數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1第1頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五第六章地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)2第2頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五幾個相關(guān)概念

數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)的集合。由DBMS統(tǒng)一管理，多用戶共享。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS：系統(tǒng)軟件，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：帶有數(shù)據(jù)庫的整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員。3第3頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。因?yàn)榈貓D數(shù)據(jù)作為空間數(shù)據(jù)，比一般信息處理中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更復(fù)雜，如：數(shù)據(jù)類型繁多、數(shù)據(jù)操縱復(fù)雜、數(shù)據(jù)輸出形式的多樣性、數(shù)據(jù)量大等，因此就導(dǎo)致了地圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的復(fù)雜性。而且地圖數(shù)據(jù)庫作為一種圖形數(shù)據(jù)庫，它的管理比通常的非圖形數(shù)據(jù)庫要困難得多，人們在利用通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理地圖數(shù)據(jù)的過程中也遇到和發(fā)現(xiàn)了許多問題。因此，對地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研究，具有某種程度的重要意義。地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的作用4第4頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五主要內(nèi)容:GDBMS軟件功能GDBMS軟件體系結(jié)構(gòu)基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)GDBMS在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的實(shí)現(xiàn)5第5頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.1GDBMS的軟件功能一、地圖數(shù)據(jù)定義二、地圖數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)裝載三、地圖數(shù)據(jù)編輯與處理四、數(shù)據(jù)處理與空間關(guān)系建立五、地圖數(shù)據(jù)檢索與查詢6第6頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.1GDBMS的軟件功能六、地圖數(shù)據(jù)操縱七、地圖數(shù)據(jù)輸出與符號化八、數(shù)據(jù)維護(hù)九、數(shù)據(jù)的運(yùn)行管理7第7頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.1GDBMS的軟件功能地圖數(shù)據(jù)庫地圖數(shù)據(jù)采集地圖數(shù)據(jù)編輯與處理數(shù)據(jù)處理與空間關(guān)系建立數(shù)據(jù)檢索查詢數(shù)據(jù)庫操縱數(shù)據(jù)輸出與符號化外部數(shù)據(jù)文件裝載地圖數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)維護(hù)數(shù)據(jù)運(yùn)行管理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（GDBMS）8第8頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五一、地圖數(shù)據(jù)定義功能

地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)定義語言，用戶通過它可以方便地定義數(shù)據(jù)。二、地圖數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)裝載

采用不同設(shè)備和技術(shù)，對各種來源的地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對數(shù)據(jù)實(shí)施編輯檢查，獲取原始的地圖數(shù)據(jù)。§6.1GDBMS的軟件功能9第9頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五利用掃描數(shù)字化地圖進(jìn)行空間數(shù)據(jù)自動或半自動采集；利用遙感影象提取空間數(shù)據(jù)來更新數(shù)據(jù)庫；在顯示掃描數(shù)字化地圖和遙感影象的條件下利用地理數(shù)據(jù)編輯與處理功能以人機(jī)交互方式采集空間數(shù)據(jù)，同時錄入必要的屬性數(shù)據(jù)；裝載其它外部數(shù)據(jù)交換格式文件的地圖數(shù)據(jù)。地圖數(shù)據(jù)裝載的功能：§6.1GDBMS的軟件功能10第10頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五掃描地圖遙感影象拓?fù)浣D象配準(zhǔn)地圖數(shù)據(jù)庫矢量數(shù)據(jù)自動提取屬性數(shù)據(jù)輸入有關(guān)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)外部數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)裝載以圖象為背景手工采集中心投影改正地圖數(shù)據(jù)輸入與裝載流程§6.1GDBMS的軟件功能11第11頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五通常，一個大型的和長期使用的系統(tǒng)，其地圖數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)裝載功能應(yīng)該能夠接收和裝載其它常用系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)的外部地圖數(shù)據(jù)文件，如地理數(shù)據(jù)交換格式文件、軍事測繪數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)格式文件、AutoCADDXF和MapInfo數(shù)據(jù)交換格式等地圖數(shù)據(jù)文件?！?.1GDBMS的軟件功能12第12頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五在地圖數(shù)據(jù)可視化（符號化或非符號化）條件下，以人機(jī)交互方式對地圖數(shù)據(jù)（包括空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和注記）進(jìn)行編輯和處理，復(fù)合要素和簡單要素之間的空間關(guān)系建立，對輸入和裝載的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯誤檢查和處理，確定各種類型目標(biāo)的符號屬性。三、地圖數(shù)據(jù)編輯與處理

