地圖數(shù)據(jù)模型

1第1頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第四章地圖數(shù)據(jù)模型2第2頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四空間數(shù)據(jù)模型：不同的模型下有不同的空間要素認(rèn)知、抽象和表達(dá)方式以及不同的空間關(guān)系定義?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：不同空間數(shù)據(jù)模型在計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)和表達(dá)方式?？臻g數(shù)據(jù)組織：大量計(jì)算機(jī)化的空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理方式?，F(xiàn)實(shí)空間世界空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織與管理計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)認(rèn)知與抽象空間數(shù)據(jù)庫(kù)3第3頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容:模型概念數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合地圖數(shù)據(jù)基本表示方法空間數(shù)據(jù)模型地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)組織與管理4第4頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.1模型概念一、數(shù)據(jù)抽象二、模型三、模型分類四、地圖模型5第5頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、數(shù)據(jù)抽象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是面向計(jì)算機(jī)的，而應(yīng)用是面向現(xiàn)實(shí)世界的，兩個(gè)世界存在著很大差異，要直接將現(xiàn)實(shí)世界中的語(yǔ)義映射到計(jì)算機(jī)世界是十分困難的，因此引入一個(gè)信息世界作為現(xiàn)實(shí)世界通向計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的橋梁。一方面，信息世界是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象，從紛繁的現(xiàn)實(shí)世界中抽取出能反映現(xiàn)實(shí)本質(zhì)的概念和基本關(guān)系;另一方面，信息世界中的概念和關(guān)系，要以一定的方式映射到計(jì)算機(jī)世界中去，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上最終實(shí)現(xiàn)。信息世界起到了承上啟下的作用。§4.1模型概念6第6頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四現(xiàn)實(shí)世界信息世界計(jì)算機(jī)世界概念化(數(shù)據(jù)抽象）形式化（數(shù)據(jù)模型）用戶計(jì)算機(jī)§4.1模型概念7第7頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.1模型概念二、模型1.定義

模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的表達(dá)或描述，是現(xiàn)實(shí)世界的本質(zhì)反映或科學(xué)抽象，可反映事物的固有特征及其相互聯(lián)系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2.模型特點(diǎn)

用能理解的東西表示希望了解的東西模型不等于被描述的對(duì)象是一種普遍采用的科學(xué)研究的方法8第8頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四模型舉例：§4.1模型概念9第9頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四模型舉例：§4.1模型概念10第10頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.1模型概念三、模型分類1.模擬模型

模擬模型以連續(xù)的方式表示對(duì)象。實(shí)物模型建筑物模型地形模型抽象模型三維的圖像模型幾何圖系統(tǒng)圖功能系統(tǒng)圖二維的11第11頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.1模型概念2.數(shù)字模型

用離散的、數(shù)學(xué)的方法表示原型。數(shù)學(xué)模型

用數(shù)學(xué)的形式語(yǔ)言來(lái)描述對(duì)象。數(shù)據(jù)模型

是關(guān)于數(shù)據(jù)和聯(lián)系的邏輯組織形式的表示，是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理中較教高層次的數(shù)據(jù)描述，它獨(dú)立于任何的DBMS。12第12頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四。應(yīng)用概念數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型§4.1模型概念13第13頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四概念數(shù)據(jù)模型

按用戶的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模。用于組織信息世界的概念，表現(xiàn)從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出來(lái)的事物以及它們之間的聯(lián)系。這類模型強(qiáng)調(diào)其語(yǔ)義表達(dá)能力，概念簡(jiǎn)單、清晰，易于用戶理解。它是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的抽象，是用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言。如E-R模型?！?.1模型概念14第14頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型

從計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)建模。是信息世界中的概念和聯(lián)系在計(jì)算機(jī)世界中的表示方法。一般有嚴(yán)格的形式化定義，以便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。如層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ??！?.1模型概念15第15頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.1模型概念每一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)都由一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型來(lái)定義，數(shù)據(jù)模型最終成為一組被命名的邏輯數(shù)據(jù)單位以及它們之間的邏輯聯(lián)系所組成的全體；每一種模型以不同的數(shù)據(jù)抽象與表示能力來(lái)反映客觀事物，有其不同的處理數(shù)據(jù)聯(lián)系的方式；建模的目的是以最佳的方式反映本部門(mén)的業(yè)務(wù)對(duì)象及信息流程，或以最佳的方式為用戶提供訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯接口。16第16頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.1模型概念四、地圖模型

地圖模型是建立在嚴(yán)格數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上的現(xiàn)實(shí)世界表象的模擬模型，具有物質(zhì)模型和概念模型兩個(gè)方面的特點(diǎn)。

物質(zhì)模型

地圖與它所反映的客觀世界在結(jié)構(gòu)上存在著極大的相似性，人們可以利用這個(gè)模型來(lái)分析、觀察和認(rèn)識(shí)客觀世界及其聯(lián)系，還可進(jìn)行分析、量算。17第17頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.1模型概念概念模型

地圖是客觀世界的一種科學(xué)抽象，地圖上的內(nèi)容是經(jīng)過(guò)制圖者思維加工的，有一定的主觀因素，用途的不同，觀察的角度不同，同一客觀存在會(huì)有不同的概念模型。

數(shù)字地圖是一種數(shù)據(jù)模型，是用各種不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)描述客觀世界的。組織地圖數(shù)據(jù)的方式是多種多樣的，因而地圖的數(shù)據(jù)模型有不同的形式。建立合適的地圖數(shù)據(jù)模型，是地圖數(shù)據(jù)庫(kù)必須解決的重要問(wèn)題。18第18頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.1模型概念

地圖數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)是確定地圖數(shù)據(jù)和表示方法，確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式及數(shù)據(jù)文件的組織方式。19第19頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.2數(shù)據(jù)模型一、概念數(shù)據(jù)模型二、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型三、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型示例四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)20第20頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、概念數(shù)據(jù)模型

1976年，P.P.S.Chen提出Ｅ-Ｒ模型（Entity-RelationshipModel），用Ｅ-Ｒ圖來(lái)描述概念模型。觀點(diǎn)：世界是由一組稱作實(shí)體的基本對(duì)象和這些對(duì)象之間的聯(lián)系構(gòu)成的。§4.2數(shù)據(jù)模型21第21頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四實(shí)體(Entity)：客觀存在并可相互區(qū)分的事物叫實(shí)體。如學(xué)生張三、工人李四、計(jì)算機(jī)系、數(shù)據(jù)庫(kù)概論。屬性(Attribute)：實(shí)體所具有的某一特性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來(lái)刻畫(huà)。例如，學(xué)生可由學(xué)號(hào)、姓名、年齡、系、年級(jí)等組成。域(Domain)：屬性的取值范圍。例如，性別的域?yàn)椋?、女），月份的域?yàn)椋钡剑保驳恼麛?shù)?！?.2數(shù)據(jù)模型22第22頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四實(shí)體型(EntityType)：實(shí)體名與其屬性名集合共同構(gòu)成實(shí)體型。例，學(xué)生（學(xué)號(hào)、姓名、年齡、性別、系、年級(jí)）。注意實(shí)體型與實(shí)體（值）之間的區(qū)別，后者是前者的一個(gè)特例。如(9808100，王平，21，男，計(jì)算機(jī)系，2)是一個(gè)實(shí)體。實(shí)體集(EntitySet)：同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。如全體學(xué)生?！?.2數(shù)據(jù)模型23第23頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四碼(Key)：能唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩越M稱作超碼。超碼的任意超集也是超碼。其任意真子集都不能成為超碼的最小超碼稱為候選碼。從所有候選碼中選定一個(gè)用來(lái)區(qū)別同一實(shí)體集中的不同實(shí)體，稱作主碼。一個(gè)實(shí)體集中任意兩個(gè)實(shí)體在主碼上的取值不能相同。如學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的碼。通訊錄（姓名，郵編，地址，電話，Email，BP）§4.2數(shù)據(jù)模型24第24頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四聯(lián)系(Relationship)：實(shí)體之間的相互關(guān)聯(lián)。如學(xué)生與老師間的授課關(guān)系，學(xué)生與學(xué)生間有班長(zhǎng)關(guān)系。聯(lián)系也可以有屬性，如學(xué)生與課程之間有選課聯(lián)系，每個(gè)選課聯(lián)系都有一個(gè)成績(jī)作為其屬性。同類聯(lián)系的集合稱為聯(lián)系集。聯(lián)系的種類實(shí)體之間的聯(lián)系的數(shù)量，即一個(gè)實(shí)體通過(guò)一個(gè)聯(lián)系集能與另一實(shí)體集相關(guān)聯(lián)的實(shí)體的數(shù)目?？梢杂幸粚?duì)一的（1:1），一對(duì)多的（1:m），多對(duì)多的（m:n）幾種情況?！?.2數(shù)據(jù)模型25第25頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四設(shè)有兩個(gè)實(shí)體集E1，E2

