空间数据库系统设计
极地空间数据库管理系统设计与实现
ｅ ｄ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｂ ｌ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｉ ｓ ａ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｐ ｉ ｅ ｃ ｅ ｏ ｆ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ．Ｉ ｆ ｎ ｏ ｔ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｌ ｙ ｋ ｅ ｐ ｔ ，ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｓ ｓ ｇｅ ａ ｏ ｆ ｔ ｉ ｍｅ ，ｆ ｒ ａ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
０ 引 言
目前 ， 随着 南 、 北极 科 学奥 秘 和 环境 资 源 价值 被 不 断 揭示， 极 地 区域 的 国 际战 略地 位迅 速 提 升 ， 世 界有 关 国家 围绕极 地 和 海 洋 权 益 争 夺 已 呈 现 日益 加 剧 的态 势 。美 国、 俄 罗斯 、 加拿 大 等 国家 ， 纷 纷 制 订 国家 南 、 北极政策 ， 宣示 其 在南 、 北 极 的 国家 利 益 ， 明 确 提 出 了在 南 、 北 极 的 发 展 目标 ， 并 积极 组 织 实 施 紧密 围绕 其 国家 目标 的考 察 专 项来 巩 固其软实 力 ， 不 断强 化其 在极地 的实 质性 存在 。
Ｓ Ｕ Ｇｕ ａ ｎ ｇ—ｒ ｉ ，Ｚ ＨＡＮＧ Ｙｕ，Ｗ ＡＮ Ｙｕ ｎ—ｘ ｉ ｎ
（ Ｈｅ ｌ ｆ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ８ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ—ｍａ ｋ ｉ ｎ ｇ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ａｒ ｃ Ｓ Ｄ Ｅ；Ｇｅ ｏ Ｄａ ｔ ａ ｂ ｓｅ ａ ；ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ｂａ ａ ｓ ｅ ；ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｒｃ ａ ｔ ｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｌ ￣ ｈ ｅ ｘ ｐ ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
如何进行地理信息系统的空间数据库设计与管理
如何进行地理信息系统的空间数据库设计与管理地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于存储、管理、分析和展现地理数据的系统。
而地理信息系统的核心组成部分之一就是空间数据库，它是存储地理数据的关键。
本文将就如何进行地理信息系统的空间数据库设计与管理展开讨论。
一、空间数据库的设计1. 数据需求分析在进行空间数据库设计之前，首先要进行数据需求分析。
这一步骤是非常重要的，它涉及到对地理数据使用者的需求进行全面的了解，以确定数据库需要支持的功能和提供的数据类型。
2. 数据模型选择选择合适的数据模型是空间数据库设计的基础。
根据不同的需求，可以选择层次模型、关系模型、对象模型或者面向对象模型等。
在选择数据模型的过程中，要充分考虑数据库的性能、可扩展性和易用性。
3. 空间数据结构设计空间数据是地理信息系统中最核心的数据类型之一。
