地球信息管理精选PPT.ppt

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1、地球信息管理地球信息管理地球信息管理地球信息管理第1页，此课件共119页哦主要内容主要内容1地球信息的分类与标准地球信息的分类与标准地球信息的分类与标准地球信息的分类与标准2地球信息的元数据标准地球信息的元数据标准地球信息的元数据标准地球信息的元数据标准3数据库技术数据库技术数据库技术数据库技术4地球信息管理系统地球信息管理系统地球信息管理系统地球信息管理系统第2页，此课件共119页哦 1 地球信息的分类与标准地球信息的分类与标准 高度集成的高度集成的GIS技术、技术、GPS技术和技术和RS技术给技术给我们带来了大量的地球信息资源，也带来了广我们带来了大量的地球信息资源，也带来了广大的用户群，

2、科学管理这些宝贵的资源才能让大的用户群，科学管理这些宝贵的资源才能让用户更好的使用它们。用户更好的使用它们。地球信息管理的主要目的有三方面：建立标地球信息管理的主要目的有三方面：建立标准化的分类、编码体系准化的分类、编码体系;建设空间数据库管理建设空间数据库管理系统处理、组织数据系统处理、组织数据;建设信息共享平台分发建设信息共享平台分发地球信息资源。地球信息资源。第3页，此课件共119页哦 1 地球信息的分类与标准地球信息的分类与标准 能够保证提供高质量的数据能够保证提供高质量的数据 建立一套适合多学科使用的数据标准建立一套适合多学科使用的数据标准 科学地组织数据科学地组织数据 集成多源数据

3、集成多源数据 建立数据发布网络、共享数据资源建立数据发布网络、共享数据资源第4页，此课件共119页哦 1.1 地球信息的分类与标准地球信息的分类与标准 地球信息分类编码的对象是地球信息地球信息分类编码的对象是地球信息,它表示地它表示地球系统中自然、人文现象的空间分布与各种地理球系统中自然、人文现象的空间分布与各种地理过程的数量、质量、分布特征、内在联系和运动过程的数量、质量、分布特征、内在联系和运动规律。它是各种地球信息工程和系统的主要数据规律。它是各种地球信息工程和系统的主要数据基础和内容。基础和内容。统一的地球信息分类编码是实现系统内和统一的地球信息分类编码是实现系统内和系统间信息交换、集

4、成与信息共享的关键问系统间信息交换、集成与信息共享的关键问题之一。题之一。第5页，此课件共119页哦 1.1 地球信息的分类与标准地球信息的分类与标准（1 1）地球信息的分类原则）地球信息的分类原则 科学性和系统性相统一科学性和系统性相统一 完整性和可延性相结合完整性和可延性相结合 兼容性与继承性兼顾兼容性与继承性兼顾 综合适用性综合适用性第6页，此课件共119页哦 1.1 地球信息的分类与标准地球信息的分类与标准类型划分方法：类型划分方法：主分类主分类中的定性信息分类适合使用中的定性信息分类适合使用线分类法线分类法；辅辅助助分分类类中中的的定定量量属属性性信信息息往往往往处处于于类类别别的的

5、较较低低层层次次，适合应用适合应用面分类法面分类法。主主分分类类以以学学科科分分类类为为基基础础，分分为为学学科科门门、学学科科纲纲、学学科科目、学科种目、学科种四级；四级；辅辅助助分分类类主主要要从从地地球球信信息息的的具具体体属属性性中中选选取取若若干干个个属属性面性面划分。划分。（2 2）地球信息的分类方法与类型）地球信息的分类方法与类型第7页，此课件共119页哦 线分类法线分类法 也称层级分类法。它是将初始的也称层级分类法。它是将初始的分类对象分类对象（即被划分的事物或概念）按所选定的若干个（即被划分的事物或概念）按所选定的若干个属性或特征属性或特征（作为分类的划分基础）逐次地分成（作

6、为分类的划分基础）逐次地分成相应的若干个相应的若干个层级类目层级类目，并排列成一个有层次的、，并排列成一个有层次的、逐级展开的分类体系。逐级展开的分类体系。在这个分类体系中，同位类的类目之间存在这个分类体系中，同位类的类目之间存在着并列关系且不重复、不交叉，下位类与上在着并列关系且不重复、不交叉，下位类与上位类类目之间存在着隶属关系。位类类目之间存在着隶属关系。第8页，此课件共119页哦 面分类法面分类法 是将所选定的分类对象的若干个是将所选定的分类对象的若干个属性或特征属性或特征视为若干个视为若干个“面面”，每个每个“面面”中又可分成彼中又可分成彼此此独立独立的若干个类目。的若干个类目。使用

