（地图学与地理信息系统专业论文）海洋保护区管理系统的数据库设计.pdf

学位论文独创性声明 本人承诺：所星交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文中除特别加以标注和 致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的研究成果，其他同志的研究成果对本人的 启示和所提供的帮助，均已在论文中做了明确的声明并表示谢意。 学位论文作者签名：量丑墨扛 学位论文版权的使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和借阅。本文授权 辽宁师范大学，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后使用本授权书。 - ， l 学位论文作者签名： 纽坐五 指导教师签名： 签名日期： 厶1 1年f 月f 日 ， j ， 11j 辽宁师范大学硕士学位论文 摘要 海洋保护区是海洋生态保护和海洋开发的重要手段之一，而海洋基础数据与专题数 据的管理与维护更是海洋保护区管理的重中之重。建立完善、高效的海洋保护区管理系 统对于保护区海洋基础数据的管理、维护以及保护区的开发利用有着重要的指导意义， 而一个标准的、规范的、设计完善的数据库对于海洋保护区管理系统来说至关重要。 本研究以海洋保护区管理系统作为研究对象，侧重于监测数据的预处理、数据的规 范化入库和数据库设计的优化。本文的数据来源于各地方海洋环境监测站，监测数据具 有多来源、多年度、多时段、多类型、规范性差等特征。针对监测数据的上述特点，在 数据入库预处理阶段，对数据进行了入库规范约束和模版化处理，以及利用开发的数据 处理工具和批量入库工具对监测数据进行批量入库。在数据库设计方面，主要是优化部 分表结构、新增监测类型结果表、录入新数据到相关监测类型表，并进行表关联。而数 据存储方面，采用先进的a r c s d e 空间数据引擎、多用户g e o d a t a b a s e 数据模型和 m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 进行空间数据与属性数据的统一存储与管理。 在数据库设计的基础上，实现了海洋保护区数据的数据查询、对比分析、信息编辑、 报表维护等功能，验证了数据库设计的合理性，并对该研究的实际应用效果与未来发展 有了初步的探索。 关键字：海洋保护区；a r c s d e ：监测数据；数据库设计 - 0 ，l 一j 缮 海洋保护区管理系统的数据库设计 d a t a b a s ed e s i g no ft h em a r i n er e s e r v e sm a n a g e m e n ts y s t e m a b s t r a c t t h em a r i n er e s e r v e si sa l li m p o r t a n tm e a n so fo c e a n d e v e l o p m e n t ，a n dm a r i n ee c o l o g i c a l p r o t e c t i o n ，b u tt h em a n a g e m e n ta n dm a i n t e n a n c eo fm a r i n eb a s i cd a t aa n dt h e m a t i cd a t ai st h e m o s ti m p o r t a n tp a r to ft h em a n a g e m e n to fm a r i n er e s e r v e s t h ee s t a b l i s h m e n to fp e r f e c ta n d e f f i c i e n tm a n a g e m e n ts y s t e mo ft h em a r i n er e s e r v e sh a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ef o rt h e m a n a g e m e n t ，m a i n t e n a n c ea n de x p l o i t a t i o no fp r o t e c t e da r e a s a n das t a n d a r d ，n o r m a l i z e d ， p e r f e c t l y - d e s i g n e dd a t a b a s ei se s s e n t i a lf o rm a n a g e m e n ts y s t e mo f t h em a r