在设计空间数据结构时，可以选择点、线、面等几何对象来表示地理要素，并且要确定几何对象的属性。
4. 数据库表设计根据数据模型和空间数据结构的设计，进行数据库表的设计。
在设计表结构时，要合理划分不同的逻辑单元，并确定各个属性的数据类型和约束条件。
二、空间数据库的管理1. 数据采集数据采集是获取地理数据的过程。
常见的数据采集方法包括GPS测量、遥感影像解译、地理调查等。
在进行数据采集时，要注意数据的准确性和完整性，确保采集到的数据能符合数据库设计的要求。
2. 数据输入与编辑将采集到的地理数据输入到数据库中，并进行相应的编辑。
数据输入的过程中要尽量避免错误和重复，可以通过数据验证和数据清洗等手段来确保数据的质量。
3. 数据存储与索引将数据存储到数据库中，并对数据进行索引以提高查询和分析的效率。
在进行数据存储和索引时，要考虑数据库的性能和空间数据的特点，选择合适的存储结构和索引策略。
4. 数据查询与分析通过SQL查询语言或者专门的GIS分析工具，进行数据查询和分析。
空间数据库构建的基本原则与技巧
空间数据库构建的基本原则与技巧引言空间数据库是指将地理信息数据存储、管理和查询的系统，它在各个领域的应用日益广泛。
空间数据库的构建既需要依靠科学的原则指导，也需要在实践中灵活应用各种技巧。
本文将探讨空间数据库构建的基本原则与技巧。
一、选择合适的数据库管理系统在空间数据库的构建过程中，选择合适的数据库管理系统(DBMS)是至关重要的。
不同的DBMS有着各自的特点和适用场景，如Oracle Spatial适用于大规模数据处理，PostGIS适用于开源环境，ESRI的ArcGIS适用于集成桌面环境等等。
因此，在空间数据库构建之初，需要结合实际需求选择合适的DBMS。
二、规范数据模型设计数据模型是空间数据库的核心，它决定了数据的结构和关系。
在进行数据模型设计时，应遵循以下原则：1.理清数据组织的层次结构：根据实际需求，将数据进行层次划分，形成合理的数据组织结构。
例如，将国家、省份、城市、街道等划分为不同的数据层次。
2.采用合适的数据结构：根据实际需求，选择合适的数据结构来表示空间数据。
常用的数据结构包括点、线、面等，可以根据数据特点进行选择。
3.建立正确的数据关系：在数据模型设计中，正确建立实体之间的关系非常重要。
例如，建立城市与街道之间的关系，可以使用城市ID与街道ID进行关联。
三、数据采集与处理1.数据采集：数据采集是构建空间数据库的第一步，它直接影响到数据的质量和准确性。
在数据采集过程中，应采用合适的GPS设备或测量仪器，确保数据的精确度。
同时，采集过程中还应注重数据的完整性，避免遗漏关键信息。
2.数据处理：在数据采集完成后，需要对原始数据进行处理和整理。
首先，对数据进行质量控制，删除错误或不完整的数据。
然后，根据实际需求进行数据清洗、转换和投影等处理，确保数据的一致性和可用性。
四、数据索引与查询优化数据索引是提高空间数据库查询效率的关键手段。
在构建空间数据库时，应合理选择和创建索引，以提升查询性能。
空间数据库设计步骤与内容
空间数据库设计步骤与内容
空间数据库是指在地理信息系统(GIS)中应用的一种数据库，它存储和管理与空间相关的数据和信息。
为了设计一个高效的空间数据库，必须遵循以下步骤和内容：
1.需求分析：首先需要明确用户的需求，包括数据类型、数据量、数据更新频率等。
2.数据采集：采集空间数据，可以通过卫星图像、数字地图、GPS 数据等方式获取。
3.数据处理：对采集到的数据进行处理，包括数据格式转换、数据清洗、数据拓扑检查等。
4.空间数据模型设计：根据需求和采集的数据，设计空间数据模型，包括数据表结构、空间索引等。
5.数据库系统设计：选择适合的数据库系统，如Oracle、MySQL、PostgreSQL等，设计数据库系统结构。
6.数据导入：将处理好的空间数据导入到数据库中，建立空间数据表和索引。
7.数据库应用程序设计：根据需求和数据库系统，设计应用程序，如GIS应用程序、Web应用程序等。
8.数据管理：管理空间数据，包括数据备份、数据维护、数据更新等。
