《地理信息系統(tǒng)應(yīng)用》ppt-如何實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

《地理信息系統(tǒng)》課程資源庫單元16如何實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計聯(lián)合全國28家校企單位共同建設(shè)課程大綱23空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟思考題1空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的意義空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的意義：什么是空間數(shù)據(jù)庫？提問

空間數(shù)據(jù)庫也叫地圖數(shù)據(jù)庫，是地理信息系統(tǒng)在計算機(jī)物理存儲介質(zhì)上存儲的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和。在數(shù)據(jù)獲取過程中，空間數(shù)據(jù)庫用于存儲和管理地理信息；在數(shù)據(jù)處理、分析和數(shù)據(jù)輸出階段，它是地理信息的提供者。數(shù)據(jù)庫設(shè)計的合理性關(guān)系到整個地理信息系統(tǒng)工程的成敗?？臻g數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的意義課程大綱23空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟思考題1空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的意義空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計問題，其實(shí)質(zhì)是將地理空間客體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中加以表達(dá)的過程，也就是地理信息系統(tǒng)中空間客體數(shù)據(jù)的模型化問題?？臻g數(shù)據(jù)庫的設(shè)計包括需求分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、和數(shù)據(jù)層設(shè)計三部分?？臻g數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟需求分析1需求分析是整個空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計與建立的基礎(chǔ)，主要包括：（1）調(diào)查用戶需求：了解用戶特點(diǎn)和要求，取得設(shè)計者與用戶對需求的一致看法。（2）需求數(shù)據(jù)的收集和分析：包括信息需求(信息內(nèi)容、特征、需要存儲的數(shù)據(jù))、信息加工處理要求(如響應(yīng)時間)、完整性與安全性要求等。（3）編制用戶需求說明書：包括需求分析的目標(biāo)、任務(wù)、具體需求說明、系統(tǒng)功能與性能、運(yùn)行環(huán)境等，是需求分析的最終成果?？臻g數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟

需求分析是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，應(yīng)該由有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員完成，同時用戶的積極參與也是十分重要的。

在需求分析階段完成：數(shù)據(jù)源的選擇和對各種數(shù)據(jù)集的評價。需求分析1空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟需求分析1屬性數(shù)據(jù)與空間位置的匹配性、屬性數(shù)據(jù)的編碼系統(tǒng)及屬性數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性等。對數(shù)據(jù)集的評價一般評價是否為電子版、是否為原始數(shù)據(jù)、是否與其他數(shù)據(jù)一致（指比例尺、投影方式、坐標(biāo)系等）等?？臻g特性空間特征的表示形式是否一致等屬性特征空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟指空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)果是得到一個合理的空間數(shù)據(jù)模型，是空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵。空間數(shù)據(jù)模型越能反映現(xiàn)實(shí)世界，在此基礎(chǔ)上生成的應(yīng)用系統(tǒng)就越能較好地滿足用戶對數(shù)據(jù)處理的要求。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中關(guān)于數(shù)據(jù)及其聯(lián)系的邏輯組織形式以抽象的形式描述系統(tǒng)的運(yùn)行與信息流程。結(jié)構(gòu)設(shè)計2空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟空間數(shù)據(jù)模型分為三個層次：概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型、物理數(shù)據(jù)模型?，F(xiàn)實(shí)世界地理實(shí)體或現(xiàn)象需求分析概念模型邏輯模型物理模型空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計2空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟（1）概念設(shè)計

概念設(shè)計是通過對錯綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識與抽象，最終形成空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用系統(tǒng)所需的模型。

具體是對需求分析階段所收集的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，確定地理實(shí)體、屬性及它們之間的聯(lián)系，將各用戶的局部視圖合并成一個總的全局視圖，形成獨(dú)立于計算機(jī)的反映用戶觀點(diǎn)的概念模式。概念模式與具體的DBMS無關(guān)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能較好地反映用戶的信息需求。結(jié)構(gòu)設(shè)計2空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟（1）概念設(shè)計

表示概念模型最有力的工具是E-R模型，即實(shí)體-聯(lián)系模型，包括實(shí)體、聯(lián)系和屬性三個基本成分。用它來描述現(xiàn)實(shí)地理世界，不必考慮信息的存儲結(jié)構(gòu)、存取路徑及存取效率等與計算機(jī)有關(guān)的問題，比一般的數(shù)據(jù)模型更接近于現(xiàn)實(shí)地理世界，具有直觀、自然、語義較豐富等特點(diǎn)，在地理數(shù)據(jù)庫設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計2空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟（1）概念設(shè)計

