土地数据库管理.ppt

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1、第第1/135页页第四章 土地数据管理 土地数据管理土地数据库土地数据模型土地数据结构土地数据组织管理空间数据仓库的理论与实践数据库的发展数据库概述空间数据库土地数据库数据模型概述层次模型网络模型关系模型面向对象的模型时空数据模型数据结构栅格数据结构矢量数据结构矢栅一体化三维数据结构分层组织管理分块组织关无缝组织管理空间数据仓库的出现主要功能特征体系结构应用实例第第2/135页页一、数据库的几个阶段一、数据库的几个阶段人工管理阶段人工管理阶段文件系统阶段文件系统阶段数据库阶段数据库阶段4.1 土地数据库第第3/135页页1.人工管理阶段人工管理阶段(五十年代中期以前)(五十年代中期以前)(1)

2、没有专用的软件对数据进行管理;)没有专用的软件对数据进行管理;(2)没有文件的概念;)没有文件的概念;(3)数据是面向应用的,不共享。)数据是面向应用的,不共享。第第4/135页页2.文件管理阶段文件管理阶段(1)数据可以长期保存在文件中;)数据可以长期保存在文件中;(2)由文件系统管理数据;)由文件系统管理数据;(3)数据共享性差,冗余度大;)数据共享性差,冗余度大;(4)数据独立性差。)数据独立性差。第第5/135页页3.数据库阶段数据库阶段 特点:特点:(1)数据结构化是数据库与文件系统的根本区别;)数据结构化是数据库与文件系统的根本区别;(2)数据的共享性高,冗余度低,易扩展;)数据的

3、共享性高,冗余度低,易扩展;(3)数据独立性高;)数据独立性高;(4)数据库系统为用户提供了方便的用户接口;)数据库系统为用户提供了方便的用户接口;(5)数据由)数据由DBMS统一管理和控制。统一管理和控制。第第6/135页页应用程序应用程序3应用程序应用程序2应用程序应用程序1DBMS数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据3.数据库阶段数据库阶段第第7/135页页4.1 土地数据库二、数据库在土地信息系统中的地位与作用 土地信息数据获取花费的时间要占整个管理系土地信息数据获取花费的时间要占整个管理系统建设所花时间的统建设所花时间的85%85%以上。以上。贮存于数据库

4、中的空间数据和属性数据是土地贮存于数据库中的空间数据和属性数据是土地信息系统的基础。信息系统的基础。土地信息数据库是数据库在土地管理方面的应土地信息数据库是数据库在土地管理方面的应用。用。第第8/135页页(一)数据库定义(一)数据库定义 是数据组织和存储的高级形式,是是数据组织和存储的高级形式,是具有特定联系的多种类型的记录集合。其数据组织常分具有特定联系的多种类型的记录集合。其数据组织常分为为字段、记录、文件和数据库字段、记录、文件和数据库四级。四级。三、数据库概述(Database,简称,简称DB)1 1、字段、字段 是可以定义数据的最小单位,也叫基本项或数是可以定义数据的最小单位,也叫

5、基本项或数据项等。据项等。2 2、记录、记录 是应用程序输入是应用程序输入输出的逻辑单位,是关于一输出的逻辑单位,是关于一个实体的数据总和,构成该记录的字段表示实体的若干个实体的数据总和,构成该记录的字段表示实体的若干属性。属性。建立数据库不仅仅是为了保存数据,扩展人的记忆,而主要是为了帮助人们去管理和控制与这些数据相关联的事物。土地信息系统中的数据库就是一种专门化的数据库,由于这类数据库具有明显的空间特征,所以有人把它称为空间数据库。第第9/135页页3 3、文件、文件 是一给定类型的记录的全部具体值的集是一给定类型的记录的全部具体值的集合。合。4 4、数据库、数据库 是集中、统一地保存和管

6、理某一信息是集中、统一地保存和管理某一信息系统或某一领域内有用信息数据的计算机系统。系统或某一领域内有用信息数据的计算机系统。数据库的内部构造是文件的集合,这些文件之间数据库的内部构造是文件的集合,这些文件之间存在某种联系,不能孤立存在。存在某种联系,不能孤立存在。三、数据库概述第第10/135页页5 5、数据库管理系统、数据库管理系统三、数据库概述DBMS(DataBase Management System)是位是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件,它于用户与操作系统之间的一层数据管理软件,它提提供了数据库的访问接口。供了数据库的访问接口。DBMS的主要功能的主要功能:数据定义功能数

