確定的數據表示效率高，冗余小，表示關系復雜的地理數據和具有網絡特征的地理實體效果較好。但網狀結構數據指針比較復雜，數據更新較為繁瑣。網狀模型1.地理空間數據2.地理空間數據庫的數據結構3.地理空間數據庫的內容4.地理數據庫的設計過程第三節(jié)地理空間數據庫第四節(jié)面向對象數據庫系統(tǒng)傳統(tǒng)數據庫管理地理空間數據的局限性向對象方法中的基本概念向對象方法的數據抽象技術和數據抽象工具面向對象的集合抽象類型面向對象的屬性數據模型面向對象數據庫系統(tǒng)的實現(xiàn)傳統(tǒng)數據庫管理

地理空間數據的局限性傳統(tǒng)數據庫系統(tǒng)管理的是不連續(xù)的、相關性較小的數字和字符傳統(tǒng)數據庫系統(tǒng)管理的實體類型較少，并且實體類型之間通常只有簡單、固定的空間關系傳統(tǒng)數據庫系統(tǒng)存貯的數據通常為等長記錄的原子數據傳統(tǒng)數據庫系統(tǒng)只操縱和查詢文字和數字信息面向對象方法中的基本概念(1)對象與封裝性(2)分類(3)概括(4)聯(lián)合(5)聚集面向對象方法的集合抽象類型空間地物復雜地物點狀地物面狀地物節(jié)點線狀地物弧段面域簡單地物1．空間地物的幾何數據模型面向對象方法的集合抽象類型2．拓撲關系與面向對象模型

這一模型既解決了數據共享問題，又建立了弧段與節(jié)點的拓撲關系。同樣，面狀地物對弧段的聚集方式與數據共享和幾何拓撲關系的建立也達到一致。數據管理設計文件管理系數據庫管理文件結合關系數據庫管理面向對象數據庫管理附加：地理空間數據

與空間位置有關的各種地理信息，或者是可以用地圖來描述的各種地理信息。1.位置信息2.資源與環(huán)境信息3.社會經濟信息地理空間數據庫的數據結構點記錄文件結構格網結構多邊形結構拓撲結構

由于地理空間數據的多源性，就決定了地理空間數據庫的多樣性。地理信息數據來自完全不同的領域和部門，數據的形式有圖形、圖像、文字、統(tǒng)計等多種類別。目前地理空間數據庫包括如下幾種“分立”的子數據庫。以DTM、環(huán)境監(jiān)測數據為代表的網格數據庫。以地形內容為代表的地理基礎數據庫。以統(tǒng)計數據為代表的專題數據庫。以遙感圖像數據為代表的柵格數據庫。地理空間數據庫的內容地理數據庫的設計過程定義數據庫結構

了解用戶需求確定研究區(qū)域范圍組織和描述數據分區(qū)數據輸入定義：描述數據庫中各種數據屬性與組成的數據集合，它是數據庫設計與管理的有力工具。