§6.1GDBMS的軟件功能13第13頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)塊選擇圖象數(shù)據(jù)可編輯地理要素層幾何數(shù)據(jù)增加、移動、刪除和修改地理屬性連接簡單要屬建立語義關(guān)系建立圖象配準(zhǔn)控制點(diǎn)拓?fù)渚S護(hù)復(fù)合要素?cái)?shù)據(jù)塊之間拓?fù)浣eve0Leve1Leve2地理數(shù)據(jù)編輯與處理流程圖§6.1GDBMS的軟件功能14第14頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地圖數(shù)據(jù)顯示控制空間數(shù)據(jù)編輯屬性數(shù)據(jù)編輯對輸入和裝載的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯誤檢查和處理確定點(diǎn)、線、面目標(biāo)的拓?fù)潢P(guān)系復(fù)合要素確定數(shù)據(jù)塊之間的拓?fù)潢P(guān)系

空間數(shù)據(jù)編輯的內(nèi)容：§6.1GDBMS的軟件功能15第15頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五四、數(shù)據(jù)處理和空間關(guān)系建立

這是一系列工具軟件的集合，包括地圖投影變換、幾何量算、數(shù)據(jù)裁剪和拼接、空間關(guān)系建立等，按用戶要求重新組織數(shù)據(jù)，便于應(yīng)用。對輸入和編輯后的點(diǎn)、線、面空間數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系處理和生成，自動或半自動構(gòu)面。建立數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)塊之間鄰接相關(guān)關(guān)系。

§6.1GDBMS的軟件功能16第16頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地理數(shù)據(jù)庫待拓?fù)涞乩硪貙犹崛〈負(fù)涞逆溄㈡溙柵c地址的索引文件結(jié)點(diǎn)和鏈拓?fù)渥詣訕?gòu)建點(diǎn)、鏈、面目標(biāo)自動匹配拓?fù)潢P(guān)系處理流程圖§6.1GDBMS的軟件功能17第17頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五五、地圖數(shù)據(jù)的檢索和數(shù)據(jù)查詢

通過地圖數(shù)據(jù)查詢功能實(shí)現(xiàn)對空間和屬性數(shù)據(jù)的空間查詢。檢索，就是從地圖數(shù)據(jù)庫的全體數(shù)據(jù)集合中按照檢索條件迅速查找出用戶所需要的部分內(nèi)容。地圖數(shù)據(jù)庫適用性的好壞，在很大程度上與檢索手段的多樣性、適應(yīng)性及檢索速度的快慢有關(guān)?！?.1GDBMS的軟件功能18第18頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五數(shù)據(jù)區(qū)地圖要素層空間查詢圖形顯示相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)查詢與檢索流程圖§6.1GDBMS的軟件功能19第19頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五定性檢索：也稱標(biāo)題檢索。它是按地物的屬性代碼從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)。定位檢索：也稱開窗檢索。它是按指定的矩形范圍提取范圍內(nèi)全部目標(biāo)的數(shù)據(jù)。識別號檢索：當(dāng)物體的識別號為已知時，使用物體的識別號檢索十分方便，且檢索效率提高。