i n er e s e r v e s i nt h i ss t u d y , t h em a n a g e m e n ts y s t e mo ft h em a r i n er e s e r v e si sm y o b j e c to fs t u d y , w h i c h f o c u s e so nt h ep r e p r o c e s s i n go fm o n i t o r i n gd a t a , s t a n d a r d i z a t i o no fd a t aw a r e h o u s i n ga n dt h e o p t i m i z a t i o no fd a t a b a s ed e s i g n t h ed a t ao fm ys t u d yc o m e sf r o mt h el o c a lm a r i n e e n v i r o n m e n tm o n i t o r i n gs t a t i o n s t h em o n i t o r i n gd a t ar e f l e c t s m u l t i - s o u r c e ,m u l t i y e a r , m u l t i - p e r i o d ，m u l t i t y p e ，p o o r - n o r m sa n do t h e rf e a t u r e s f o rt h ec o m p l e xp r o b l e m st h e m o n i t o r i n gd a t ae x i s t , t h ed a t aa r ec o n s t r a i n e db yw a r e h o u s ee n t r yr u l e sa n dd e a l e dw i mb y t e m p l a t e si nt h ep r e p r o c e s s i n gs t a g eo fd a t aw a r e h o u s i n g a n dt h em o n i t o r i n gd a t aa r e p r o c e s s e db yb a t c ht h r o u g hd a t a - p r o c e s s e dd e v e l o p e dt o o la n dd a t a - s t o r a g et 0 0 1 o nt h e d e s i g no fd a t a b a s e ，也em a i nw o r ki st oo p t i m i z et a b l es t r u c t u r e s ，a d dn e wm o n i t o r i n gd a t aa n d i n p u tn e wd a t at ot h er e l a t e dt a b l e s ，t h e nr e l a t et h e m b u to nt h ea s p e c to fd a t as t o r a g e ，t h e s t u d ya d o p t sa d v a n c e da r c s d es p a t i a le n g i n e ，m u l t i - u s e rg e o d a t a b a s ed a t a - m o d e la n d m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5t op u tt h es p a t i a ld a t aa n da t t r i b u t ed a t ai n t os t o r a g ea n dm a n a g e u n i t i v e l y o nt h eb a s i so fd a t a b a s ed e s i g n ，d a t aq u e r y ，c o m p a r a t i v ea n a l y s i s ，i n f o r m a t i o ne d i t i n g , r e p o r t i n g sm a i n t e n a n c ea n dd a t aa n a l y s i so ft h es y s t e mc o m et r u e ，t h ep r o c e s sp r o v et h e r e s u l t so ft h ed a t a b a s ed e s i g na n dh a sap r a c t i c a la