9.性能优化：调整数据库系统参数，优化数据库查询效率，提高系统性能。
以上是设计空间数据库的步骤和内容，需要充分考虑用户需求和数据特点，以提高空间数据管理和应用的效率和质量。
地理信息系统空间数据库
三、关系模型
用二维表来表达实体和实体之间的联系。使得设 计、操纵较为容易。
四、三种传统数据模型的比较
§4.3 空间数据库概念模型设计 —语义模型和面向对象模型
• 传统数据模型的弱点： （1）以记录为基础的结构不能很好面向用户
传统模型－记录；现实世界－事务、实体。有时不对应。
（2）不能以自然对象（Object)：实体的抽象（基本元素），封装了数据和操作集 的实体。
• 消息（Message）：请求 对象执行某一操作或回答 某些信息的要求。
• 类：描述一组对象的共同特征。类和实体是抽象与具 体的关系。
3. 对象的性质
• 封装：
• 继承：某类对象可以自然地拥有另一类对象的某些特 征和功能。不必重复实现，减少代码。
2. 概念模型（空间特征，关系描述）
（1）空间特征：点、线、面、体四种基本类型； （2）实体在空间、时间、属性三方面存在联系： • 空间联系：空间位置、分布、关系、运动等； • 时间联系：客体随时间变化，可构成时态数据库； • 属性关系：属性多级分类中的从属关系、聚类关系、相
关关系。
3. 空间数据库的数据模型设计
层次、网状显式地描述关系，但不自然；关系模型联系隐 含，必须检索全部记录才能确定。
（3）语义贫乏
用单一结构描述描述“交互”、“从属”、“构成”等众 多联系，语义上无法区别。
（4）数据类型太少
只提供常用的简单数据类型，不能自定义新的数据类型。
一、语义数据模型
－实体联系模型（E –R模型）
• 提供三种语义概念：
（1）实体：客观存在的起独立作用的客体。 （2）联系：实体间的相互作用或对应关
系:1:1,1:N,M:N, （3）属性：对实体和联系特征的描述。
基于空间数据库的地理信息系统设计与优化
基于空间数据库的地理信息系统设计与优化地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是一种以计算机为核心，以地图为基础，用于存储、管理、分析和展示地理空间数据的信息系统。
而基于空间数据库的地理信息系统设计与优化是对GIS系统的重要工作。
本文将从数据库设计和系统优化两方面探讨基于空间数据库的地理信息系统的设计与优化。
在进行基于空间数据库的地理信息系统设计时，数据模型是一个关键环节。
数据模型决定了系统能够存储和处理的数据类型，对于地理信息系统而言，空间数据的存储和分析是重中之重。
传统的关系型数据库由于其不擅长处理空间数据的特性，无法满足地理信息系统的需求，因此需要考虑采用专门的空间数据库。
目前常用的空间数据库包括PostGIS、Oracle Spatial和Microsoft SQL Server等。
在地理信息系统设计中，需要考虑到空间数据的建模和空间数据的操作。
空间数据的建模需要选择合适的几何表示方法，例如点、线、面等，以及二维或三维空间。
同时，还需要定义属性数据和空间数据之间的关联关系。
在空间数据的操作方面，主要包括空间查询、空间分析和空间可视化等功能。
空间查询需要支持不同的空间关系判断，如相交、包含、邻接等；空间分析需要支持缓冲区分析、叠加分析等；空间可视化需要支持地图生成和空间数据展示等。
在进行基于空间数据库的地理信息系统优化时，主要从数据存储和数据查询两方面考虑。
首先，在数据存储方面，可以采用索引、数据压缩和划分等技术来提高数据的存储效率。
对于空间数据而言，使用适当的索引结构，如R树、四叉树等，可以加快空间查询操作的速度。
此外，可以将数据进行压缩，减小存储空间的占用，并且提高数据加载的速度。
对于大规模数据集，可以采用数据划分的方式，将数据划分成多个分区，分布在不同的物理存储介质上，以提高查询的并行性和响应速度。
其次，在数据查询方面，可以采用空间索引和查询优化等技术来提高查询性能。