7、据定义功能数据操作功能数据操作功能数据库运行管理(恢复、控制、安全性、完整性)数据库运行管理(恢复、控制、安全性、完整性)数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能DBMS的目的:的目的:提供方便地、有效地存取数据库信息提供方便地、有效地存取数据库信息的环境。的环境。第第11/135页页6 6、空间数据库管理系统、空间数据库管理系统 是指能够对存储的地是指能够对存储的地理空间数据进行语义和逻辑的定义,提供必需的理空间数据进行语义和逻辑的定义,提供必需的空间数据查询检索和存取功能,以及能够对空间空间数据查询检索和存取功能,以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。数据进行有效的维护

8、和更新的一套软件系统。7 7、数据库应用系统、数据库应用系统 是由土地信息系统的空间是由土地信息系统的空间分析模型和应用模型所组成的软件。分析模型和应用模型所组成的软件。三、数据库概述第第12/135页页(二)数据库特征 空间数据库与一般数据库相比,具有以下特点:空间数据库与一般数据库相比,具有以下特点:1 1、数据集中控制特征数据集中控制特征:不是不是文件“拼凑”而是数据“集成”2 2、数据冗余度小的特征:数据冗余度小的特征:在文件方式中,数据冗余度大。冗余数据的存在有两个缺点:一是增加了存储空间;二是易出现数据的不一致。3 3、数据独立性特征:数据独立性特征:数据独立是指数据库中的数据与应

9、用程序相互独立4、复杂的数据模型、复杂的数据模型:采用数据模型是数据库方法与文件方式的一个本质差别5、数据保护特征:、数据保护特征:至关重要第第13/135页页3.3.内模式内模式(internal schema)(internal schema)存储模式存储模式:它是当数据库在外存储器它是当数据库在外存储器(例如磁盘例如磁盘)上存储上存储时时,对它的物理结构的描述。对它的物理结构的描述。1.1.概念模式概念模式(conceptual schema)(conceptual schema)数据库的总框架,是对数据库中关于目标存储的逻辑结构和数据库的总框架,是对数据库中关于目标存储的逻辑结构和特性

10、、基本操作、目标以及目标与操作的关系和依赖的描述,特性、基本操作、目标以及目标与操作的关系和依赖的描述,以及对数据的安全性、完整性等方面的定义。以及对数据的安全性、完整性等方面的定义。(三)数据库系统结构 2.2.外模式外模式(external schema)(external schema)每一外模式都是概念模式的一个子集,包涵了允许某一每一外模式都是概念模式的一个子集,包涵了允许某一特定用户使用的那部分数据。外模式就是用来定义满足不同特定用户使用的那部分数据。外模式就是用来定义满足不同用户(例如土地规划、地价评估等)需要的数据库。一个数用户(例如土地规划、地价评估等)需要的数据库。一个数据

11、库只能有一个概念模式,但却允许有多个外模式。据库只能有一个概念模式,但却允许有多个外模式。第第14/135页页目的:是利用数据库技术实现空间数据的有效存储、管理目的:是利用数据库技术实现空间数据的有效存储、管理和检索,为各种空间数据库的用户所用和检索,为各种空间数据库的用户所用(一)空间数据库(一)空间数据库是以描述空间位置和点、线、面、体特征的拓扑结构的是以描述空间位置和点、线、面、体特征的拓扑结构的位置数据及描述这些特征的性能的属性数据为对象的数位置数据及描述这些特征的性能的属性数据为对象的数据库。据库。四、空间数据库四、空间数据库位置数据为位置数据为空间数据空间数据,属性数据为,属性数据

12、为非空间数据非空间数据。第第15/135页页四、空间数据库四、空间数据库(二)空间数据库管理系统(二)空间数据库管理系统是指能够对物理介质上存储的地理空间数是指能够对物理介质上存储的地理空间数据进行据进行语义和逻辑上的定义语义和逻辑上的定义;提供必须的空间提供必须的空间数据查询、检索和存取数据查询、检索和存取功功能;能;能够空间数据进行有效的能够空间数据进行有效的维护和更新维护和更新的的一一套软件系统套软件系统。(三)空间数据库应用系统(三)空间数据库应用系统 提供给用户访问和操作空间数据库的提供给用户访问和操作空间数据库的用户界面用户界面,是应用户数据,是应用户数据处理需求而建立的具有数据库

13、访问功能的处理需求而建立的具有数据库访问功能的应用软件应用软件。一般需要进行一般需要进行二次开发。二次开发。一般由专业一般由专业GISGIS软件提供软件提供第第16/135页页(四)空间数据库的特点(四)空间数据库的特点属性数据和空间数据联合管理:属性数据和空间数据联合管理:不仅有地理要素的属不仅有地理要素的属性数据性数据(与一般数据库中的数据性质相似与一般数据库中的数据性质相似),还有大量的,还有大量的空间数据。空间数据。数据量特别大:数据量特别大:要素的空间位置,其数据量往往很大要素的空间位置,其数据量往往很大数据应用范围广泛:数据应用范围广泛:可用于地理研究、环境保可用于地理研究、环境保