p p l i c a t i o n so ft h i sr e s e a r c ha n df u t u r e d e v e l o p m e n to f t h ei n i t i a le x p l o r a t i o n k e yw o r d s ：m a r i n er e s e r v e s ；a r c s d e ；m o n i t o r i n gd a t a ；d a t a b a s ed e s i g n i i 一 一-l j j l ， 宁 - 一 辽宁师范大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 研究背景与国内外研究现状。1 1 1 1 研究背景1 1 1 2 研究现状1 1 2 研究内容：。1 1 3 论文研究的思路2 第二章海洋保护区管理系统数据库设计的关键技术3 2 1a r c g i s 平台：3 2 2s q ls e r v e r2 0 0 5 简介3 2 2 1s q ls e r v e r2 0 0 5 特点3 2 2 2s q ls e r v e r2 0 0 5 结构。4 2 3a r c e n g i n e 二次开发技术4 2 - 3 1a r c e n g i n e 简述4 2 3 2a r c e n g i n e 功能4 2 4a r c s d e 5 2 4 1a r c s d e 简介5 2 4 2a r c s d e 功能及特点5 2 4 3 通过a r c s d e 访问空间数据库6 第三章属性数据库设计7 3 1 数据库设计原则7 3 2 保护区属性数据设计。8 3 2 1 保护区报表数据的特点8 3 2 2 报表数据分类8 3 2 3 数据库逻辑设计lo 3 2 4 保护区属性数据表之间逻辑关系设计1 3 3 2 5 数据字典设计1 5 3 3 保护区属性数据入库处理1 6 3 3 1 保护区属性数据入库规范1 6 3 3 2 批量入库工具18 海洋保护区管理系统的数据库设计 3 3 3 监测数据入库过程2 2 第四章空间数据库设计2 6 4 1g e o d a t a b a 8 0 空间数据模型2 6 4 1 1 空间数据的分类与组织2 6 4 1 2 空间数据的逻辑设计2 7 4 2 空间数据库的建立2 8 4 2 1 空间数据库的连接一2 8 4 2 2 空间数据的存储3 0 4 2 3 空间数据库的建立3 l 第五章保护区管理系统数据库设计的应用展示3 3 5 1 系统查询- 3 3 5 1 1 监测数据查询3 3 5 1 2 监测数据对比3 7 5 1 3 保护区基本情况查询与查询定位3 8 5 2 系统维护4 2 5 2 1 保护区信息维护4 2 5 2 2 报表维护4 2 第六章结论与展望4 4 6 1 结论4 4 6 2 研究特色和创新之处4 4 6 3 展望4 4 参考文献4 6 攻读硕士学位期间发表学术论文情况4 8 致谢z 1 9 辽宁师范大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景与国内外研究现状 1 1 1 研究背景 海洋保护区是海洋生态保护的重要手段之一【l 】。通过建立海洋保护区，实施有效保 护措施，可以维持生态系统平衡，保护和恢复海洋生物多样性，促进海洋经济协调健康 发展。 在国家各有关主管部门和沿海地区各级人民政府的积极努力下，我国海洋生态保护 工作不断得以加强，海洋保护区数量和保护面积逐年增加，沿海1 1 个省、自治区、直 辖市均有海洋保护区分布，典型海岸海洋生态系统、珍稀濒危海洋生物物种和珍奇海洋 自然遗迹和景观得到有效保护【2 1 。 海洋保护区基础数据的管理与维护是海洋保护区管理的重要手段之一。为此，2 0 0 9 年海洋公益性行业科研专项一“海洋特别保护区保护利用调控技术及应用示范 ( 2 0 0 9 0 5 0 11 ) 打根据海洋保护区建设管理需要，开展了海洋保护区管理系统的数据库 建设。目前，国家海洋行政主管部门每年对海洋保护区实施了海水环境条件、水质、沉 积物质量及生物多样性等项要素的监测，对这些监测数据采取分类入库，并通过保护区 管理系统对监测数据进行查询与分析，为海洋保护区管理提供基础依据。 1 1 2 研究现状 对于海洋保护区的信息化建设，国家海洋局早已印发了相关的文件，对全国海洋执 政管理部门做出了相应的要求，特别是海洋基础数据的共享，数据入库以及数据维护与 分析。然而，从近年地方海洋环境监测中心上报的监测数据和入库情况来看，上报的监 测数据仍存在不统一、不规范、数据杂乱等问题，这对数据的批量入库产生了很大的阻 碍。地理空间数据文件式的存储也不利于空间数据与属性数据的统一存储与管理。 