一對(duì)一：

E1中的一個(gè)實(shí)體與E2中至多一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，并且

E2中的一個(gè)實(shí)體與E1中至多一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。如“職工”與“部門(mén)”之間的“管理”聯(lián)系（假定每個(gè)部門(mén)只有一個(gè)經(jīng)理，一個(gè)職工不能兼任兩個(gè)部門(mén)經(jīng)理。一對(duì)多：

E1中的一個(gè)實(shí)體與E2中n（n≥0）個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，并且

E2中的一個(gè)實(shí)體與E1中至多一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。如“教師”和“學(xué)生”之間的“班主任”聯(lián)系。多對(duì)多：

E1中的一個(gè)實(shí)體與E2中n（n≥0）個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，并且

E2中的一個(gè)實(shí)體與E1中m（m≥0）一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。如“學(xué)生”和“課程”之間的“選修”聯(lián)系?！?.2數(shù)據(jù)模型26第26頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四學(xué)生課程選修學(xué)號(hào)姓名系別課程名先修課主講老師成績(jī)矩形表示實(shí)體集，在框內(nèi)寫(xiě)上實(shí)體名橢圓表示實(shí)體的屬性無(wú)向邊把實(shí)體與其屬性連接起來(lái)菱形表示實(shí)體間的聯(lián)系將參與聯(lián)系的實(shí)體用線段連接學(xué)生選修課程mn聯(lián)系的數(shù)量§4.2數(shù)據(jù)模型27第27頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型

結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型的三要素：§4.2數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的約束條件28第28頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性，即組成數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)象類型。包括：數(shù)據(jù)本身：類型、內(nèi)容、性質(zhì)。如網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄，關(guān)系模型中的域、屬性，關(guān)系等。數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系：例如網(wǎng)狀模型中的系型（SetType）

在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中一般按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來(lái)命名數(shù)據(jù)模型?！?.2數(shù)據(jù)模型29第29頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，即對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及操作規(guī)則。一般有檢索、更新（插入、刪除、修改）操作。數(shù)據(jù)模型要定義操作含義、操作符號(hào)、操作規(guī)則，以及實(shí)現(xiàn)操作的語(yǔ)言?！?.2數(shù)據(jù)模型2.數(shù)據(jù)操作3.數(shù)據(jù)的約束條件

數(shù)據(jù)的約束條件是完整性規(guī)則的集合，規(guī)定數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)及狀態(tài)變化所應(yīng)滿足的條件，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。30第30頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型示例

§4.2數(shù)據(jù)模型

層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型31第31頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四用樹(shù)結(jié)構(gòu)表示實(shí)體之間聯(lián)系的模型叫層次模型。樹(shù)由節(jié)點(diǎn)和連線組成，節(jié)點(diǎn)代表實(shí)體型，連線表示兩實(shí)體型間的一對(duì)多聯(lián)系。樹(shù)有以下特性：每棵樹(shù)有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)父節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)稱為樹(shù)的根（Root）。樹(shù)中的其它節(jié)點(diǎn)都有且僅有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)?！?.2數(shù)據(jù)模型1.層次模型32第32頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.2數(shù)據(jù)模型中國(guó)(面積，人口，總產(chǎn)值)河北省(面積，人口，總產(chǎn)值)河南省(面積，人口，總產(chǎn)值)湖北省(面積，人口，總產(chǎn)值)……信陽(yáng)市(面積，人口，總產(chǎn)值)鄭州市(面積，人口，總產(chǎn)值)新鄉(xiāng)市(面積，人口，總產(chǎn)值)……33第33頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：支持的聯(lián)系種類太少，只支持二元一對(duì)多聯(lián)系。數(shù)據(jù)操縱不方便，子結(jié)點(diǎn)的存取只能通過(guò)父結(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。代表產(chǎn)品：IBM的IMS數(shù)據(jù)庫(kù)，1969年研制成功。§4.2數(shù)據(jù)模型34第34頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四是一個(gè)滿足下列條件的有向圖：可以有一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)無(wú)父節(jié)點(diǎn)。至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父節(jié)點(diǎn)（排除樹(shù)結(jié)構(gòu)）。§4.2數(shù)據(jù)模型2.網(wǎng)狀模型信陽(yáng)市駐馬店市武漢市孝感市阜陽(yáng)市南陽(yáng)市洛陽(yáng)市三門(mén)峽市宜昌市35第35頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)：表達(dá)的聯(lián)系種類豐富。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。DBTG報(bào)告：1969年，由美國(guó)CODASYC（ConferenceOnDataSystemLanguage，數(shù)據(jù)系統(tǒng)語(yǔ)言協(xié)商會(huì)）下屬的DBTG（DataBaseTaskGroup）組提出，確立了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的概念、方法、技術(shù)?！?.2數(shù)據(jù)模型36第36頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四用二維表來(lái)表示實(shí)體及其相互聯(lián)系§4.2數(shù)據(jù)模型屬性(域)元組姓名學(xué)號(hào)年齡系別張軍09701023男數(shù)學(xué)系王紅09702011女物理系李明09708250男計(jì)算機(jī)系3.關(guān)系模型：37第37頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，表的概念直觀，用戶易理解。非過(guò)程化的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，數(shù)據(jù)請(qǐng)求可以不指明路徑。數(shù)據(jù)獨(dú)立性，用戶只需提出“做什么”，無(wú)須說(shuō)明“怎么做”。堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。§4.2數(shù)據(jù)模型38第38頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)

§4.2數(shù)據(jù)模型

在上述三種數(shù)據(jù)模型中，由于關(guān)系模型概念簡(jiǎn)單、清晰，用戶易懂易用，有嚴(yán)格的關(guān)系數(shù)據(jù)理論支持，簡(jiǎn)化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)建立的工作，因而關(guān)系模型在誕生以后發(fā)展迅速，很快就成為深受用戶歡迎的數(shù)據(jù)模型。目前市面上比較流行的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，如ORACLE，SYBASE，SQLSERVER，F(xiàn)oxPro等均為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。39第39頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是以關(guān)系模型為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)。關(guān)系模型由三部分組成：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：在關(guān)系模型中，無(wú)論是實(shí)體還是實(shí)體之間的聯(lián)系均由單一的結(jié)構(gòu)類型即關(guān)系來(lái)表示。關(guān)系操作：關(guān)系代數(shù)（或等價(jià)的關(guān)系演算）中并、交、差、選擇、投影、連接等。關(guān)系語(yǔ)言的特點(diǎn)是高度的非過(guò)程化，其操作方式的特點(diǎn)是集合操作，即操作的對(duì)象和結(jié)果是集合。1.基本概念§4.2數(shù)據(jù)模型40第40頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

