第四章 数据库
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数据库原理与应用第四章
说明：
函数依赖不是指关系模式R的某个或某些关系实例满足的约束条件，而是指R的所有关系实例均要满足的约束条件。 函数依赖是语义范畴的概念。只能根据数据的语义来确定函数依赖。 例如“姓名→年龄”这个函数依赖只有在不允许有同名人的条件下成立 数据库设计者可以对现实世界作强制的规定。例如规定不允许同名人出现，函数依赖“姓名→年龄”成立。所插入的元组必须满足规定的函数依赖，若发现有同名人存在， 则拒绝装入该元组。
四、关系模式的简化表示
关系模式R（U, D, DOM, F） 简化为一个三元组： R（U, F） 当且仅当U上的一个关系r 满足F时，r称为关系模式 R（U, F）的一个关系
五、数据依赖对关系模式的影响
例：描述学校的数据库：
学生的学号（Sno）、所在系（Sdept） 系主任姓名（Mname）、课程名（Cname） 成绩（Grade） 单一的关系模式 ： Student <U、F> U ＝｛ Sno, Sdept, Mname, Cname, Grade ｝
汇报时间：12月20日
Annual Work Summary Report
一、概念回顾
关系：描述实体、属性、实体间的联系。 从形式上看，它是一张二维表，是所涉及属性的笛卡尔积的一个子集。 关系模式：用来定义关系。 关系数据库：基于关系模型的数据库，利用关系来描述现实世界。 从形式上看，它由一组关系组成。 关系数据库的模式：定义这组关系的关系模式的全体。
4.2.2 码
定义5.4 设K为关系模式R<U,F>中的属性或属性组合。若K ｆ U，则K称为R的一个侯选码（Candidate Key）。若关系模式R有多个候选码，则选定其中的一个做为主码（Primary key）。 主属性与非主属性 ALL KEY
数据库第四章——数据库安全性
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SQL Server 2005密码复杂性策略： 1. 不得包含全部或部分（>=3）用户帐号名； 2. 长度至少6个字符； 3. 密码包含4类字符：英文大写字母、小写 字母、10个基本数字，非字母字符（！@等）
19
An Introduction to Database System
5
An Introduction to Database System
数据的安全性是指保护数据以防止因不合法的使用而 数据的安全性是指保护数据以防止因不合法的使用而 造成数据的泄露、更改和破坏。 造成数据的泄露、更改和破坏。这就要采取一定的安 全措施。 全措施。 数据库的安全性和计算机系统的安全性，包括计算机 数据库的安全性和计算机系统的安全性， 硬件、操作系统、网络系统等的安全性，是紧密联系、 硬件、操作系统、网络系统等的安全性，是紧密联系、 相互支持的。 相互支持的。
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14
An Introduction to Database System
删除Windows NT认证模式登录账号
步骤如下： 步骤如下： 以系统管理员身份进入企业管理器，并展开目录树； (1) 以系统管理员身份进入企业管理器，并展开目录树； 在目录树的“登录名” 节点下， (2) 在目录树的“登录名” 节点下，选中待删除的名称 wfy\wfytest” “wfy\wfytest”
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5
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数据的安全性是指保护数据以防止因不合法的使用而 数据的安全性是指保护数据以防止因不合法的使用而 造成数据的泄露、更改和破坏。 造成数据的泄露、更改和破坏。这就要采取一定的安 全措施。 全措施。 数据库的安全性和计算机系统的安全性，包括计算机 数据库的安全性和计算机系统的安全性， 硬件、操作系统、网络系统等的安全性，是紧密联系、 硬件、操作系统、网络系统等的安全性，是紧密联系、 相互支持的。 相互支持的。
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删除Windows NT认证模式登录账号
步骤如下： 步骤如下： 以系统管理员身份进入企业管理器，并展开目录树； (1) 以系统管理员身份进入企业管理器，并展开目录树； 在目录树的“登录名” 节点下， (2) 在目录树的“登录名” 节点下，选中待删除的名称 wfy\wfytest” “wfy\wfytest”
第四章 数据库设计基础——关系运算
3. 交（Intersection） ）
R和S
具有相同的目n 相应的属性取自同一个域
R∩S
仍为n目关系，由既属于R又属于S的元组组成 R∩S = { t|t ∈ R∧t ∈S } R∩S = R –(R-S）
An Introduction to Database System
交 (续) 续
An Introduction to Database System
(c)
An Introduction to Database System
1. 选择（Selection） 选择（ ）
1) 选择又称为限制（Restriction） 2) 选择运算符的含义 在关系R中选择满足给定条件的诸元组 σF(R) = {t|t∈R∧F(t)= '真'} F：选择条件，是一个逻辑表达式，基本形式为：
