空間數(shù)據(jù)的組織與.ppt

第五章 空間數(shù)據(jù)的組織與管理,一、數(shù)據(jù)的組織 二、數(shù)據(jù)的管理 1、數(shù)據(jù)庫的概念 2、數(shù)據(jù)庫的主要特征 3、數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS） 5、GIS中空間數(shù)據(jù)庫模型 6、層次模型 7、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型 8、關(guān)系數(shù)據(jù)模型 9、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型存在的主要問題 10、面向?qū)ο蟮牡乩頂?shù)據(jù)庫模型,一、數(shù)據(jù)的組織 P136 數(shù)據(jù)組織的分級 數(shù)據(jù)組織的層次有兩類分級方法： 邏輯分級：從人的觀測角度及描述對象 之間的關(guān)系，有數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和庫。 物理分級：在存儲介質(zhì)上的存儲單位， 有比特、字節(jié)、 字、塊、桶和卷。,一、數(shù)據(jù)的組織 P136 數(shù)據(jù)組織的分級 數(shù)據(jù)項(xiàng)：可以定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫基本項(xiàng)、字段等。數(shù)據(jù)項(xiàng)與實(shí)體的屬性相對應(yīng)，有一定的取值范圍，稱為域。域外的任何值視為無意義的取值。 記錄：由若干相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。是應(yīng)用程序輸入/輸出的邏輯單位。對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來說，是信息處理和存儲的基本單位，是對一個(gè)實(shí)體信息描述的數(shù)據(jù)總和。,一、數(shù)據(jù)的組織 P136 數(shù)據(jù)組織的分級 文件：是一給定類型的（邏輯）記錄的全部具體值的 集合。根據(jù)記錄的組織方式分為：順序文件、索引文件、直接文件、和倒排文件。（p137） 數(shù)據(jù)庫：具有特定聯(lián)系的數(shù)據(jù)集合。也可以看成是多類型記錄的集合。其內(nèi)部構(gòu)造是文件的集合。文件之間存在某種聯(lián)系，不能孤立存在。,二、數(shù)據(jù)的管理 1、數(shù)據(jù)庫的概念 數(shù)據(jù)庫：為了一定的目的，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)組織、存儲和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。,計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)的管理到目前為止，共經(jīng)歷了四個(gè)階段： (1) 程序管理階段，數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序一同存在。 (2) 文件管理階段，數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序獨(dú)立（數(shù)據(jù)間無明顯關(guān)系） (3) 數(shù)據(jù)庫管理階段，數(shù)據(jù)和應(yīng)用獨(dú)立（邏輯獨(dú)立），數(shù)據(jù)庫和存儲設(shè)備獨(dú)立（物理獨(dú)立）。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)之間建立了聯(lián)系。數(shù)據(jù)面向操作組織。 (4) 數(shù)據(jù)倉庫階段，數(shù)據(jù)經(jīng)過重構(gòu)、融合等，面向主題組織。服務(wù)于決策系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫可以看作是與現(xiàn)實(shí)世界有一定相似性的模型，是認(rèn) 識世界的基礎(chǔ)，是集中、統(tǒng)一地存儲和管理某個(gè)領(lǐng)域信息的系 統(tǒng)，它根據(jù)數(shù)舉薦的自然聯(lián)系而構(gòu)成，數(shù)據(jù)較少冗余，且具有 較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，能為多種應(yīng)用服務(wù)。,數(shù)據(jù)庫是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，由以下三個(gè)基本部分構(gòu)成： 1、數(shù)據(jù)集。一個(gè)結(jié)構(gòu)化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合體，包括數(shù)據(jù)本身和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)集獨(dú)立于應(yīng)用程序而存在，是數(shù)據(jù)庫的核心和管理對象。 2、物理存儲介質(zhì)。指計(jì)算機(jī)的外存儲器和內(nèi)存儲器。前者存儲數(shù)據(jù)；后者存儲操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并有一定數(shù)量的緩沖區(qū)，用于數(shù)據(jù)處理，以減少內(nèi)外存交換次數(shù)，提高數(shù)據(jù)存取效率。 3、數(shù)據(jù)庫軟件。