《空间数据库原理与应用》教学大纲

1、空间数据库原理与应用教学大纲课程名称：空间数据库原理与应用课程英文名称：Principle & Application of Spatial Database课程编码：1301ZY015 课程类别/性质：专业课程/必修学分：3.5总学时/理论/上机：56/42/14开课单位：地球科学学院适用专业：地理信息科学先修课程：计算机基础、C语言程序设计在以数据为中心的计算机科学技术新时代，数据库是实现数据管理的最为重要的方式，数据库技术也是计算机科学的重要分支，与计算机网络、人工智能一起被称为计算机技术界三大热门技术。随着IT技术的发展，数据库技术应用已从事务处理扩展到计算机辅助设计、人工智能、决策支

2、持系统和网络应用等新的领域。各行业大量的重要数据，都需要经过数据库管理才能进行有效地组织、存储、处理和共享，GIS行业涉及海量大数据管理，主要借助空间数据库技术实现。空间数据库原理与应用是地理信息科学专业的一门学科基础必修课程，主要阐述了数据库的理论、原理与使用方法。课程内容包括四大部分：数据库基本理论、原理与方法；数据库的应用与编程；数据库的设计；空间数据库的实现与逻辑结构。其中核心内容是数据库的应用与编程。该课程的地位和任务是使地理信息科学专业本科学生全面地了解和掌握数据库系统的基本概念、原理及应用技术，空间数据库的解决方案和逻辑结构，使学生系统科学地受到数据库管理领域分析问题和解决问题的

3、训练，提高运用理论知识解决实际问题的能力，树立用技术捍卫国家数据机密的信念，培养为国家发展民族振新努力学习知识的价值观，确保学生达成专业的相应毕业要求。通过本课程的学习，使学生掌握数据库的基本概念与原理方法，能熟练使用一种主流的数据库平台；能针对GIS系统的空间数据库的需要，开展空间数据库的设计与实现，具备数据库设计与实现的实践动手能力；培养学生数据库管理领域分析问题和解决问题的思维方式，提高运用理论知识解决实际问题的能力；树立用数据库技术捍卫国家数据机密的信念和为了国家发展民族振新努力学习知识的人生价值观，并为后续地理信息工程、GIS应用软件开发等专业课程的学习及从事数据库设计与管理方面的工

4、作打下坚实的理论基础。1价值目标(育人目标)培养爱国、爱党、爱校、爱家的社会主义新青年，掌握用数据库相关知识，树立维护国家信息机密的信念，建立为国为家学习新技术的正确价值观。2知识和能力目标掌握空间数据库的基本原理与应用技术，将课本的理论知识和实际问题进行有机结合，能针对GIS的数据需求，设计并实现相应的空间数据库，锻炼学生分析、解决实际问题的能力：（1）掌握数据库基本概念，包括数据模型、数据库系统结构与组成、关系模型的主要特点与主要构成要素、关系模型形式化定义、关系代数等。（毕业要求9.1）（2）掌握SQL语言在数据定义、数据查询、数据更新、数据控制方面的功能，能定义数据库、数据表、索引与视

5、图，实现针对表和视图的数据查询。（毕业要求4.2）（3）掌握数据库完整性、安全性控制、数据库的备份与恢复的方法，具备数据库数据的安全性控制的能力（毕业要求4.2）（4）掌握T-SQL基本语法规则并能够熟练运用，掌握常用函数、触发器、存储过程的使用，能针对通用的数据应用需求，运用T-SQL数据库编程语言解决。（毕业要求4.2）（5）掌握空间数据库的结构特征与实现模式，明确数据库设计的理论依据和思路流程，能针对GIS项目需要，设计对应数据库的设计与构建。（毕业要求9.1、4.1）根据课程的教学目标，设计了42学时的理论教学内容，具体安排见下表：绪论第一节数据库系统概述激发大家参与国家数据库技术发展

6、的动力中中低29.1第二节数据模型高中低第三节数据库系统结构高高低第四节数据库系统的组成高高低第一章：关系数据库基础第一节关系模型概述鼓励学生解决问题，实现人生价值的热情中中低49.1第二节数据结构与形式化定义高高低第三节关系代数高高中第二章：关系数据库标准语言SQL第一节 SQL概述培养学生解决瓶颈问题的能力，激发勇于攻坚克难的信心和决心中低低64.2第二节数据定义高高高第三节查询高高高第四节数据更新中中中第三章：索引与视图第一节索引作用和结构鼓励学生掌握技能提升技术，服务国家信息化建设中中低24.2第二节索引的创建与使用高中中第三节视图概述与的作用高中低第四节视图定义与使用高中中第四章：数