7、时，根据需要将这些使用时，根据需要将这些“面面”中的类目中的类目组合在一起，形成一个组合在一起，形成一个复合类目复合类目。第9页，此课件共119页哦优优优优 点点点点缺缺缺缺 点点点点线线分分类类法法1)1)层次性好次性好,能能较好地反映好地反映类目之目之间的的逻辑关系关系;2)2)使用方便使用方便,既符合手工既符合手工处理信息的理信息的传统习惯,又便于又便于电子子计算机算机处理信息。理信息。1)1)结构构弹性性较差差,分分类结构一构一经确定确定,不易改不易改动;2)2)效率效率较低低,当分当分类层次次较多多时,代代码位数位数较长。面面分分类类法法1)1)有有较大大弹性性,一个一个“面面”内内

8、类目改目改变,不影响其他不影响其他“面面”;2)2)适适应性性强,可可视需要需要组成任何成任何类目目;3)3)易于添加和修改易于添加和修改类目。目。1)1)不能充分利用容量不能充分利用容量,可可组配配的的类目很多目很多,但有但有时实际应用用的的类目不多目不多;2)2)难于手工于手工处理信息。理信息。第10页，此课件共119页哦 1.1 地球信息的分类与标准地球信息的分类与标准 分类方法：分类方法：线分类法、面分类法线分类法、面分类法 实际中，由于客观事物的复杂性，往往单独采实际中，由于客观事物的复杂性，往往单独采用哪一种分类法都满足不了使用者的需求。因此，用哪一种分类法都满足不了使用者的需求。

9、因此，常常是根据情况混合使用。常常是根据情况混合使用。第11页，此课件共119页哦 1.1 地球信息的分类与标准地球信息的分类与标准（3 3）地球信息的编码原则）地球信息的编码原则 编码是在地球信息分类的基础上将编码是在地球信息分类的基础上将分类的结果分类的结果用一用一种易于被计算机和人识别的种易于被计算机和人识别的符号体系符号体系表示出来的过表示出来的过程。程。编码的直接结果是编码的直接结果是代码代码，又称，又称分类码分类码。每一类别的。每一类别的信息都有一个信息都有一个惟一惟一的分类码。的分类码。编码的目的在于编码的目的在于方便使用方便使用。第12页，此课件共119页哦 1.3 地球信息的

10、编码地球信息的编码编码原则编码原则唯唯一一性性。代代码码结结构构必必须须保保证证每每一一个个编编码码对对象象仅仅有有一一个个唯唯一一赋予它的代码。赋予它的代码。可扩性。为新的编码对象留有足够的备用码。可扩性。为新的编码对象留有足够的备用码。简简短短。不不影影响响代代码码系系统统的的容容量量和和可可扩扩性性的的情情况况下下，代代码码位数应尽可能少位数应尽可能少 格式一致。格式一致。适应性。代码应便于修改适应性。代码应便于修改 含义性。含义性。稳定性。稳定性。识别性。识别性。可操作性。可操作性。纠错性。纠错性。第13页，此课件共119页哦 1.3 地球信息的编码地球信息的编码编码方法编码方法 码位

11、设计码位设计 代码类型有数字型、字母型与数字字母混合型。码位排代码类型有数字型、字母型与数字字母混合型。码位排列体现分类框架，按门类、大类、小类、一级、二级、三列体现分类框架，按门类、大类、小类、一级、二级、三级等级序依次排列。级等级序依次排列。大类码用一位数字，小类、一级、二级、三级均用二大类码用一位数字，小类、一级、二级、三级均用二位。位。这代码编排结构可容纳这代码编排结构可容纳9,600万个类别，有足够的可万个类别，有足够的可扩展性。扩展性。第14页，此课件共119页哦 1.3 地球信息的编码地球信息的编码编码方法编码方法 代码使用代码使用 代码主要用于对数据进行代码主要用于对数据进行存

12、贮、管理、检索和交换存贮、管理、检索和交换。第15页，此课件共119页哦 1.4 地球信息标准的内容与层次地球信息标准的内容与层次硬件设备的标准；硬件设备的标准；软件方面的标准，包括操作系统，查询语言，程序设计软件方面的标准，包括操作系统，查询语言，程序设计语言，图形用户界面等等，如语言，图形用户界面等等，如SQL，DCOM，CORBA等等等；等；数据和格式的标准，包括数据模型，数据库的构建，数数据和格式的标准，包括数据模型，数据库的构建，数据质量和可靠性，地理要素的分类系统，数据格式转换等，据质量和可靠性，地理要素的分类系统，数据格式转换等，空间数据编码规范、元数据标准等就属于该范畴；空间数