14、护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等领域市政管理、道路建设等领域第第17/135页页五、土地数据库五、土地数据库土地数据库:土地数据库:是一个空间数据库,是土地信息系统在计算机是一个空间数据库,是土地信息系统在计算机物理存储介质上存储与应用相关的土地空间数据的集合。物理存储介质上存储与应用相关的土地空间数据的集合。随着土地信息系统空间数据库技术的发展,空间数据库所能随着土地信息系统空间数据库技术的发展,空间数据库所能表达的空间对象日益复杂,数据库和用户功能日益集成化,表达的空间对象日益复杂,数据库和用户功能日益集成化,从而对空间数

15、据库的设计过程提出了更高要求。从而对空间数据库的设计过程提出了更高要求。城市规划、地籍管理、基础设施管理、城市税收、环境保护、土地利用城市规划、地籍管理、基础设施管理、城市税收、环境保护、土地利用 城市规划部门城市规划部门需要掌握各个地块特定的使用类型,是居民用地,还是商业用地或需要掌握各个地块特定的使用类型,是居民用地,还是商业用地或其他其他用地用地环境保护部门环境保护部门则需要掌握各地块是否是污染地区或被污染地区则需要掌握各地块是否是污染地区或被污染地区交通管理部门交通管理部门则关心各地块的交通状况和道路状况则关心各地块的交通状况和道路状况土地使用部门土地使用部门则需要掌握各地块是否按规定

16、进行使用则需要掌握各地块是否按规定进行使用税务部门税务部门则更关心从各地块上何时能收回多少税则更关心从各地块上何时能收回多少税第第18/135页页4.2 土地数据库模型一、数据模型一、数据模型n(一)定义(一)定义n是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织形是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织形式的表示式的表示n(二)特点(二)特点n每一种数据模型都以不同的数据抽象与表示能每一种数据模型都以不同的数据抽象与表示能力来反映客观事物,有其不同的处理数据联系力来反映客观事物,有其不同的处理数据联系的方式的方式第第19/135页页(三)数据模型的三要素(三)数据模型的三要素n数据结构:数据结构:数据结

17、构用于描述系统的静态特性,研究与数数据结构用于描述系统的静态特性,研究与数据类型、内容、性质有关的对象,例如关系模型中的域、据类型、内容、性质有关的对象,例如关系模型中的域、属性、关系等。属性、关系等。n数据操作:数据操作:数据库主要有检索和更新数据库主要有检索和更新(包括插入、删除、包括插入、删除、修改修改)两大类操作。数据模型必须定义这些操作的确切含两大类操作。数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作符号、操作规则义、操作符号、操作规则(如优先级如优先级)以及实现操作的语言。以及实现操作的语言。n数据的约束条件:数据的约束条件:数据的约束条件是一组完整性规则的集数据的约束条件是一组完整性规

18、则的集合。合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则,用以限定符合数据模型的数据库状态的制约和储存规则,用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化,以保证数据的正确、有效和相容。此外,以及状态的变化,以保证数据的正确、有效和相容。此外,数据模型还应该提供定义完整性约束条件的机制。数据模型还应该提供定义完整性约束条件的机制。第第20/135页页(四)数据模型分类(四)数据模型分类:1.1.独立于计算机系统的数据模型独立于计算机系统的数据模型,它完全不涉及信息它完全不涉及信息在计算机系统中的表示在计算机系统中的表示,只是用来

19、描述某个特定组只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构织所关心的信息结构,这类模型称为这类模型称为 “概念数据模概念数据模型型”。概念模型用于建立信息世界的数据模型概念模型用于建立信息世界的数据模型,强调其强调其语义表达能力语义表达能力,概念应该简单概念应该简单,清晰清晰,易于用户理解易于用户理解,它是现实世界的第一层抽象它是现实世界的第一层抽象,是用户和数据库人员是用户和数据库人员之间进行交流的工具。最著名的是之间进行交流的工具。最著名的是“实体联系模型实体联系模型”。第第21/135页页2.2.直接面向数据库的逻辑结构的数据模型直接面向数据库的逻辑结构的数据模型,它是它是现实世界的第二层抽