建立合理的数据预处理方法和开发高效的批量入库工具，并建立一个完善的、规范 的空间与属性数据库将会促进海洋保护区管理系统的优化与广泛应用。 1 2 研究内容 本研究以海洋保护区作为研究对象，从数据库设计的思想出发，结合海洋保护区管 理系统的开发，进行数据库设计与监测数据入库。 本研究中的海洋保护区管理系统的数据包括空间数据和属性数据两种基本类型。空 间数据是利用a r c s d e 和m i c r o s o f ts q ls e r v e r 进行空间数据存储与管理，属性数据主要 海洋保护区管理系统的数据库设计 来源于各地方海洋保护区监测站。原始的海洋保护区的属性数据是以e x c e l 或w o r d 的 形式存储的，主要有海洋保护区的基本信息、站位信息、多年度的海洋保护区管理基本 情况报表和各种监测报表等，数据库设计和规范化入库是本研究的重点。 本文共分为六部分，第一部分主要讲述本研究的研究背景和国内外现状、研究内容 和论文研究的思路。第二部分讲述海洋保护区管理系统数据库设计的关键理论与技术， 包含a r c g i s 平台技术、m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 数据库技术、a r c e n g i n e 二次开发技 术和a r c s d e 空间引擎技术等。第三部分是属性数据库设计，介绍了保护区属性数据库 设计、上报监测数据的预处理、数据入库规范、入库工具开发等。第四部分讲述了空间 数据库设计，以g e o d a t a b a s e 为数据模型，利用a r c s d e 技术和m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 数据库对空间数据和属性数据进行存储与管理。第五部分是保护区管理系统数据库设计 的应用展示，举例演示了监测数据的查询与对比、保护区基本情况查询与编辑、保护区 管理基本情况的维护和监测数据的统计分析等，使数据库设计的合理性得到了验证。第 六部分是结论与展望，对本论文的创新点、不足之处和研究成果作了总结，并对今后的 研究方向、海洋保护区的发展建设提出了初步的设想。 1 3 论文研究的思路 ( 1 ) 系统分析：对上报的监测数据进行数据分析，了解数据之间的关系。结合海洋 保护区管理系统功能进行数据库设计。 ( 2 ) 数据的预处理：根据历史的监测数据和新上报数据的状况，设计出合理的入库 规范，作为未来新数据入库的模版。并根据入库规范开发出相应的辅助工具，提高数据 入库的工作效率，对监测数据进行批量入库。 ( 3 ) 改进空间数据库存储管理。在原有个人数据库的基础上进行改进，采用多用户 g e o d a t a b a s e 空间数据模型，利用a r c s d e 和m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 进行空间数据的 存储与管理。 ( 4 ) 根据入库中产生的问题，完善管理系统功能及优化数据库设计。 ( 5 ) 通过海洋保护区管理系统对原有和新入库的多年数据进行查询、分析、维护与 管理，以检验数据库设计和数据入库效果。 一 辽宁师范大学硕士学位论文 第二章海洋保护区管理系统数据库设计的关键技术 海洋保护区管理系统开发平台采用的是v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 和a r c e n g i n e 组件，数 据库采用的是m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 和多用户g e o d a t a b a s e 空间数据模型。本文 主要侧重于数据库的设计与优化、监测数据的标准化处理与更新入库，这就需要通过相 关技术手段对新上报的监测数据进行标准化处理。本研究所涉及的技术主要有a r c g i s 平台技术、m i c r o s o f ts q ls e r v e r 数据库技术、a r c e n g i n e 二次开发技术和a r c s d e 空间 数据引擎技术等。 2 1a r c g i s 平台 a r c g i s 是2 0 世纪9 0 年代推出全新的基于桌面的gi s 【3 】。a r c g i s 的产品主要包括： ( 1 ) a r c g i sd e s l 【t o p 一为g i s 应用提供的完整桌面系统。 ( 2 ) a r c g i se n 西n e 一为客户个性化g i s 应用提供的嵌入式开发组件。 ( 3 ) 服务器g i s 一构建服务器g i s 和网络g i s 的应用。 。 ( 4 ) a r c g i sm o b i l e - - - a r c g i sm o b i l e 开发包是作为a r c g i ss e r v e 铲品的一个扩展模 块发布的，用于构建高性能移动g i s 应用终端。 