空间数据库技术

《空间数据库技术》教学大纲课程编号:课程名称:空间数据库技术学分: 4 总学时: 72 实验学时: 36适用专业: 地理信息系统本科一、本课程的性质和任务本课程的性质：是高等院校地理信息系统本科专业的必修课程。

本课程的任务：通过该课程的学习，不仅使学生熟练掌握空间数据库的基本知识和基本原理：空间信息基础、空间数据库的基本概念、空间数据结构、空间数据库模型及空间数据库设计等内容，而且为以后其他相关课程的学习打下良好的基础。

二、本课程的教学内容和基本要求第一章绪论第一节 GIS数据库概述一、GIS 数据库定义二、GIS数据库特征三、GIS数据库作用第二节 GIS数据库的形成与发展一、数据库发展综述二、GIS数据库历史发展三、GIS数据库基础性与共享行性第三节 GIS数据库与DBMS原理和关系模型一、GIS数据库基本概念二、DBMS的基本原理三、RDBMS的基本特征第四节本书对GIS数据库的研究特色基本要求：1.掌握GIS数据库的定义、特征与作用2.了解数据库及GIS数据库的形成与发展背景和历程3.掌握GIS数据库与DBMS原理和关系模型第二章空间数据的表达与管理第一节空间数据的表达一、地理系统与地理现象二、空间对象及其定义三、空间对象关系和表达第二节空间数据结构与组织一、栅格数据模型二、矢量数据模型三、栅格矢量一体化数据模型四、数字高程模型第三节空间索引一、格网索引二、四叉树索引三、R树和R+树空间索引第四节空间数据管理一、文件与关系数据库混合管理方式二、纯关系型数据库管理方式三、对象－关系数据库管理方式四、Oracle Spatial介绍五、遥感影像数据库管理六、数字高程模型数据库管理第五节 GIS数据库查询语言一、GIS数据库查询语言的特征二、当前几种空间信息查询语言第六节空间数据挖掘一、数据挖掘的概念二、空间数据挖掘和知识发现三、空间数据挖掘的方法基本要求：1.掌握空间数据的表达与组织2.掌握三种空间索引技术3.掌握空间数据的管理4.重点掌握ＧＩＳ数据库查询语言5.了解空间数据挖掘相关概念与方法第三章 GIS数据库设计与建立第一节 GIS数据库设计概述一、GIS数据库设计的内容二、数据库设计目标第二节GIS数据库的概念设计一、概念设计的一般步骤和方法二、实体－联系模型（E-R）三、实体－联系扩展模型（EER）四、E-R模型设计步骤与方法五、E-R模型的操作六、空间数据分层第三节关系型数据库设计一、关系模型的基本概念二、关系数据库设计理论三、关系数据库设计步骤与方法第四节面向对象的数据库设计一、面向对象数据库及其基本特征二、面向对象的分析和设计第五节地理信息元数据的设计一、地理信息元数据确定的原则二、地理信息元数据的主要内容三、地理信息元数据的组织第六节基于Geodatabase的数据库设计一、Geodatabase数据模型二、Geodatabase数据库设计三、广东省佛山市南海区土地利用数据库设计第七节空间数据采集建库一、资料预处理二、分幅数字化三、数据编辑与图幅接边四、数据分层五、拓朴编辑与处理六、属性数据录入七、其他处理八、数据库建立基本要求：1.掌握ＧＩＳ数据库的概念设计2.掌握关系型数据库设计3.掌握面向对象的数据库设计4.了解地理信息元数据的设计5.掌握空间数据采集建库的过程与方法第四章 Web GIS数据库技术第一节 WebGIS概述一、互联网与GIS结合的发展二、WebGIS的基本概念三、WebGIS的信息内容构建四、WebGIS的实现模式第二节 Web GIS的空间数据组织一、WebGIS空间数据的特点二、WebGIS地理信息服务空间数据流程三、基于超图的分布式空间数据组织四、基于GML的异构WebGIS空间数据组织第三节 Web GIS数据库应用服务器一、WebGIS数据库应用服务器开发技术二、WebGIS数据库应用服务器框架三、地理信息网上发布案例第四节基于Web Service的开放式Web GIS一、Web Service概述二、开放式WebGIS基本要求：1.了解WebGIS的概念2.掌握WebGIS的空间数据组织3.掌握WebGIS数据库应用服务器4.了解基于Web Service的开放式Web GIS第五章 GIS数据库标准化第一节 GIS数据库标准体系一、标准原因与特点二、GIS标准体系的编制原则和内容三、国内外GIS标准的研究进展四、国家标准《地球空间数据交换格式》介绍第二节 GIS数据的分类与编码一、GIS数据分类编码的意义二、GIS数据分类编码的原则三、GIS数据分类编码的方法四、GIS数据的分类体系和指标体系第三节GIS数据库的数据质量一、GIS数据质量概述二、GIS数据源的质量问题三、GIS数据库建立过程中的数据质量问题四、数据质量分析与评价第四节GIS数据库行业规范基本要求：1.了解GIS数据库标准体系2.掌握GIS数据的分类与编码3.掌握GIS数据库的数据质量相关问题第六章 GIS数据库基础应用第一节在城乡地形地籍数据建库中的应用一、概述二、建库规范与标准三、数据建库总体方案四、数据标准化方案五、数据预处理与入库六、地籍数据库安全保护方案第二节在国土资源基础地理信息建库中的应用一、综述二、项目技术特色和创新点第三节在水资源规划管理中的应用一、特色与创新二、GIS数据库建库的基本构架三、建库分析四、GIS数据库设计五、GIS数据库实现第四节 GIS数据库应用的展望基本要求：详细了解ＧＩＳ数据库在相关领域的应用第七章 GIS数据库发展前沿第一节 GIS数据库研究和应用现状一、国外研究现状二、国内应用现状第二节 Open GIS标准与GIS互操作一、Open GIS标准二、GIS互操作第三节 GIS数据库进一步研究探讨一、空间数据仓库二、智能GIS数据库三、定制WebGIS数据库四、面向对象GIS数据库基本要求：1.了解GIS数据库研究和应用现状2.了解Open GIS标准与GIS互操作3. GIS数据库进一步研究探讨三、其他教学环节内容和基本要求实验内容与基本要求：一、数据库的定义实验：（４学时）包括创建数据库和察看数据库属性；创建表、确定表的主码和约束条件，为主码建索引；查看和修改表结构；熟悉SQL Server Enterpriser Manager和Query Analyzer工具的使用方法，服务管理与服务器注册二、数据库的建立和维护实验：（４学时）使用SQL、Transact-SQL和SQL Server Enterpriser Manager向数据库输入数据、修改数据和删除数据三、数据库的简单查询和连接查询实验：（3学时）使用SQL Server Query Analyzer进行简单表的数据查询、数据排序和数据联结查询四、数据库的嵌套查询实验：（3学时）在SQL Server Query Analyzer中使用IN、比较符、ANY或ALL个EXISTS操作符进行嵌套查询操作五、数据库的组合查询和统计查询实验：（3学时）使用SQL Server Query Analyzer进行数据查询中分组、统计、计算和组合六、数据库的视图和图表的定义及使用实验：（４学时）创建、查看、修改和删除视图；创建、编辑和删除数据库图表七、数据完整性和数据安全性实验：（４学时）在SQL Server Enterpriser Manager中，设置SQL Server的安全认证模式，实现对SQL Server的用户和角色管理，设置和管理数据操作权限；使用Transact-SQL设计规则、缺省、约束和触发器，通过SQL Server Enterpriser Manager定义它们。