地圖數(shù)據(jù)庫一般應(yīng)具有如下檢索功能：§6.1GDBMS的軟件功能20第20頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五拓?fù)錂z索：它是將目標(biāo)劃分為弧段和節(jié)點(diǎn)，給定弧段或節(jié)點(diǎn)檢索出一批與給定元素相關(guān)聯(lián)或者相鄰接的元素。組合檢索：將地圖數(shù)據(jù)庫中空間數(shù)據(jù)按其屬性、位置和空間關(guān)系的進(jìn)行單項(xiàng)查詢或多項(xiàng)組合查詢。組合檢索的應(yīng)用，使用戶從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)的靈活性得到大大提高。分析檢索：用于實(shí)現(xiàn)對地理網(wǎng)絡(luò)的基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系的空間分析，最優(yōu)路徑分析?！?.1GDBMS的軟件功能21第21頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五六、地圖數(shù)據(jù)操縱功能

地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供圖形編輯界面，用戶通過該界面可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，包括：查詢、插入、刪除和修改等。圖形編輯是適合空間數(shù)據(jù)特點(diǎn)的數(shù)據(jù)編輯方式，不僅要編輯地圖要素的幾何位置，而且還要編輯要素的描述信息以及要素之間的空間關(guān)系。§6.1GDBMS的軟件功能22第22頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地圖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)操縱流程§6.1GDBMS的軟件功能地理數(shù)據(jù)庫新建數(shù)據(jù)區(qū)打開數(shù)據(jù)區(qū)要素層定義打開要素層地理要素層管理要素操作要素選擇查詢數(shù)據(jù)庫安全與維護(hù)新建數(shù)據(jù)塊打開數(shù)據(jù)塊關(guān)閉數(shù)據(jù)塊關(guān)閉數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)塊管理關(guān)閉要素層要素修改刪除復(fù)合要素建立DatasetSectionLayerFeature23第23頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五

數(shù)據(jù)區(qū)管理

§6.1GDBMS的軟件功能包括新建數(shù)據(jù)區(qū)（對數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行定義，一個數(shù)據(jù)區(qū)對應(yīng)一個數(shù)據(jù)庫文件）打開數(shù)據(jù)區(qū)、要素層定義、要素層控制（包括層刪除、層排序、設(shè)置層圖形縮放時視野范圍、設(shè)置可視和可編輯標(biāo)志等）要素層維護(hù)（對一要素層的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行增、刪、改）24第24頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五

數(shù)據(jù)選擇與查詢§6.1GDBMS的軟件功能通過可視化的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)選擇地理目標(biāo)。其選擇方式有：不同要素層中單目標(biāo)選擇、同一要素層中多目標(biāo)選擇（包括單選、圓形選擇、矩形選擇和多邊形選擇）。通過給定的條件進(jìn)行選擇和查詢（SQL查詢），選擇和查詢結(jié)果形成一個新的要素層，它可以是被選擇要素層的一個映射，并非物理存在的要素層，提供給某些分析功能使用。也可以存儲為一個物理要素層。25第25頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五

數(shù)據(jù)庫安全與維護(hù)