13、据编码规范、元数据标准等就属于该范畴；数据集标准，数据存放的文件格式标准；数据集标准，数据存放的文件格式标准；过程标准，如过程标准，如ISO9000系列和系列和CMM等，主要是针对系等，主要是针对系统开发过程的指导。统开发过程的指导。信息技术的标准和规范通常分为以下信息技术的标准和规范通常分为以下五五个方面：个方面：第16页，此课件共119页哦地理信息系统标准化地理信息系统标准化四个方面四个方面软件工具：软件工具：如文档，设计、验收、评测标准以及软件如文档，设计、验收、评测标准以及软件的接口规范等；的接口规范等；数据数据：包括数据模型，数据质量，数据产品，数：包括数据模型，数据质量，数据产品，

14、数据交换，数据显示，空间坐标投影等；据交换，数据显示，空间坐标投影等；系统开发系统开发：系统设计过程，数据工艺流程，标准建：系统设计过程，数据工艺流程，标准建库流程等；库流程等；其它：其它：包括名词术语，管理办法等。包括名词术语，管理办法等。GISGIS标准主要集中于空间数据以及相关的一系列规标准主要集中于空间数据以及相关的一系列规范。范。1.4 地球信息标准的内容与层次地球信息标准的内容与层次第17页，此课件共119页哦地球信息系统标准化意义地球信息系统标准化意义v建立一套较为规范数据的录入处理流程，提高工作效建立一套较为规范数据的录入处理流程，提高工作效率和质量；率和质量；v采用一致的数据

15、格式以及空间数据可视化方式，指采用一致的数据格式以及空间数据可视化方式，指导数据的使用；导数据的使用；v有利于保障地球信息管理系统技术及其应用的规有利于保障地球信息管理系统技术及其应用的规范化发展，指导地球信息管理系统相关的实践活范化发展，指导地球信息管理系统相关的实践活动，拓展地球信息管理系统的应用领域，从而实动，拓展地球信息管理系统的应用领域，从而实现地理信息系统的社会及经济价值。现地理信息系统的社会及经济价值。v可以实现不同应用领域地球信息的共享和互操作，可以实现不同应用领域地球信息的共享和互操作，这也正是实现数字地球的关键技术之一这也正是实现数字地球的关键技术之一 。1.4 地球信息标

16、准的内容与层次地球信息标准的内容与层次第18页，此课件共119页哦图8-2 地球信息标准对地理信息系统应用的意义第19页，此课件共119页哦 ISO/TC211 ISO/TC211地理信息标准地理信息标准 ISO/TC 211ISO/TC 211地理信息地理信息/地球信息科学专业委员会地球信息科学专业委员会成立于成立于19941994年年3 3月，其目的是为了促进全球地理信息月，其目的是为了促进全球地理信息资源的开发、利用和共享，即制定资源的开发、利用和共享，即制定ISO/TC 211ISO/TC 211地理信地理信息息/地球信息科学标准，它是对与地球上位置直接或地球信息科学标准，它是对与地球

17、上位置直接或间接有关的物体或现象信息的结构化标准。间接有关的物体或现象信息的结构化标准。1.4 地球信息标准的内容与层次地球信息标准的内容与层次第20页，此课件共119页哦 Metadata Metadata可以译成元数据，是可以译成元数据，是描述数据的数据描述数据的数据。在地理空间数据中，元数据是说明数据内容、质量、在地理空间数据中，元数据是说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。状况和其他有关特征的背景信息。2 地球信息的元数据标准地球信息的元数据标准2.1 2.1 元数据定义元数据定义 元数据元数据应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以

18、便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用，便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用，不同领域的数据库，其元数据的内容会有很大差异。不同领域的数据库，其元数据的内容会有很大差异。通过元数据可以检索、访问数据库，可以有效利用计算通过元数据可以检索、访问数据库，可以有效利用计算机的系统资源，可以对数据进行加工处理和二次开发等。机的系统资源，可以对数据进行加工处理和二次开发等。第21页，此课件共119页哦 科学界关于元数据认识的共同点是：元科学界关于元数据认识的共同点是：元数据的目的就是促进数据集的高效利用，并数据的目的就是促进数据集的高效利用，并为计算机辅助软件工程（为计算机辅助软件工程

19、（CASECASE）服务。）服务。2 地球信息的元数据标准地球信息的元数据标准第22页，此课件共119页哦对数据集的描述；对数据集中各数据项、数据来对数据集的描述；对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据序代（数据生产历史）等源、数据所有者及数据序代（数据生产历史）等的说明；的说明；对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、元数据的比例尺等；致性、数据完整性、分辨率、元数据的比例尺等；对数据处理信息的说明，如量纲的转换等；对数据处理信息的说明，如量纲的转换等；对数据转换方法的描述；对数据转换方法的描述；对数据库的更新、集