学生-课程数据库: 学生关系Student、课程关系Course和选修关系SC
Student
学号 Sno 200215121 200215122 200215123 200215125 姓名 Sname 李勇 刘晨 王敏 张立 性别 Ssex 男 女 女 男 (a) 年龄 Sage 20 19 18 19 所在系 Sdept CS IS MA IS
An Introduction to Database System
(b)
专门的关系运算(续 专门的关系运算 续)
SC
学号 Sno 200215121 200215121 200215121 200215122 200215122 课程号 Cno 1 2 3 2 3 成绩 Grade 92 85 88 90 80
200215121 200215121 200215122 200215122
第四章第4.7节-数据库安全
Access提供两个默认组：管理员组和用 户组。 管理员组是系统管理员的组帐户，对工 作组使用的所有数据库都拥有完全的权限。 安装程序自动将默认的管理员用户帐户添加 到管理员组。 用户组帐户中包含所有用户帐户，在创建 用户帐户时，Access会将其自动添加到用户 组中。
单击【工具】菜单的【安全】中的【用户 与组帐户】命令，在“用户与组帐户”对 话框中，显示了可用的组和用户以及用户 隶属于哪个组。
图4-51 选择要设置安全机制的数据库对象
图4-52 设置组权限
图4-53 添加新用户
图4-54
设置用户组
图455设 置安 全机 制向 导报 表
2. 使用设置了“用户级安全”的数据 库
3. 如何删除“用户级安全”？——自 学
Access的权限设置比较复杂，用户必 须操作多次，才能明白用户级安全机制 的各个操作步骤的含义。 虽然在Access中实现安全性已变得比 较简单，但是，即使有了向导的帮助， 也必须清楚自己的安全选项，否则，轻 者会带来数据安全隐患，重者会将您锁 在自己的数据库之外。
（2）谁可更改权限？
更改数据库对象的权限：
创建数据库时所使用的工作组信息文件的 “管理员组”成员。 对象的所有者。
对对象具有“管理员”权限的用户。
（3）权限的含义
权限
打开/运行 以独占方式打开 读取设计 修改设计 管理员
允许用户
打开数据库、窗体或报表或者运行数据库中的宏 以独占访问权限打开数据库 在“设计”视图中查看表、查询、窗体、报表或宏 查看和更改表、查询、窗体、报表或宏的设计，或进行删除 对于数据库，设置数据库密码、复制数据库并更改启动属性。 对于表、查询、窗体、报表和宏，具有对这些对象和数据的完全访 问权限，包括指定权限的能力。 查看表和查询中的数据 查看和修改表和查询中的数据，但并不向其中插入数据或删除其中 的数据 查看表和查询中的数据，并向其中插入数据，但不修改或删除其中 的数据 查看和删除表和查询中的数据，但不修改其中的数据或向其中插入 数据
单击【工具】菜单的【安全】中的【用户 与组帐户】命令，在“用户与组帐户”对 话框中，显示了可用的组和用户以及用户 隶属于哪个组。
图4-51 选择要设置安全机制的数据库对象
图4-52 设置组权限
图4-53 添加新用户
图4-54
设置用户组
图455设 置安 全机 制向 导报 表
2. 使用设置了“用户级安全”的数据 库
3. 如何删除“用户级安全”？——自 学
Access的权限设置比较复杂，用户必 须操作多次，才能明白用户级安全机制 的各个操作步骤的含义。 虽然在Access中实现安全性已变得比 较简单，但是，即使有了向导的帮助， 也必须清楚自己的安全选项，否则，轻 者会带来数据安全隐患，重者会将您锁 在自己的数据库之外。
（2）谁可更改权限？
更改数据库对象的权限：
创建数据库时所使用的工作组信息文件的 “管理员组”成员。 对象的所有者。
对对象具有“管理员”权限的用户。
（3）权限的含义
权限
打开/运行 以独占方式打开 读取设计 修改设计 管理员
允许用户
打开数据库、窗体或报表或者运行数据库中的宏 以独占访问权限打开数据库 在“设计”视图中查看表、查询、窗体、报表或宏 查看和更改表、查询、窗体、报表或宏的设计，或进行删除 对于数据库，设置数据库密码、复制数据库并更改启动属性。 对于表、查询、窗体、报表和宏，具有对这些对象和数据的完全访 问权限，包括指定权限的能力。 查看表和查询中的数据 查看和修改表和查询中的数据，但并不向其中插入数据或删除其中 的数据 查看表和查询中的数据，并向其中插入数据，但不修改或删除其中 的数据 查看和删除表和查询中的数据，但不修改其中的数据或向其中插入 数据
数据库原理与SQL Sever2000第四章 数据库设计
管理01
4.2数据库逻辑设计
描述内部数据：一般从输入端向输出端推进。当经过 使数据流的组成或数值发生变化的地方，用一个“加 工”将其连接起来。要求： 1）不能把相互无关的数据画成一个数据流
2）不能 把作为一个处理单位的数据画成两个数据流。
如“图书管理系统”的内部数据流动图4-6表示：
管理01
4.2数据库逻辑设计
物理设计大部分工作都是由DBMS完成，只有少量的工作 可由用户选择或者干预。
管理01
4.4应用程序与系统的运行和维护
4.4.1应用程序设计
1、应用程序设计以数据库逻辑设计为基础 2、设计方法：
建立工作界面 程序按功能模块化 通过控制模块统一调度各功能模块 追求程序可读性
3、程序编码 4、程序调试
管理01
管理01
4.6信息系统开发
4.6.5系统维护评价阶段（P82）
1.