20、象。这类模型涉及到计算机现实世界的第二层抽象。这类模型涉及到计算机系统和数据库管理系统系统和数据库管理系统,又称为又称为“基本数据模型基本数据模型”或或“结构数据模型结构数据模型”。例如例如,层次、网状、关系、面向对象数据模层次、网状、关系、面向对象数据模型型”。这类模型有严格的形式化定义。这类模型有严格的形式化定义,以便在计以便在计算机系统中实现。算机系统中实现。第第22/135页页n实体:实体是可以相互区别而又可以被人识别的实体:实体是可以相互区别而又可以被人识别的事、物、概念的统称。有具体的,也有抽象的;事、物、概念的统称。有具体的,也有抽象的;有物理上存在的,也有概念性的。有物理上存在

21、的,也有概念性的。n属性:实体的属性是指描述实体的若干特征。例属性:实体的属性是指描述实体的若干特征。例如,宗地有地号、坐落、四至、面积等属性。如,宗地有地号、坐落、四至、面积等属性。(五)数据模型相关概念(五)数据模型相关概念第第23/135页页n联系:联系:实体与实体之间的各种关系实体与实体之间的各种关系例如例如建设用地管理处与用地申请者有审批的关系等。建设用地管理处与用地申请者有审批的关系等。这种实体与实体之间的关系抽象为联系。两个实体之间的联这种实体与实体之间的关系抽象为联系。两个实体之间的联系称为系称为二元联系,二元联系,三个以上的实体发生联系,称为三个以上的实体发生联系,称为多元联

22、多元联系。系。联系也可以有自己的属性,如建设用地管理处与用地联系也可以有自己的属性,如建设用地管理处与用地申请者之间的审批联系有审批号、审批意见、审批日期、申请者之间的审批联系有审批号、审批意见、审批日期、审批人等属性审批人等属性(五)数据模型相关概念(五)数据模型相关概念n码:码:唯一标识实体的属性集。唯一标识实体的属性集。n域:域:属性的取值范围。属性的取值范围。第第24/135页页数据模型是数据特征的抽象,它不是描述个别数据,数据模型是数据特征的抽象,它不是描述个别数据,而是描述数据的共性。严格地说,一个数据库的数据模型而是描述数据的共性。严格地说,一个数据库的数据模型应能描述数据的以下

23、特征:应能描述数据的以下特征:1、静态特性。、静态特性。包括实体和实体具有的特性、实体间的包括实体和实体具有的特性、实体间的联系等,通过构造基本数据结构类型来实现。联系等,通过构造基本数据结构类型来实现。2、动态特性。、动态特性。即现实世界中的实体及实体间的不断发即现实世界中的实体及实体间的不断发展变化,通过对数据库的检索、插入、删除和修改等操作展变化,通过对数据库的检索、插入、删除和修改等操作来实现。来实现。3、数据间的相互制约与依存关系。、数据间的相互制约与依存关系。通过一组完整性规则来通过一组完整性规则来实现。实现。由此可见,一个数据模型实际上给出了在计算机系统中由此可见,一个数据模型实

24、际上给出了在计算机系统中描述现实世界的信息结构及其变化的一种抽象方法。数据描述现实世界的信息结构及其变化的一种抽象方法。数据模型不同,描述和实现的方法也不相同,相应的支持软件模型不同,描述和实现的方法也不相同,相应的支持软件数据库管理系统也就不同。数据库管理系统也就不同。第第25/135页页(六)实体之间的关系(六)实体之间的关系n实体之间的关系数据模型反映了现实世界中实体实体之间的关系数据模型反映了现实世界中实体之间的各种联系。主要有两种之间的各种联系。主要有两种n实体内部属性间的联系实体内部属性间的联系n实体与实体之间的联系实体与实体之间的联系第第26/135页页n(1)一对一的联系一对一

25、的联系:这是最简单的一种实体这是最简单的一种实体之间的联系,它表示两个实体集中的个体间之间的联系,它表示两个实体集中的个体间存在的一对一的联系。记为存在的一对一的联系。记为1:1地理名称地理名称与对应的空间位置之间的关系就是一种一对与对应的空间位置之间的关系就是一种一对一的联系一的联系n(2)一对多的联系一对多的联系:这是实体间存在的较普这是实体间存在的较普遍的一种联系,表示一种实体集遍的一种联系,表示一种实体集A中的每个中的每个实体与另一实体集实体与另一实体集B中的多个实体间存在的中的多个实体间存在的联系;反之,联系;反之,B中的每个实体都至多与中的每个实体都至多与A中中的一个实体发生联系。