20、成等的说明。对数据库的更新、集成等的说明。2 地球信息的元数据标准地球信息的元数据标准元数据内容元数据内容第23页，此课件共119页哦 元数据是使数据充分发挥作用的重要条件之一，元数据是使数据充分发挥作用的重要条件之一，可用于数据文档的建立、数据发布、数据浏览、数据可用于数据文档的建立、数据发布、数据浏览、数据转换等，对于促进数据的管理、使用和共享有重要的转换等，对于促进数据的管理、使用和共享有重要的作用。作用。元数据标准元数据标准就是编制元数据所必须遵循一定的规就是编制元数据所必须遵循一定的规则。国际标准化组织就元数据的规范与标准化制定了则。国际标准化组织就元数据的规范与标准化制定了一整套的

21、规则。很多国际应用领域元数据的确定都出一整套的规则。很多国际应用领域元数据的确定都出遵循这套标准。遵循这套标准。各行各业也可以根据自己业务的需要制定相关的各行各业也可以根据自己业务的需要制定相关的元数据标准，如地理信息系统元数据、数字图书馆元元数据标准，如地理信息系统元数据、数字图书馆元数据、农业信息化元数据、电子政务元数据等。数据、农业信息化元数据、电子政务元数据等。2 地球信息的元数据标准地球信息的元数据标准元数据标准元数据标准第24页，此课件共119页哦元数据的一般使用元数据的一般使用2.2 元数据的作用元数据的作用浏览、检索、查找、获取数据质量控制、再处理不同应用之间的转换元数据存贮、

22、档案管理数据用户数据字典应用项目元数据费用地 学 元 数 据 用户部分是服务于用户了解数据的需要；数据字典需要用户保证数据质量；应用项目需求是不同格式元数据、不同应用环境中需要一定的转换；元数据费用在制作与管理元数据时是必不可少的。第25页，此课件共119页哦（1 1）获取目标数据：）获取目标数据：一个完整的地球空间数据库应包括数据和元数据。一个完整的地球空间数据库应包括数据和元数据。通过元数据，用户可对地球空间数据库进行浏览、通过元数据，用户可对地球空间数据库进行浏览、检索和分析等。只有知道数据的质量、覆盖范围、源检索和分析等。只有知道数据的质量、覆盖范围、源空间数据地图的投影方式、数据生产

23、日期、数据的变空间数据地图的投影方式、数据生产日期、数据的变动、数据的精度等一系列问题，动、数据的精度等一系列问题，由此可确定是否需要该由此可确定是否需要该数据数据。2.2 元数据的作用元数据的作用第26页，此课件共119页哦（2 2）数据质量评价与控制数据质量评价与控制：影响数据质量的原因主要影响数据质量的原因主要有源数据的精度有源数据的精度或或数据获数据获取设备的精密度取设备的精密度；数据加工处理过程中质量的控制情况数据加工处理过程中质量的控制情况。这些关于数据质量的问题可通过元数据来实现，这些关于数据质量的问题可通过元数据来实现，这类元数据的获取往往是地学、计算机领域的工作这类元数据的获

24、取往往是地学、计算机领域的工作者来完成的。者来完成的。2.2 元数据的作用元数据的作用第27页，此课件共119页哦（3 3）在数据转换中的应用在数据转换中的应用：由于地球空间数据的异质性及用户需求的差异，由于地球空间数据的异质性及用户需求的差异，在数据应用项目中经常转化数据。在数据应用项目中经常转化数据。合理的元数据可为这种转化提供功能流指引信息合理的元数据可为这种转化提供功能流指引信息。2.2 元数据的作用元数据的作用第28页，此课件共119页哦（4 4）数据存贮及管理的应用数据存贮及管理的应用：通过元数据组织数据库，可以通过元数据组织数据库，可以有效降低数据有效降低数据存贮的空间，减少数据

25、用户查寻数据库及获取数据存贮的空间，减少数据用户查寻数据库及获取数据的时间，从而降低数据库的费用的时间，从而降低数据库的费用。数据库的建设和管。数据库的建设和管理费用是数据库整体性能的反映，通过元数据可以实现理费用是数据库整体性能的反映，通过元数据可以实现数据库的设计和系统资源的利用方面开支的合理分配。数据库的设计和系统资源的利用方面开支的合理分配。2.2 元数据的作用元数据的作用第29页，此课件共119页哦元数据在元数据在GISGIS应用中的作用应用中的作用2.2 元数据的作用元数据的作用 地理信息系统（GIS）是地球空间数据处理、分析、集成等操作最有效的工具，在GIS中使用元数据的目的主要