§6.1GDBMS的軟件功能包括數(shù)據(jù)安全訪問控制、數(shù)據(jù)庫備份、恢復(fù)與容錯處理。26第26頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五提供按規(guī)范規(guī)定的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)格式；按用戶要求符號化處理輸出到圖形輸出設(shè)備上。可進(jìn)行電子地圖全符號化顯示。提供對點(diǎn)符、線符、面符進(jìn)行設(shè)計(jì)的軟件工具。按照某種地圖投影和地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)屏幕地圖顯示或輸出到繪圖機(jī)、膠片輸出機(jī)上等?！?.1GDBMS的軟件功能七、數(shù)據(jù)輸出與符號化27第27頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地圖數(shù)據(jù)庫地理要素層地圖投影與變換地圖符號庫地圖顯示數(shù)據(jù)塊§6.1GDBMS的軟件功能地圖輸出生成流程圖28第28頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五包括地圖數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲、恢復(fù)功能，數(shù)據(jù)庫的重組織功能和性能監(jiān)視、分析功能等。這些功能通常是由一些使用程序完成的?？臻g數(shù)據(jù)庫的重組織、重構(gòu)造和系統(tǒng)的安全性與完整性控制等，是重要的維護(hù)方法?！?.1GDBMS的軟件功能八、數(shù)據(jù)維護(hù)功能29第29頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地圖數(shù)據(jù)庫在長期的運(yùn)行過程中，經(jīng)常需要對數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行插入、修改和刪除操作，這就會降低存儲效率，浪費(fèi)存儲空間，從而影響地圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能。重組指在不改變地圖數(shù)據(jù)庫原來的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的前提下，改變數(shù)據(jù)的存儲位置，將數(shù)據(jù)予以重新組織和存放。DBMS一般都提供數(shù)據(jù)庫重組的應(yīng)用程序。因地圖數(shù)據(jù)庫重組要占用系統(tǒng)資源，故重組工作不能頻繁進(jìn)行?！?.1GDBMS的軟件功能地圖數(shù)據(jù)庫的重組織30第30頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五應(yīng)用環(huán)境和用戶需求改變時，需要對原來的系統(tǒng)進(jìn)行修正和擴(kuò)充，因此需要部分地改變原來地圖數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。重構(gòu)指局部改變地圖數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。通過改寫其概念模式的存儲模式進(jìn)行。地圖數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)，對延長應(yīng)用系統(tǒng)的使用壽命非常重要，但只能對其邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部修改和擴(kuò)充，如果修改和擴(kuò)充的內(nèi)容太多，就要考慮開發(fā)新的應(yīng)用系統(tǒng)?！?.1GDBMS的軟件功能地圖數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造31第31頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地圖數(shù)據(jù)庫的完整性，指數(shù)據(jù)的正確性、有效性和一致性，主要由后映象日志來完成，它是一個備份程序，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)或介質(zhì)故障時，利用它對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行恢復(fù)。安全性指對數(shù)據(jù)的保護(hù)，主要通過權(quán)限授予、審計(jì)跟蹤，以及數(shù)據(jù)的卸出和裝入來實(shí)現(xiàn)?！?.1GDBMS的軟件功能

地圖數(shù)據(jù)庫的完整性、安全性控制32第32頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五是地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的核心技術(shù)模塊，即按地圖數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和檢索，包括并發(fā)控制，安全性檢查、完整性約束條件的檢查和執(zhí)行、數(shù)據(jù)庫內(nèi)部維護(hù)（如索引、數(shù)據(jù)字典的自動維護(hù)）等。所有對地圖數(shù)據(jù)庫的操作都要在這些控制程序的統(tǒng)一管理下進(jìn)行，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性以及多用戶對數(shù)據(jù)庫的并發(fā)使用?！?.1GDBMS的軟件功能九、地圖數(shù)據(jù)的運(yùn)行管理33第33頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.2GDBMS軟件體系結(jié)構(gòu)一、單機(jī)二、客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)三、多服務(wù)器/客戶機(jī)結(jié)構(gòu)34第34頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.2GDBMS軟件體系結(jié)構(gòu)單機(jī)，其用戶GUI（graphicaluserinterface）、事務(wù)處理、地理數(shù)據(jù)存儲都在同一臺機(jī)器上完成，用戶界面層、GDB服務(wù)層（服務(wù)器）、地理數(shù)據(jù)存儲層（數(shù)據(jù)庫）3層融合在一起。一、單機(jī)35第35頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五二、客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)