a r c g i s 作为综合的地理信息系统平台，g i s 功能完善【4 】，如下： ( 1 ) 模块化和伸缩性强。它不仅可以独立的应用，而且支持分布式的网络化应用， 实现各种信息的数字化网，采用面向对象的组件技术，开发出个性化的应用程序。 ( 2 ) 软件技术标准化。它支持大多数的国际软件行业标准 6 1 ，并整合了包括地理数 据标准、网络标准以及对象建模标准等。 ( 3 ) 功能强大。a r c g i s 的特色之处不仅仅在于地理制图表达与数据管理一体化功能， a r c g i s 还具有强大的空间分析与统计功能，例如搭建应用程序、三维g i s 、空间建模、 云g i s 部署等。 2 2s q ls e r v e r2 0 0 5 简介 2 2 1 s q ls e r v e r 2 0 0 5 特点 s q ls e r v e r2 0 0 5 是一个全面的关系型数据库平台。在s q ls e r v e r2 0 0 0 的基础上， 增加了新功能和特性，为关系型和结构化数据提供了更安全的安全性方案川和更稳定的 存储功能，并可以构建和管理应用于业务的高性能数据应用程序【引。 s q l s e r v e r2 0 0 5 数据引擎是企业数据管理模式解决方案的核心。此) b s q ls e r v e r 2 0 0 5 还包含分析、报表、集成等功能。 海洋保护区管理系统的数据库设计 ( 1 ) 数据库镜像。通过新数据库的数据镜像方法，将记录档案传送性能进行扩展和 延伸。使用数据库镜像，将自动失效转移建立到其他备用服务器上，增强s q ls e r v e r 服 务器系统的可用性。 ( 2 ) 在线恢复。使) 书s q ls e r v e r2 0 0 5 服务器，可以在s q ls e r v e r 服务器运行的情 况下，执行恢复操作。在线恢复改进y s q ls e r v e r 服务器的可用性【9 1 。 ( 3 ) 在线检索。在指数数据定义语言执行期间，允许对数据基底表格、或者索引数 据任何有关的检索，并同时进行修正。 2 2 2s q ls e r v e r 2 0 0 5 结构 ( 1 ) s q ls e r v e r 2 0 0 5 数据库引擎分为协议、关系引擎、存储引擎、s q lo s 四大组 件【7 】，s q ls e r v e r2 0 0 5 数据库引擎的主要功能是为数据的存储、数据的处理服务以及高 可用性服务提供安全实现【1 0 1 。 ( 2 ) 报表管理主要是通过报表服务组件完成，并为报表提供全面的解决方案，可以 对报表执行创建、管理、打印等操作，以及发布传统的打印报表和满足行业标准的交互 。性报表。 ( 3 ) 数据分析服务主要是利用联机分析处理功能和数据分析服务解决实际问题，对 数据源和数据结构进行设计、创建和管理等操作以及对数据进行分析。 2 3a r c e n g i n e 二次开发技术 2 3 1 a r e e n g i n e 简述 觚e n g i n e 是由软件开发工具包和a r c g i s 应用程序平台运行时( 黜m t i m e ) 组成。是建 立自定义应用程序的嵌入式g i s 组件的一个完整类库【1 1 】。 基本服务：由g i s 核。l , a r e o b j e c t 构成，开发大多数的g i s 自定义应用。 数据存取：a r c e n g i n e 可以对多数栅格和矢量格式数据进行存取。 地图表达：用于创建和显示带有符号和标注功能地图的a o 功能，包括创建专题制 图功能的a r e e n g i n e 的二次开发应用【1 2 1 。 开发组件：基于组件对象平台f 1 3 】，应用程序开发的高级接口控件。 a r c e n g i n e 开发工具包是组件式的e s r i 软件开发产品，用于建立和部署自定义g i s 应用程序。通过a r c e n g i n e 开发工具包还可以建立基本的地图浏览器、动态的g i s 编辑工 具等。 2 3 2a r c e n g i n e 功能 通过a r c e n g i n e 组件的开发，用户可以实现以下功能： 一4 一 辽宁师范大学硕士学位论文 ( 1 ) 编辑要素：通过使用a r c e n g i n es d k ，可以在地理数据库或者s h a p e f i l e 中创建和 编辑矢量要素的应用程序【1 4 1 。 ( 2 ) 空间建模和分析：通过增加a r c e n g i n er u n t i m e 的空间选项来扩展其功能，以及 创建、查询、制图和分析基于像元的栅格结构数据。 ( 3 ) 三维可视化及其他：a r c e n g i n er u n t i m e3 d 选项进一步扩展了其功能，可以用 a r c s c e n e 和a r c g l o b e 控件建立三维可视化、分析表面和基于全球数据的应用程序【伺。 2 4a r c s d e 2 4 1a r c s d e 简介 a r c s d e 是空间数据库引擎( s p a t i a ld a t a b a s ee n g i n e ：s d e ) 1 6 1 ，属于空间数据库中间 件技术。为g i s 客户端应用提供便捷的空间数据访问，a r c s d e 的主要特征便是海量数 据的快速读取和安全的数据存储。 a r c s d e 作为a r c g i s 与r d b m s 之间的g i s 通道。可以在多种数据管理系统中操 纵地理空间信息，所有a r c g i s 应用程序都能通过a r c s d e 使用这些地理空间数据。 a r c s d e 是a r c g i s 系统中的一个关键部分。它为关系型数据库提供了一个开放的应用程 序接1 ：3 ，支持a r c g i s 在多种数据库平台上管理地理空间信剧1 7 】，例如o r a c l e 、o r a c l ew i t h s p a t i a l 、m i c r o s o f ts q ls e r v e r 和i n f o r m i x 等。通过a r c s d e 空间引擎，a r c g i s 端可以在 d b m s 中方便的管理共享的、多用户的空间数据库。 2 4 2a r c s d e 功能及特点 a r c s d e 作为面向关系数据库的空间数据存储的中间件，统一将矢量、栅格和属性 数据统一存储，以便把g i s 和r d b m s 集成起来。a r c s d e 采取c s 系统构造，将地理 空间数据和属性数据统一集成在关系数据库管理系统中，从而通过关系数据库的高效管 理功能统一对空间数据和属性数据进行管理。当利用a r c s d e 访问空间地理数据时，无 需关心数据的结构、存储位置和存储方法等问题【1 8 】。 a r c s d e 的具体功能包括： ( 1 ) 支持多种d b m s 通道。它本身不是关系数据库或数据存储模型【1 9 】。而是一个能 在多种d b m s 平台上提供高性能的g i s 数据管理接口。 ( 2 ) 支持多用户编辑和海量的空间数据库存储、长事务处理。 ( 3 ) a r c s d e 保证了存储于d b m s 中的矢量和栅格数据的完整性【2 0 1 。 海洋保护区管理系统的数据库设计 2 4 3 通过a r c s d e 访问空间数据库 通过安装a r c g i sd e s k t o p 、d b m s 软件、a r c s d es p a t i a lf o rs q ls e r v e r 或者是 a r c s d es p a t i a lf o ro r a c l e ，就可以通过a r c g i s 客户端( 如a r c m a p ，a r c c a t a l o g 等) 访问 a r c s d e 服务，输入服务器名、端口、数据库名、s d e 用户名、s d e 密码等相关信息。 a r c s d e 连接d m b s 成功后，便可以很方便的操纵空间数据库【2 l 】。 辽宁师范大学硕士学位论文 第三章属性数据库设计 3 1 数据库设计原则 数据库设计是程序开发的核心部分，标准的数据库设计原则和方法能有效提高程序 开发进度和效率【2 2 1 。 ( 1 ) 3 n f 第三范式 范式，作为数据库设计里重要的概念之一。是指在创建一个数据库的过程中，必须 依照一定的准则，这些准则被称为范式。而第三范式指的是数据库表设计在满足第一、 第二范式的基础上，加入属性不依赖于其它非主属性原则【2 3 】，以减少大量的数据冗余。 其大致规定是这样的： 一个表只能描述一个单一实体，表内的每一个值在整个数据库只出现一次( 外键除 外) ，表内的每一行都该被唯一的标识，表内不存储与主键无关的信息。通常认为，第三 范式在性能、扩展性和数据完整性方面达到了最佳平衡【2 4 】。 ( 2 ) 确保表中没有计算字段 计算字段的值，是由其他字段计算而来，当更新其他字段的时候，很容易忽略同时 更新这个计算字段，造成数据的错误。 ( 3 ) 确保表中字段值唯一 例如表3 1 中，物种保护级别的值不只一个， 表3 1 保护区保护对象监测结果 t a b 3 1p r o t e c e t e do b j e c tm o n i t o r i n gr 懿u l to f r e s e n ，骼 因此物种保护级别字段不能放在保护区保护对象监测结果表中，应该增加一个监测 物种保护级别表，如表3 2 所示。 