系统维护的目标
系统能正常运行、系统资源能有效利用；系统不断 完善；系统功能得以扩充；系统效率得到提高
2.
系统维护的任务
维护任务包括：程序、数据文件、代码、机器与设 备等。
3.
系统评价的内容
管理01
4.7小结
系统的开发过程 数据库的设计过程
明确用户要求，是数据库设计的关键。分析用户 要求分四个步骤： 分析用户活动 确定系统范围 分析用户活动所涉及的数据 分析系统数据
管理01
4.2数据库逻辑设计
[例4-1]某图书馆要求数据库支持以下数据处理：办理借 书证、查询馆藏图书、查询逾期读者、丢失图书罚款。 1、分析用户活动
管理01
4.2数据库逻辑设计
图书（编号、书名、作者、出版社、单价、库存量） 可以分解为： 科技图书（编号、书名、作者、出版社、单价、库存量） 文艺图书（编号、书名、作者、出版社、单价、库存量） 外文图书（编号、书名、作者、出版社、单价、库存量） 这样减少了单个数据表中的记录，因此每次操作只需要使 用其中一个表，就可以达到减少单位时间内访问的逻辑 记录的个数。
第4章 网络数据库技术
客户机 计算机1
服务器
应用程序
计算机
计算机2
应用程序
……
计算机n DB 图4-3 客户机/服务器结构的数据库访问
应用程序
2．三层的C/S结构
所谓三层C/S体系结构，是在客户端与服务器端之 间加入一个“中间层”，即“客户机—功能服务 器—数据库服务器”模式。客户机驻留用户界面层 （也称为表示层）软件，负责用户与应用层之间的 对话任务；功能服务器存放业务逻辑层（也称为功 能层）软件，响应客户机请求，完成业务处理或复 杂计算，在有数据库访问任务时，根据客户机的要 求向数据库服务器发送SQL指令；数据库服务器存 放数据库服务层（也称为数据层）软件，用来执行 功能层送来的SQL指令，实现对数据库的查询、插 入、删除、更新等操作。操作完成后通过功能服务 器向客户机返回操作结果。如图4-4所示。
ODBC driver
特定驱动程序
中间件服务器
数据库
数据库
数据库 图4-17 JDBC框架
数据库
3．JDBC数据库应用实例
与数据库建立连接 发送SQL语句 处理结果集 关闭对象及连接
三、ADO技术
1．ADO技术简介 ADO（ActiveX Data Objects，即ActiveX 数据对象）是微软在OLE DB之上提供的一种面 向对象的、与语言无关的应用程序编程接口。 微软所提出的访问数据的几种方法的关系如图 4-18所示。
……
局部概念模式 (Local Conceptual Shema)
局部内模式
DB 场地1 4-2 分布式数据库系统的模式结构
DB 场地2
4．分布式数据库管理系统
分布式数据库管理系统与集中式数据库管理系统 一样，是对数据进行管理和维护的一组软件，是分布 式数据库系统的重要组成部分，是用户与分布式数据 库的接口。分布式数据库管理系统包括3个主要部分 全局数据库管理系统 局部数据库管理系统 通信管理程序。
第四章+数据库
Page 6
5. 数据库设计器的打开 命令格式: 命令格式 MODIFY DATABASE [<数据库名 ] 数据库名>] 数据库名 功能:在数据库打开的状态下,使用MODIFY 功能:在数据库打开的状态下,使用 DATABASE命令可以打开数据库设计器. 命令可以打开数据库设计器. 命令可以打开数据库设计器 若当前没有打开数据库,使用MODIFY 若当前没有打开数据库,使用 DATABASE <数据库名 可以打开数据库设计器 数据库名>可以打开数据库设计器 数据库名 可以打开数据库设计器; 若缺省数据库名,系统弹出"打开"对话框, 若缺省数据库名,系统弹出"打开"对话框,用 户可选择要打开的数据库. 户可选择要打开的数据库. 4.1.3 数据库表的基本操作
Page 10
(2)打开表的同时指定工作区的命令 ) 格式:USE <表名 IN <工作区 [ALIAS <别名 ] 表名> 工作区> 别名>] 格式 表名 工作区 别名 功能:在指定的工作区打开表,但不改变当前工作区, 功能 在指定的工作区打开表,但不改变当前工作区,若要改变工作 在指定的工作区打开表 区还需使用SELECT命令. 命令. 区还需使用 命令
一个数据表只能属于一个数据库, 一个数据表只能属于一个数据库,若想将表添加到其他 数据库中,必须先从当前数据库中移去该表. 数据库中,必须先从当前数据库中移去该表.