關(guān)系完整性：實(shí)體完整性、參照完整性和用戶自己定義的完整性。實(shí)體完整性是保證數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的唯一性，即每個(gè)記錄的主鍵不能為空值也不能與其它記錄的主鍵相同。參照完整性是保證表與表之間語(yǔ)意上的完整性，即當(dāng)一個(gè)表引用在另一個(gè)表中定義的實(shí)體時(shí)，要保證這個(gè)實(shí)體的有效性。這兩種完整性是關(guān)系模型必須滿足的約束條件，應(yīng)該由關(guān)系系統(tǒng)自動(dòng)支持。而用戶自定義完整性反映了用戶的要求，是用戶自行定義的?！?.2數(shù)據(jù)模型41第41頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（StructuredQueryLanguage，簡(jiǎn)稱SQL）的理論是1974年提出的，并在IBM公司的SystemR上實(shí)現(xiàn)。由于它功能豐富、使用方式靈活、語(yǔ)言簡(jiǎn)潔易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)工業(yè)界和用戶中倍受青睞，很快得以推廣。后來(lái)，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（ANSI）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）先后批準(zhǔn)SQL作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言的美國(guó)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。至此，SQL就成為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般都支持標(biāo)準(zhǔn)SQL語(yǔ)句。SQL雖被稱為“查詢語(yǔ)言”，其功能卻包括查詢、操縱、定義和控制四個(gè)方面，是一個(gè)綜合、通用、功能強(qiáng)大的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言。2.結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(SQL)§4.2數(shù)據(jù)模型42第42頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四SQL的功能可以分成以下四類：數(shù)據(jù)定義：用于定義和修改數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象。如CREATETABLE（創(chuàng)建表）、DROPTABLE（刪除表）等。數(shù)據(jù)操縱：對(duì)數(shù)據(jù)的增、刪、改和查詢操作。如SELECT（查詢數(shù)據(jù)）、INSERT（插入記錄）、DELETE（刪除記錄）、UPDATE（修改數(shù)據(jù)）等。數(shù)據(jù)庫(kù)控制：控制用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)權(quán)限。如GRANT（授予權(quán)利）、REVOKE（取消權(quán)利）等。事務(wù)控制：控制數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)事務(wù)的運(yùn)行。如COMMIT（事務(wù)提交），ROLLBACK（事務(wù)回滾）等。§4.2數(shù)據(jù)模型43第43頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四SQL有如下幾個(gè)比較突出的優(yōu)點(diǎn)：一體化：SQL可以完成包括數(shù)據(jù)庫(kù)定義、修改、刪除、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)查詢等數(shù)據(jù)庫(kù)生命周期中的全部活動(dòng)，給用戶使用帶來(lái)很多方便。靈活：SQL有兩種使用方式。一種是聯(lián)機(jī)交互使用，另一種是嵌入某種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的程序中。這兩種方式的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)是統(tǒng)一的。這樣既給用戶帶來(lái)了靈活的選擇余地，又不會(huì)帶來(lái)不一致的困擾。高度非過(guò)程化：與高級(jí)編程語(yǔ)言相比，SQL對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作方面是非常有優(yōu)勢(shì)的。使用SQL用戶只需提出“做什么”，不用了解實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，復(fù)雜的過(guò)程均由系統(tǒng)自動(dòng)完成。語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，易學(xué)易用?！?.2數(shù)據(jù)模型44第44頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

為使數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法走向完備，人們提出了規(guī)范化理論。規(guī)范化可以使關(guān)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，更加有規(guī)律，盡量減少存儲(chǔ)冗余，使數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)得更為合理。規(guī)范化的目的可以概括為以下幾點(diǎn)：保證庫(kù)中每一個(gè)分量都不可再分消除冗余存儲(chǔ)，簡(jiǎn)化檢索操作消除插入異常和刪除異常

關(guān)系數(shù)據(jù)的規(guī)范化理論涉及到以下兩個(gè)問(wèn)題：

數(shù)據(jù)依賴

規(guī)范化問(wèn)題考慮的基本出發(fā)點(diǎn)在于一個(gè)關(guān)系的數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在數(shù)據(jù)依賴問(wèn)題。它是現(xiàn)實(shí)世界屬性間相互聯(lián)系的抽象。關(guān)系中數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在兩種依賴關(guān)系：函數(shù)依賴和多值依賴。3.關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化理論§4.2數(shù)據(jù)模型45第45頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四范式范式是對(duì)關(guān)系的不同數(shù)據(jù)依賴程度的要求。通過(guò)模式分解將一個(gè)低級(jí)范式轉(zhuǎn)換為若干個(gè)高級(jí)范式的過(guò)程稱作規(guī)范化（概念的純粹化）。通常我們按屬性間情況來(lái)區(qū)分關(guān)系規(guī)范化的程度為：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、修正的第三范式（BCNF）、第四范式（4NF）。范式之間的關(guān)系如下圖所示：§4.2數(shù)據(jù)模型46第46頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1NF2NF3NFBCNF4NF消除決定因素非鍵的非平凡函數(shù)依賴消除非主屬性對(duì)鍵的部分函數(shù)依賴消除非主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴消除主屬性對(duì)鍵的部分和傳遞函數(shù)依賴消除非平凡且非函數(shù)依賴的多值依賴§4.2數(shù)據(jù)模型47第47頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合一、RDBMS的局限二、面向?qū)ο蠹夹g(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合三、DBMS分類矩陣四、對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)五、OODBMSvsORDBMS48第48頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、RDBMS的局限

表達(dá)能力有限RDB的基本結(jié)構(gòu)是二維表，是一種平面結(jié)構(gòu)，無(wú)法表達(dá)嵌套的信息結(jié)構(gòu)。在CAD等系統(tǒng)中，嵌套大量存在，如機(jī)器由很多部件構(gòu)成，每個(gè)部件又由多個(gè)零件構(gòu)成。嵌套的平面化可以通過(guò)模式分解和連接運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。連接在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中是十分低效的運(yùn)算?！?.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合49第49頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四類型有限RDB的類型是系統(tǒng)內(nèi)置的，用戶只能使用固定的幾種。新的應(yīng)用需要靈活的類型機(jī)制，DBMS應(yīng)該能夠支持用戶定義適合自己應(yīng)用的數(shù)據(jù)類型。類型：數(shù)據(jù)抽象的一種方式，是一組值的集合以及在這組值上的操作。提供一組內(nèi)在的數(shù)據(jù)類型，如整數(shù)、字符等。提供定義新的數(shù)據(jù)類型的手段。數(shù)組：聚合同類型數(shù)據(jù)；結(jié)構(gòu)：聚合不同類型數(shù)據(jù)。類型檢查§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合50第50頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)與行為的分離RDB中存儲(chǔ)的只是實(shí)體的數(shù)據(jù)，而實(shí)體的行為則交由應(yīng)用程序來(lái)編碼實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體除了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之外，同時(shí)還有其自身的行為。如學(xué)生應(yīng)該具有選課的行為。實(shí)體的行為也是實(shí)體的屬性，應(yīng)當(dāng)同實(shí)體緊密結(jié)合，由應(yīng)用來(lái)維護(hù)是不適合的?！?.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合51第51頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四版本與長(zhǎng)事務(wù)

多版本支持有些應(yīng)用如CAD、CASE，需要表示單個(gè)實(shí)體的多個(gè)不同時(shí)期的版本，以便進(jìn)行比較和重新設(shè)計(jì)。要求DBMS能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)的多個(gè)版本，并建立自然、方便的管理機(jī)制。目前的RDBMS沒(méi)有哪一個(gè)能夠支持。

長(zhǎng)事務(wù)當(dāng)前的有些應(yīng)用需要鎖住某些數(shù)據(jù)一整天甚或幾個(gè)星期，以便進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)。這與傳統(tǒng)的短事務(wù)（數(shù)秒或數(shù)分鐘內(nèi)提交）有很大不同。傳統(tǒng)的事務(wù)管理機(jī)制已不再適合這種要求，需要新的數(shù)據(jù)一致性維護(hù)機(jī)制。

只有版本問(wèn)題解決得好，長(zhǎng)事務(wù)的處理才有希望?！?.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合52第52頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四面向?qū)ο蠓椒嫦驅(qū)ο蠹夹g(shù)引入到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中面向?qū)ο蠹夹g(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合的途徑§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合二、面向?qū)ο蠹夹g(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合53第53頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.面向?qū)ο蠓椒?/p>