基于ArcSDE的空间数据库设计及优化
基于ArcSDE的空间数据库设计及优化摘要空间数据库是地理信息系统（GIS）应用的核心部分，如何有效地组织并管理空间数据，建立更有效的空间数据模型，一直是GIS领域的主要研究方向。
文章重点讨论了空间数据库技术，以基于ArcSDE for Oracle的供水管网空间数据库的设计为实例，说明如何设计空间数据库及如何优化空间数据库。
关键词空间数据库；数据库设计；空间数据库优化；ArcSDE；GIS；供水管网空间数据库在GIS项目中发挥着核心的作用，集中表现在：用户在决策过程中，通过访问空间数据库获得空间数据，在决策过程完成后再将决策结果存储到空间数据库中。
可见，空间数据库的布局和存储能力对GIS功能的实现和工作的效率影响极大。
如何有效地组织并管理空间数据，建立更有效的空间数据模型，一直是GIS领域的主要研究方向。
本文针对ArcSDE for Oracle的供水管网空间数据库的设计进行了论述，说明如何设计空间数据库及如何优化空间数据库。
1ArcSDE的空间数据模型1）地理数据库（Geodatabase）。
ArcGIS地理数据库（Geodatabase）是ESRI 公司在ArcGIS 8版本引入的一个全新的空间数据模型，是建立在关系型数据库管理信息系统之上的统一的、智能化的空间数据库。
它是在新的一体化数据存储技术的基础上发展起来的新数据模型。
实现了Geodatabase之前所有空间数据模型都无法完成的数据统一管理，即在一个公共模型框架下对GIS通常所处理和表达的地理空间特征如矢量、栅格、TIN、网络、地址进行同一描述。
同时，Geodatabase是面向对象的地理数据模型，其地理空间特征的表达较之以往的模型更接近我们对现实事物对象的认识和表达。
2）Geodatabase的空间数据模型。
Geodatabase事实上是很多Geographic Dataset的集合，最基本的Dataset的类型包括Feature Classes、Raster Dataset、Attribute Tables。
空间数据库课程实践教学设计及案例展示
空间数据库课程实践教学设计及案例展示数据库课程是计算机科学及信息技术相关专业方向的核心课程，主要研究数据库系统的基本概念、原理、方法及其应用，包括数据库系统、数据模型、数据库查询语言、关系数据库设计、事务处理等核心内容．通过数据库系统课程的学习，使学生能够正确理解数据库的基本原理，熟练掌握数据库设计方法和应用技术，掌握科学研究的方法和软件开发的基础规律，增强学生实际动手能力和创新能力．目前，数据库产品市场９５％以上都是关系数据库产品．关系数据库理论是数据库设计的基础，掌握关系数据库课程理论是数据库课程设计的前提．数据库课程是研究数据处理技术的一门综合性学科，它是与离散数学、操作系统、数据结构、软件工程、计算机原理等学科及其他应用领域的知识和方法相结合的学科．数据库理论研究的核心内容是数据建模、数据规范化理论、数据库系统、数据库的安全性、完整性、数据恢复技术、模式分解理论和方法．只有掌握了数据库理论才能做好数据库设计［１］２２－４９．全国大部分院校都将数据库理论和应用作为两门课程开设，一门是数据库系统概论（主讲数据原理），另一门是数据库应用（主讲程序设计）．对于绝大多数学习者来讲，学习数据库的最终目的是掌握数据库应用方法和技术，在现有ｄｂｍｓ的基础上二次开发数据库产品，而不是开发新的ｄｂｍｓ，所以大多数高校往往在数据理论之前先开设数据应用课程，如ｖｉｓｕａｌｆｏｘｐｒｏ６．０、ｄｅｌｐｈｉ、ｏｒａｃｌｅ、ｓｑｌｓｅｒｖｅｒ、ａｃｃｅｓｓ等程序设计课程是关系数据库的产品，它们属于原理的具体应用部分．学习数据库应用课程后，便于掌握和应用数据库理论；反之，也只有学习了数据库理论才能更好地掌握和应用数据库技术．２数据库设计理论就是数据库理论的应用领域和延展２．１数据库理论在数据库设计中的指导应用按照规范设计的方法，将数据库设计分成６个阶段：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库的实行、数据库运行和维护．