Page 7
4.2 多工作区操作 4.2.1 工 作 区 1. 基本概念 (1)工作区号 ) 工作区就是用来存放表的内存空间. 工作区就是用来存放表的内存空间.Visual FoxPro 6.0提供了 提供了32767个工作区,编号从 到 个工作区, 提供了 个工作区 编号从1到 32767. . 一个工作区同一时刻只可以打开一个表. 一个工作区同一时刻只可以打开一个表. 同一时刻一个表只能在一个工作区被打开 .
5. 数据库设计器的打开 命令格式: 命令格式 MODIFY DATABASE [<数据库名 ] 数据库名>] 数据库名 功能:在数据库打开的状态下,使用MODIFY 功能:在数据库打开的状态下,使用 DATABASE命令可以打开数据库设计器. 命令可以打开数据库设计器. 命令可以打开数据库设计器 若当前没有打开数据库,使用MODIFY 若当前没有打开数据库,使用 DATABASE <数据库名 可以打开数据库设计器 数据库名>可以打开数据库设计器 数据库名 可以打开数据库设计器; 若缺省数据库名,系统弹出"打开"对话框, 若缺省数据库名,系统弹出"打开"对话框,用 户可选择要打开的数据库. 户可选择要打开的数据库. 4.1.3 数据库表的基本操作
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(2)打开表的同时指定工作区的命令 ) 格式:USE <表名 IN <工作区 [ALIAS <别名 ] 表名> 工作区> 别名>] 格式 表名 工作区 别名 功能:在指定的工作区打开表,但不改变当前工作区, 功能 在指定的工作区打开表,但不改变当前工作区,若要改变工作 在指定的工作区打开表 区还需使用SELECT命令. 命令. 区还需使用 命令
一个数据表只能属于一个数据库, 一个数据表只能属于一个数据库,若想将表添加到其他 数据库中,必须先从当前数据库中移去该表. 数据库中,必须先从当前数据库中移去该表.
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4.2 多工作区操作 4.2.1 工 作 区 1. 基本概念 (1)工作区号 ) 工作区就是用来存放表的内存空间. 工作区就是用来存放表的内存空间.Visual FoxPro 6.0提供了 提供了32767个工作区,编号从 到 个工作区, 提供了 个工作区 编号从1到 32767. . 一个工作区同一时刻只可以打开一个表. 一个工作区同一时刻只可以打开一个表. 同一时刻一个表只能在一个工作区被打开 .
数据库原理与设计-第四章
练习：
1、在关系R（R#，RN，S#）和S（S#，SN，SD）中，R的主键
是R#，S的主键是S#，则S#在R中称为 外键
。
2、用户选作元组元组标识的一个侯选键称为 主键
。
3、关系模式的任何属性（ A ）。
A、不可再分
B、可再分
C、命名在该关系模式中可以不惟一 D、以上都不是
4、一个关系数据库文件中的各条记录（ B ）
练习：
1、分别建立表dept1和emp1，并在二者之间定义关联。
表名
列名
数据约束
约束
DEPT1
Dno NAME
Decimal(3) VARCAHR(10)
PRIMARY KEY
LOC
VARCHAR(20)
表名 EMP1
列名 数据类型
Eno
Decimal(4)
NAME VARCHAR(10)
Salary Decimal(6,2)
Dno
Decimal(3)
约束
UNIQUE
FOREIGN KEY 级联删除
2、增加约束
（1）值唯一； （2）可有一个且仅有一个空值。
唯一约束既可以在列级定义，也可以在表 级定义。
【例4-4】示例。
（1）建立employee表，在employee表中定义一个phone字段， 并为phone字段定义指定名称的唯一约束。
CREATE TABLE employee ( empno DECIMAL(2) PRIMARY KEY, name VARCHAR(8), age DECIMAL(3), phone VARCHAR(12), deptno DECIMAL(2), CONSTRAINT emp_phone UNIQUE(phone) );
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1︰2.5万 1︰ 1万 1︰ 5千
图层概念：计算机内二维阵列中的每个单元仅能容 纳一个数值，为表达不同的地图数据，必须被分离 成不同的二维阵列来储存，每个储存层及储存的数 据被称为图层 。 图层结构：不同的图层组织在一起形成了图层结构。