八、数据库备份和恢复实验：（４学时）SQL的数据备份和恢复机制及其方法九、SQL Server的其他功能实验：（3学时）使用VB编写SQL Server数据库应用程序，完成自设计的数据库应用项目的程序设计、编程和调试工作。

十、数据库系统设计（２学时）自选一个小型的数据库应用项目，深入其中的现实世界，进行系统分析和设计。

要求写出系统需求分析报告、数据库信息要求报告、数据库的操作和应用要求报告十一、关系数据模型的设计：（２学时）要求对自选的数据库应用项目进行信息模型和数据模型的设计，完成相应的数据库设计报告，内容包括系统概念模型和系统的关系数据模型。

五、其它1、先修课程：无2、教学方法建议：通过大量练习巩固所学知识3、考核方式：（1）成绩由理论部分考试（50%）和实验部分考试（50%）组成（2）理论考试为笔试，实验考试为操作技能考试（2）平时成绩占30%，考试成绩占70%4、作业要求至少８次作业5、教材及主要参考书：教材：《地理信息系统数据库》，张新长等，北京：科学出版社，2005.2主要参考书：１《空间数据库》，（美）Shashi Shekhar/ Sanjay Chawla/ 译者：谢昆青等，原出版社：Pearson Education；出版社：机械工业出版社，2004年２《数据库系统概论(第三版)》，萨师煊、王珊,高等教育出版社，2002.2３《地图数据库系统》，毋河海，测绘出版社，1990制订者：胡秀芳审核者：张建国地理科学学院地理信息系统教研室（所、部）。