在数据库设计的每一个阶段，都相同程度地使用了数据库理论与方法，同时对数据库理论展开了多样的扩展．在概念结构设计中，核心内容就是数据建模，即为根据实体类型设计ｅ－ｒ（实体－联系）图．在ｅ－ｒ图中必须搞清楚哪些就是实体，哪些就是属性．从理论的角度来说，实体就是客观存在的，并可以相互区别的事物，属性就是对实体特征的叙述，但是它们之间既有必然区别，也存有一定联系．实体和属性不是绝对的，如果须要对属性进一步叙述，则属性就做为实体，反之，如果不须要对实体进一步叙述，则实体也可以做为另一实体的属性．比如，在设计职工档案管理数据库时，实体类型“职工”的属性：档案号，姓名，性别，出生日期，出席工作时间，学历，职称，职务，工资．如果只考量现在的工资，则工资就是职工实体的属性，但是如果考量职工的工资历史，则工资就是一个实体．在逻辑结构设计时，使用规范化理论、谋极小集和码的方法、模式水解理论和方法．２．２数据库设计理论是对数据库理论的延伸数据库设计理论对数据库理论在很多方面展开了延展和拓展，使数据库理论更加简便、便利和直观．在逻辑结构设计中，将概念模型的产品基本ｅ－ｒ图切换为逻辑结构的关系模型，就是模式水解理论的轻易应用领域，就是在数据库理论基础上的抽象化和延展，实体内和实体间的切换，实体间的每一个实体切换为一个关系，实体内的属性就是关系的属性，实体内属性的码就是关系的码．按照关系理论的函数倚赖，每一个实体中，码同意每一个属性，而模式水解中，码相同的分拆，左右两端的属性分拆做为一个水解，从操作方式方面增加了复杂性，所以设计理论与数据理论全然相符；数据库实体之间的.联系分成一对一、一对多、多对多和多实体之间的联系４种情况，这些切换在逻辑结构设计中都得出了转换规则，也全然满足用户模式水解理论，在模型优化时，使用极小集方法与设计理论的融合．３．１处理好数据库设计经验和数据库设计理论的关系数据库设计理论尽管比较完善，按照规范化理论，在函数倚赖领域，如果关系满足用户ｂｃｎｆ，不能存有数据缓存、填入异常、删除异常和更新异常，实际上关系规范化不一定必须达至ｂｃｎｆ；如果达至ｂｃｎｆ，不能发生缓存和各种异常，但可以发生查阅效率减少．这就要根据实际情况综合权衡．下面以规范化后的学生成绩管理系统为基准表明．学生成绩管理系统涵盖以下３个关系：学生（学号，姓名，性别，出生年月）；课程（课号，课名，学时，学分）；成绩（学号，课号，成绩）．我们经常查阅“某同学自学某课程的成绩”，这就须要３个关系的相连接，如果学生人数较多（数据库很大），可能将须要较长时间，但如果就是第１范式，则不须要相连接，如果就是第２范式，可能将相连接的次数较太少，也可以增加花费．在实际应用领域中，我们可能将不须要把关系分割至ｂｃｎｆ，也许只须要达至２ｎｆ，甚至１ｎｆ，也就是逆规范化，到底规范化至什么程度，必须结合实际问题和具体内容设计经验［２］３－３９．数据库课程是理论与应用结合较为紧密的一门课程．学习数据库课程的主要目的是为了应用．因此，为了深入浅出地讲授数据库理论，在每一章都设计一些课程实验，以便通过实践验证理论，同时掌握其应用方法，为后续的课程设计打下基础．在大部分教科书中，都是以ｓｑｌｓｅｒｖｅｒ为例，讲授ｓｑｌ语言、数据的安全性、完整性．在讲授ｓｑｌ语言时，可以让学生先建立数据库，结合所学内容对数据库进行查询、插入、删除、修改等实践操作，在实践的过程中真正理解并掌握ｓｑｌ语言的应用环境．在讲授数据库安全性和完整性时，利用数据库系统的实际应用让学生对系统做数据控制．提高学生对数据库课程的认识，激发学生的学习兴趣和欲望．３．３课程设计就是提高学生综合应用领域能力的关键课程设计是课程内容的展示，是对所学知识的延伸，是学生掌握学习内容、方法和技巧的综合体现．数据库设计理论主要是为了指导数据库的应用和实践，通过系统的理论学习和部分单元（如创建用户、创建视图、用户管理、权限管理等）的应用实践训练，充分认识到ｄｂａ在数据库系统中的作用．