26、记为的一个实体发生联系。记为1:N行政区划行政区划就具有一对多的联系,一个省对应有多个市,就具有一对多的联系,一个省对应有多个市,一个市有多个县,一个县又有多个乡。一个市有多个县,一个县又有多个乡。n(3)多对多的联系多对多的联系:这是实体间存在的更为这是实体间存在的更为普遍的一种联系,表示多个实体集之间的多普遍的一种联系,表示多个实体集之间的多对多的联系。其中,一个实体集中的任何一对多的联系。其中,一个实体集中的任何一个实体与另一个实体集中的实体间存在一对个实体与另一个实体集中的实体间存在一对多的联系;反之亦然。记为多的联系;反之亦然。记为M:Nn土壤类型与种植的作物之间有多对多的联系。土壤

27、类型与种植的作物之间有多对多的联系。同一种土壤类型可以种植不同的作物,同一同一种土壤类型可以种植不同的作物,同一种作物又可种植在不同的土壤类型上。种作物又可种植在不同的土壤类型上。ABABAB一对一一对多多对多实体与实体之间的联系是错综复实体与实体之间的联系是错综复杂的,可以分为以下三种:杂的,可以分为以下三种:第第27/135页页 用树型(层次)结构表示实体之间联系的用树型(层次)结构表示实体之间联系的数据模型称为数据模型称为层次数据模型层次数据模型(hierarchical(hierarchical data model)data model)。它揭示的是实体(记录)之间它揭示的是实体(记

28、录)之间的的一对多(一对多(1:n)的联系。的联系。通常把表示通常把表示1的实体放在上方,称为的实体放在上方,称为“父结点父结点”;将表示;将表示n的实体放在下方,称为的实体放在下方,称为“子结点子结点”;最上层只能有一个结点,称为;最上层只能有一个结点,称为根结点根结点。为符合为符合1:n的联系,除根结点外,其他的结点都的联系,除根结点外,其他的结点都有且仅有一个有且仅有一个“父结点父结点”,但是每个父结点可,但是每个父结点可以对多个子结点。以对多个子结点。最下层的末端结点称为最下层的末端结点称为叶结点叶结点。二、二、二、二、层次模型层次模型层次模型层次模型第第28/135页页层次模型的两个

29、限制条件层次模型的两个限制条件有且仅有一个结点无父结点,这个结点称为根结点;有且仅有一个结点无父结点,这个结点称为根结点;其它结点有且仅有一个父结点其它结点有且仅有一个父结点。层层次次模模型型的的优优点点是是容容易易理理解解,单单码码查查找找速速度度快快,易易于于更更新新和和扩扩充充;缺缺点点是是多多码码查查找找比比较较困困难难,一一般般需需要要较较大大的索引文件,所以产生数据冗余。的索引文件,所以产生数据冗余。二、二、二、二、层次模型层次模型层次模型层次模型第第29/135页页MMA AB Ba ac c1 1b bd d2 22 23 33 34 44 41 1c cf f3 3e eg

30、g4 43 35 55 56 66 64 4原始地图原始地图原始地图原始地图层次数据模型层次数据模型层次数据模型层次数据模型第第30/135页页林地林地有林地有林地灌木林地灌木林地疏林地疏林地未成林地未成林地苗圃苗圃经经济济林林竹竹林林人工林人工林天然林天然林特特用用林林用用材材林林层次型数据模型层次型数据模型第第31/135页页n优点优点0存取方便且速度快存取方便且速度快0结构清晰,容易理解结构清晰,容易理解0数据修改和数据库扩展容易实现数据修改和数据库扩展容易实现0检索关键属性十分方便检索关键属性十分方便二、二、二、二、层次模型层次模型层次模型层次模型n缺陷缺陷0结构呆板,缺乏灵活性结构呆

31、板,缺乏灵活性0同一属性数据要存储多次,数据冗余大(如公共同一属性数据要存储多次,数据冗余大(如公共边)边)0不适合于拓扑空间数据的组织不适合于拓扑空间数据的组织第第32/135页页三、三、网络模型网络模型n基本原理基本原理n用网络结构来表示实体之间联系的模型网状模型的有向图与层次模型的有向树比较,其区别在于:网状模型的有向图与层次模型的有向树比较,其区别在于:(1)可以有零个或多个结点元父结点;)可以有零个或多个结点元父结点;(2)至少有一个结点有多于一个父结点;)至少有一个结点有多于一个父结点;(3)允许两个结点之间有两种或多种联系。)允许两个结点之间有两种或多种联系。这种数据模型的基本特

32、征是,结点数据之间没有明确的从属关系,一个结点可与其它多个结点建立联系,即结点之间的联系是任意的,任何两个结点之间都能发生联系,可表示多对多的关系。第第33/135页页MMA AB Ba ac c1 1b bd d2 23 34 4f fe eg g5 56 6原始地图原始地图原始地图原始地图网络数据模型网络数据模型网络数据模型网络数据模型第第34/135页页n三、网状模型三、网状模型n表示自然要素、社会经济要素和地理位置之间联系的示例:*网状模型较层次模型扩充了实体之间联系的限制网状模型较层次模型扩充了实体之间联系的限制,可以可以较灵活地表示实体之间的多种关系较灵活地表示实体之间的多种关系,