26、有：（1）数据分析需要（2）系统完整性和可扩展性需求（3）浏览查错功能需求（4）程序生成第30页，此课件共119页哦2.2 元数据的作用元数据的作用（1）数据分析需要）数据分析需要 地球空间数据分析是GIS有别于其它信息系统的功能，数据分析的每一过程都要有地球空间元数据的支持。如在叠加分析中，首先系统获取要分析的多层地球空间数据的范围、坐标体系、空间位置坐标等信息以便将数据显示到一起；然后获取数据的空间信息，将相应的空间特征合并到一起；接下来获取属性数据的结构信息，把相应的属性合并到一起；最后通过数据的结构信息把分析结果存贮到新的数据中。第31页，此课件共119页哦2.2 元数据的作用元数据的

27、作用（2）系统完整性和可扩展性需求）系统完整性和可扩展性需求 为保证对数据的处理应该获得数据结构静态信息和系统运行中临时形成的面向对象数据结构和系统结构的动态信息，即数据和系统的元数据。开放GIS的特点之一是功能的可扩充性，运行添加的功能块必须获取该模块对特殊地球空间元数据和因该模块的添加引起的系统运转和数据处理过程中系统动态信息。第32页，此课件共119页哦2.2 元数据的作用元数据的作用（3）浏览查错功能需求）浏览查错功能需求 对数据集空间和属性特征浏览时GIS需要解译数据结构及具体内容，而这些信息是以元数据来表达的。在查错时使用地球空间元数据和系统动态信息有助于检测数据处理及系统运行状态

28、。第33页，此课件共119页哦2.2 元数据的作用元数据的作用（4）程序生成）程序生成 如果允许访问元数据，则可以利用关于结构的信息自动生成可实现某些特殊功能的程序，如数据库查询的优化处理等。第34页，此课件共119页哦元数据在系统集成中的作用元数据在系统集成中的作用2.2 元数据的作用元数据的作用 在集成过程中各种类型的元数据具体的作用是不在集成过程中各种类型的元数据具体的作用是不一致的，一致的，数据集元数据服务对象数据集元数据服务对象是数据集成预处理和是数据集成预处理和数据质量控制；数据质量控制；集成软件系统元数据集成软件系统元数据通过捕获系统各通过捕获系统各操作过程和数据变动信息以确定系

29、统功能流向；操作过程和数据变动信息以确定系统功能流向；数据特数据特征层次元数据征层次元数据通过记录数据空间和属性特征的变化，通过记录数据空间和属性特征的变化，将这些元数据信息写入变化后的数据集中。将这些元数据信息写入变化后的数据集中。第35页，此课件共119页哦2.2 元数据的作用元数据的作用（1）在数据检索查询中的应用）在数据检索查询中的应用 在数据检索查询中作用的在数据检索查询中作用的主要是为集成提供数据对主要是为集成提供数据对象象。通过元数据提供的数据自身的信息和数据存在的环。通过元数据提供的数据自身的信息和数据存在的环境信息，集成系统根据应用项目指标体系建立起来的具境信息，集成系统根据

30、应用项目指标体系建立起来的具体数据要求发现原始数据的存在状况，并判断需对数据体数据要求发现原始数据的存在状况，并判断需对数据集采取的动作。集采取的动作。第36页，此课件共119页哦2.2 元数据的作用元数据的作用（2）在集成预处理中的应用）在集成预处理中的应用 集成预处理集成预处理是根据集成系统的指令对空间和属性是根据集成系统的指令对空间和属性数据结构、数据形式、内容等需要某些动作的数据数据结构、数据形式、内容等需要某些动作的数据集进行的集成准备操作。集进行的集成准备操作。元数据的作用元数据的作用是为数据集空间位置配准提供相对空是为数据集空间位置配准提供相对空间位置信息；为数据集成的可行性分析

31、提供基础信息。间位置信息；为数据集成的可行性分析提供基础信息。第37页，此课件共119页哦2.2 元数据的作用元数据的作用（3）在数据集成处理中的作用）在数据集成处理中的作用 集成过程需要数据具体内容的元数据及相关数集成过程需要数据具体内容的元数据及相关数据要素的信息，据要素的信息，其作用过程其作用过程是：用户和系统确定哪些数是：用户和系统确定哪些数据特征要进行处理，由数据集元数据获取数据特征的空间据特征要进行处理，由数据集元数据获取数据特征的空间和属性的元数据（一般在空间数据文件和属性数据文件中）和属性的元数据（一般在空间数据文件和属性数据文件中），然后由系统执行合并、删除等操作，并把操作后