一部分是一個基于客戶機(jī)（Client）的單機(jī)平臺，提供單數(shù)據(jù)區(qū)管理，所有的管理和查詢分析等應(yīng)用都在此基礎(chǔ)上進(jìn)行。另一部分作為地圖數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（Server）提供對多數(shù)據(jù)區(qū)管理，并作為客戶機(jī)平臺的數(shù)據(jù)源。客戶機(jī)平臺利用GDAO（地圖數(shù)據(jù)庫存儲對象）與地圖數(shù)據(jù)庫服務(wù)器聯(lián)接，查詢獲得的地理數(shù)據(jù)可作為客戶機(jī)平臺當(dāng)前數(shù)據(jù)區(qū)中一個或若干要素層直接進(jìn)行空間分析?？蛻魴C(jī)平臺也可利用ODBC與大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)連接?！?.2GDBMS軟件體系結(jié)構(gòu)36第36頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)編輯處理查詢檢索地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)平臺地圖數(shù)據(jù)庫ODBCGDAOOracleSQLServer地圖數(shù)據(jù)庫服務(wù)器圖形顯示拓?fù)潢P(guān)系處理客戶機(jī)（Client）服務(wù)器（Server）GDBMS軟件體系結(jié)構(gòu)§6.2GDBMS軟件體系結(jié)構(gòu)37第37頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地圖數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的地圖數(shù)據(jù)模型與客戶機(jī)平臺基本相同，所不同之處是客戶機(jī)平臺是單數(shù)據(jù)區(qū)管理，而地圖數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對多數(shù)據(jù)區(qū)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行管理?！?.2GDBMS軟件體系結(jié)構(gòu)38第38頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五這種結(jié)構(gòu)分為三層：第一層為用戶界面層(GUI：GDBUserInterFace)；第二層為GDB服務(wù)層(服務(wù)器)；第三層為地圖數(shù)據(jù)存儲層(數(shù)據(jù)庫)。上面3層完全分離。三、多服務(wù)器/客戶機(jī)體系結(jié)構(gòu)§6.2GDBMS軟件體系結(jié)構(gòu)39第39頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.2GDBMS軟件體系結(jié)構(gòu)40第40頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)類型GUIGDBMS用戶事務(wù)處理GDB數(shù)據(jù)存儲GUIGDBMS用戶事務(wù)處理GDB數(shù)據(jù)存儲GUIGUIGDBMS用戶GDBMS用戶事務(wù)事務(wù)處理處理GDBGDBGDB數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲第一層第二層第三層事務(wù)處理§6.2GDBMS軟件體系結(jié)構(gòu)41第41頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.3基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、開發(fā)步驟二、實(shí)現(xiàn)模型三、系統(tǒng)特點(diǎn)42第42頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.3基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)制圖數(shù)據(jù)地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)地理數(shù)據(jù)庫遙感影象2地理數(shù)據(jù)輸入外部數(shù)據(jù)掃描地圖3數(shù)據(jù)編輯處理地理目標(biāo)數(shù)據(jù)（關(guān)系表）地理目標(biāo)數(shù)據(jù)（對象）5數(shù)據(jù)檢索查詢7地圖符號顯示地理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)ODBC或DAO數(shù)據(jù)源地理數(shù)據(jù)交換文件4數(shù)據(jù)處理關(guān)系建立6數(shù)據(jù)操縱外部數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)裝載8數(shù)據(jù)維護(hù)9數(shù)據(jù)運(yùn)行管理1地理數(shù)據(jù)定義43第43頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五計(jì)算機(jī)提供了操作系統(tǒng)支持下的文件系統(tǒng)，為用戶提供了簡便統(tǒng)一的存取和管理數(shù)據(jù)的方法，用戶可以在此基礎(chǔ)上建立自己的邏輯文件。地圖數(shù)據(jù)量大，一般按內(nèi)容分為多個文件，每個文件都可以用相同的或不同的邏輯文件形式組織，借助于文件系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)存貯、輸入和輸出處理?！?.3基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)44第44頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.3基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第一步是邏輯設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)將組織模型轉(zhuǎn)換為文件結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)。為選擇最適合表示組織模型的數(shù)據(jù)模型，邏輯設(shè)計(jì)中要用到實(shí)現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)的知識。第二步是物理設(shè)計(jì)通過物理設(shè)計(jì)以選擇最適合于數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)，這些技術(shù)隨采用的物理設(shè)備及存取方法而異。量化數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)中要考慮的一個重要因素。所選擇數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的定義由數(shù)據(jù)庫定義語言完成。

一、開發(fā)步驟45第45頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五第三步是開發(fā)存取數(shù)據(jù)庫的軟件一般系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)庫的存取是由數(shù)據(jù)庫聯(lián)機(jī)查詢語言或嵌入在程序設(shè)計(jì)語言中的輸入/輸出命令完成的。設(shè)計(jì)過程和實(shí)現(xiàn)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及支撐語言密切相關(guān)?；疚募Y(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其存取命令兩方面。

