第三章 GIS数据管理

第三章GIS数据管理

学习目标：掌握数据的层次单位了解数据间的逻辑关系了解常用的数据文件了解数据库的基本概念了解数据库的特点和结构理解数据库管理系统、数据安全和数据更新理解传统数据库模型重点：数据库模型的分类和特点难点：面向对象的数据库模型第三章GIS数据管理数据层次与文件组织空间数据库传统数据库模型面向对象数据库系统数据管理设计第一节数据层次与文件组织数据层次（数据项、记录、文件、数据库）数据间的逻辑联系（一对一、一对多、多对多）用数据文件（顺序、直接、索引、到排文件）文件记录数据项数据项组逻辑数据单位之间的关系物理单位:

位(比特)、字节、字、块(物理记录)、桶和卷逻辑单位:

数据项、数据项组、记录、文件和数据库一、数据的层次单位数据项数据项组记录文件数据库最基本的不可分割的数据单位,具有独立的逻辑意义逻辑上具有某种共同标志的若干数据项组成的数据项或数据项组集合,对文件进行存取操作的基本单位给定类型逻辑记录的全部具体值的集合文件的集合，文件之间存在某种联系，不能孤立存在二、常用数据文件顺序文件随机文件索引文件倒排文件它是物理顺序与逻辑顺序一致的文件顺序文件随机文件索引文件倒排文件文件中的贮存是根据记录关键字的值，通过某种转换方法得到一个物理存贮位置，然后把记录存贮在该位置上。二、常用数据文件顺序文件随机文件索引文件倒排文件即带有索引的文件，它只能建立在随机存取介质上。二、常用数据文件顺序文件随机文件索引文件倒排文件按照一些辅关键字来组织索引称为辅索引，带有这种辅索引的文件称为倒排文件。二、常用数据文件第二节空间数据库数据存储数据库数据管理程序库(数据库软件)原始信息数据库。。二、数据库分类事物管理数据库地理信息数据库存储信息特征概念模型物理数据库外部模型A外部模型B用户A1用户A1用户B1用户B1数据库管理系统外部/概念映射A外部/概念映射B概念/内部映射数据库的系统结构外部模式外部模式概念模式内模式

（1）用户级用户使用的数据库对应于外部模式，它是用户与数据库的接口，也就是用户能够看到的那部分数据库，它是数据库的一个子集。（2）概念级概念数据库对应于概念模式，简称模式，是对整个数据库的逻辑描述，也就是数据库管理员看到的数据库。（3）物理级物理数据库对应于内模式，又称为存贮模式，内模式描述的是数据在存贮介质上的物理配置与组织，是存放数据的实体，也是系统程序员才能看到的数据库。

数据库管理系统是处理数据库存取和各种管理控制的软件，应用程序对数据库的操作全部通过DBMS进行。

数据库管理系统数据库管理系统

数据库定义数据库的装入数据管理数据库维护数据库通讯

提供书写各种模式的语言及其支撑软件，并把各种定义信息也存贮于系统之中。它勾画出数据库的框架。数据库管理系统

数据库定义数据库的装入数据管理数据库维护数据库通讯应用数据装入数据库

a)键盘输入；

b)接受另一个系统的数据文件数据库管理系统

数据库定义数据库的装入数据管理数据库维护数据库通讯运行控制数据存取、更新数据完整性、有效性数据公享数据库管理系统

数据库定义数据库的装入数据管理数据库维护数据库通讯重新定义数据重新组织性能监督与分析数据库整理故障恢复数据库管理系统

数据库定义数据库的装入数据管理数据库维护数据库通讯操作系统接口处理各种语言接口远程操做接口处理DBMS组成语言处理程序运行控制程序建立与维护程序数据描述语言（DDL）数据操作语言（DML）终端命令解译系统控制数据存取数据更新并发控制数据完整性数据装入性能监控工作日志重新组织数据转储系统恢复SQL语言：数据查询

DataQuery数据定义

DataDefinition数据操纵

DataManipulation数据控制

DataControlOSDBMS应用程序工作区系统缓冲区数据库应用程序的外部模型模式存储模式(1)(8)(7)(6)(3)(4)(5)(2)应用程序对数据库的访问数据库管理员决定数据库的信息内容数据库系统的联络员决定存储结构和访问策略决定系统的保护策略监督系统工作

