GIS第四章地理信息系统空间数据库

1、第四章第四章地理信息系统空间数据库地理信息系统空间数据库n第一节空间数据库概述第一节空间数据库概述n第二节空间数据库概念模型设计第二节空间数据库概念模型设计n第三节空间数据库逻辑模型设计第三节空间数据库逻辑模型设计n第四节空间数据库的物理设计第四节空间数据库的物理设计n第五节空间数据查询第五节空间数据查询n第六节空间元数据第六节空间元数据第四章地理信息系统空间数据库第四章地理信息系统空间数据库课时安排课时安排 4 4课时课时教学目的要求教学目的要求 1 1、熟悉空间数据库及其相关概念。、熟悉空间数据库及其相关概念。2 2、掌握空间数据库模型设计方法和流程。、掌握空间数据库模型设计方法和流程。3

2、 3、了解元数据相关概念并认识空间数据库的发展动态。、了解元数据相关概念并认识空间数据库的发展动态。教学重点与教学难点教学重点与教学难点 重点重点：空间数据库的概念、设计流程、元数据空间数据库的概念、设计流程、元数据 难点难点：空间数据库的设计空间数据库的设计第四章地理信息系统空间数据库第四章地理信息系统空间数据库知识结构知识结构一、什么是空间数据库？一、什么是空间数据库？ 概念、发展概念、发展二、空间数据库系统由哪几部分组成？二、空间数据库系统由哪几部分组成？三、空间数据库设计的基本过程是什么？三、空间数据库设计的基本过程是什么？四、空间数据库如何加以实现和维护？四、空间数据库如何加以实现和

3、维护？ 第一节第一节 空间数据库概述空间数据库概述 空间数据库：空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质存是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总和，以一系列特定储的与应用相关的地理空间数据的总和，以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。结构的文件形式组织后存储在介质上。第一节第一节 空间数据库概述空间数据库概述第一节第一节 空间数据库概述空间数据库概述一、数据管理技术发展阶段一、数据管理技术发展阶段经历三个阶段：经历三个阶段：n 人工管理人工管理：2020世纪世纪5050年代中期以前。年代中期以前。19461946，第一台电脑，第一台电脑ENIACEN

4、IAC（Electronic Numerical Integrator and Electronic Numerical Integrator and CalculatorCalculator）在美国宾夕法尼亚大学诞生。计算机主要）在美国宾夕法尼亚大学诞生。计算机主要用于科学计算，没有数据管理功能。数据与程序是一个用于科学计算，没有数据管理功能。数据与程序是一个整体，数据只为本程序所使用，不能共享。整体，数据只为本程序所使用，不能共享。n 文件管理文件管理：2020世纪世纪5050年代后期至年代后期至6060年代中期。计算机用年代中期。计算机用于科学计算，也用于数据管理。于科学计算，也用于数据

5、管理。数据以文件形式长期保存数据以文件形式长期保存在磁盘上。但文件之间相互独立、缺乏联系。数据重复产在磁盘上。但文件之间相互独立、缺乏联系。数据重复产生冗余。文件建立、存取、查询、插入、删除、修改等操生冗余。文件建立、存取、查询、插入、删除、修改等操作都要用程序实现。作都要用程序实现。n 数据库管理数据库管理：6060年代后期以来。程序和数据的联系通过年代后期以来。程序和数据的联系通过数据库管理系统数据库管理系统实现。数据不再面向特定的某个或多个应实现。数据不再面向特定的某个或多个应用，而是面向整个应用系统。用，而是面向整个应用系统。数据冗余少数据冗余少，实现了数据的实现了数据的集成和共享集成

6、和共享。用户可以使用查询语言或终端命令操作数据。用户可以使用查询语言或终端命令操作数据库。库。GISGIS应用软件应用软件空间分析功能空间分析功能空间数据空间数据文件文件属性处理功能属性处理功能属性数据属性数据文件文件GISGIS应用软件应用软件空间分析功能空间分析功能空间数据空间数据文件文件属性处理功能属性处理功能空间数据管理空间数据管理数据库管理数据库管理属性数据库属性数据库1 1初级式的管理模式初级式的管理模式2 2混合式的管理模式混合式的管理模式从文件发展到数据库经历的四个阶段从文件发展到数据库经历的四个阶段GISGIS应用软件应用软件空间分析功能空间分析功能属性处理功能属性处理功能空

