第4章土地信息系统数据模型与数据库.ppt

数据结构及相关概念 空间数据的拓扑关系 矢量数据结构 栅格数据结构 矢量数据结构与栅格数据结构的比较 4.1.1数据结构及其相关概念 3、简单型与拓扑型数据结构比较 两者都是目前最常用的数据结构 简单型代表软件为MapInfo 拓扑型代表软件为ArcInfo(ArcGIS Workstation) 从数据库管理系统的角度看，数据库系统通常采用三级模式结构：面向用户或应用程序员的用户级、面向建立和维护数据库人员的概念级、面向系统程序员的物理级。 外模式：也称子模式或用户模式，对应于用户级，是数据库用户看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图。 数据模型是对现实世界部分现象的抽象，是数据库中对数据内容和数据间联系的逻辑组织形式的描述。 层次模型的结构： 用树结构来表示实体之间联系的模型，树中的每个结点代表一种实体类型。揭示的是实体之间一对多的联系。通常把表示1的实体放在上方，称为“父结点”；而将表示n的实体放在下方，称为“子结点”，最上层只能有一个结点，称为根结点，最下层的末端结点称为叶结点。 3. 关系模型——二维表结构 4. 传统数据库系统管理土地空间数据 的局限性 (1)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；而土地数据库中的数据是连续的，并且具有很强的空间相关性。 (2)传统数据库系统管理的实体类型较少；而土地数据库的实体类型繁多，实体类型之间存在着复杂的空间关系，并且还能产生新的关系(如拓扑关系)。 (3)传统数据库系统存贮的数据通常为等长记录的数据；而土地数据通常由于不同空间目标的坐标串长度不定，具有变长记录，并且数据项也可能很大，很复杂。 (4)传统数据库系统只操纵和查询文字和数字信息；而土地数据库中需要有大量的空间数据操作和查询，如相邻、连通、包含、叠加等。 5. 面向对象模型 ①概念设计的一般步骤: ②用Ｅ-Ｒ模型建立概念模型的具体步骤: 下面仍以某高校师生管理信息系统的E-R图为例，说明用Ｅ-R图向关系模型转换的主要过程： 1.数据库系统的运行 系统需求分析 概念设计 逻辑设计 物理设计 需求说明书 E-R模型 逻辑数据库结构 物理数据库结构 3. 空间数据库设计的内容 （1）系统需求分析 是整个空间数据库设计与建立的基础，主要进行以下工作： ①调查用户需求：了解用户特点和要求，取得设计者与用户对需求的一致看法。 ②需求数据的收集和分析：包括信息需求(信息内容、特征、需要存储的数据)、信息加工处理要求(如响应时间)、完整性与安全性要求等。 ③编制用户需求说明书：包括需求分析的目标、任务、具体需求说明、系统功能与性能、运行环境等，是需求分析的最终成果。 （2）概念设计 是将需求说明书中关于数据的需求，综合为一个独立于计算机的反映用户观点的概念模型。表示概念模型的最有力的工具是实体-联系模型。 实体－联系模型，即Ｅ-Ｒ模型，是1976年美籍华人陈平山提出来的，当时是作为一种区别于层次、网状、关系模型而提出来的新的数据模型。这种方法面向现实世界，把管理系统所要描述的问题划分为单个的实体，通过实体间的联系而有效、自然地模拟现实世界。Ｅ-Ｒ模型包括实体、联系和属性三个基本成分。 首先根据单个应用的需求，用实体—联系模型画出能反映每一应用需求的局部E－R模型。然后把这些E－R模型图合并起来，消除冗余和可能存在的矛盾，得出系统的总体E－R模型。图4-28是用E-R模型画出的土地面积量算信息系统数据库的部分实体与联系的局部E-R模型图。图中矩形框、菱形框和椭圆形框分别表示实体、联系和属性。 图4-27 用E-R模型表示实体及其联系 学生 课程 学生选课 N M 姓名 性别 学号 年龄 课程号 课程名 学分 成绩 （b） （a） 图幅理论面积 控制 行政单位块面积 （a）两个实体间的联系 控制 图斑 行政单位块面积 图4-28 用E-R模型表示实体或联系的属性 图斑 图斑号 地类号 毛面积 净面积 线状地物 零星地类 （b）实体的属性 控制 图斑 行政单位块面积 面积 （c）联系的属性 下面以高校师生管理信息系统为例，说明用Ｅ-R来建立概念模型的具体步骤。 第一步：确定Ｅ-Ｒ模型应含的实体。如前面所指出的，每一实体可用来代表一类数据的集合。所以在本例中，可以暂定主要管理对象为模型的第一批实体，并分别取名为“教师”、“学生”。(如图) 第二步：建立系统单项应用的局部Ｅ-Ｒ模型。这一步的目标是在实体之间建立所需的联系。通常的作法是，根据对系统的功能分析首先选出一至数项有代表性的单项应用，建立起相应的局部Ｅ-Ｒ模型。然后在此基础上逐渐扩充，所有实体之间均建立起应有的联系。 教师 任课 课程 选修 课程 学生 第三步：将局部Ｅ-Ｒ模型综合为系统的总体