32、数据特，然后由系统执行合并、删除等操作，并把操作后数据特征的相应变化放入对应文件，同时将各类元数据记录到对征的相应变化放入对应文件，同时将各类元数据记录到对应的临时和可输出的元数据中。应的临时和可输出的元数据中。第38页，此课件共119页哦2.2 元数据的作用元数据的作用（4）在数据）在数据结果表达中的作用结果表达中的作用 元数据对集成结果表达的作用元数据对集成结果表达的作用是提供数据输出模是提供数据输出模式、数据库说明、数据集说明信息等，以便集成结果可式、数据库说明、数据集说明信息等，以便集成结果可以按照一定模式输出，并将数据集成处理过程有关数据以按照一定模式输出，并将数据集成处理过程有关数

33、据的变动信息记录到处理过后或新形成的数据集元数据中。的变动信息记录到处理过后或新形成的数据集元数据中。第39页，此课件共119页哦2.2 元数据的作用元数据的作用（5）对集成结果的评价）对集成结果的评价 集成结果的评价是对集成处理的评测，内容包括：集成结果的评价是对集成处理的评测，内容包括：数据集质量、系统功能评价。数据集质量、系统功能评价。元数据中数据质量信息元数据中数据质量信息是评价数据质量的基础，通过是评价数据质量的基础，通过系统层次的元数据中诸如：操作过程中使用软硬件环境设系统层次的元数据中诸如：操作过程中使用软硬件环境设置、处理中误差传递扩散等信息可以评价系统功能的优劣。置、处理中误

34、差传递扩散等信息可以评价系统功能的优劣。第40页，此课件共119页哦2.3 数据管理及元数据标准现状数据管理及元数据标准现状 美国联邦地理数据委员会（美国联邦地理数据委员会（FGDC）元数据标准 ISO/TC 211对元数据的标准 欧洲地理信息标难化委员会(CEN）元数据标准 OpenGIS协会的元数据标准第41页，此课件共119页哦数据库是关于事物及其关系的信息组合。数据库是关于事物及其关系的信息组合。早期早期文件处理系统文件处理系统 时间：时间：2020世纪世纪5050年代末期年代末期6060年代中期。年代中期。早期的数据管理是采用文件管理系统，即数据保早期的数据管理是采用文件管理系统，即

35、数据保存在文件中，用户的应用程序直接操作文件中的数据。存在文件中，用户的应用程序直接操作文件中的数据。文件一般为某一用户或用户组所有，但也可以指文件一般为某一用户或用户组所有，但也可以指定与其他用户共享。定与其他用户共享。3 数据库技术数据库技术3.1 3.1 数据库技术含义数据库技术含义 第42页，此课件共119页哦文件系统阶段特点：文件系统阶段特点：（1）数据可以长期保存）数据可以长期保存（2）由文件系统管理数据）由文件系统管理数据（3）数据可共享，但共享性差、冗余度大）数据可共享，但共享性差、冗余度大（4）数据独立性差）数据独立性差第43页，此课件共119页哦数据库系统数据库系统时间时间

36、：20世纪世纪60年代末期至今年代末期至今应用程序与数据库间的对应关系应用程序与数据库间的对应关系：如图所示如图所示应用程序应用程序P1P1应用程序应用程序P2P2应用程序应用程序PnPn数据库数据库管理系统管理系统 数据库数据库 第44页，此课件共119页哦数据库系统的相关概念数据库系统的相关概念（1）数据库）数据库定义：是为满足某部门各种用户的多种应用需定义：是为满足某部门各种用户的多种应用需要，在计算机系统中按照一定数据模型组织、要，在计算机系统中按照一定数据模型组织、存储和使用的互相关联的数据集合。存储和使用的互相关联的数据集合。DATABASEDATABASE第45页，此课件共119

37、页哦 数据库系统的相关概念数据库系统的相关概念（2）数据库系统）数据库系统定义：是实现有组织地、动态地存储大量关联数定义：是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、方便多用户访问的计算机硬件、软件和数据据、方便多用户访问的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统，即数据库系统（资源组成的系统，即数据库系统（DBS）。简单的）。简单的说，说，指基于数据库的计算机应用系统指基于数据库的计算机应用系统。组成：组成：一般一般由数据库由数据库、数据库管理系统数据库管理系统、计算机软硬计算机软硬件件及及系统人员系统人员和和用户组成用户组成。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为在不引起混淆的情况下常常把数据