其核心是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)。主要任務(wù)是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理和維護(hù)。具有對數(shù)據(jù)進(jìn)行定義、描述、操作和維護(hù)等功能，接受并完成用戶程序和終端命令對數(shù)據(jù)庫的請求，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的安全。,地理空間數(shù)據(jù)庫定義： 是某區(qū)域關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合。 與一般數(shù)據(jù)庫相比，具有以下特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)量特別大 具有地理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)應(yīng)用面相當(dāng)廣,2、數(shù)據(jù)庫的主要特征 與文件管理系統(tǒng)相比： (1) 數(shù)據(jù)集中控制特征，提高了數(shù)據(jù)共享性和數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問控制。 (2) 數(shù)據(jù)冗余度小的特征，（冗余帶來兩個(gè)問題：增加存儲空間，數(shù)據(jù)不一致） (3) 數(shù)據(jù)獨(dú)立性特征（是數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵要求，數(shù)據(jù)獨(dú)立是指數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的相互獨(dú)立。即應(yīng)用程序不因數(shù)據(jù)性質(zhì)的改變而改變，數(shù)據(jù)性質(zhì)也不因應(yīng)用程序的改變而改變。分為物理和邏輯兩種級別：物理獨(dú)立是指數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)變化不影響數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)；邏輯獨(dú)立是指數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變不影響應(yīng)用程序，但邏輯結(jié)構(gòu)的改變會影響數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)）。 (4) 復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型，因要表示數(shù)據(jù)間復(fù)雜的關(guān)系，使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜?？煞譃? 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型 層次模型 關(guān)系模型 空間數(shù)據(jù)模型 (5) 數(shù)據(jù)保護(hù)特征，具有安全性控制、完整性控制、并發(fā)控制、故障的發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)等功能。,3、數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 可分為物理級、概念級和用戶級。 對應(yīng)于內(nèi)模式、概念模式和外模式。,物理級：物理設(shè)備存儲的數(shù)據(jù)庫。由內(nèi)部模型描述。 亦稱存儲模式。是對數(shù)據(jù)庫在物理存儲器上具體實(shí)現(xiàn)的描述。它規(guī)定數(shù)據(jù)在存儲介質(zhì)上的物理組織方式、記錄尋址技術(shù)，定義物理存儲塊的大小，溢出處理方法等。與概念模式相對應(yīng)。內(nèi)模式由數(shù)據(jù)存儲描述語言DSDL進(jìn)行描述。,概念級：數(shù)據(jù)的邏輯模型，定義數(shù)據(jù)和邏輯關(guān)系。 是數(shù)據(jù)庫的總框架。描述數(shù)據(jù)庫中關(guān)于目標(biāo)存儲的邏輯結(jié)構(gòu)和特性，基本操作和目標(biāo)目標(biāo)及目標(biāo)操作的關(guān)系和依賴性，以及對數(shù)據(jù)的安全性、完整性等方面的定義。所有數(shù)據(jù)都按這一模式進(jìn)行裝配。概念模式由概念模式描述語言DDL來進(jìn)行描述。,用戶級：概念模型的邏輯子集。 亦稱子模式。是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖。它屬于概念模式的一部分，描述用戶數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、類型、長度等。所有的應(yīng)用程序都是根據(jù)外模式中對數(shù)據(jù)的描述而不是根據(jù)概念模式中對數(shù)據(jù)的描述而編寫的。在一個(gè)外模式中可以編寫多個(gè)應(yīng)用程序，但一個(gè)應(yīng)用程序只能對應(yīng)一個(gè)外模式。根據(jù)應(yīng)用的不同，一個(gè)概念模式可以對應(yīng)多個(gè)外模式，外模式可以互相覆蓋。外模式由外模式描述語言SDDL進(jìn)行具體描述。,4、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS） DBMS的功能： 數(shù)據(jù)庫定義功能 數(shù)據(jù)庫管理功能 數(shù)據(jù)庫維護(hù)功能 數(shù)據(jù)庫通訊功能