§6.3基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)46第46頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五地圖數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)地圖數(shù)據(jù)庫引擎通訊區(qū)功能模塊參數(shù)緩沖公用區(qū)運(yùn)行狀態(tài)控制信息數(shù)據(jù)庫運(yùn)行日志數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)集成環(huán)境應(yīng)用程序API基于文件的GDBMS體系結(jié)構(gòu)§6.3基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)47第47頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五二、實(shí)現(xiàn)模型實(shí)現(xiàn)模型由軟件和硬件組成，軟件和硬件又可分成多個層次，這些層次之間通過界面溝通。用戶命令通過這一系列層次轉(zhuǎn)化為對所存貯數(shù)據(jù)的操作。在不同的實(shí)現(xiàn)模型中，分層數(shù)目及每個界面的命令是不同的?！?.3基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)48第48頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五用戶界面（userinterface）通過GDBMS提供的用戶界面，用戶使用文件或數(shù)據(jù)庫定義語言定義數(shù)據(jù)庫，調(diào)用存取命令完成對數(shù)據(jù)庫的存取。邏輯記錄界面（logicalrecordinterface）通過邏輯記錄界面，實(shí)現(xiàn)在存取方法和用戶界面之間逐個傳送邏輯記錄。物理記錄界面（physicalrecordinterface） 通過物理記錄界面控制物理存貯設(shè)備，實(shí)現(xiàn)在內(nèi)存和物理存貯設(shè)備之間逐個傳送物理記錄?！?.3基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)49第49頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五實(shí)現(xiàn)模型的層次用戶界面文件定義和存取命令數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫存取命令數(shù)據(jù)定義用戶界面軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)文件處理器程序設(shè)計(jì)語言中的文件處理命令存取方法操作系統(tǒng)的磁盤存取命令支持?jǐn)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的專用程序邏輯記錄界面物理記錄界面數(shù)據(jù)庫物理存貯設(shè)備§6.3基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)50第50頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五采用文件管理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是靈活，即每個軟件廠商可以任意定義自己的文件格式、管理各種數(shù)據(jù)，這一特點(diǎn)在存儲需要加密的數(shù)據(jù)以及非結(jié)構(gòu)化的、不定長的集合坐標(biāo)記錄時是有幫助的。文件方式管理地圖數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)也是顯而易見的，需要有開發(fā)者實(shí)現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)的更新、查詢、檢索等操作，這樣會增加屬性數(shù)據(jù)管理的開發(fā)量，并且不利于數(shù)據(jù)的共享?！?.3基于文件系統(tǒng)的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)三、采用文件管理的特點(diǎn)51第51頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、基于通用DBMS的GDBMS二、通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)三、空間數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展插件四、地理數(shù)據(jù)庫訪問對象52第52頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為了克服文件系統(tǒng)管理地圖數(shù)據(jù)的不足，在通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)出現(xiàn)以后，地圖學(xué)專家開始了基于通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研究?；谕ㄓ脭?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，能夠充分利用通用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的事物處理、并發(fā)機(jī)制、索引機(jī)制、并行處理、安全控制、容錯與恢復(fù)等功能，同時針對地圖數(shù)據(jù)的特點(diǎn)加以擴(kuò)展，從而完成對地圖數(shù)據(jù)的定義、操縱、查詢和顯示輸出等功能。53第53頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五目前基于通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包括：二元化管理集成化管理面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫§6.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、基于通用DBMS的GDBMS54第54頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五二元化方案早期的通用RDBMS和現(xiàn)在的多數(shù)小型通用RDBMS一樣，不支持二進(jìn)制數(shù)據(jù)塊字段類型。考慮到空間數(shù)據(jù)是非結(jié)構(gòu)化的、不定長的，而且通用RDBMS不能實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的操作，這樣人們就考慮利用文件系統(tǒng)的方式來存儲管理空間數(shù)據(jù)，而用通用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理屬性數(shù)據(jù)。這種把空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)分開，分別采用文件和數(shù)據(jù)庫方式進(jìn)行管理的方式有人稱之為“二元化”管理?！?.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)55第55頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五具體地，采用這種方案的數(shù)據(jù)管理方式是：空間數(shù)據(jù)：包括定位數(shù)據(jù)和空間關(guān)系數(shù)據(jù)，是不定長數(shù)據(jù)，采用文件管理；時間數(shù)據(jù)：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，采用通用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理；非空間屬性數(shù)據(jù)：結(jié)構(gòu)化的、定長數(shù)據(jù)，采用通用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理；非結(jié)構(gòu)化的描述數(shù)據(jù)：包括文本、圖象、音頻、視頻等，一般都對應(yīng)于一個文件，可簡單地在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中記錄其文件路徑和名稱。優(yōu)點(diǎn)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量小，缺點(diǎn)是文件路徑常因?yàn)槲募膭h除、移動操作而變得不可靠?！?.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)56第56頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五空間幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的分開存儲管理，需要定義它們之間的對應(yīng)關(guān)系。通常的解決方法是在文件中各個地物都有唯一的標(biāo)識碼（地物ID），而在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表中，也有一個標(biāo)識碼屬性，這樣每條記錄可以通過該標(biāo)識碼確定與之對應(yīng)的地物的連接關(guān)系。缺點(diǎn)是經(jīng)常進(jìn)行地物ID的查找（既包括給定地物查找記錄，也包括根據(jù)給定的記錄查找相應(yīng)的地物），使查詢和其它運(yùn)算等一些操作速度變慢。§6.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