38、库系统简称为数据库。数据库。第46页，此课件共119页哦（1）硬件系统：）硬件系统：要求较高要求较高 足够大的内存；大容量的直接存取设备；较高的数据足够大的内存；大容量的直接存取设备；较高的数据传输能力传输能力（2）软件系统）软件系统数据库系统的核心软件数据库管理系统数据库系统的核心软件数据库管理系统支持支持DBMS运行的操作系统运行的操作系统与数据库接口的高级语言及其编译系统，以便于开发与数据库接口的高级语言及其编译系统，以便于开发应用系统。应用系统。以以DBMS为核心的应用开发工具为核心的应用开发工具为特定应用所开发的数据库应用软件为特定应用所开发的数据库应用软件 （1 1）数据库系统的组

39、成）数据库系统的组成第47页，此课件共119页哦（3）数据）数据数据是数据库系统的基本组成内容之一数据是数据库系统的基本组成内容之一。（4）各类人员）各类人员数据库管理员（数据库管理员（DBA）系统分析员系统分析员应用程序员应用程序员最终用户最终用户 （1 1）数据库系统的组成数据库系统的组成第48页，此课件共119页哦（2 2）数据库系统的特点）数据库系统的特点（1）实现数据的共享）实现数据的共享（2）较少的数据冗余度）较少的数据冗余度（3）数据的独立性）数据的独立性（4）数据实现集中控制）数据实现集中控制（5）数据一致性及可维护性，以确保数据的安全性和）数据一致性及可维护性，以确保数据的安

40、全性和可靠性。可靠性。数据库的基本结构分数据库的基本结构分物理数据层、概念数据层和逻物理数据层、概念数据层和逻辑数据层辑数据层三个层次，反映了观察数据库的三种不同角度。三个层次，反映了观察数据库的三种不同角度。第49页，此课件共119页哦 数据库的数据模型数据库的数据模型反映了数据库中数据的整体逻反映了数据库中数据的整体逻辑组织。辑组织。数据库的数据结构数据库的数据结构，操作集合操作集合和和完整性规则集合完整性规则集合，组成了数据库的数据模式。组成了数据库的数据模式。在数据库中，数据内容的描述以及数据之间的联系，在数据库中，数据内容的描述以及数据之间的联系，主要通过数据库的数据模型来实现。主要

41、通过数据库的数据模型来实现。（3 3）数据库的数据模型）数据库的数据模型第50页，此课件共119页哦 不同的数据模型具有不同的数据结构形式，最常用的有：不同的数据模型具有不同的数据结构形式，最常用的有：层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型面向对象模型面向对象模型 其中层次模型和网状模型统称为其中层次模型和网状模型统称为非关系模型非关系模型，它们的数据，它们的数据结构是以结构是以基本层次联系基本层次联系为基本单位，基本层次联系是两个为基本单位，基本层次联系是两个记录及一对多的联系；记录及一对多的联系；关系模型的数据结构是关系模型的数据结构是表表；面向对象模型的数据结构是；面向对象模型

42、的数据结构是对对象象。（3 3）数据库的数据模型）数据库的数据模型第51页，此课件共119页哦1 1）层次模型）层次模型 在数据库中满足以下两个条件的数据模型称为在数据库中满足以下两个条件的数据模型称为层次层次模型模型：（1）有且只有一个节点没有双亲节点，这个节点称为根）有且只有一个节点没有双亲节点，这个节点称为根节点节点;（2）根以外的其它节点有且只有一个双亲节点）根以外的其它节点有且只有一个双亲节点。第52页，此课件共119页哦1)1)层次模型层次模型（1）层次模型）层次模型:优缺点优缺点 层次数据模型简单，对具有一对多的层次关层次数据模型简单，对具有一对多的层次关 系的部门描述自然、直观

43、，容易理解系的部门描述自然、直观，容易理解 性能优于关系模型，不低于网状模型性能优于关系模型，不低于网状模型 层次数据模型提供了良好的完整性支持层次数据模型提供了良好的完整性支持 多对多联系表示不自然多对多联系表示不自然 对插入和删除操作的限制多对插入和删除操作的限制多 查询子女结点必须通过双亲结点查询子女结点必须通过双亲结点 层次命令趋于程序化层次命令趋于程序化（2）层次模型：典型层次数据库系统。）层次模型：典型层次数据库系统。1968年，年，IBM公司推出公司推出IMS系统，第一个商用系统。系统，第一个商用系统。优点优点 缺点缺点 第53页，此课件共119页哦2)2)网状模型网状模型 满足