通过课程设计让学生在掌握数据库设计理论的同时掌握数据库课程设计的全过程，可以采取将学生分组的方式，为每组同学拟定相关题目，如学生档案管理系统、财务管理系统、售票管理系统等，设计可以采取集中设计和分散设计相结合的方式，如果条件允许可以集中７～１０天时间做课程设计，否则，可以利用周末时间集中设计，学生自己找业余时间，教师加强指导，题目在期中布置，期末老师验收．让每一位同学独立完成或者协助完成数据库设计的过程，同时，使每一组同学进行上机运行并调试，完成所有功能进行程序实现，最后组织设计答辩．教课评价方面，可将学生平时的课程设计和期末考试相结合，作为学期期末成绩．通过课程设计和设计答辩，学生不仅巩固了理论知识，丰富了课程实践，掌握了如何运用理论指导实践应用，也对今后其他课程设计以及毕业设计打下坚实的基础，取得较好的效果．３．４数据库课程设计的具体内容数据库设计是在指定的应用环境下，构建最优的数据库逻辑模式和物理结构，建立数据库及其应用系统，满足各种用户的各种需求（信息、管理和操作需求），并能够有效地存储和管理数据．数据库设计要按照需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施、数据库的运行和维护各个阶段突出特点严格进行结构设计是与行为设计的有机结合．每一个阶段都有具体的技术要求，教师提出要求让学生深入图书馆、学生管理部门或者企业进行系统调查，通过需求分析设计出数据流图，编写数据字典．概念结构设计是从数据流图和数据字典中提炼出ｅ－ｒ图，对ｅ－ｒ图优化后获得基本ｅ－ｒ图．按照转换规则和ｄｂｍｓ的转换功能将概念结构的产品基本ｅ－ｒ图转换为逻辑结构设计的关系模型．物理结构设计主要根据ｄｂｍｓ的详细特征设计存储结构和存取技术，最后经过优化、评价满足用户的效率要求．数据库实施和运行维护主要考虑代码的编写、调试、试运行和维护，涉及数据转储、安全性、完整性、数据组等问题．整个设计都是在数据库理论的指导下进行［３］－．４结语数据库课程设计是理论和实践的有机结合，随着计算机应用的深入，数据库应用在社会生活中越来越重要，应用范围也越来越广，如何使数据库理论和设计更好的结合是值得高校教师深入探讨的问题．只有不断的探索数据库课程设计理论，才能在实际应用中得到创新．。
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5、其他设计考虑因素 （1）避免使用触发器 （2）使用常用英语（或者其他任何语言）而不要使用编 码 （3）保存常用信息 （4）包含版本机制 （5）编制文档 （6）反复测试 （7）检查设计
思考题
1、空间数据库设计主要有几个阶段，各阶段的任务是什么？ 2、面向对象数据库有哪些主要特征？ 3、空间数据库设计的基本目标是什么？ 4、概念设计包括哪几个步骤？ 5、Geodatabase数据模型的主要技术优势在哪些方面？ 6、地理信息元数据主要包括哪些内容？ 7、空间数据库的设计内容是什么？ 8、简述面向对象数据库分析和设计的步骤及各阶段的工作 重点。
2、实体-联系模型（E-R） 包含三个基本成分：实体、联系和属性。概念设 计的结果可以用E-R进行直观地描述和表达。 建立E-R模型的起点是识别实体类型。实体类型是 实体的抽象，而不是具体的某个实体。 联系类型、属性类型。
几何中心 编号 人口数 名称 城镇 位于 起点 空间属性 道路中心线 长度 名称 道路 终点 长度 编号 类型
简化的E-R模型
一个实体类型必须有至少一个唯一标识符。通过它 来实现区分实例。唯一标识符的选择通常取决于建模过 程中实施层次的一些因素。 E-R模型允许建模者表达实体进入联系的方式。此 外，联系不仅能连接两个实体类型，也可以连接多个实 体类型，甚至可以连接一个实体及其自身。
依赖性实体：有的实体本身不能依据其属性值唯一 地被识别，而必须依赖于它所联系地其他实体才能被识 别。例如，我们说216国道江苏段。
（3）继承 在已有类的基础上定义新的对象类，以便包含自 己的属性和方法。 （4）持久性、对象标识 （5）并发控制 （6）阻抗失配 以面向对象的程序设计语言为基础，扩充形成面 向对象数据库查询语言，将从根本上解决阻抗失配问 题。