7、间属性数据库空间属性数据库空间数据库引擎空间数据库引擎通用数据库管理系统通用数据库管理系统GISGIS应用软件应用软件空间分析功能空间分析功能属性处理功能属性处理功能空间属性数据库空间属性数据库特定的空间属性数据库管理系统特定的空间属性数据库管理系统3 3扩展式的管理模式扩展式的管理模式4 4集成式的管理模式集成式的管理模式一个一个完整的数据库系统完整的数据库系统应当包括三个组成部分：应当包括三个组成部分：空间数据库应用系统空间数据库应用系统空间数据库管理系统空间数据库管理系统空间数据库存储系统空间数据库存储系统GISGIS应用应用1 1GISGIS应用应用2 2空间数据库管理系统空间数据库管

8、理系统空间数据库存储空间数据库存储空间数据库系统的组成空间数据库系统的组成二、空间数据库系统的组成二、空间数据库系统的组成（1 1）空间数据库存储系统）空间数据库存储系统 空间数据库存储系统空间数据库存储系统是是GISGIS在计算机物理存储介质上存储在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理的与应用相关的地理空间数据的总和空间数据的总和。 一般以一系列特定结构的一般以一系列特定结构的文件文件形式存储在硬盘、光盘等形式存储在硬盘、光盘等介质上。介质上。（2 2）空间数据库管理系统）空间数据库管理系统 指能够对介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑指能够对介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上

9、的上的定义定义，提供，提供空间数据查询、检索、存取、维护和更新空间数据查询、检索、存取、维护和更新功能的功能的软件系统软件系统。 （3 3）空间数据库应用系统）空间数据库应用系统 指由指由GISGIS的的空间分析模型和应用模型所组成的计算机应空间分析模型和应用模型所组成的计算机应用系统用系统。是提供数据库访问功能的应用软件，由数据库系统、。是提供数据库访问功能的应用软件，由数据库系统、应用程序系统、用户组成的，具体包括：数据库、数据库管应用程序系统、用户组成的，具体包括：数据库、数据库管理系统、数据库管理员、硬件平台、软件平台、应用软件、理系统、数据库管理员、硬件平台、软件平台、应用软件、应用

10、界面。应用界面。 可以管理空间数据，运可以管理空间数据，运用空间数据进行分析和决策。用空间数据进行分析和决策。 三、空间数据库的设计三、空间数据库的设计p 空间数据库的设计的实质空间数据库的设计的实质就是将地理空间实体以一定就是将地理空间实体以一定组组织形式织形式在数据库系统中加以在数据库系统中加以表达表达的过程。的过程。p 空间数据模型空间数据模型是对空间实体进行描述和表达的手段。具是对空间实体进行描述和表达的手段。具体地说，数据库的体地说，数据库的数据结构数据结构、操作集合操作集合和和完整性约束规完整性约束规则集合则集合组成了数据库的数据模型组成了数据库的数据模型p 空间数据库设计最终归结

11、为空间数据库设计最终归结为空间数据模型设计。空间数据模型设计。空间数据设计的过程和步骤空间数据设计的过程和步骤需求分析需求分析概念设计概念设计逻辑设计逻辑设计物理设计物理设计数据库数据库数据库的数据库的概念模型概念模型数据库的数据库的逻辑模型逻辑模型数据库的数据库的存储模型存储模型现实世界现实世界信息世界信息世界计算机世界计算机世界地理现象地理现象和过程和过程 1 1、空间数据库设计步骤：、空间数据库设计步骤：（1 1）需求分析：）需求分析：系统分析特定的专业应用需求。系统分析特定的专业应用需求。（2 2）概念设计：）概念设计：把用户的需求加以解释，并用概念模型表把用户的需求加以解释，并用概念

12、模型表达出来。概念模型是对现实世界的达出来。概念模型是对现实世界的抽象抽象。主要描述数据及其。主要描述数据及其之间的语义关系。如实体之间的语义关系。如实体- -联系模型、面向对象数据模型。联系模型、面向对象数据模型。模拟现实世界；模拟现实世界；便于用户理解；便于用户理解；便于在计算机上便于在计算机上实现；实现；（3 3）逻辑设计：）逻辑设计：把把概念模型概念模型利用数据库管理系统提供的利用数据库管理系统提供的工具工具映射映射为计算机中数据库管理系统所支持的为计算机中数据库管理系统所支持的数据模型数据模型。如实体如实体- -联系模型转换成联系模型转换成关系数据库模型关系数据库模型。（4 4）物理