例如：

在城市空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計中，將城市市區(qū)要素抽象為空間實(shí)體、空間實(shí)體屬性、空間實(shí)體關(guān)系。

E-R模型如下：結(jié)構(gòu)設(shè)計2空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟（2）邏輯設(shè)計

在概念設(shè)計的基礎(chǔ)上，按照不同的轉(zhuǎn)換規(guī)則將概念模型轉(zhuǎn)換為具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型的過程，即導(dǎo)出具體DBMS可處理的地理數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)(或外模式)，包括確定數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄及記錄間的聯(lián)系、安全性、完整性和一致性約束等。導(dǎo)出的邏輯結(jié)構(gòu)是否與概念模式一致，能否滿足用戶要求，還要對其功能和性能進(jìn)行評價，并予以優(yōu)化。結(jié)構(gòu)設(shè)計2空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟（2）邏輯設(shè)計從E—R模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的主要過程為：①確定各實(shí)體的主關(guān)鍵字；

②確定并寫出實(shí)體內(nèi)部屬性之間的數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)式，即某一數(shù)據(jù)項(xiàng)決定另外的數(shù)據(jù)項(xiàng)；

③把經(jīng)過消冗處理的數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)式中的實(shí)體作為相應(yīng)的主關(guān)鍵字。

④根據(jù)②、③形成新的關(guān)系。

⑤完成轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行分析、評價和優(yōu)化。結(jié)構(gòu)設(shè)計2空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟（3）物理設(shè)計

物理設(shè)計是指有效地將空間數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)在物理存儲器上實(shí)現(xiàn)，確定數(shù)據(jù)在介質(zhì)上的物理存儲結(jié)構(gòu)，其結(jié)果是導(dǎo)出地理數(shù)據(jù)庫的存儲模式(內(nèi)模式)。主要內(nèi)容包括確定記錄存儲格式，選擇文件存儲結(jié)構(gòu)，決定存取路徑，分配存儲空間。物理設(shè)計的好壞將對地理數(shù)據(jù)庫的性能影響很大，一個好的物理存儲結(jié)構(gòu)必須滿足兩個條件：一是地理數(shù)據(jù)占有較小的存儲空間；二是對數(shù)據(jù)庫的操作具有盡可能高的處理速度。在完成物理設(shè)計后，要進(jìn)行性能分析和測試。結(jié)構(gòu)設(shè)計2空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟（3）物理設(shè)計

數(shù)據(jù)的物理表示分兩類：數(shù)值數(shù)據(jù)和字符數(shù)據(jù)。數(shù)值數(shù)據(jù)可用十進(jìn)制或二進(jìn)制形式表示。通常二進(jìn)制形式所占用的存貯空間較少。字符數(shù)據(jù)可以用字符串的方式表示，有時也可利用代碼值的存貯代替字符串的存儲。為了節(jié)約存貯空間，常常采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。

物理設(shè)計在很大程度上與選用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有關(guān)。設(shè)計中應(yīng)根據(jù)需要，選用系統(tǒng)所提供的功能。結(jié)構(gòu)設(shè)計2空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟

大多數(shù)GIS都將數(shù)據(jù)按邏輯類型分成不同的數(shù)據(jù)層進(jìn)行組織。數(shù)據(jù)層是GIS中的一個重要概念。GIS的數(shù)據(jù)可以按照空間數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系或?qū)I(yè)屬性分為各種邏輯數(shù)據(jù)層或?qū)I(yè)數(shù)據(jù)層，原理上類似于圖片的疊置。例如，地形圖數(shù)據(jù)可分為地貌、水系、道路、植被、控制點(diǎn)、居民地等諸層分別存貯。將各層疊加起來就合成了地形圖的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行空間分析、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示時，往往只需要若干相應(yīng)圖層的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)層設(shè)計

3空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟數(shù)據(jù)層的設(shè)計一般是按照數(shù)據(jù)的專業(yè)內(nèi)容和類型進(jìn)行的。數(shù)據(jù)的專業(yè)內(nèi)容的類型通常是數(shù)據(jù)分層的主要依據(jù)，同時也要考慮數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。如考慮兩類物體共享邊界(道路與行政邊界重合、河流與地塊邊界的重合)等，這些數(shù)據(jù)間的關(guān)系在數(shù)據(jù)分層設(shè)計時應(yīng)體現(xiàn)出來。

不同類型的數(shù)據(jù)由于其應(yīng)