44、下面两个条件的基本层次联系的集合为满足下面两个条件的基本层次联系的集合为网状模型网状模型：（1）允许一个以上的结点无双亲；）允许一个以上的结点无双亲；（2）一个结点可以有多于一个的双亲。）一个结点可以有多于一个的双亲。第54页，此课件共119页哦2)2)网状模型网状模型（1 1）网状模型）网状模型:优缺点优缺点 能够更为直接地描述现实世界，如一个结能够更为直接地描述现实世界，如一个结点点 可以有多个双亲可以有多个双亲 具有良好的性能，存取效率较高具有良好的性能，存取效率较高 结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最数据库

45、的结构就变得越来越复杂，不利于最 终用户掌握终用户掌握 DDLDDL、DMLDML语言复杂，用户使用困难语言复杂，用户使用困难（2 2）网状模型：实际系统网状模型：实际系统DBTG:20世纪世纪70年代提出的系统方案；年代提出的系统方案；HP的的IMAGE等等优点优点 缺点缺点 第55页，此课件共119页哦3)3)关系模型关系模型 关系模型是最重要的一种数据模型。也是目前关系模型是最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型。主要采用的数据模型。1970年由美国年由美国IBM公司公司San Jose研究室的研究员研究室的研究员E.F.Codd提出。提出。从数据结构的角度看，关系模型采用从数

46、据结构的角度看，关系模型采用线性表线性表数据数据结构。它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件结构。它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的的二维表二维表，这种表称为，这种表称为关系关系，它由行和列组成。，它由行和列组成。一个实体由若干个关系组成，而关系表的集合就构一个实体由若干个关系组成，而关系表的集合就构成了成了关系模型关系模型。第56页，此课件共119页哦3)3)关系模型关系模型第57页，此课件共119页哦3)3)关系模型关系模型 在数据库中，二维表需要满足下列条件的数据模在数据库中，二维表需要满足下列条件的数据模型称为关系模型。型称为关系模型。（1）同一列分量的类型相同，且分量是不可再分。）

47、同一列分量的类型相同，且分量是不可再分。（2）列的顺序可以是任意的。）列的顺序可以是任意的。（3）表的每一行是一个记录，表中的任意两行不能）表的每一行是一个记录，表中的任意两行不能完全相同。完全相同。（4）行的顺序可以是任意的。）行的顺序可以是任意的。（5）二维表是数据库的数据的基本组织单位。）二维表是数据库的数据的基本组织单位。第58页，此课件共119页哦3)3)关系模型关系模型基本概念：基本概念：属性：属性：表中的一列即为一个属性，给每个属性所起的名称表中的一列即为一个属性，给每个属性所起的名称即为属性名。即为属性名。元组：元组：二维表中一行称为元组。二维表中一行称为元组。主健：主健：表中

48、的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。域：域：属性的取值范围。属性的取值范围。分量：分量：元组中的一个属性值。元组中的一个属性值。关系模式：关系模式：对关系的描述。一般表示为对关系的描述。一般表示为关系名（属性关系名（属性1，属，属性性2，属性，属性n）例如：学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）例如：学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）第59页，此课件共119页哦关系模型的基本概念关系模型的基本概念第60页，此课件共119页哦3)3)关系模型关系模型关系模型：优缺点关系模型：优缺点 建立在严格的数学概念的基础上建立在严格的数学概念的基础上 概念

49、单一。数据结构简单、清晰，用户易懂易概念单一。数据结构简单、清晰，用户易懂易用；实体和各类联系都用关系来表示；对数据的用；实体和各类联系都用关系来表示；对数据的检索结果也是关系。检索结果也是关系。关系模型的存取路径对用户透明关系模型的存取路径对用户透明 具有更高的数据独立性，更好的安全保密性具有更高的数据独立性，更好的安全保密性 简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作 存取路径对用户透明导致查询效率不如非关系存取路径对用户透明导致查询效率不如非关系模型模型 为提高性能，必须对用户的为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化，查询请求进行优化，增加了开发数

50、据库管理系统的难度增加了开发数据库管理系统的难度优点优点 缺点缺点 第61页，此课件共119页哦4)4)面向对象数据模型（面向对象数据模型（OOOO模型）模型）一个面向对象模型是用面向对象观点来描述现实世界实体（对象）的一个面向对象模型是用面向对象观点来描述现实世界实体（对象）的逻辑组织、对象间限制、联系等的模型。一系列面向对象核心概念构成逻辑组织、对象间限制、联系等的模型。一系列面向对象核心概念构成了了OO模型的基础。模型的基础。核心概念核心概念(1)对象和对象标识对象和对象标识(OID)：对象是现实世界中实体的模型化。对象是现实世界中实体的模型化。每一个对象都有一个惟一的标识，称为对象标识