13、设计：）物理设计：数据库的逻辑模型在实际数据库的逻辑模型在实际物理物理存储设备存储设备上加以实现，建立物理数据库。上加以实现，建立物理数据库。2 2、空间数据库设计的原则、空间数据库设计的原则n尽量减少空间数据存储的冗余量尽量减少空间数据存储的冗余量n提供稳定的空间数据结构提供稳定的空间数据结构n满足用户对空间数据及时访问的需求，并能高效地提供用满足用户对空间数据及时访问的需求，并能高效地提供用户所需的空间数据查询结果户所需的空间数据查询结果n在数据元素间维持复杂的联系，以反映空间数据的复杂性在数据元素间维持复杂的联系，以反映空间数据的复杂性n支持多种多样的决策需要，具有较强的应用适用性支持多

14、种多样的决策需要，具有较强的应用适用性四、四、 空间数据库的实现和维护空间数据库的实现和维护 1 1、空间数据库的实现、空间数据库的实现 建立实际的空间数据库结构建立实际的空间数据库结构 装入试验性的空间数据对应用程序进行测试，以确认装入试验性的空间数据对应用程序进行测试，以确认其功能和性能是否满足设计要求，并检查对数据库空其功能和性能是否满足设计要求，并检查对数据库空间的占有情况间的占有情况 装入实际的空间数据，即数据库的加载，建立起实际装入实际的空间数据，即数据库的加载，建立起实际运行的空间数据库运行的空间数据库 2 2、相关的其他设计、相关的其他设计n 空间数据库的再组织设计空间数据库的

15、再组织设计n 故障恢复方案设计故障恢复方案设计n 安全性考虑安全性考虑n 事务控制事务控制四、四、 空间数据库的实现和维护空间数据库的实现和维护 3 3、空间数据库的运行和维护、空间数据库的运行和维护n 维护空间数据库的安全性和完整性维护空间数据库的安全性和完整性n 监测并改善数据库性能监测并改善数据库性能n 增加新的功能增加新的功能n 修改错误修改错误四、四、 空间数据库的实现和维护空间数据库的实现和维护p 一、数据管理技术发展阶段一、数据管理技术发展阶段p 二、空间数据库系统的组二、空间数据库系统的组p 三、空间数据库的设计三、空间数据库的设计p 四、空间数据库的实现和维护四、空间数据库的

16、实现和维护内容小结内容小结知识结构知识结构一、什么传统数据模型？一、什么传统数据模型？二、什么是语义数据模型？二、什么是语义数据模型？三、什么是面向对象数据模型？三、什么是面向对象数据模型？四、三种不同的概念模型的区别表现在哪些方面？四、三种不同的概念模型的区别表现在哪些方面？ 第二节第二节 空间数据库概念模型设计空间数据库概念模型设计l 概念模型要反映概念模型要反映GISGIS需求。需求。l 对对现象世界认识与抽象现象世界认识与抽象，包括：特征描述、包括：特征描述、关系关系分析、过分析、过程模拟等，程模拟等，用用概念化模型概念化模型表达。表达。l 概念模型必须具备概念模型必须具备丰富的语义表

17、达能力丰富的语义表达能力，易于设计人员交，易于设计人员交流和理解，修改，向各种模型转换等特点。流和理解，修改，向各种模型转换等特点。常用概念模型：常用概念模型：（1 1）传统数据模型）传统数据模型（层次模型、网状模型、关系模型）层次模型、网状模型、关系模型）（2 2）语义数据模型）语义数据模型（3 3）面向对象数据模型）面向对象数据模型 第二节第二节 空间数据库概念模型设计空间数据库概念模型设计一、传统的数据模型一、传统的数据模型 层次模型、网状模型和关系模型层次模型、网状模型和关系模型 a5a1a2a3a4a6a7a8N1N2N3N4N5P1P2P3P4 地块图地块图 层次数据模型层次数据模