33、对确定的数据表示对确定的数据表示效率较高效率较高,数据冗余也较小数据冗余也较小,适合于表示关系较复杂的适合于表示关系较复杂的地理数据和具有网络状特征的地理实体地理数据和具有网络状特征的地理实体,但网状模型的但网状模型的数据指针比较复杂数据指针比较复杂,数据更新也较为繁琐。数据更新也较为繁琐。第第35/135页页n优点优点n能明确而方便地表示数据间的复杂关系n数据冗余小n缺陷缺陷n网状结构的复杂,增加了用户查询和定位的困难。n需要存储数据间联系的指针,使得数据量增大n数据的修改不方便(指针必须修改)三、三、网络模型网络模型第第36/135页页关系模型源于数字,它把数据看成是二维表格中的元素,而关

34、系模型源于数字,它把数据看成是二维表格中的元素,而这个二维表格就是所谓关系。表中的每这个二维表格就是所谓关系。表中的每一行代表一个记录一行代表一个记录,每一列称为关系的一个属性集,列可以命名,称为属性名,每一列称为关系的一个属性集,列可以命名,称为属性名,或数据项类型。或数据项类型。一个实体可由若干关系组成,而关系表的集合就构成关系模一个实体可由若干关系组成,而关系表的集合就构成关系模型。对这种数字化的模型,每个关系应满足下列条件:型。对这种数字化的模型,每个关系应满足下列条件:(1)表中的每一列属性都是不能再分的基本字段)表中的每一列属性都是不能再分的基本字段;(2)各列被指定一个相异的名字

35、)各列被指定一个相异的名字;(3)各行(记录)相异)各行(记录)相异,不允许重复不允许重复;(4)行)行,列次序无关。列次序无关。综合以上四点可知,综合以上四点可知,一个关系是一个概念文件,该文件中一个关系是一个概念文件,该文件中的每个记录是惟一的,所有记录具有相同的个数和类型的宇的每个记录是惟一的,所有记录具有相同的个数和类型的宇段,也就是说段,也就是说,,所有的记录有同样的固定长度和格式。,所有的记录有同样的固定长度和格式。四、关系模型四、关系模型第第37/135页页n关系模型中的有关概念关系模型中的有关概念关系关系:关系是一个二维表,表的每行对应一个元组,表的每一列对应一关系是一个二维表

36、,表的每行对应一个元组,表的每一列对应一个域。个域。关键字关键字:关系中的某一属性组,若它的值唯一地标识了一个元组,则称该属性组关系中的某一属性组,若它的值唯一地标识了一个元组,则称该属性组为候选关键字。若一个关系中有多个候选关键字,则选定一个为主关键字。该为候选关键字。若一个关系中有多个候选关键字,则选定一个为主关键字。该关键字的属性称为主属性,其余的属性为非主属性关键字的属性称为主属性,其余的属性为非主属性。(标识码)(标识码)关系模型:关系模型:关系的描述称为关系模式。它包括关系名、属性名、属性域关系的描述称为关系模式。它包括关系名、属性名、属性域的映射及属性间的依赖关系等。的映射及属性

37、间的依赖关系等。关系数据库关系数据库:一系列关系的集合构成一个关系数据库。一系列关系的集合构成一个关系数据库。关系完整性关系完整性:即指关系的正确性、相容性和有效性。它是给定的关系模即指关系的正确性、相容性和有效性。它是给定的关系模型中数据及其联系的所有制约和依存规则,用以限定数据库状态及状态型中数据及其联系的所有制约和依存规则,用以限定数据库状态及状态变化,从而保证数据的正确、相容和有效。变化,从而保证数据的正确、相容和有效。第第38/135页页n基本示意图基本示意图四、关系模型四、关系模型第第39/135页页空间数据表示实例空间数据表示实例(210.00,164.00)303305306弧

38、段弧段1弧段弧段2304(205.00,104.00)(134.00,240.00)123103YX点编码点编码注释注释X XY Y1 12051042 2 2131271273 3245245127127.6363134134240240103103(a)(a)坐标点数据表坐标点数据表(b)(b)弧段坐标点索引表弧段坐标点索引表第第40/135页页表存放对实体(坐标点)的描述,如点编码、表存放对实体(坐标点)的描述,如点编码、X X、Y Y坐标等信息坐标等信息;表存放对实体(弧段)的描述,如弧段编码、表存放对实体(弧段)的描述,如弧段编码、起点编码、终点编码、左区域、右区域、包络起点编码、终