基本思想：從現(xiàn)實(shí)世界中客觀存在的事物（對(duì)象）出發(fā)，以盡可能接近人類思維的方式建立模型，對(duì)客觀事物進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬和行為模擬。基本概念：對(duì)象、屬性、方法、消息、封裝、類、繼承、多繼承等?！?.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合54第54頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)象：系統(tǒng)中用來(lái)描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體，它是構(gòu)成系統(tǒng)的一個(gè)基本單位。一個(gè)對(duì)象由一組屬性和對(duì)這組屬性進(jìn)行操作的一組方法構(gòu)成。屬性：用來(lái)描述對(duì)象靜態(tài)特征的一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。方法：用來(lái)描述對(duì)象動(dòng)態(tài)特征的一個(gè)操作序列。消息：用來(lái)請(qǐng)求對(duì)象執(zhí)行某一操作或回答某些信息的要求。封裝：一種信息隱蔽技術(shù)。對(duì)象本身就是一種封裝，把一組屬性和對(duì)這組屬性進(jìn)行的操作結(jié)合成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)單位，并盡可能隱蔽對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)?！?.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合55第55頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四類：具有相同屬性和方法的一組對(duì)象的集合，它為屬于該類的全部對(duì)象提供了統(tǒng)一的抽象描述。繼承：類構(gòu)成特殊化層次（is-a聯(lián)系）。Is-a聯(lián)系中子類的對(duì)象擁有其超類的對(duì)象的全部屬性和方法，稱做子類對(duì)超類的繼承。多繼承：一個(gè)類從多個(gè)超類中繼承屬性和方法的能力。對(duì)象包含：一個(gè)（或一些）對(duì)象是另一個(gè)對(duì)象的組成成分（is-part-of聯(lián)系）。包含其他對(duì)象的對(duì)象稱為復(fù)雜對(duì)象或復(fù)合對(duì)象?！?.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合56第56頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)象包含舉例：車(chē)輪車(chē)閘齒輪車(chē)架輻條輪框輪胎閘盒傳桿閘線一個(gè)構(gòu)件可以包含其它構(gòu)件。包含其它對(duì)象的對(duì)象稱為復(fù)合對(duì)象或復(fù)雜對(duì)象。§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合57第57頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合對(duì)象繼承Vs對(duì)象包含ABCABCis-ais-part-of類B中的一個(gè)對(duì)象也是類A中的一個(gè)對(duì)象，它繼承了類A的所有屬性，同時(shí)具有自己的特殊屬性，以及對(duì)所繼承的方法提供自己的實(shí)現(xiàn)途徑。類A中的一個(gè)對(duì)象包含類B中的一個(gè)對(duì)象。A與B的屬性不必類似，也不必相互繼承對(duì)方的屬性。類A中的一個(gè)對(duì)象只能通過(guò)類B的方法來(lái)訪問(wèn)B中的變量。58第58頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.面向?qū)ο蠹夹g(shù)引入到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中

數(shù)據(jù)庫(kù)的新應(yīng)用領(lǐng)域：§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（CASE）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)辦公信息系統(tǒng)（OIS）超文本數(shù)據(jù)庫(kù)

59第59頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用的新需求：

§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合面向?qū)ο蠹夹g(shù)給數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)帶來(lái)的好處：

模擬復(fù)雜對(duì)象模擬對(duì)象的復(fù)雜行為復(fù)雜對(duì)象構(gòu)造能力使得對(duì)于客觀世界的模擬能力強(qiáng)，方式自然。封裝性向開(kāi)發(fā)人員和最終用戶屏蔽復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。繼承性使得數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用編程成為可重用的。60第60頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.面向?qū)ο蠹夹g(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合的途徑

§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合90年代中后期的研究和市場(chǎng)狀況很多研究成果若干商品化系統(tǒng)市場(chǎng)份額小應(yīng)用較局限SQL3ODL61第61頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四擴(kuò)充關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

持久化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)工具包/部件對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)Illustra,UniSQL,…

標(biāo)準(zhǔn)草案ODMG-93,Gemstone,ObjectStore,O2,…商品化現(xiàn)狀比預(yù)期的差若干研究成果，但已很少有人用這樣的系統(tǒng)§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合62第62頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四如何將面向?qū)ο蟾拍钆c數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)？?jī)蓷l途徑：將面向?qū)ο蟾拍钭鳛楦拍钤O(shè)計(jì)階段工具將面向?qū)ο蟾拍罱Y(jié)合到數(shù)據(jù)庫(kù)操縱語(yǔ)言中

擴(kuò)展SQL 在SQL中增加復(fù)雜類型和面向?qū)ο筇卣?。持久化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 對(duì)某種現(xiàn)行的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行擴(kuò)展。3W----WhoWillWin？§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合63第63頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、DBMS分類矩陣DBMS有哪些不足？代價(jià)高性能低如何取舍？定律：殺雞不要用牛刀§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合64第64頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2413

簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)復(fù)雜數(shù)據(jù)無(wú)查詢有查詢DBMS應(yīng)用分類矩陣§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合65第65頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實(shí)例：正文處理系統(tǒng)，如word，wps等。應(yīng)用對(duì)DBMS的需求：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：任意長(zhǎng)度的字符串。數(shù)據(jù)處理方式：打開(kāi)一個(gè)文件，其內(nèi)容被拷貝到內(nèi)存，然后對(duì)它進(jìn)行編輯，定期將內(nèi)存中拷貝保存到磁盤(pán)上。沒(méi)有查詢需求。

DBMS：操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合1簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)+無(wú)查詢66第66頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實(shí)例：公司的職工信息、部門(mén)信息管理。SQL語(yǔ)句建表，屬性均為SQL標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型。應(yīng)用對(duì)DBMS的需求：

查詢語(yǔ)言：SQL-89、SQL-92

應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具：表格工具、報(bào)表工具、菜單工具等并發(fā)控制、故障恢復(fù)、事務(wù)管理、安全性、完整性等

安全性/體系結(jié)構(gòu)：DBMS必須在一個(gè)與客戶應(yīng)用分離開(kāi)的地址空間中運(yùn)行，數(shù)據(jù)庫(kù)文件只能由DBMS存取。

DBMS：RDBMS§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合2簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)+有查詢67第67頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實(shí)例：公司實(shí)驗(yàn)室空間管理，每個(gè)職工安排在一個(gè)小方格內(nèi)。職工經(jīng)過(guò)一定時(shí)期的變動(dòng)之后，需要重新安排。

應(yīng)用對(duì)DBMS的需求：

對(duì)象的持久存儲(chǔ)，無(wú)查詢要求

開(kāi)發(fā)工具：可以用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言工具包

性能：希望保持非持久存儲(chǔ)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的性能DBMS：OODBMS§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合3復(fù)雜數(shù)據(jù)+無(wú)查詢68第68頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實(shí)例：加洲水資源管理，管理各種水道幻燈片，按內(nèi)容存取。應(yīng)用對(duì)DBMS的需求：

查詢語(yǔ)言：至少需要允許用戶定義的函數(shù)和操作符應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具：與DBMS集成在一起的可視化工具

對(duì)查詢性能的要求：各種優(yōu)化（執(zhí)行次序、預(yù)計(jì)算、空間存取方法等）DBMS：ORDBMS§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合4復(fù)雜數(shù)據(jù)+有查詢69第69頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四RDBMSORDBMSFileSystemOODBMS簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)復(fù)雜數(shù)據(jù)無(wú)查詢有查詢對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是下一個(gè)大浪潮§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合70第70頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本特性

管理復(fù)雜數(shù)據(jù)==》對(duì)象建模有效地支持查詢==》SQL超集SQL環(huán)境中對(duì)基本類型擴(kuò)充的支持SQL環(huán)境中對(duì)復(fù)雜對(duì)象的支持SQL環(huán)境中對(duì)繼承性的支持對(duì)規(guī)則系統(tǒng)的支持對(duì)大量用戶、大量數(shù)據(jù)的支持§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合四、對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)71第71頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是發(fā)展的大趨勢(shì)

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：對(duì)面向?qū)ο筇匦缘娜嬷С?，以關(guān)系模型和SQL為基礎(chǔ)，共同遵循的SQL:1999標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)用的推動(dòng)：新的多媒體應(yīng)用的計(jì)算機(jī)化，傳統(tǒng)的商務(wù)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用的深入發(fā)展。§4.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合72第72頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基本出發(fā)點(diǎn)：OODBMS試圖往程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中增加DBMS功能。ORDBMS試圖往RDBMS中增加更豐富的數(shù)據(jù)類型?！?.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合四、OODBMSvsORDBMS73第73頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四主要區(qū)別：OODBMS試圖實(shí)現(xiàn)與C++，Java，Smalltalk等語(yǔ)言的無(wú)縫集成；而無(wú)縫集成不是ORDBMS的主要目標(biāo)，SQL:1999支持將SQL嵌入到宿主語(yǔ)言中?！?.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合74第74頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四OODBMS主要定位于支持以對(duì)象為中心的應(yīng)用，即典型的用戶對(duì)話包括從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索若干個(gè)對(duì)象，然后對(duì)它們進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的加工，相對(duì)地較少?gòu)臄?shù)據(jù)庫(kù)中?。ū灰玫模?duì)象，對(duì)象可能很大，需要研究將對(duì)象分部分地讀取和進(jìn)行緩沖的技術(shù)，事務(wù)通常是長(zhǎng)事務(wù)；ORDBMS主要定位于支持需要對(duì)很大的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訪問(wèn)的應(yīng)用，盡管數(shù)據(jù)集中的對(duì)象結(jié)構(gòu)可以很復(fù)雜，對(duì)象可以很大，需要研究的仍然是有效地支持頻繁的磁盤(pán)訪問(wèn)，和短事務(wù)的并發(fā)控制，故障恢復(fù)等?！?.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合75第75頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法一、幾何數(shù)據(jù)的表示二、屬性數(shù)據(jù)的表示三、關(guān)系數(shù)據(jù)的表示四、地名數(shù)據(jù)的表示76第76頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法一、幾何數(shù)據(jù)的表示1.矢量形式——處理圖形數(shù)據(jù)