栅格数据分层
建筑物 森林 土壤 地貌
Z
Y X
空间数据分层方法：
3、大地坐标与高斯平面直角坐标的转换
正转换：大地坐标 平面直角坐标
，
其中，S ——赤道到测点纬度
的经线长
4.2 空间区域框架与图层结构
一、空间区域框架 空间区域框架：就是按区域储存和表达空间信息 的一套规则。 1、分为：自然区域框架，行政区域框架，自然行政综合区域框架，和地理网格区域框架。
2、地形图都是以地理网格区域框架作为储存和 表达空间数据的基础。一般的专题图或以所研 究的自然区域，或行政区域，或以自然-行政 综合区域框架为基础。
（2）属性数据
采用数据库管理方式（DBMS），如dbase， foxbase，Oracle等。 （3）图形数据与属性数据的连接 根据属性表中的唯一公共标识来连接 图形文件 属性文件
标识符
（5）混合式空间数据库和一体化空间数据 库功能结构举例（以Arcview为例） 1）以Arcview为例，理解混合式空间数据结构
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
M I a b c d e II f g
1
2
3
4
5
6
网络数据库模型 优点： •能明确而方便地表示数据间的复杂关系 •数据冗余小 缺陷： •网状结构的复杂，增加了用户查询和定 位的困难。 •需要存储数据间联系的指针，使得数据 量增大 •数据的修改不方便（指针必须修改）
A.文件类型
矢量数据.shp 栅格数据.grd 属性数据.dbf
（5）数据保护。
二、GIS空间数据库
1、GIS空间数据库特点
1）复杂性
A.数据类型复杂：空间数据和属性数据紧密相连 B.数据结构复杂：包括矢量和栅格两种结构
C.数据之间关系复杂：空间数据与属性数据既相 互独立又密切联系
2）多样性
查询与检索同时涉及空间与属性数据，经常引 入算法与模型。
3）数据量大
农地 2，8，9 1，4，5， 林地 6，10 牧地 3，7
4，6，10 1
2，3，8， 9
现在要查询土地资源数据库中，利用现状为 林地，地貌类型为缓坡、坡向为半阳的地块。
方法：查询倒排文件并进行逻辑运算。 （1）查利用现状倒排表得林地的地块号为： [1，4，5，6，10]； （2）查地貌类型倒排表得缓坡的地块号： [1，5，6，10]； （3）查坡向倒排表得半阳的地块号： [4，6，10]； （4）对（1），（2），（3）所得结果求交得： [6，10]。 符合条件的地块为6号和10号地块。
4
5 6 Ⅰ Ⅰ Ⅰ a b c
x4
x5 x6 1 2 3
y4
t5 y6 2 3 4
地 图
M
Ⅰ
Ⅱ
线
Ⅰ
d
e f g
4
3 5 6
1
5 6 4
多 边 形
Ⅰ a Ⅱ c
b
e
c
f
d
g
Ⅱ Ⅱ Ⅱ
关系数据库模型
优点： 结构特别灵活，满足所有布尔逻辑运 算和数学运算规则形成的查询要求 能搜索、组合和比较不同类型的数据 增加和删除数据非常方便 缺陷： 数据库大时，查找满足特定关系的数 据费时 对空间关系无法满足
2. 子午线圈（经圈）和平行圈（纬圈）
3. 大地地理坐标系统
二、正射投影
概念：
把地球表面上的细部投影 到与投影中心正切的面上
特点：
随着距投影中心的距离增 加，比例尺变小，位移增 大。只适用于小面积。
三、圆锥投影与百万分之一地图投影
1、圆锥投影： 以圆锥面为投影面，圆锥轴与地轴重合，圆 锥面与某一纬线相切或相割。按着某种条件 及数学法则将地球上的经纬线投影到圆锥面 然后按圆锥某一条母线切展平即获得园锥投 影，可分切圆锥投影和割圆锥投影
关系数据库模型
关系数据库模型是以记录组或数据表的形式 组织数据，以便于利用各种地理实体与属性 之间的关系进行存储和变换，不分层也无指 针，是建立空间数据和属性数据之间关系的 一种非常有效的数据组织方法。
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
1
x1 x2 x3
y1 y2 y3
点
2 3
数据库与传统文件系统的差别: （1）数据独立于应用程序而集中管理， 实现了数据共享，减少了冗余，提高了效 益；
（2）在数据间建立了联系，从而使数据 库能反映出现实世界中信息的联系。
数据库的主要特征（与传统文件管理相比）： （1）数据集中控制； （2）数据冗余度小； （3）数据独立； （4）复杂的数据模型；
2、直角平面坐标系 （高斯坐标）