39、点编码、左区域、右区域、包络矩形等信息。矩形等信息。两个表可简单地表示弧段与点之间的关系两个表可简单地表示弧段与点之间的关系:第第41/135页页关系模型的特点:优点:结构单一化;关系模型是在严格的关系代数的基础上进行的。具有结构简单灵活、数据修改和更新方便是当前数据库中最常用的数据模型。缺点 数据库大时,查找满足特定关系的数据费时 第第42/135页页对象对象是客观事物实体的部分或整体的数字表达。每个对是客观事物实体的部分或整体的数字表达。每个对象都有自己的特征和行为,对象的特征用数据来表示,象都有自己的特征和行为,对象的特征用数据来表示,称作称作对象的属性对象的属性;对象的行为用对象中的代

40、码来实现,对象的行为用对象中的代码来实现,称作称作对象的方法对象的方法。面向对象的基本概念是在本世纪70年代萌发出来的,它的基本做法是把系统工程中的某个模块和构件视为问题空间的一个或一类对象。到了80年代,面向对象的方法得到很快发展,在系统工程、计算机、人工智能等领域获得了广泛应用。但是,在更高级的层次上和更广泛的领域内对面向对象的方法进行研究还是90年代的事。五、面向对象模型五、面向对象模型第第43/135页页(一)面向对象的基本概念(一)面向对象的基本概念1.1.类类2.2.对象对象3.3.属性与方法属性与方法4.4.封装与消息传递封装与消息传递5.5.类层次和继承类层次和继承第第44/1

41、35页页1.类类共享同一属性和方法集的所有对象的集合构成共享同一属性和方法集的所有对象的集合构成类类。类是对象集合的抽象。类是对象集合的抽象。如如河流河流均具有共性,如名称、长度、流域均具有共性,如名称、长度、流域面积等,以及相同的操作方法,如查询、计算面积等,以及相同的操作方法,如查询、计算长度、求流域面积等,因而可抽象为河流类。长度、求流域面积等,因而可抽象为河流类。第第45/135页页实例实例 类的一个具体对象,称为类的一个具体对象,称为实例实例 ,如长江、,如长江、黄河等。真正抽象的河流不存在,只存在河流的例黄河等。真正抽象的河流不存在,只存在河流的例子。子。类是抽象的对象,是实例的组

42、合,类是抽象的对象,是实例的组合,类、实例是类、实例是相对的相对的,类和实例的关系为上下层关系。类,类和实例的关系为上下层关系。类-申申请实例请实例-成为具体对象。成为具体对象。类类实例实例1实例实例2类类实例实例第第46/135页页2.对象对象 对象对象是含有数据和操作方法的独立模块,可以认为是是含有数据和操作方法的独立模块,可以认为是数数据和行为的统一体据和行为的统一体。如一个城市、一棵树均可作为地理对象如一个城市、一棵树均可作为地理对象。具有一个具有一个唯一的标识唯一的标识,以表明其存在的独立性;以表明其存在的独立性;具有一组描述特征的具有一组描述特征的属性属性,以表明其在某一时刻的状态

43、,以表明其在某一时刻的状态静态属性静态属性数据;数据;具有一组表示行为的具有一组表示行为的操作方法操作方法,用以改变对象的状态。,用以改变对象的状态。作用、功能作用、功能函数、方法。函数、方法。第第47/135页页现实世界抽象实例现实世界抽象实例现实世界现实世界对象对象1对象对象2对象对象3抽象抽象属性 数据行为 方法类实例方法、消息封装协议第第48/135页页复杂对象复杂对象 指指具具有有复复杂杂结结构构和和操操作作的的对对象象。复复杂杂对对象象可可以以由由多多种种关关系系聚聚合合抽抽象象而而成成,或或由由不不同同类类型型的的对对象象构构成成,或或具具有复杂的嵌套关系有复杂的嵌套关系等。等。

44、复杂对象的特点复杂对象的特点可归结为:可归结为:一一个个复复杂杂对对象象由由多多个个成成员员对对象象构构成成,每每个个成成员员对对象又可参与其它对象的构成;象又可参与其它对象的构成;具有具有多种数据结构多种数据结构,如矢量、栅格、关系表等;,如矢量、栅格、关系表等;一一个个复复杂杂对对象象的的不不同同部部分分可可由由不不同同的的数数据据模模型型所所支持,也就是说,可以分布于不同的数据库中。支持,也就是说,可以分布于不同的数据库中。第第49/135页页复杂对象实例复杂对象实例n在在GIS中的一个中的一个复杂地理实体复杂地理实体(如大学如大学)可能含有矢可能含有矢量数据、栅格数据、属性数据,甚至多