表3 2 监测物种保护级别 t a b 3 2 1 1 l er a n ko f m o r n l n gs p e i c 洒c o n s e r v a t i o n 海洋保护区管理系统的数据库设计 这个表就是表3 1 的从表，监测站位为外键。 ( 4 ) 尽可能的细分字段 对于资料特别详尽的表最好要细分字段，这样方便用户编辑资料，有利于保证数据 的完整性【2 5 1 。 3 2 保护区属性数据设计 3 2 1 保护区报表数据的特点 监测数据是来自各地方监测站2 0 0 5 年以来的水环境化学、生物、沉积物等方面的 报表资料，这些报表数据的特点是： ( 1 ) 多年度。各地方海洋环境监测站上报的监测数据每年都上报给上一级主管单位。 ( 2 ) 多时段。很多海洋保护区监测站都是分季节上报监测数据。有些站位是按春季 和秋季上报，有些则是四季都上报。 ( 3 ) 多类型。每年海洋保护区监测站所上报的报表大致可以分为水环境化学、生物、 沉积物等数据。 ( 4 ) 多层次。有些监测数据，例如水质监测结果中，数据分为表层、中层、底层。 ( 5 ) 上报滞后。部分监测站由于种种原因，存在上报数据类型不全、上报滞后等情 况。 合理存储和管理利用这些数据，要进行属性数据库的表结构设计和逻辑设计，使数 据库的安全性和完整性得到保证。 3 2 2 报表数据分类 根据地方监测站上报的报表，属性数据库包含的报表类型主要分为九类，具体分类 如表3 3 所示。 一8 一 辽宁师范大学硕士学位论文 表3 3 保护区监测数据报表 t a b 3 3t h e m o n i t o r i n gd a t ar e p o r to f r e s e r v e s 数据表名称 说明 海洋保护区管理基本情况报表 海洋保护区潮间带生物监测结果 海洋保护区沉积物监测结果 海洋保护区底栖动物监测结果 海洋保护区水质监测结果 海洋功能区大型浮游动物监测结果 海洋功能区浮游植物监测结果 海洋功能区小型浮游动物监测结果 海洋保护区沉积物粒度监测结果 多年度的每个海洋保护区的管理基本情况报表 监测高低潮位之间生物种群的类群、种群个数、密 度、生物量等要素信息 监测有机碳、硫化物、石油类等沉积物化学要素信 息 监测底栖动物的类群、种群个数、密度、生物量等 要素信息 监测盐度、悬浮物、溶解氧、c o d 、活性磷酸盐等 化学要素信息 监测通过型网采样的浮游动物的类群、种群个数、 密度、生物量等要素信息 监测浮游植物的类群、种群个数、密度、生物量等 要素信息 监测通过i 型网采样的浮游动物的类群、种群个数、 密度、生物量等要素信息 监测砾石、砂、粘土等沉积物化学要素信息 以广西北仑河口国家级自然保护区大型浮游动物监测结果报表为例。其监测结果报 表如图3 1 所示。 一9 海洋保护区管理系统的数据库设计 嬲翳嬲翁弱臻翳豳翱翳踞黧臻施翳缆缀静翰弱缀孺翰嬲凝霸暖端飘嬲臻飘 h ij el l 鬈表0 2 0 3 0 9 海洋功能区监测一海洋保护区大型磷猢篮瓣靳谬，：了哆嘲 _ 隧盘耀辅：帅北它河口嚣绍臼批胂区 一 赫日站：；嘉螂咱ll 4 凌 飘益谢单： 广西】b 它一口丑彳g 丘懿堤护区蓉理垃埴播单使：防蝻琶市 氧研境蓝耐臻报中心一 埴档日期：2 。一l o - 。锈 4 经度辟度监埘口船 站在所在功 窖度重量生物量 髓塑舞 5 繇瞄位 d 札“n她d a d d a d 力7 r m a d 就区 婪群挣名个嚣 个，1 3一_ 3 确 6 6 l1 2 c 脯2 2 t9 9 2 2 2 争0 8 一t t菝心区 0 1 t h k r e c a m i t7 b l 翟r 铭 7黟6 1 l 2 1 9 6 22 1 5 钧2 z2 争0 8 - 1 7 横心区 $ e “i 1 - - o r t 址i ； 23 8 i 墅同磋 8 彩 6 tt 2 0 22 1 s 9 9 2 20 0 0 9 一一1 1核心区p t r ”c i l t 胜尊s t i r o # ”i i 2 3 81 塑两j l 9 5 il 。b 22 1s 9 9 控2 0 0 9 一1 7 扳抠 l f e rm = e h i 2 t 垒罔 1 0p6 t 1 0 82 口22 l 驰口缆锃0 廿1 7核心区c t ti # v 4 【型r 嚣 1 1 j 6 1l 髓2 口。