2、面向对象的分析和设计 （1）问题定义 提出一些全局性的问题，查明开发意图和开发目 标。 （2）系统分析 理解应用领域的问题，建立它的三种模型：对象 模型、动态模型和功能模型。 （3）系统设计
向上 转位
向下 转位
编号 类型 长度 道路 起点
表示 道路中心线
编号
名称
名称 管理
公路局
员工数
终点
坐标串
（3）实体的增加与删除 在建模过程中，由于对同一客体理解上的差异，同 一客体模型可能被化为不同的结果。 6、空间数据分层 数据分层的依据是专题内容、几何表达形式和拓扑 特征的差别，将真实世界模型概念化为若干个专题层叠 臵而成的图层模型。
（3）关系模型的优化 主要目标： ①关系中的数据冗余度小，以减少空间浪费，保证数 据完整性。 ②快速地从关系中存取数据。 认真分析用户需求，以便从最常用地查询要求中找 到使用最频繁地连接运算及相关地关系模式，并以此为 依据，对有关关系模式进行必要的合并。
四、面向对象的数据库设计
系统被看作是一些对象的集合，这些对象封装了描 述该对象的数据和操作该对象的方法，对象之间通过消 息来协作和交互。 1、面向对象数据库的基本特征 （1）对象 面向对象的数据模型将客观世界模型化一些相互 作用的集合。对象之间的相互作用通过消息机制来实 现。 （2）对象类 是对多个对象共同特性的统设计者和用户之间对系统的认识进 行沟通的有效手段。它可以表达建模对象的信息结构和 动态特征。 概念设计是逻辑设计和物理设计的基础。
1、概念设计的步骤 （1）确定应用领域 数据库设计必须有明确的应用领域。应用领域越 明确、越狭窄，相应的模型就越简单。 （2）确定用户需求 宗地图、土地利用规划图等。 （3）选择对象类型
具体地说，数据分层主要考虑两个因素： （1）不同专题内容的数据分别建立相应的层，同一层内 的数据有相同的属性信息。 （2）几何表达形式不同的数据分别单列成层。 （3）使用目的不同的数据应单独存放。 （4）不同部门的数据通常应该放入不同的层，这样便于 维护。 （5）不同安全级别的数据也应该单独存储。
土地利用
建筑物
d
o
图斑
线状地物
零星地物
住宅
农庄
EER模型中的特化关系
4、 E-R模型设计步骤 （1）设计局部的E-R模型。首先确定实体，然后确定联 系，最后确定实体与联系的属性。 （2）设计全局的E-R模型。基本过程是两两合并，直到 所有的局部E-R模型被合并到一个完整的全局E-R模 型。 （3）全局E-R模型的优化。通过消除冗余实体、冗余联 系和冗余属性以达到优化的要求。
（4）对象类型定义和属性描述 例如，对象类型：道路 定义：所有汽车可以通行的道路，但不包括长度 小于100m的道路。 属性：道路承载量 允许的取值范围：最小为0t,最大为30t. （5）对象类型的调整 （6）几何表示
（7）关系 继承关系 （8）质量要求 包括位臵精度、属性精度、现势性等。 （9）编码 标识符
三、关系型数据库设计
数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的 元素，这种表就称为关系。关系的集合就构成为关系模 型。 1、关系模型的基本概念 （1）关系 规范化的二维表。表的每行对应一个元组；表的 每列对应一个域，称为属性。 （2）主键 被用户选中的候选键。
（3）外键 （4）关系模式－对关系的描述 （5）关系模型 2、关系数据库设计理论 数据依赖理论和规范化理论 （1）数据依赖 它是施加于关系上的一种限制。这类限制不取决 于某一元组的某些属性取什么值，而是取决于两个元 组的某些属性的值是否相等。 函数依赖和多值依赖。
2、表和字段的设计－数据库逻辑设计 （1）标准化和规范化 （2）数据驱动 （3）考虑各种变化 （4）选择数字类型和文本类型尽量充足 （5）增加删除标记字段