45、媒体数据,量数据、栅格数据、属性数据,甚至多媒体数据,而且可以认为是由其它较而且可以认为是由其它较简单的实体简单的实体(如道路、教如道路、教学楼、操场等学楼、操场等)组成,因此,可以作为一个复杂对组成,因此,可以作为一个复杂对象。象。GIS的地理实体所具有的的地理实体所具有的矢量数据也可以认矢量数据也可以认为是一个复杂对象,为是一个复杂对象,因为它包含了几何数据和属因为它包含了几何数据和属性数据,而几何数据又是由性数据,而几何数据又是由点、线、面等简单对点、线、面等简单对象象组成。组成。第第50/135页页复杂地物实例复杂地物实例空间地物点状地物线状地物面状地物复杂地物电视塔桥 梁车 站道 路

46、水 管电力线建筑物湖公 园矿 山大 学县第第51/135页页一个对象包含一组属性,用以描述对象的状一个对象包含一组属性,用以描述对象的状态、组成或特性。属性的值也是对象。态、组成或特性。属性的值也是对象。3.3.属性与方法属性与方法一个简单对象如整数、字符串等,它的值本一个简单对象如整数、字符串等,它的值本身就是其状态的完全描述,不再需要其他属身就是其状态的完全描述,不再需要其他属性,这样的对象称为性,这样的对象称为原子对象。原子对象。一个复杂的对象包含若干个属性,而这些属一个复杂的对象包含若干个属性,而这些属性作为一种对象,有可能包含多个属性。性作为一种对象,有可能包含多个属性。第第52/1

47、35页页n方法:方法:n除了一组属性外,对象包含一组方法,用以描述除了一组属性外,对象包含一组方法,用以描述对象的行为特性。对象的行为特性。n一个方法实际上是一段可对对象进行某种操作的一个方法实际上是一段可对对象进行某种操作的程序,方法可以改变对象的状态。一个对象的内程序,方法可以改变对象的状态。一个对象的内部状态只能由自身的方法来操作,也就是说,一部状态只能由自身的方法来操作,也就是说,一组方法表达了该对象的动态特性。组方法表达了该对象的动态特性。3.3.属性与方法属性与方法第第53/135页页4.4.封装与消息传递封装与消息传递 封装封装封装封装n一般讲,包起来,将方法与数据放于一对象中,

48、以使对数据一般讲,包起来,将方法与数据放于一对象中,以使对数据的操作只可通过该对象本身的方法来进行。在这,的操作只可通过该对象本身的方法来进行。在这,指把对象指把对象的状态及其操作集成化,使之不受外界影响。的状态及其操作集成化,使之不受外界影响。消消息息传传递递:对对象象之之间间的的请请求求和和协协作作。(并并不不独独立立存存在在)对对象象之之间间的的关关系系,如如鼠鼠标标点点,就就是是消消息息,点点某某按按纽纽,就就是是对对按按纽纽提提出请求并进行传递。出请求并进行传递。复复杂杂对对象象的的某某些些属属性性值值不不单单独独存存于于数数据据库库中中,而而由由子子对对象象派派生生或或提提取取,将

49、将子子(成成员员)对对象象的的属属性性信信息息强强制制地地传传播播给给综综合合复复杂杂对对象象。成成员员对对象象的的属属性性只只存存储储一一次次,保保证证数数据据一一致致性性和和减减少冗余。少冗余。如河南省总人口,由存储在各成员对象中的各市人口总和得出。如河南省总人口,由存储在各成员对象中的各市人口总和得出。第第54/135页页n在面向对象的系统中,一个类的上层可以有超类在面向对象的系统中,一个类的上层可以有超类(Superclass),一个类的下层可以有子类,一个类的下层可以有子类(subclass),形成了一种层次结构。这种层次结,形成了一种层次结构。这种层次结构的一个重要特点是构的一个重

50、要特点是继承性继承性(inheritance)。一个。一个类继承其超类的所有性质。这种继承具有传递性,类继承其超类的所有性质。这种继承具有传递性,如果如果C1继承继承C2,C2继承继承C3,那么,那么C1间接继承间接继承C3。所以一个类实际上继承了层次结构中在其上。所以一个类实际上继承了层次结构中在其上面的所有类的全部性质。面的所有类的全部性质。n类的这种层次结构可以方便地模拟现实世界。5.5.类层次和继承性类层次和继承性第第55/135页页面向对象的空间数据模型的特点面向对象的空间数据模型的特点具有可扩充性具有可扩充性。由于对象是相对独立的,因此可以很自然和。由于对象是相对独立的,因此可以很

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