1、每一带中央子午线的投影线为该带的平面直角坐标系 的纵轴（X轴），赤道的投影为横轴（Y轴），交点 为坐标原点。 2、为了避免横轴坐标出现负值，纵轴西移动500km，所 以原坐标原点的坐标为(0，500km)。 3、为了避免不同带之间地点出现相同的高斯平面直角坐 标，高斯平面直角坐标系规定在横坐标Y值前标以投 影带的编号（n）。
在土地资源数据文件中，地块号为关键字， 地貌类型、坡度、坡向、利用现状为次关 键字。对次关键字分别建立倒排表。
地貌类型倒排表 坡向倒排表 利用现状倒排表
次关键 地块号 字 3， 7 陡坡 2， 8 垣面 4 沟道 9 宽顶梁 缓坡 1，5，6，
10
次关键 字 阴 半阳 半阴
阳
地块号 5，7
次关键 地块号 字
2、百万分之一地图投影： 采用改良的多圆锥投影和等角圆锥投影
改良的园锥投影：为减少变形，令许多圆锥 与地球相切并规定按“经6纬4”分幅，每幅 单独投影。
四、高斯---克吕格投影及直角平面坐标系
1、高斯-克吕格投影
为等角横切圆柱投影。我国比例尺大于1︰50万的 地形图均用此投影。该投影先把地球按经度6度分 带，由西向东共划60个投影带
土地资源文件
地块号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 地貌类型 缓坡 垣面 陡坡 沟道 缓坡 缓坡 陡坡 垣面 宽梁顶 缓坡 坡度 5°~10 ° <3 ° >15 ° <5 ° 5 °~10 ° 5 °~10 ° >15 ° <3 ° <3 ° 5 °~15 ° 坡向 半阴 阳 阳 半阳 阴 半阳 阴 阳 阳 半阳 利用现状 林地 农地 牧地 林地 林地 林地 牧地 农地 农地 林地
查找速度快，节省空间。
索引文件：带有索引表的文件，在索引 表中存放记录的关键字和记录在文件中 的位置。 索引区：存放索引表
数据区：存放主文件
查询：先查索引表，再按索引表所指地 址查记录。 在GIS中，空间数据量大，使用索引文 件可以提高系统运行速度。
数据文件
弧段号 1
. . .
左多边形号 右多边形号
4.3 空间数据库的总体结构
一、数据库概述
1、数据库概念： 一个数据库就是有关事物及其它们彼此之间 关系的信息集合，这些信息的集合是按一定的数 据模型和逻辑结构被储存一个或多个适合于计算 机的数据文件之中。
2、计算机对数据的管理经历的三个发展阶段： 1）程序管理阶段：
2）文件管理方式：顺序、随机、索引、倒排 文件等 3）数据库管理系统：层次模型、网状模型和 关系模型等
弧段坐标数据
弧索引表
弧段号 1
. . .
物理地址 80
. . .
倒排文件：在多关键字文件中，建立一系列 次关键字索引表。这种次关键字的索引表称 作倒排文件。 次关键字索引表中每个索引项应包含次 关键字及具有同一次关键字的多个记录的主 关键字或物理记录号。 优点：对复杂的多关键字查询时，可在倒排 表中先完成查询的“交”、“并”等逻辑运 算，然后将得到的结果再对主文件中记录进 行存取。即把对记录的操作转换成地址集合 的运算，提高了查询的速度。
3、地形图区域框架的划分（国际分幅法规）
（1）国际标准图幅以1︰100万的地图为基础划分
纬差4度，从赤道向南北各自分成22带，用A，B，C，……， V表示带名； 经差6度，从东经180度起，由西向东分成60带，用1，2， 3，……，60，表示带名； 纵横交错形成地理网格， 每个网格作为1︰100万 地图的空间区域框架， 用横、纵带名双编码表 示，如L—52（北纬44~48， 东经126~132）
1）程序管理： 10 Read x, y, z 20 a=x+y …… 100 data 3, 7, 8, 3, 4, 10
2 ）文件管理： 顺序文件:按记录进入文件的先后顺序存放。 优点：结构简单，连续存取速度快 缺点：不便于插入、删除和修改等操作 随机文件：采用关键字变地址方法组织文件。
优点：文件随机存放，插入删除方便，
c 4 3
e 5 5
f 6 6
g 4
层次数据库模型
优点： 存取方便且速度快 结构清晰，容易理解 数据修改和数据库扩展容易实现 检索关键属性十分方便 缺陷： 结构呆板，缺乏灵活性 同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边） 不适合于拓扑空间数据的组织
网络数据库模型
网络模型用连接指令或指针来确定数据间的 显式连接关系，采用图数据结构，具有图数 据结构的一系列特点。表达的数据关系是多 对多，且数据之间具有显式的连接关系，但 没有层次关系 。
空间区域框架及图层结构
空间数据的录入及处理 空间数据管理
4.1 地图投影和坐标系统