點(diǎn)用一對(duì)坐標(biāo)定義；曲線離散成一系列點(diǎn)，用一串坐標(biāo)對(duì)定義；面狀要素由輪廓范圍表示。矢量77第77頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法一、幾何數(shù)據(jù)的表示2.柵格形式——處理圖形、圖像數(shù)據(jù)

點(diǎn)用其定位點(diǎn)所在的單一象素坐標(biāo)表示；線用中心軸線上的一個(gè)像素到達(dá)相鄰另一個(gè)像素的惟一一條途徑的像素組來(lái)表示。柵格78第78頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四表示相鄰像素的方法有：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法四向鄰域八向鄰域79第79頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法一、幾何數(shù)據(jù)的表示3.兩種形式之間的轉(zhuǎn)換

矢轉(zhuǎn)柵——確定柵格大小柵轉(zhuǎn)矢——選擇細(xì)化方法

剝皮法骨架圖法80第80頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法二、屬性數(shù)據(jù)的表示

對(duì)地理要素進(jìn)行語(yǔ)義定義，多采用計(jì)算機(jī)能夠接收的字符編碼形式1.信息的分類分級(jí)

信息分類的基本原則：科學(xué)系統(tǒng)可擴(kuò)展兼容綜合實(shí)用81第81頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法信息分類的基本方法:

★線分類法（等級(jí)分類法）

優(yōu)點(diǎn)：容量大，層次性好，邏輯關(guān)系明確，與手工方法類似，方便，易于計(jì)算機(jī)處理。

缺點(diǎn)：分類結(jié)構(gòu)不易改動(dòng)，效率低，分類層次多時(shí)代碼數(shù)位長(zhǎng)，影響處理速度。82第82頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法信息分類的基本方法:★面分類法

優(yōu)點(diǎn)：彈性大，一個(gè)面內(nèi)類目的改變不影響其它面；適應(yīng)性強(qiáng)，可依需組合類目，便于計(jì)算機(jī)處理；易于添加修改類目。

缺點(diǎn)：

不能充分利用容量。

將給定的分類對(duì)象按選定的若干屬性或特征分成彼此之間互不依賴、互不相干的若干個(gè)面，每個(gè)面中又可分成許多彼此獨(dú)立的若干個(gè)類目。使用時(shí)，可依據(jù)需要將這些面中的類、目組合在一起，形成復(fù)合類目。83第83頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法

信息分級(jí)方法:

區(qū)分事物數(shù)量上的差別，進(jìn)一步簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的一種方法。分級(jí)的多少?zèng)Q定綜合程度的大小。分級(jí)解決的主要問(wèn)題是確定分級(jí)數(shù)和分級(jí)界限。跟據(jù)用途、比例尺、目視分辨率、人的長(zhǎng)期記憶等因素，分級(jí)數(shù)多在4-7級(jí)之間。

84第84頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法

分級(jí)界線的確定

等級(jí)間隔分級(jí)；自然裂點(diǎn)法；按正態(tài)分布參數(shù)分級(jí)；按嵌套平均值分級(jí)；按面積等梯級(jí)分級(jí)；用聚類分析方法分級(jí)；最優(yōu)分割

……方法滿足：每級(jí)內(nèi)有數(shù)據(jù)；每個(gè)數(shù)據(jù)都屬某一個(gè)級(jí)；級(jí)內(nèi)差異盡量小，級(jí)間差異盡量大；分級(jí)界線變化有規(guī)律。85第85頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法2.信息的編碼

確定信息代碼的方法和過(guò)程叫編碼。代碼是一個(gè)或一組有序的易于為計(jì)算機(jī)或人識(shí)別與處理的符號(hào)。

編碼的基本原則：惟一簡(jiǎn)單可擴(kuò)充合理適用規(guī)范86第86頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法代碼無(wú)實(shí)義代碼有實(shí)義代碼順序碼無(wú)序碼邏輯碼排序碼矩陣碼自檢碼系列順序碼字母順序碼層次碼特征組合碼代碼的種類87第87頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四代碼的類型：

數(shù)字型字母型混合型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，排序容易，對(duì)分類對(duì)象特征的描述不直觀§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法代碼容量大，便于識(shí)別、記憶兼有上述兩者優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、直觀，但組成形式復(fù)雜88第88頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4101

00表示?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）表示省轄市（地區(qū)、州、盟及國(guó)家直轄市所屬市轄區(qū)和縣的匯總碼）。其中01-20，51-70表示省直轄市；21-50表示地區(qū)（州，盟）表示縣（市轄區(qū)、地割市、省直轄縣級(jí)市、旗）。其中01-18表示市轄區(qū)或地轄區(qū)；21-80表示縣（旗）；81-99表示省直轄縣級(jí)市編碼方法舉例1：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法行政區(qū)劃代碼（GB2260-91）格式：用六位數(shù)字代碼按層次分別表示?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）、地區(qū)（市、州、盟）、縣（區(qū)、市、旗）的名稱。鄭州市89第89頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四我國(guó)土地利用信息分類，采用三位整數(shù)編碼表示。百位數(shù)表示第一級(jí)分類，十位數(shù)表示第二級(jí)分類，個(gè)位數(shù)表示第三級(jí)分類。例如，第一級(jí)耕地編碼為100，耕地中的第二級(jí)水澆地編碼為120，耕地中的第三級(jí)平地旱地編碼為131。編碼方法舉例2：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法土地利用分類編碼90第90頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四數(shù)字制圖對(duì)地圖信息的編碼也常采用字符或數(shù)字代碼。通常，編碼可以視用途決定其規(guī)模，比如以制圖為目的數(shù)字制圖，可以是采用簡(jiǎn)單編碼方案，而地圖數(shù)據(jù)庫(kù)要用于信息查詢，應(yīng)盡量詳細(xì)表示信息，編碼就比較復(fù)雜，一種簡(jiǎn)單的編碼方案是采用三級(jí)、六位整數(shù)代碼描述地圖要素。編碼方法舉例3：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法數(shù)字制圖常用編碼方法91第91頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第一級(jí)表示地圖要素類別。可以按相應(yīng)地圖圖式，將地圖要素分成水系、居民地、交通網(wǎng)、境界、地貌、植被和其它要素七類，分別用六位編碼的前兩位依次由01至07定義。這保留了傳統(tǒng)的地圖符號(hào)分類結(jié)構(gòu)，便于用戶檢索、查詢地圖信息。編碼方法舉例3：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法數(shù)字制圖常用編碼方法92第92頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第二級(jí)表示要素幾何類型，便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。將每類要素按點(diǎn)，線，面劃分，分別用六位編碼的中間兩位數(shù)，劃分為三個(gè)區(qū)間表示。其中00-39作為點(diǎn)符的區(qū)間，40—69作為線符區(qū)間，70—99用來(lái)定義面符。劃分區(qū)間是避免分類層次較多時(shí)，造成編碼位數(shù)較長(zhǎng)。第三級(jí)區(qū)分用于要素的某些質(zhì)量特征，這些質(zhì)量特征多用于不同符號(hào)表示。如道路的等級(jí)：是普通道路還是簡(jiǎn)易公路；沙地的形態(tài)：平沙的還是多壟沙地等。在六位編碼中用最低兩位表示。編碼方法舉例3：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法數(shù)字制圖常用編碼方法93第93頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這種編碼方按對(duì)地圖要素符號(hào)具有定義的唯一性，并且簡(jiǎn)單，合理，可以擴(kuò)充，不足之處是不便于記憶，且與圖式符號(hào)編號(hào)不一一對(duì)應(yīng)。這會(huì)影響檢索速度，在該編碼方案中，未包括地理名稱注記，是因?yàn)榈孛衅湎鄬?duì)獨(dú)立性、特殊性，宜單獨(dú)建立地名庫(kù)。因第一級(jí)只分了七類，實(shí)際該編碼方按只用五位整數(shù)即可表示。編碼方法舉例3：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法數(shù)字制圖常用編碼方法94第94頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