7、据库完整性控制第一节实体完整性培养学生的数据质量控制意识，助推国家信息产业发展高高高24.1第二节参照完整性高高中第三节域完整性高高高第五章：数据库安全性第一节安全性概述掌握数据安全控制技术，捍卫国家信息安全中中低44.1第二节 SQLServer的安全性高中低第三节用户管理和角色管理高中低第四节权限管理高中低第六章：数据库保护第一节事务掌握数据保护技术，捍卫国家信息安全中中低24.1第二节并发控制中低低第三节数据库备份与恢复中中低第七章：T-SQL应用编程第一节 T-SQL掌握数据库编程技术，助推国家信息产业发展高高高104.2第二节存储过程高高中第三节触发器高中中第八章：关系数据库设计理论

8、第一节问题的提出探讨理论基础，树立技术突破的决心中低低24.19.1第二节函数依赖中中低第三节关系模式的范式高中低第九章：数据库设计第一节数据库设计概述掌握数据库设计的思路与流程，激发投身国家信息化建设热情高中低44.19.1第二节需求分析高中低第三节概念结构设计高高中第四节逻辑结构设计高高中第五节物理结构设计高中低第十章：空间数据库模式与结构第一节空间数据的概念掌握空间数据库技术前沿，激发国家空间数据库建设的热情高中低44.19.1第二节空间数据库的实现模式高中低第三节空间数据库的组织结构高高中第四节空间数据库案例讲解高中低注：在“要求”栏内以A、B、C来表示对学生学习程度的要求，A为最高要

9、求。理解指能对所学的内容作归纳、分类、解释、总结、推断和一定程度的发挥。掌握指能理解学习材料的内涵和意义，包括具体分类、区别、流程、误区等的认知和学习。可以借助三种形式来表明对材料的领会，一是转换，即用自己的话或用与原先表达方式不同的方式表达自己的思想；二是解释，即对一项信息加以说明或概述；三是推断，即估计将来的趋势(预期的后果)。分析指能将所学的内容分解并找出它们的相互关系和构成，或能计划、创造、建造或有改变的重构。应用指能将学习材料用于新的具体情境，包括原则、方法、技巧、规律的拓展，代表较高水平的学习成果。应用需要建立对知识点掌握的基础上。本课程设计有14学时的上机学时，目的是配合课堂理论

10、教学，培养学生动手能力，巩固课堂知识点，为后续的数据库课程设计奠定基础。序号实验项目实验类型学时支撑毕业要求指标点演示验证综合设计1数据库、数据表的定义24.22数据库查询24.23数据库完整性实现与安全性24.24T-SQL编程：表达式与流程控制24.25T-SQL编程：函数、存储过程与触发器24.26简易数据库概念模型与逻辑模型设计44.1、9.1上机一数据库、数据表的定义2学时（1）目的要求掌握数据库与数据表的定义语法DDL（2）方法原理运用SQL Server Management Studio应用平台，链接到实验数据库，并在代码窗口编写与调试程序代码。（3）主要上机软硬件环境主流计算

11、机硬件、Windows操作系统、数据库平台软件（含DBMS工具集）（4）掌握要点a、数据库创建语法；b、数据表的创建语法（5）上机内容a、创建教学管理数据库，实现对应的存储模式（内模式）；b、在教学管理数据库基础上，按教材P26数据库包含的5个关系，创建对应的数据表，注意字段数据类型的选择。上机二数据查询2学时（1）目的要求掌握数据库查询的基础语法（2）方法原理运用SQL Server Management Studio应用平台，链接到实验数据库，并在代码窗口编写与调试程序代码。（3）主要上机软硬件环境主流计算机硬件、Windows操作系统、数据库平台软件（含DBMS工具集）（4）掌握要点a、

12、单表查询：选择行、选择列、修改列；b、多表链接查询c、嵌套查询（5）上机内容a、基于教学管理数据库，实现教材上相关单表查询案例的查询语句编写与调试运行；b、基于教学管理数据库，实现教材上相关多表链接查询案例的查询语句编写与调试运行；上机三数据库完整性实现与安全性2学时（1）目的要求掌握数据库完整性、安全性的实现方法（2）方法原理运用SQL Server Management Studio应用平台，链接到实验数据库，并在DBMS管理窗口设置、代码窗口编写代码设置。（3）主要上机软硬件环境主流计算机硬件、Windows操作系统、数据库平台软件（含DBMS工具集）（4）掌握要点a、完整性实现：实体完