18、型树数据结构。数据关系是一对多（树数据结构。数据关系是一对多（1 1：N N）。）。 MP1a1a2a3N1N2N3N2N1N3P2a2a5a7N2N3N2N5N3N5P3a3a4a6N1N3N1N4N3N4P4a6a7a8N3N4N3N5N4N5优点优点：层次分明、结构清晰、易理解。层次分明、结构清晰、易理解。缺点缺点：冗余度大，不适于表示数据的拓朴关系。冗余度大，不适于表示数据的拓朴关系。 网状数据模型网状数据模型 图数据结构。表达数据关系是多对多（图数据结构。表达数据关系是多对多（M M：N N）。）。 M MP P1 1a a1 1a a2 2a a3 3N N1 1N N2 2N N

19、3 3P P2 2a a4 4a a5 5a a6 6N N4 4N N5 5P P3 3a a7 7a a8 8P P4 4同层次模型相比：同层次模型相比：优点优点：压缩了数据量。：压缩了数据量。缺点缺点：数据之间的联系通过指针表示，指针数据项使数据量：数据之间的联系通过指针表示，指针数据项使数据量大大增加。大大增加。 关系数据模型关系数据模型 实体本身的信息以及实体之间的联系均表现为实体本身的信息以及实体之间的联系均表现为二维表。二维表。在数学上把这种二维表叫做在数学上把这种二维表叫做“关系关系”。这些关系表的集合。这些关系表的集合就构成了就构成了关系模型关系模型。多边形与弧关系多边形与弧

20、关系多边形号多边形号 弧号弧号P1 a1,a2,a3P2 a2,a5,a7P3 a3,a6,a4P4 a6,a7,a8 弧段与结点关系弧段与结点关系弧段号弧段号 起点起点 终点终点a1 N1 N2a2 N3 N2a3 N1 N3a4 N4 N1a5 N2 N5a6 N4 N3a7 N3 N5a8 N5 N4 结点坐标结点坐标结点号结点号 坐标坐标 N1 x1y1 N2 x2y2 N3 x3y3 N4 x4y4 N5 x5y5 地块图的关系表地块图的关系表优点优点：数据结构简单、清晰，能处理多对多关系。：数据结构简单、清晰，能处理多对多关系。缺点缺点：当涉及的目标很多时，查找操作时间长，效率低。

21、：当涉及的目标很多时，查找操作时间长，效率低。 二、二、 语义数据模型语义数据模型 语义模型的语义模型的模型结构模型结构是由是由若干种抽象组成若干种抽象组成，用这些抽用这些抽象来象来描述空间实体描述空间实体的基本语义特征，再根据语义模型结构的基本语义特征，再根据语义模型结构规则规则把这些抽象结合把这些抽象结合起来形成模型。模型形成起来形成模型。模型形成空间实体类空间实体类别别以及这些类别之间的以及这些类别之间的关联关联。 最常用语义模型是最常用语义模型是实体实体- -联系模型联系模型（Entity-Entity-Relationship model,E-RRelationship model,

22、E-R模型）模型） E-R E-R模型的模型的3 3个语义概念：个语义概念：n实体实体n联系联系n属性属性n实体实体：对客观存在的起独立作用的：对客观存在的起独立作用的事物事物的一种的一种抽象抽象。 用用矩形矩形符号表示。包括：符号表示。包括： 点点 (point) 线（线（polyline） 面（面（polygon） 体（体（polyhedra） n联系联系：实体间实体间有意义的相互作用或有意义的相互作用或对应关系对应关系。 用用菱形菱形符号表示。包括：符号表示。包括： 1:11:1、1:N1:N、M:NM:N三种类型。三种类型。 实体和联系之间用线段连接。实体和联系之间用线段连接。n属性属

23、性：对实体和联系：对实体和联系特征特征的描述。属性用的描述。属性用椭圆椭圆表示。表示。 属性和实体、联系之间也用线段连接。属性和实体、联系之间也用线段连接。语义数据模型语义数据模型实体联系模型实体联系模型n采用采用E-RE-R模型进行数据库的概念设计步骤：模型进行数据库的概念设计步骤：n设计局部的设计局部的E-RE-R模型模型n设计全局的设计全局的E-RE-R模型模型n全局全局E-RE-R模型的优化模型的优化 E-R E-R模型的模型的优点优点：接近人的思想接近人的思想，易于理解。同时，与，易于理解。同时，与计算机具体的实现无关，是一种计算机具体的实现无关，是一种很好的数据库概念设计方法很好的