數(shù)據(jù)描述軍用基礎(chǔ)地理信息以完整實(shí)體為對(duì)象描述，要素編碼是軍用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的語(yǔ)義描述模型,描述要素的分類、分級(jí)；要素的質(zhì)量特征、數(shù)量特征和其它附屬信息歸為要素的屬性數(shù)據(jù)，在屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)中具體描述；要素的空間分布特征和空間相互關(guān)系歸為要素的空間幾何數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)體中描述；要素的一些空間分布特征和空間相互關(guān)系輔助用特殊編碼描述。編碼方法舉例4：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼95第95頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

數(shù)據(jù)組織

軍用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)依據(jù)要素編碼的分類進(jìn)行分層組織數(shù)據(jù)；各層屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不相同，每層數(shù)據(jù)具有固定的屬性結(jié)構(gòu)；即具有固定的數(shù)據(jù)項(xiàng)個(gè)數(shù)、每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)有固定字節(jié)長(zhǎng)度。每層空間幾何數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)體都包含點(diǎn)、線、面等數(shù)據(jù)。

編碼方法舉例4：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼96第96頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四分類編碼結(jié)構(gòu)軍用基礎(chǔ)地理信息要素編碼由6位數(shù)組成；大類碼（兩位）、小類碼（兩位）和順序碼（兩位）。大類碼為要素的分類碼，小類碼為要素的亞分類，順序碼為要素的識(shí)別碼，三部分組成一要素的唯一標(biāo)識(shí)碼；大類碼從11開(kāi)始編碼至28，10作為特殊編碼區(qū)域；小類碼從01開(kāi)始編碼，順序碼從00開(kāi)始編碼，大類碼、小類碼和順序碼都留有足夠的擴(kuò)充編碼的空間，大類碼50-90為自定義擴(kuò)充區(qū)域，小類碼50-90為自定義擴(kuò)充區(qū)域，順序碼60-90為自定義擴(kuò)充區(qū)域。編碼結(jié)構(gòu)如下：編碼方法舉例4：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼97第97頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四分類編碼結(jié)構(gòu)××××××

編碼方法舉例4：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼大類碼順序碼小類碼要素分類基礎(chǔ)地理信息要素共分十八類，每一大類又分為若干小類，分別為：98第98頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼方法舉例4：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼11測(cè)量控制點(diǎn)12工農(nóng)業(yè)社會(huì)文化設(shè)施工業(yè)農(nóng)業(yè)科學(xué)、文衛(wèi)政府機(jī)關(guān)駐地公共服務(wù)設(shè)施港口管理與服務(wù)機(jī)構(gòu)、設(shè)施航海信號(hào)臺(tái)站垣柵其它13居民地及附屬設(shè)施建筑物街區(qū)其它建筑物14陸地交通

鐵路鐵路車(chē)站及附屬設(shè)施公路其它道路附屬建筑物99第99頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼方法舉例4：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼15管線

電力線通信線管道17海底地貌與底質(zhì)

深度海底底質(zhì)其他18礁石、沉船、障礙物

礁石沉船障礙物捕魚(yú)設(shè)施16水域/陸地

岸線、岸河流運(yùn)河、渠道湖泊、水庫(kù)、池塘水利設(shè)施其它水系要素一般堤防波堤港口、碼頭泊位、系泊絞纜設(shè)施陸地、海洋、島嶼干出灘100第100頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼方法舉例4：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼19水文

內(nèi)河水文海流、潮流強(qiáng)烈水文現(xiàn)象潮汐、潮信21境界與政區(qū)

國(guó)界國(guó)內(nèi)境界行政區(qū)其他界線23地磁要素22植被

林地田地地類界線20陸地地貌及土質(zhì)

等高線地貌高程雪山地貌黃土地貌巖溶地貌風(fēng)塵地貌火山地貌其他地貌101第101頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼方法舉例4：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼24助航設(shè)備及航道

燈光燈塔、燈樁活節(jié)式燈樁、裝頂標(biāo)燈樁水中燈樁塔形立標(biāo)格式立標(biāo)立標(biāo)水中立標(biāo)船形燈浮標(biāo)燈船大型浮標(biāo)

柱形浮標(biāo)桿形浮標(biāo)錐形浮標(biāo)球形浮標(biāo)罐形浮標(biāo)桶形浮標(biāo)特殊標(biāo)志航海雷達(dá)無(wú)線電霧號(hào)航道及相關(guān)標(biāo)志102第102頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼方法舉例4：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼25海上區(qū)域界線

海上管理區(qū)廢物傾倒區(qū)錨地海上限制區(qū)近海設(shè)施26航空要素

機(jī)場(chǎng)機(jī)場(chǎng)障礙物導(dǎo)航空中區(qū)域27軍事區(qū)域28注記特殊編碼

幾何關(guān)系編碼XX9990由面屬性決定的邊線XX9992要素層背景面XX9997圖幅內(nèi)強(qiáng)制連接線XX9998圖幅內(nèi)強(qiáng)制閉合線XX9999圖邊強(qiáng)制閉合線XX為大類類碼數(shù)據(jù)幾何特征PG實(shí)體點(diǎn)PO有向點(diǎn)PN結(jié)點(diǎn)LS折線（直線）LA曲線（弧線）AA面

103第103頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼方法舉例4：§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼測(cè)量控制點(diǎn)（110000）描述：測(cè)量控制點(diǎn)是指有統(tǒng)一而精確平面、高程坐標(biāo)的用于測(cè)量控制的地面點(diǎn)位。

屬性：編碼、名稱、類型、等級(jí)、高程、比高、理論橫坐標(biāo)、理論縱坐標(biāo)。

名稱：三角點(diǎn)編碼:110101定義：三角測(cè)量中構(gòu)成三角鎖、網(wǎng)的各三角形的頂點(diǎn)。此指國(guó)家等級(jí)三角點(diǎn)。屬性：名稱、類型（圖幅、區(qū)域）、等級(jí)（一、二、三、四）、高程、理論橫坐標(biāo)、理論縱坐標(biāo)

注釋：類型指圖幅最高高程或區(qū)域最高高程。要素編碼、定義及屬性說(shuō)明104第104頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法三、關(guān)系數(shù)據(jù)的表示

地圖要素并不是孤立的，而是存在著各種各樣的聯(lián)系，有時(shí)這些聯(lián)系是復(fù)雜的。在模擬地圖中，要素間的關(guān)系是借助符號(hào)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這正是地圖能夠體現(xiàn)出其優(yōu)越性的關(guān)鍵所在。但在數(shù)字地圖中，幾何數(shù)據(jù)只表示了孤立的位置信息，卻并不能體現(xiàn)出關(guān)系信息來(lái)，因此必須研究關(guān)系數(shù)據(jù)以表示要素間的聯(lián)系和分布特征。105第105頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

空間實(shí)體的空間位置、關(guān)系和度量的描述是非常重要的?？臻g實(shí)體間的空間關(guān)系可以抽象為點(diǎn)、線、多邊形之間的六種關(guān)系：點(diǎn)—點(diǎn)：重合；分離；一點(diǎn)為其他諸點(diǎn)的集合中心；—點(diǎn)為其他諸點(diǎn)的地理中心，等等。點(diǎn)—線：點(diǎn)在線上；線的端點(diǎn)（起點(diǎn)或終點(diǎn)）；線的交點(diǎn)；點(diǎn)與線的分離（可計(jì)算點(diǎn)到線的距離），等等。點(diǎn)—多邊形：點(diǎn)在多邊形內(nèi)（可計(jì)數(shù)和統(tǒng)計(jì)）；點(diǎn)為多邊形的幾何（地理）中心；點(diǎn)在多邊形邊界上；點(diǎn)在多邊形外部，等等?！?.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法106第106頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四線—線：重合；相接（首尾相接和順序相接）；相交；相切；并行，等等。線—多邊形：多邊形包含線（可計(jì)算多邊形內(nèi)線的密度）；線穿過(guò)多邊形；線環(huán)繞多邊形；線與多邊形分離，等等。多邊形—多邊形：包含；重合；相交（可以劃分子多邊形，進(jìn)行邏輯與、或、非和異或等計(jì)算）；相鄰；分離（計(jì)算距離、引力等），等等?！?.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法107第107頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四上述空間關(guān)系又可以分成三類：