13、整性、参照完整性、域完整性；b、安全性实现：登录账号创建与管理、数据库用户创建与管理、服务器角色、数据库用户角色（5）上机内容a、基于教学管理数据库，实现教材上相关案例的数据库完整性；b、基于教学管理数据库，实现教材上相案例相关的安全性；上机四 T-SQL编程：表达式与流程控制2学时（1）目的要求掌握数据库编程的基础语法（2）方法原理运用SQL Server Management Studio应用平台，链接到实验数据库，并在代码窗口编写与调试程序代码。（3）主要上机软硬件环境主流计算机硬件、Windows操作系统、数据库平台软件（含DBMS工具集）（4）掌握要点a、常量、变量、运算符与表达式的

14、使用b、流程控制语句的使用（5）上机内容a、基于教学管理数据库，实现教材上表达式相关案例程序的编写、调试运行；b、基于教学管理数据库，实现教材上流程控制相关案例程序的编写、调试运行；上机五 T-SQL编程：函数、存储过程与触发器2学时（1）目的要求掌握数据库编程中高级内容的过程编程语法（2）方法原理运用SQL Server Management Studio应用平台，链接到实验数据库，并在代码窗口编写与调试程序代码。（3）主要上机软硬件环境主流计算机硬件、Windows操作系统、数据库平台软件（含DBMS工具集）（4）掌握要点a、各类函数的定义与使用b、存储过程的编写与使用c、触发器的编写与使

15、用（5）上机内容a、基于教学管理数据库，实现教材上函数案例程序的编写、调试运行；b、基于教学管理数据库，实现教材上存储过程案例程序的编写、调试运行；c、基于教学管理数据库，实现教材上触发器案例程序的编写、调试运行；上机六简易数据库概念模型与逻辑模型设计4学时（1）目的要求掌握数据库设计的基本思路方法、设计成果的表达（2）方法原理运用Visio工具软件，设计数据库概念模型，并运用SQL Server Management Studio应用平台，设计并实现数据库逻辑结构。（3）主要上机软硬件环境主流计算机硬件、Windows操作系统、数据库平台软件（含DBMS工具集）（4）掌握要点a、基于E-R图

16、的数据库概念设计方法b、基于商业数据库平台SQL SERVER的数据库逻辑结构实现方法（5）上机内容a、基于图书借阅系统，设计简易数据库概念模型；b、运用SQL Server Management Studio创建数据库，并基于概念模型，实现数据库逻辑结构。本课程秉持因材施教的教学理念，注重培养学生实践动手能力。主要教学环节包括课堂讲授教学、课后作业练习、专题问题研讨、上机实践操作等。1. 课堂教学主要采用理论知识讲授、课堂提问随测、样例演示等方法相结合的教学方法，采用板书+多媒体+计算机演示的教学形式。第一、二、九、十一章主要采用课堂讲授为主；第三八章主要采用课堂讲授+样例演示为主；第十章主

17、要采用课堂讲授+专题研讨为主。2. 课后习题和自学：结合课堂教学内容布置适当习题，使学生进一步掌握课堂知识点。3. 课堂研讨：针对数据库设计的内容，基于老师给定的样例，开展课堂专题研讨，让学生参与、理解数据库设计的过程；4. 上机教学：配合课堂理论教学，设置对应的上机教学环节，对实践操作性较强的教学内容，利用案例，让学生在计算机内进行知识点的回顾与验证，加强和巩固知识点的掌握。本课程采用平时成绩+考试成绩的方式进行成绩评定。平时成绩占总成绩的30%，包括：课堂测试、提问及考勤；7次上机教学环节案例实训完成情况；课后作业完成情况。期末考试成绩占总成绩的70%，采取闭卷的考试方式，内容式，内容涵盖本课程的基本概念、基本理论和基本方法。考试题型包括：名词解释、选择题、填空题、简答题、程序完善、综合设计等。其中绪论、关系数据库基础理论（15分）（毕业要求9.1）、SQL语言（20分）（毕业要求4.2）、数据库保护（20分）（毕业要求4.1）、T-SQL编程（20分）（毕业要求4.2）、关系数据库理论与设计（15分）（毕业要求9.1）