24、数据库概念设计方法。 由于由于E-RE-R模型与计算机无关，所以没有一个数据库系统模型与计算机无关，所以没有一个数据库系统直接支持直接支持E-RE-R模型的实现。模型的实现。 所以，一般用所以，一般用E-RE-R模型设计数据库的模型设计数据库的概念模型概念模型。然后，。然后，在在逻辑设计逻辑设计阶段，把阶段，把E-RE-R模型模型转换转换成计算机能够实现的成计算机能够实现的数据数据模型模型，如关系数据模型。，如关系数据模型。 三、三、 面向对象的数据模型面向对象的数据模型1 1、基本概念、基本概念l对象对象：对现实世界中一个：对现实世界中一个事物事物的抽象或模型化表达。的抽象或模型化表达。自身

25、状自身状态内在功能（客体数据对数据的操作）。一个对象具有一态内在功能（客体数据对数据的操作）。一个对象具有一个唯一的名称标识。个唯一的名称标识。l类类：多个对象共同特征多个对象共同特征的抽象概括。的抽象概括。l实例实例：某类的一个具体对象。：某类的一个具体对象。l消息消息：对象之间相互请求或相互协作的唯一途经和通信形式。：对象之间相互请求或相互协作的唯一途经和通信形式。l方法方法：对象收到消息后应采取的动作系列的描述。：对象收到消息后应采取的动作系列的描述。n2 2、封装和消息传递、封装和消息传递 封装性：系统把属性值和方法封装在一个对象中，对封装性：系统把属性值和方法封装在一个对象中，对象内

26、部的信息是隐藏的。封装的象内部的信息是隐藏的。封装的目的在于目的在于使对象的使用和使对象的使用和现实分开，使用者不必知道方法操作实现的细节，只需用现实分开，使用者不必知道方法操作实现的细节，只需用消息来访问对象。消息来访问对象。 这种数据与操作统一的建模方法增强了系统的可维护这种数据与操作统一的建模方法增强了系统的可维护性和易修改性。性和易修改性。三、面向对象的数据模型三、面向对象的数据模型n3 3、继承及类之间的层次关系、继承及类之间的层次关系曲线对象类曲线对象类曲面对象类曲面对象类直线段对象类直线段对象类多边形对象类多边形对象类超类或基类超类或基类子类或派生类子类或派生类对象类的单继承和多

27、继承及其层次结构对象类的单继承和多继承及其层次结构 通过继承，使得某类对象可以自然地拥有另一类对象通过继承，使得某类对象可以自然地拥有另一类对象的某些特征和功能。继承包括的某些特征和功能。继承包括单继承单继承和和多继承多继承。n4 4、功能重载和多态性、功能重载和多态性多边形对象多边形对象Draw(mapfile)Draw(database)多边形对象多边形对象Draw弧段对象弧段对象Draw空间对象空间对象Draw图形文件图形文件 数据库数据库面向对象的功能重载和多态面向对象的功能重载和多态n重载重载：这实现特定功能的方法不仅以名称来区分，还可：这实现特定功能的方法不仅以名称来区分，还可以用

28、它所带来的的参数来区别；以用它所带来的的参数来区别；n多态多态：指同一个消息可以根据发送消息对象的不同采用：指同一个消息可以根据发送消息对象的不同采用多种不同的行为方式。多种不同的行为方式。n5 5、概括和聚集、概括和聚集空间对象类空间对象类多边形对象类多边形对象类弧段对象类弧段对象类图层对象类图层对象类多边形对象类多边形对象类弧段对象类弧段对象类1+1+1+1+is-part-ofis-part-ofis-ais-a对象类的概括与聚集对象类的概括与聚集n概括概括：把一组相同特征和操作的类归纳为在一个更一般：把一组相同特征和操作的类归纳为在一个更一般的超类中；的超类中；n聚集聚集：反映了嵌套对

29、象的概念，即是由一些其他对象组：反映了嵌套对象的概念，即是由一些其他对象组成的，用来描述更高层次对象的一种形式。成的，用来描述更高层次对象的一种形式。n6 6、空间数据库对象模型、空间数据库对象模型ORMORM：即：即对象角色建模对象角色建模，是运用面向对象的原理进行数据库，是运用面向对象的原理进行数据库概念建模的软件工程方法。概念建模的软件工程方法。ORMORM图：用图形符号的形式表现对象角色建模的结果。图：用图形符号的形式表现对象角色建模的结果。n对象类型：表示实际对象或概念的类型对象类型：表示实际对象或概念的类型 实体对象类型：由实际事物组成的对象类型实体对象类型：由实际事物组成的对象类