第二节传统数据库模型1.关系模型2.层次模型3.网状模型

属性实体A1A2A3…AnE1V11V21V31…Vn1E2V12V22V32…Vn2E3V13V23V33…Vn3EmV1mV2mV3m…Vnm………………

关系模型是一种数学化的模型，它是将数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表。实体本身的信息以及实体之间的联系均表现为二维表，在数学上把这种二维表叫做“关系”。这些关系表的集合就构成了关系模型。关系模型主要优点是：数据结构灵活、清晰，可以通过数学运算进行各种查询、计算和修改；数据描述具有较强的一致性和独立性。缺点时当关系很复杂时，计算机需要执行一系列的数据操作，比较费时。关系模型12233441abcd343554cefⅠⅡM层次模型结构adcfeb1243ⅠⅡ5M

层次层次模型所表达的基本联系是一对多的关系，它把数据按其自然的层次关系组织起来，以反应数据之间的隶属关系。层次模型的优点是模型层次分明、结构清晰，较容易实现。尽管每个记录只有一个双亲，当从子女查找双亲，只有唯一的结果，但查找比较麻烦，需要大量的索引文件，而且某种属性值可能要重复多次，导致数据冗余度增加，当对层次模型进行修改时，只有当新记录有上属记录时才能插入。删除一个记录其所有下属记录也同时被删除。层次模型abcd12345efⅠⅡM网状模型结构adcfeb1243ⅠⅡ5M

网状模型基本特征是在记录之间没有明确的主从关系，任何一个记录可与任意其他多个记录建立联系，与层次模型相比较，大大压缩了数据的存贮量。可以表示实体的多种，关系更为灵活，对确定的数据表示效率高，冗余小，表示关系复杂的地理数据和具有网络特征的地理实体效果较好。但网状结构数据指针比较复杂，数据更新较为繁琐。网状模型1.地理空间数据2.地理空间数据库的数据结构3.地理空间数据库的内容4.地理数据库的设计过程第三节地理空间数据库第四节面向对象数据库系统传统数据库管理地理空间数据的局限性向对象方法中的基本概念向对象方法的数据抽象技术和数据抽象工具面向对象的集合抽象类型面向对象的属性数据模型面向对象数据库系统的实现传统数据库管理

地理空间数据的局限性传统数据库系统管理的是不连续的、相关性较小的数字和字符传统数据库系统管理的实体类型较少，并且实体类型之间通常只有简单、固定的空间关系传统数据库系统存贮的数据通常为等长记录的原子数据传统数据库系统只操纵和查询文字和数字信息面向对象方法中的基本概念(1)对象与封装性(2)分类(3)概括(4)联合(5)聚集面向对象方法的集合抽象类型空间地物复杂地物点状地物面状地物节点线状地物弧段面域简单地物1．空间地物的几何数据模型面向对象方法的集合抽象类型2．拓扑关系与面向对象模型

这一模型既解决了数据共享问题，又建立了弧段与节点的拓扑关系。同样，面状地物对弧段的聚集方式与数据共享和几何拓扑关系的建立也达到一致。数据管理设计文件管理系数据库管理文件结合关系数据库管理面向对象数据库管理附加：地理空间数据

与空间位置有关的各种地理信息，或者是可以用地图来描述的各种地理信息。1.位置信息2.资源与环境信息3.社会经济信息地理空间数据库的数据结构点记录文件结构格网结构多边形结构拓扑结构

由于地理空间数据的多源性，就决定了地理空间数据库的多样性。地理信息数据来自完全不同的领域和部门，数据的形式有图形、图像、文字、统计等多种类别。目前地理空间数据库包括如下几种“分立”的子数据库。以DTM、环境监测数据为代表的网格数据库。以地形内容为代表的地理基础数据库。以统计数据为代表的专题数据库。以遥感图像数据为代表的栅格数据库。地理空间数据库的内容地理数据库的设计过程定义数据库结构

了解用户需求确定研究区域范围组织和描述数据分区数据输入定义：描述数据库中各种数据属性与组成的数据集合，它是数据库设计与管理的有力工具。