3、索引－数据库逻辑设计 索引是从数据库中获取数据的最高效方式之一。95％ 的数据库性能问题都可以采用索引技术得到解决。 4、数据完整性设计－数据库逻辑设计 （1）完整性实现机制 （2）用约束而非商务规则强制数据完整性 （3）强制指示完整性 （4）使用查找控制数据完整性 （5）采用视图
道路中心线 编号 … 名称 路段 组成 起点 道路 终点 … 长度 编号 类型
包含依赖性实体的E-R模型
E-R模型优点： （1）基于实体、联系、属性等简单有力的概念，便于非 专家理解。 （2）容易转换成逻辑模型，方便映射到关系模式。 缺点： （1）缺少足够强有力的建模构造。
3、实体－联系扩展模型（EER） 与泛化、特化及属性继承机制密切相关。允许在数 据库描述中表达更丰富的语义，并可采用面向对象的方 法建模。 特化能够从已有的实体类型中创建新的实体类型， 允许从一个实例中区分出的某些实例有特定的属性，或 者与其他实体间有特定的联系。 泛化是在一组已经存在的类中识别它们共同的性 质，抽取这些共同性质建立一个新类。
需求分析
设计局部视图 概念结构设计 集成视图
设计逻辑结构 逻辑结构设计 优化逻辑结构
空 间 数 据 库 设 计 过 程
设计物理结构 物理结构设计 评价物理结构
数据库系统实现 数据库实施 试验性运行
否 加载数据库 满意 投入运行维护
是
2、空间数据库的设计目标 （1）满足用户要求 （2）准确模拟现实世界 数据模型的性质和数据库设计的质量。 （3）良好的数据库性能 减少冗余数据、有利于快速访问数据。 （4）能够被某个数据库管理系统接受
1、空间数据库的设计内容 （1）静态设计 即结构特性设计。包括概念结构设计和逻辑结构 设计。 （2）动态特性设计 确定数据库用户的行为和动作－数据库的行为特 性设计，包括设计数据库查询、事务处理和报表处理 等。 （3）物理设计 根据动态特性，把静态特性设计中得到的数据库 模式加以物理实现－设计数据库的存储模式和存取方 法。
3、地理信息元数据的组织 （1）按照元素性质来组织 （2）按照功能来组织 （3）按照使用范围来组织 （4）按照重要程度来组织
六、空间数据库设计考虑因素
1、设计数据库之前－需求分析阶段 （1）理解客户需求 （2）了解企业业务可以在以后的开发阶段节约大量的时 间。 （3）重视输入输出 （4）创建数据字典和E-R图表 （5）定义标准的对象命名规范
3、关系数据库设计步骤与方法 在关系数据库的逻辑设计阶段，其主要任务是以 概念设计形成的信息结构为基础，将其转换成用户选 用的DBMS所支持的一组关系模式，并进行规范化处 理和优化设计，得到满足要求的关系数据模型。
其设计步骤是： （1）E-R模型向关系模型的转换 M:N时，每一个实体转换为一个单独的关系模式， 该关系模式的属性包含相应实体的所有属性。 （2）关系数据模型的规范化设计 依据函数依赖和范式理论，对关系模式进行规范 化处理。
5、 E-R模型的操作 （1）实体的分裂与合并 实体的分裂：将一个实体分裂成多个实体。 实体的合并：将多个实体合并成一个实体。
空间几何 线要素 面要素
n
表示
河流
n
分裂 合并
n
表示
表示
1
河流
1
1
（2）实体的增加与删除
员工数 编号 名称 名称 公路局 管理 起点 道路中心线 道路 终点 长度 编号 类型
五、地理信息元数据的设计
地理信息元数据通过对地理空间数据的内容、质量、 数据格式、数据采集时间和其他特征进行描述与说明， 帮助人们有效地定位、评价、获取和使用地理相关数 据。 1、元数据确定的原则 （1）完整性 （2）准确性 （3）结构性 （4）与其他标准的一致性
2、元数据的主要内容 （1）标识信息 （2）数据质量信息 （3）空间参照系统信息 对数据集使用的空间参照系统的说明。 （4）内容信息 （5）分发信息 （6）核心元数据参考信息 发布与更新的日期，建立核心元数据单位的联系 信息。
系统设计阶段的工作内容： ①设计系统的体系结构 ②选择一个外部控制的实现方法 ③选择数据管理方法和数据库管理模式 ④确定重用范围 ⑤选择一种对象标识方法 ⑥选择数据交互的策略 ⑦处理临时数据 ⑧处理辅助数据
（4）详细设计