图层概念：计算机内二维阵列中的每个单元仅能容 纳一个数值，为表达不同的地图数据，必须被分离 成不同的二维阵列来储存，每个储存层及储存的数 据被称为图层 。 图层结构：不同的图层组织在一起形成了图层结构。
栅格数据分层
建筑物 森林 土壤 地貌
Z
Y X
空间数据分层方法：
3、大地坐标与高斯平面直角坐标的转换
正转换：大地坐标 平面直角坐标
，
其中，S ——赤道到测点纬度
的经线长
4.2 空间区域框架与图层结构
一、空间区域框架 空间区域框架：就是按区域储存和表达空间信息 的一套规则。 1、分为：自然区域框架，行政区域框架，自然行政综合区域框架，和地理网格区域框架。
2、地形图都是以地理网格区域框架作为储存和 表达空间数据的基础。一般的专题图或以所研 究的自然区域，或行政区域，或以自然-行政 综合区域框架为基础。
（2）属性数据
采用数据库管理方式（DBMS），如dbase， foxbase，Oracle等。 （3）图形数据与属性数据的连接 根据属性表中的唯一公共标识来连接 图形文件 属性文件
标识符
（5）混合式空间数据库和一体化空间数据 库功能结构举例（以Arcview为例） 1）以Arcview为例，理解混合式空间数据结构
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
M I a b c d e II f g
1
2
3
4
5
6
网络数据库模型 优点： •能明确而方便地表示数据间的复杂关系 •数据冗余小 缺陷： •网状结构的复杂，增加了用户查询和定 位的困难。 •需要存储数据间联系的指针，使得数据 量增大 •数据的修改不方便（指针必须修改）
A.文件类型
矢量数据.shp 栅格数据.grd 属性数据.dbf
（5）数据保护。
二、GIS空间数据库
1、GIS空间数据库特点
1）复杂性
A.数据类型复杂：空间数据和属性数据紧密相连 B.数据结构复杂：包括矢量和栅格两种结构
C.数据之间关系复杂：空间数据与属性数据既相 互独立又密切联系
2）多样性
查询与检索同时涉及空间与属性数据，经常引 入算法与模型。
3）数据量大
农地 2，8，9 1，4，5， 林地 6，10 牧地 3，7
4，6，10 1
2，3，8， 9
现在要查询土地资源数据库中，利用现状为 林地，地貌类型为缓坡、坡向为半阳的地块。
方法：查询倒排文件并进行逻辑运算。 （1）查利用现状倒排表得林地的地块号为： [1，4，5，6，10]； （2）查地貌类型倒排表得缓坡的地块号： [1，5，6，10]； （3）查坡向倒排表得半阳的地块号： [4，6，10]； （4）对（1），（2），（3）所得结果求交得： [6，10]。 符合条件的地块为6号和10号地块。
4
5 6 Ⅰ Ⅰ Ⅰ a b c
x4
x5 x6 1 2 3
y4
t5 y6 2 3 4
地 图
M
Ⅰ
Ⅱ
线
Ⅰ
d
e f g
4
3 5 6
1
5 6 4
多 边 形
Ⅰ a Ⅱ c
b
e
c
f
d
g
Ⅱ Ⅱ Ⅱ
关系数据库模型
优点： 结构特别灵活，满足所有布尔逻辑运 算和数学运算规则形成的查询要求 能搜索、组合和比较不同类型的数据 增加和删除数据非常方便 缺陷： 数据库大时，查找满足特定关系的数 据费时 对空间关系无法满足
2. 子午线圈（经圈）和平行圈（纬圈）
3. 大地地理坐标系统
二、正射投影
概念：
把地球表面上的细部投影 到与投影中心正切的面上
特点：
随着距投影中心的距离增 加，比例尺变小，位移增 大。只适用于小面积。
三、圆锥投影与百万分之一地图投影
1、圆锥投影： 以圆锥面为投影面，圆锥轴与地轴重合，圆 锥面与某一纬线相切或相割。按着某种条件 及数学法则将地球上的经纬线投影到圆锥面 然后按圆锥某一条母线切展平即获得园锥投 影，可分切圆锥投影和割圆锥投影
关系数据库模型
关系数据库模型是以记录组或数据表的形式 组织数据，以便于利用各种地理实体与属性 之间的关系进行存储和变换，不分层也无指 针，是建立空间数据和属性数据之间关系的 一种非常有效的数据组织方法。
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
1
x1 x2 x3
y1 y2 y3
点
2 3
数据库与传统文件系统的差别: （1）数据独立于应用程序而集中管理， 实现了数据共享，减少了冗余，提高了效 益；
（2）在数据间建立了联系，从而使数据 库能反映出现实世界中信息的联系。
数据库的主要特征（与传统文件管理相比）： （1）数据集中控制； （2）数据冗余度小； （3）数据独立； （4）复杂的数据模型；
2、直角平面坐标系 （高斯坐标）