拓?fù)淇臻g關(guān)系方位空間關(guān)系度量空間關(guān)系§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法108第108頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四拓?fù)鋵傩砸粋€(gè)點(diǎn)在一個(gè)弧段的端點(diǎn)一個(gè)弧段是一個(gè)簡(jiǎn)單弧段（自身不相交）一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的外部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)部一個(gè)面是一個(gè)簡(jiǎn)單面（面上沒(méi)有島）一個(gè)面的連接性（給定面上任意兩點(diǎn)，從一點(diǎn)可以完全在面的內(nèi)部沿任意路徑走向另一點(diǎn)）非拓?fù)鋵傩詢牲c(diǎn)之間的距離一個(gè)點(diǎn)指向另一個(gè)點(diǎn)的方向弧段的長(zhǎng)度一個(gè)區(qū)域的周長(zhǎng)一個(gè)區(qū)域的面積

拓?fù)淇臻g關(guān)系§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法109第109頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四拓?fù)淇臻g關(guān)系描述——9交模型

現(xiàn)實(shí)世界中的兩個(gè)實(shí)體A和B：用B(X)表示實(shí)體X的邊界，I(X)表示實(shí)體X的內(nèi)部，用E(X)表示實(shí)體X的外部。基于上述概念，Egenhofer在1993年為空間實(shí)體間的拓?fù)潢P(guān)系描述構(gòu)造了“9交空間關(guān)系模型”（9-IntersectionModel，9-IM）：B(A)ПB(B)B(A)ПI(B)B(A)ПE(B)I(A)ПB(B)I(A)ПI(B)I(A)ПE(B)E(A)ПB(B)E(A)ПI(B)E(A)ПE(B)

矩陣中每個(gè)元素的取值可為“空”和“非空”，9個(gè)元素共可以產(chǎn)生29＝512種情形，即可描述512種空間關(guān)系。§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法110第110頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

方位空間關(guān)系指的是空間實(shí)體之間的上下、前后、左右、東西南北等順序關(guān)系?？梢愿鶕?jù)實(shí)體類型分為：多邊形－多邊形、多邊形－線、多邊形－點(diǎn)、線－線、線－點(diǎn)、點(diǎn)－點(diǎn)之間的方位空間關(guān)系。點(diǎn)－點(diǎn)方位空間關(guān)系最好確定，只需計(jì)算兩點(diǎn)連線與某一基準(zhǔn)方向的夾角即可。多邊形－點(diǎn)、線－點(diǎn)方位空間關(guān)系也可以在一定程度上簡(jiǎn)化為點(diǎn)－點(diǎn)方位空間關(guān)系。其余方位空間關(guān)系的計(jì)算就相對(duì)復(fù)雜得多了，目前尚未有很好的解決辦法。§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法

方位空間關(guān)系111第111頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

基本度量空間關(guān)系指的是空間實(shí)體之間的距離，在此基礎(chǔ)上，還可以構(gòu)造出實(shí)體群之間的度量關(guān)系。距離度量有不同的計(jì)算方式：大地測(cè)量距離、曼哈頓距離（經(jīng)度差加上緯度差）、時(shí)間距離等。此外，還有其他的一些空間量算的指標(biāo)：幾何指標(biāo)：位置、距離、面積、體積形狀、方位等自然地理參數(shù)：坡度、坡向、地表輻射度、地形起伏度、通達(dá)度等人文地理指標(biāo)：交通便利程度、吸引范圍、人口密度等§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法

度量空間關(guān)系112第112頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四點(diǎn)—點(diǎn)住宅學(xué)校學(xué)校和住宅接近嗎？點(diǎn)—線海岸線碼頭碼頭在海岸線上嗎？點(diǎn)—面肺癌病例區(qū)域肺癌病在區(qū)內(nèi)分布§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法

空間關(guān)系應(yīng)用113第113頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四線—點(diǎn)鎮(zhèn)乘車(chē)線路這條線路過(guò)鎮(zhèn)上嗎？線—線河流小路小路穿過(guò)河流嗎？線—面河流在區(qū)域內(nèi)嗎？§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法

空間關(guān)系應(yīng)用114第114頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四面—點(diǎn)該郵政區(qū)包括學(xué)校嗎？

面—線該區(qū)域包括鐵路嗎？

面—面區(qū)域彼此影響嗎？區(qū)域重疊嗎？§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法

空間關(guān)系應(yīng)用115第115頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.4地圖數(shù)據(jù)基本表示方法四、地名數(shù)據(jù)的表示

地名可作為地圖要素的屬性內(nèi)容表示，但因地名數(shù)據(jù)本身具有分類分級(jí)特點(diǎn)及更為廣泛的用途，因而采用單獨(dú)的編碼系統(tǒng)表示。地名用地名編碼和漢字代碼共同組成。地名可依據(jù)其注記的地圖要素分類，漢字代碼應(yīng)使用國(guó)標(biāo)，如GB2312-80。116第116頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.5空間數(shù)據(jù)模型一、柵格模型二、對(duì)象模型三、網(wǎng)絡(luò)模型四、時(shí)空模型117第117頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四現(xiàn)有的空間數(shù)據(jù)模型主要有三個(gè)：

柵格模型：強(qiáng)調(diào)空間要素的連續(xù)性

基于對(duì)象的模型：強(qiáng)調(diào)空間要素的離散性

網(wǎng)絡(luò)模型：強(qiáng)調(diào)空間要素的交互上述三種模型主要是針對(duì)二維平面進(jìn)行建模的，已經(jīng)很成熟。但隨著應(yīng)用需求的變化，空間數(shù)據(jù)模型要求能夠反映三維立體和時(shí)間維特征：

三維空間數(shù)據(jù)模型時(shí)空數(shù)據(jù)模型§4.5空間數(shù)據(jù)模型118第118頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四柵格模型的主要特點(diǎn)就是用二維劃分覆蓋整個(gè)連續(xù)空間。劃分可以是規(guī)則的或不規(guī)則的，通常是采用正多邊形作為劃分的單位，如三角形、方格、六邊形等。§4.5空間數(shù)據(jù)模型一、柵格模型119第119頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

柵格模型把空間看作像元的劃分，每個(gè)像元都記錄了所在位置的某種現(xiàn)象，用像元值表示。該值可以表示一個(gè)確定的現(xiàn)象，也可以是一種模糊的現(xiàn)象。但一個(gè)像元應(yīng)該只賦一個(gè)單一的值。柵格模型的一個(gè)重要特征就是每個(gè)柵格中的像元的位置是預(yù)先確定的，因此描述同一區(qū)域的不同現(xiàn)象的柵格數(shù)據(jù)之間很容易進(jìn)行重迭運(yùn)算。§4.5空間數(shù)據(jù)模型120第120頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

對(duì)象模型的基礎(chǔ)就是將空間要素嵌入在一個(gè)坐標(biāo)空間之中，一般是歐氏空間，在該空間中可以利用公式進(jìn)行距離、方位和面積的測(cè)量?？臻g要素在歐氏空間中主要形成三類空間實(shí)體：

點(diǎn)實(shí)體線實(shí)體多邊形實(shí)體§4.5空間數(shù)據(jù)模型二、對(duì)象模型121第121頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四點(diǎn)線多邊形§4.5空間數(shù)據(jù)模型122第122頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四點(diǎn)實(shí)體：有特定的位置，維數(shù)為0的實(shí)體實(shí)體點(diǎn)(Entitypoint)：用來(lái)代表一個(gè)實(shí)體；注記點(diǎn)(Textpoint)：用于定位注記；內(nèi)點(diǎn)(Labelpoint)：用于記錄多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)；結(jié)點(diǎn)(Node)：表示線的終點(diǎn)和起點(diǎn)；角點(diǎn)(Vertex)：表示線段和弧段的內(nèi)部點(diǎn)?！?.5空間數(shù)據(jù)模型123第123頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四線實(shí)體：維數(shù)為1的實(shí)體，由一系列坐標(biāo)點(diǎn)表示，有以下特征：

實(shí)體長(zhǎng)度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)；

彎曲度：用于表示象道路拐彎時(shí)彎曲的程度；

方向性：如水流從上游到下游，公路則有單雙向之分。線實(shí)體包括：線段、邊界、鏈、網(wǎng)絡(luò)、多邊線等?！?.5空間數(shù)據(jù)模型124第124頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四多邊形實(shí)體：

維數(shù)為2的實(shí)體，由一個(gè)封閉的坐標(biāo)點(diǎn)序列外加內(nèi)點(diǎn)表示，是對(duì)湖泊、島嶼、地塊等現(xiàn)象的描述，有以下特征：