6 22 ls 9 9 缆2 9 一i t 拔心区 p 0 1 v c h “ti 一 23 8 1 赶同z 1 2 跏8 l l 踟2 1 5 2 22 争0 8 一l t板心区一砷1 i 啦l 胛“计埽t n ) l l 1 窭r 1 3 眵 6 il 2 0 22 l ，5 嗽a 目 髑一1 7 核心医0 l b p l 口d i i c 2 鳙 1 爱同； 1 哇攀 跎l 2 d 9 2 t2 i6 0 2 0 3撕一1 7板心区2 ml h 口 c d l n 】 2 2 7 i 星髓 1 5e 眈l 2 0 9 打2 16 c 32 0 0 争0 8 一1 7 扳心区 0 - t h nb r i w i e o n i l 4s l 翟目0 1 6 卜 6 2i 2 0 9 2 t2 i6 0 2 0 3i a 0 9 - 0 8 _ 1 7拔心区z o e ll 伍r “l 口1 l r ) 22 7 l 星网“ 1 7p 晓l 2 嘣2 t6 0 2 0 32 g 删一1 7 扳心区h a n p l i 惦i - 抖正i r r i 越o2 玎 1 童同， 1 8 6 21 2 2 t 2 0 32 9 - 0 8 1 7核心区0 1 b 止口- d io i c 2 行 i 墨同i 1 9f 8 l 1 0 82 2 8 h 2 i 6 1 l e 4 2 0 0 9 - 0 8 一1 7 实验区 0 l t h o n b r e v i f o r n i ： t o i 童同。 2 0 8 1l 2 2 8 1 42 i 6 1 1 e 4缸o - c l 铲”霉鞋区p 盯c d i t i f o i t r i t 5 加 i 型同： 2 1 ，8 1 l 旌8 1 42 1e l l 8 42 争l 弼一i t 窑验区 p 1 口曲r c “td “o s 2s 0 1 型目z 2 2p 8 ll 2 荔1 4引6 i l 斟2 9 一1 7实验医百t 砷1 i 啦! n t c i r r i d i ) 乏蜘 i 翟同j 2 3 8 l1 0 8 兹8 l 2 15 1 1 8 t2 争，一1 7 窑鞋区 1 4 f i f hh “日d 2s 0 l 篓同o 2 4 酷，：k ，i 。l 孵，翎l 私。舭l 生_嗡蹙，q 霪= 虹。霭i 酝。i 兹，i !彘：。孤咖璃_ 、；：，?4 j ，| 。：? * i 二。a ；纨筑眷：么2 建；么。必蔗厦缓 图3 1 大型浮游动物监测结果 h g 3 1m o n i t o r i n gr e s u l t so fl a r g ez o o p l a n k t o n 表中通过保护区名称、监测单位等字段确定了保护区的基本信息，通过监测站位、 经度、纬度确定了监测站采样位置，通过类群、种名、个数、密度、重量、生物量等描 述了监测站位的生物样本监测信息等。 3 2 。3 数据库逻辑设计 如果按照图3 1 所示报表的格式，将数据直接存储在数据库中，必然存在大量的冗 余。所以根据第三范式原则，对报表中的字段进行分离，建立多个相互关联的新表，对 数据合理存储。将其分为保护区基本信息表、监测站位表、保护区报表类型表以及各类 型监测结果表。如图3 2 所示，以海洋保护区大型浮游动物报表为例，对其进行分解， 将保护区名称和监测单位名称放进海洋功能区监测报表中，任务日期和填报日期放到报 表日期表中，监测站位、经度、纬度和站位所在功能区放在海洋功能区监测站位表中， 监测时间放进站位监测时间表中，类群、种名、个数、密度、重量、生物量等生物监测 信息放进大型浮游动物监测结果表中。 辽宁师范大学硕士学位论文 图3 2 海洋保护区大型浮游动物报表的分解示意图 f l g 3 2t h ed e c o m p o s e dd i a g r a mo fl a r g ez o o p l a n k t o nr e p o r to f r e s e r v e s ( 1 ) 保护区报表类型表 根据监测报表类型和保护区名称，建立一个新表，主要描述保护区与报表类型之间 的依赖关系，如表3 4 所示，保护区名称和报表类型设置为联合主键。 海洋保护区管理系统的数据库设计 ( 2 ) 保护区报表日期表 由于海洋保护区的监测报表数据是每年都上报，根据数据库表设计原则，如果时间 数据不独立出来，记录全部字段，会出现大量冗余。所以，建立新表存放报表日期、填 报日期等时间数据，如表3 ：5 所示，“报表d 对应着表3 4 中的“报表d ”。表中d 为l 和i d 为1 5 的记录记述了广西北仑河口自然保护区2 0 0 7 年和2 0 0 9 年的大型浮游动 物监测结果报表情况，减少了冗余。 表3 5 报表日期表 t a b 3 5r e p o r td a t e ( 3 ) 监测站位表 辽宁师范大学硕士学位论文 站位、经度、纬度和站位所在功能区则具体描述了监测站位的具体位置信息，需重 新建立另外一个表存储，如表3 6 所示。 表3 6 海洋功能区站位信息表 t a b 3 6s t a t i o ni n f o r m a t i o no f m a r i n ef u n c t i o n a lz o n e s 3 。2 4 保护区属性