1、每一带中央子午线的投影线为该带的平面直角坐标系 的纵轴（X轴），赤道的投影为横轴（Y轴），交点 为坐标原点。 2、为了避免横轴坐标出现负值，纵轴西移动500km，所 以原坐标原点的坐标为(0，500km)。 3、为了避免不同带之间地点出现相同的高斯平面直角坐 标，高斯平面直角坐标系规定在横坐标Y值前标以投 影带的编号（n）。
在土地资源数据文件中，地块号为关键字， 地貌类型、坡度、坡向、利用现状为次关 键字。对次关键字分别建立倒排表。
地貌类型倒排表 坡向倒排表 利用现状倒排表
次关键 地块号 字 3， 7 陡坡 2， 8 垣面 4 沟道 9 宽顶梁 缓坡 1，5，6，
10
次关键 字 阴 半阳 半阴
阳
地块号 5，7
次关键 地块号 字
2、百万分之一地图投影： 采用改良的多圆锥投影和等角圆锥投影
改良的园锥投影：为减少变形，令许多圆锥 与地球相切并规定按“经6纬4”分幅，每幅 单独投影。
四、高斯---克吕格投影及直角平面坐标系
1、高斯-克吕格投影
为等角横切圆柱投影。我国比例尺大于1︰50万的 地形图均用此投影。该投影先把地球按经度6度分 带，由西向东共划60个投影带
土地资源文件
地块号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 地貌类型 缓坡 垣面 陡坡 沟道 缓坡 缓坡 陡坡 垣面 宽梁顶 缓坡 坡度 5°~10 ° <3 ° >15 ° <5 ° 5 °~10 ° 5 °~10 ° >15 ° <3 ° <3 ° 5 °~15 ° 坡向 半阴 阳 阳 半阳 阴 半阳 阴 阳 阳 半阳 利用现状 林地 农地 牧地 林地 林地 林地 牧地 农地 农地 林地
查找速度快，节省空间。
索引文件：带有索引表的文件，在索引 表中存放记录的关键字和记录在文件中 的位置。 索引区：存放索引表
数据区：存放主文件
查询：先查索引表，再按索引表所指地 址查记录。 在GIS中，空间数据量大，使用索引文 件可以提高系统运行速度。
数据文件
弧段号 1
. . .
左多边形号 右多边形号
4.3 空间数据库的总体结构
一、数据库概述
1、数据库概念： 一个数据库就是有关事物及其它们彼此之间 关系的信息集合，这些信息的集合是按一定的数 据模型和逻辑结构被储存一个或多个适合于计算 机的数据文件之中。
2、计算机对数据的管理经历的三个发展阶段： 1）程序管理阶段：
2）文件管理方式：顺序、随机、索引、倒排 文件等 3）数据库管理系统：层次模型、网状模型和 关系模型等
弧段坐标数据
弧索引表
弧段号 1
. . .
物理地址 80
. . .
倒排文件：在多关键字文件中，建立一系列 次关键字索引表。这种次关键字的索引表称 作倒排文件。 次关键字索引表中每个索引项应包含次 关键字及具有同一次关键字的多个记录的主 关键字或物理记录号。 优点：对复杂的多关键字查询时，可在倒排 表中先完成查询的“交”、“并”等逻辑运 算，然后将得到的结果再对主文件中记录进 行存取。即把对记录的操作转换成地址集合 的运算，提高了查询的速度。
3、地形图区域框架的划分（国际分幅法规）
（1）国际标准图幅以1︰100万的地图为基础划分
纬差4度，从赤道向南北各自分成22带，用A，B，C，……， V表示带名； 经差6度，从东经180度起，由西向东分成60带，用1，2， 3，……，60，表示带名； 纵横交错形成地理网格， 每个网格作为1︰100万 地图的空间区域框架， 用横、纵带名双编码表 示，如L—52（北纬44~48， 东经126~132）
1）程序管理： 10 Read x, y, z 20 a=x+y …… 100 data 3, 7, 8, 3, 4, 10
2 ）文件管理： 顺序文件:按记录进入文件的先后顺序存放。 优点：结构简单，连续存取速度快 缺点：不便于插入、删除和修改等操作 随机文件：采用关键字变地址方法组织文件。
优点：文件随机存放，插入删除方便，
c 4 3
e 5 5
f 6 6
g 4
层次数据库模型
优点： 存取方便且速度快 结构清晰，容易理解 数据修改和数据库扩展容易实现 检索关键属性十分方便 缺陷： 结构呆板，缺乏灵活性 同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边） 不适合于拓扑空间数据的组织
网络数据库模型
网络模型用连接指令或指针来确定数据间的 显式连接关系，采用图数据结构，具有图数 据结构的一系列特点。表达的数据关系是多 对多，且数据之间具有显式的连接关系，但 没有层次关系 。
空间区域框架及图层结构
空间数据的录入及处理 空间数据管理
4.1 地图投影和坐标系统