面積范圍；周長(zhǎng)；獨(dú)立性或與其它地物相鄰：如北京及周邊省市；內(nèi)島或鋸齒狀外形：島嶼及海岸線；重疊性與非重疊性。內(nèi)部區(qū)域簡(jiǎn)單多邊形§4.5空間數(shù)據(jù)模型復(fù)雜多邊形格網(wǎng)/像素陣列125第125頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

對(duì)象模型強(qiáng)調(diào)的是空間要素的個(gè)體現(xiàn)象，研究的是個(gè)體現(xiàn)象本身或與其他個(gè)體現(xiàn)象的關(guān)系。任何現(xiàn)象，無(wú)論大小，都可以被確定為一個(gè)實(shí)體。如人為現(xiàn)象：建筑物、道路、管理區(qū)域等；自然現(xiàn)象：河流、湖泊、森林等?？臻g實(shí)體必須符合三個(gè)條件：

可被識(shí)別重要（與問(wèn)題相關(guān)）可被描述：位置、屬性等§4.5空間數(shù)據(jù)模型126第126頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)象模型和柵格模型的比較現(xiàn)實(shí)世界選擇實(shí)體它在哪里數(shù)據(jù)選擇一個(gè)位置

那里怎么樣

對(duì)象模型柵格模型兩種模型相互之間并不排斥，各有特點(diǎn)，各有應(yīng)用長(zhǎng)處。通常需要有機(jī)地綜合應(yīng)用這兩種方法來(lái)建模。§4.5空間數(shù)據(jù)模型127第127頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

矢量數(shù)據(jù)模型是對(duì)象模型的一種具體化建模方法，它以坐標(biāo)的方式來(lái)表達(dá)空間實(shí)體。對(duì)于一個(gè)空間現(xiàn)象而言，觀察的尺度和概括的程度將決定它的類型：城市（點(diǎn)多邊形更多的空間實(shí)體）。§4.5空間數(shù)據(jù)模型(3,10)(6,9)(7,10)(10,7)(9,5)(4,6)(3,8)(1,7)(3,5)(5,5)(5,3)(6,1)(3,3)128第128頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

網(wǎng)絡(luò)模型是從圖論中發(fā)展而來(lái)。在網(wǎng)絡(luò)模型中，空間要素被抽象為鏈、節(jié)點(diǎn)等對(duì)象，同時(shí)還要關(guān)注其間的連通關(guān)系。這種模型適合用于對(duì)相互連接的線狀現(xiàn)象進(jìn)行建模，如交通線路、電力網(wǎng)線等。網(wǎng)絡(luò)模型可以形式化定義為：網(wǎng)絡(luò)圖＝（節(jié)點(diǎn)，{節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系，即鏈}）網(wǎng)絡(luò)圖由于其復(fù)雜性，使得它不易在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中表達(dá)，一般是在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析時(shí)基于對(duì)象模型數(shù)據(jù)（矢量數(shù)據(jù)）進(jìn)行重構(gòu)?！?.5空間數(shù)據(jù)模型三、網(wǎng)絡(luò)模型129第129頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

目前，空間信息系統(tǒng)表現(xiàn)的更多的是二維平面效果。事實(shí)上，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，人們希望空間信息系統(tǒng)能夠反映真實(shí)的三維空間現(xiàn)象。雖然目前的空間信息系統(tǒng)能夠在二維模型的基礎(chǔ)上通過(guò)高程信息來(lái)模擬三維效果（如利用DEM數(shù)據(jù)），但這種模擬并不能真正反映現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象。三維模型在建模方法上與二維的場(chǎng)模型和對(duì)象模型相似，但在數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)維護(hù)和界面設(shè)計(jì)等方面卻復(fù)雜得多?！?.5空間數(shù)據(jù)模型130第130頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

時(shí)空數(shù)據(jù)模型主要關(guān)注的是空間要素隨時(shí)間變化時(shí)的建模?？臻g要素隨時(shí)間的變化包含兩個(gè)方面：屬性數(shù)據(jù)的變化和空間位置的變化（前者如一個(gè)村鎮(zhèn)的人口隨時(shí)間的變化，后者如海岸線隨時(shí)間的變化）。最簡(jiǎn)單的時(shí)空數(shù)據(jù)建模就是將不同時(shí)期的測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)起來(lái)，在使用時(shí)基于時(shí)間關(guān)系將它們串起來(lái)。當(dāng)然還有其他更加復(fù)雜的建模方法，如增量修正模型等。時(shí)空數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn)是語(yǔ)義更加豐富，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描述更加準(zhǔn)確，但它必然帶來(lái)數(shù)據(jù)量的激增，因此，在這里，海量數(shù)據(jù)的組織和存取是非常關(guān)鍵的?！?.5空間數(shù)據(jù)模型四、時(shí)空模型131第131頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.6地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、柵格結(jié)構(gòu)二、矢量結(jié)構(gòu)三、矢量到柵格的轉(zhuǎn)換四、柵格到矢量的轉(zhuǎn)換132第132頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

這里我們主要介紹針對(duì)柵格模型和對(duì)象模型的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們是矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

矢量結(jié)構(gòu)用點(diǎn)、線、面表現(xiàn)地理實(shí)體，其空間位置由所在的坐標(biāo)參考系中的坐標(biāo)定義。

柵格結(jié)構(gòu)空間被規(guī)則地劃分為柵格（通常為正方形）；地理實(shí)體的位置用它們占據(jù)的柵格行、列號(hào)來(lái)定義；柵格的值代表該位置的狀態(tài)；柵格的大小代表空間分解能力。§4.6地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)133第133頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.6地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)矢量柵格134第134頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

規(guī)則的正方形或矩形柵格；其它規(guī)則的柵格圖形單元，如三角形或多邊形；在柵格文件中，每個(gè)柵格只能賦予唯一的值；若某一柵格有多個(gè)不同的屬性，則分別存貯于不同文件，如圖；在柵格數(shù)據(jù)模型中，總的屬性個(gè)數(shù)可以通過(guò)計(jì)算得到?！?.6地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.柵格結(jié)構(gòu)表達(dá)方式：一、柵格結(jié)構(gòu)135第135頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四森林類土壤類地形圖現(xiàn)實(shí)世界地圖形式的數(shù)據(jù)層?xùn)鸥裥问降臄?shù)據(jù)表示森林類土壤類地形圖疊加分析森林土壤地形圖分析結(jié)果136第136頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四以像元為記錄的序列，可節(jié)省存貯空間，如圖；以層為基礎(chǔ)，每層以像元為記錄序列，形式簡(jiǎn)單，如圖；以層為主，每層以多邊形為序列，可節(jié)省用于存貯屬性的空間，如圖?！?.6地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.柵格結(jié)構(gòu)組織方式：137第137頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四X坐標(biāo)Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件層2層1層N屬性值像元1像元2像元n數(shù)據(jù)文件像元1像元2像元NX坐標(biāo)Y坐標(biāo)層1屬性值層2屬性值層N屬性值數(shù)據(jù)文件屬性值層1層N多邊形N多邊形1像元1坐標(biāo)像元N坐標(biāo)§4.6地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)138第138頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

行程編碼

一種廣泛應(yīng)用于數(shù)字圖像處理的方法。這種方法是對(duì)圖像逐行掃描，不斷比較相鄰柵格中圖像的灰度值，將相鄰像元灰度值相同的格網(wǎng)聚成一組，稱為一種類型，相應(yīng)格網(wǎng)的數(shù)量稱為該類型的長(zhǎng)度?！?.6地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)柵格結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)壓縮：

類型終止編碼

與行程編碼類似，不同之處是它不表示某種類型像素的數(shù)量，而是表示該類型像素在一行中最后一列相對(duì)于該行首列的位置。139第139頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

終列計(jì)數(shù)

與上述第2種方法類似，表示某類像素的特征值和其一行中最后一列相對(duì)該行首列的位置，但行數(shù)不表示，只是用–1標(biāo)志一行的結(jié)束。這種方法較前兩種方法能壓縮更多的存貯空間。§4.6地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)柵格結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)壓縮：

類型終止編碼

用兩個(gè)整數(shù)表示一種類型，一個(gè)是類型特征值，一個(gè)是類型結(jié)束點(diǎn)在柵格矩陣中的位置。這種方法壓縮效果更佳，檢索方便，但表示柵格矩陣位置的整數(shù)值可能很大。140第140頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四0001111001111222111222212§4.6地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)141第141頁(yè)，共164頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§4.6地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)值長(zhǎng)度行

031121122022112133223214134214235115215值列行

031