30、型 值对象类型：由数字或字符串组成的数字类型值对象类型：由数字或字符串组成的数字类型n谓词：描述由对象类型扮演的角色的事实的一部分谓词：描述由对象类型扮演的角色的事实的一部分n约束：唯一性约束，强制性约束，用来规定数据的关系约束：唯一性约束，强制性约束，用来规定数据的关系7、ORM图图PolygonPolygonSpatial_ObjSpatial_ObjPolygon_IDPolygon_ID具有具有/ /属于属于ORMORM图一个事实的示例图一个事实的示例知识结构知识结构一、什么传统数据模型？一、什么传统数据模型？二、什么是语义数据模型？二、什么是语义数据模型？三、什么是面向对象数据模型？

31、三、什么是面向对象数据模型？四、三种不同的概念模型的区别表现在哪些方面？四、三种不同的概念模型的区别表现在哪些方面？ 内容小结内容小结第三节第三节 空间数据库逻辑模型设计空间数据库逻辑模型设计知识结构知识结构一、什么关系数据模型？一、什么关系数据模型？二、关系数据库模型的规范化体现？二、关系数据库模型的规范化体现？三、三、E-RE-R模型转换为关系数据模型的方式？模型转换为关系数据模型的方式？ 一、关系数据模型一、关系数据模型 在关系模型中，数据的逻辑结构为满足一定条件的在关系模型中，数据的逻辑结构为满足一定条件的二二维表维表，表具有固定的列数和任意的行数，在数学上称为，表具有固定的列数和任意

32、的行数，在数学上称为“关系关系”。 二维表是同类实体的各种属性的集合，每个实体对应二维表是同类实体的各种属性的集合，每个实体对应于表中的一行，相当于通常的一个记录；表中的列表示属于表中的一行，相当于通常的一个记录；表中的列表示属性，相当于通常记录中的一个数据项。这种满足一定条件性，相当于通常记录中的一个数据项。这种满足一定条件的规范化关系的集合，就构成了关系模型。的规范化关系的集合，就构成了关系模型。 第三节第三节 空间数据库逻辑模型设计空间数据库逻辑模型设计二、关系数据库模型中数据的完整性规则二、关系数据库模型中数据的完整性规则1.1. 主键主键：用以保证表中每个记录互不相同，一个表只能有一

33、：用以保证表中每个记录互不相同，一个表只能有一个主键。个主键。2.2. 实体完整性规则实体完整性规则：一个表的主键值不能重复，也不能为空。：一个表的主键值不能重复，也不能为空。3.3. 参照完整性规则参照完整性规则：“一对多一对多”关系中，关系中，“一一”表的主键字表的主键字段必然会出现在段必然会出现在“多多”表中，成为联系两个或多个表的纽表中，成为联系两个或多个表的纽带。带。“多多”表中出现的这个字段被称为外键。表中出现的这个字段被称为外键。4.4. 域的完整性规则域的完整性规则：将某些字段的值限制在合理的范围内。：将某些字段的值限制在合理的范围内。三、关系数据库模型中关系模式的规范化三、关

34、系数据库模型中关系模式的规范化1.1. 第一范式：第一范式：每个记录的每个字段都只能包含一个数据。每个记录的每个字段都只能包含一个数据。学号学号姓名姓名班级班级00010001小红小红高三年高三年1 1班班学号学号姓名姓名年级年级班级班级00010001小红小红高三年高三年1 1班班eg:班级：高三年1班，应改为2个字段，一个年级、一个班级，才满足第一范式不满足第一范式改成egeg班级班级：高三年：高三年1 1班，应改为班，应改为2 2个字段，一个年级、一个字段，一个年级、一个班级，才满足第一范式。个班级，才满足第一范式。三、关系数据库模型中关系模式的规范化三、关系数据库模型中关系模式的规范化

35、2. 2. 第二范式第二范式：表中任意一个字段完全依赖于同一个主字段。：表中任意一个字段完全依赖于同一个主字段。eg:eg:比如不符合第二范式比如不符合第二范式学生证名称学生证名称 学生证号学生证号 学生证办理时间学生证办理时间借书证名称借书证名称 借书证号借书证号 借书证办理时间借书证办理时间 学生证表学生证表学生证学生证学生证号学生证号学生证办理时间学生证办理时间 书证书证借书证号借书证号借书证办理时间借书证办理时间 借书证表借书证表三、关系数据库模型中关系模式的规范化三、关系数据库模型中关系模式的规范化3. 3. 第三范式第三范式：在满足第二范式的前提下，非主关键字段不：在满足第二范式的

36、前提下，非主关键字段不能传递依赖于主关键字段。能传递依赖于主关键字段。eg:eg:爸爸资料表爸爸资料表爸爸爸爸儿子儿子女儿女儿女儿的小熊女儿的小熊女儿的海绵宝宝女儿的海绵宝宝 爸爸儿子儿子女儿女儿 女儿女儿女儿的小熊女儿的小熊女儿的海绵宝宝女儿的海绵宝宝 爸爸信息表爸爸信息表女儿信息表女儿信息表1.1. 初始模式的形成：初始模式的形成：E-RE-R模型转换为关系数据库模型模型转换为关系数据库模型2.2. 规范化处理：规范化处理：消除异常，改善完整性、一致性和存储效消除异常，改善完整性、一致性和存储效率。率。3.3. 模式评价：模式评价：根据定量分析和性能测试对数据库结构做出根据定量分析和性能测

37、试对数据库结构做出评价；评价；4.4. 模式优化：模式优化：利用数据库管理系统提供的功能，对模式进利用数据库管理系统提供的功能，对模式进行优化，但不改变数据库的信息。行优化，但不改变数据库的信息。四、空间数据库逻辑设计的步骤和内容四、空间数据库逻辑设计的步骤和内容转换规则：转换规则：l一个一个实体实体类型转换成一个类型转换成一个关系模式关系模式，实体的，实体的属性属性就是关系就是关系的属性，实体的关键字就是关系的的属性，实体的关键字就是关系的关键字关键字。教师教师（姓名、（姓名、学历）学历）l一个一个联系联系类型转换成一个类型转换成一个关系模式关系模式，参与该联系的各实体，参与该联系的各实体的

38、关键字以及联系的属性转换成关系的属性。的关键字以及联系的属性转换成关系的属性。教师教师课程课程班级班级五、五、E-RE-R模型转换为关系数据库模型模型转换为关系数据库模型E-R模型模型 E-RE-R概念模型转换成关系模型：概念模型转换成关系模型： 1) 1) 院长院长 （实体）（实体）学院学院编号编号学院名称学院名称学院地址学院地址院长院长编号编号1 1环科院环科院学学6 61 12 2信息院信息院学学4-54-52 2 2) 2) 学院学院- -院长院长 （联系）（联系）院长院长编号编号姓名姓名电话号码电话号码办公室办公室1 1王兵王兵6374045163740451学学650165012

39、2张明张明6374216263742162信信53025302 3 3）教师）教师- -学院学院（联系）（联系）教工教工号号姓名姓名学历学历工资工资电话电话学院学院编号编号200501200501李江李江博士博士400040001234561234561 1 4 4）课表）课表- -教师教师（联系）（联系）课程课程号号教工教工号号学时数学时数时间时间地点地点45012450122005012005016464200509200509教教23052305 5 5）学生）学生（实体）（实体）学号学号姓名姓名身份证号身份证号性别性别出生年月出生年月体重体重200501200501张三张三123456

40、789123456789400040001234561234566060 6 6）学生）学生- -课程课程（联系）（联系）学号学号课程课程号号分数分数20050120050145012450128989 内容小结内容小结 关系数据模型的概念结构关系数据模型的概念结构 关系数据库模型的规范化表现关系数据库模型的规范化表现 E-R E-R模型转换为关系数据模型的方式模型转换为关系数据模型的方式知识结构知识结构一、物理设计的内容包括哪些？一、物理设计的内容包括哪些？第四节第四节 空间数据库的物理设计空间数据库的物理设计第四节第四节 空间数据库的物理设计空间数据库的物理设计物理设计包括：物理设计包括：l 结构设计：结构设计：把数据库逻辑设计的模型映射为把数据库逻辑设计的模型映射为关系数据库关系数据库的物的物理结构，结构设计主要包括：理结构，结构设计主要包括：存储记录的格式设计存储记录的格式设计、存储方法存储方法设计设计和和访问方法设计访问方法设计。l 约束设计：约束设计：数据库的数据库的完整性和