二元化管理的特點(diǎn)：57第57頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五目前Oracle8i、Informix等大型通用RDBMS支持二進(jìn)制數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)類型后，不定長的空間幾何數(shù)據(jù)可以用二進(jìn)制數(shù)據(jù)塊的形式用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理。所有地理數(shù)據(jù)全部被集成到RDBMS中，形成空間數(shù)據(jù)庫。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論及其工具都已成熟，能提供一致的訪問接口（SQL）來操作分布的海量數(shù)據(jù)，并且支持用戶的并發(fā)訪問、安全性控制和一致性檢查。通用的訪問接口也便于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享?！?.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

集成化方案58第58頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫訪問接口空間數(shù)據(jù)訪問接口空間模型服務(wù)應(yīng)用程序API應(yīng)用程序API應(yīng)用程序API關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)集成化的GDBMS的體系結(jié)構(gòu)§6.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)59第59頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五幾何數(shù)據(jù)不定長，會造成存儲效率的低下；現(xiàn)有的SQL并不支持空間數(shù)據(jù)的檢索，需要軟件開發(fā)者自己開發(fā)空間數(shù)據(jù)訪問接口；如果要支持空間數(shù)據(jù)共享，則要對SQL進(jìn)行擴(kuò)展?！?.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

集成化全關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理的特點(diǎn)：60第60頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫（OO_DBMS）管理如果應(yīng)用對象數(shù)據(jù)庫管理地理數(shù)據(jù)，則可以擴(kuò)充對象數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)類型以支持空間數(shù)據(jù)，包括點(diǎn)、線、面等幾何體，并且允許定義對于這些幾何體的基本操作，包括計(jì)算距離、檢索空間關(guān)系，甚至稍微復(fù)雜的運(yùn)算，如緩沖區(qū)計(jì)算、疊加操作等也可以由對象數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)“無縫”地支持。

§6.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)61第61頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五通過對象數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提供了對各種數(shù)據(jù)的一致的訪問接口以及部分空間模型服務(wù)，不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，而且空間模型服務(wù)也可以共享，使地理數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用軟件可以將重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)表現(xiàn)和復(fù)雜的專業(yè)模型上。但目前對象數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還未成熟，許多技術(shù)問題仍然需要進(jìn)一步研究。例如，支持用戶自定義功能，可能會引發(fā)對系統(tǒng)的惡意入侵。查詢優(yōu)化也是對象數(shù)據(jù)庫面臨的一個難題，例如，要進(jìn)行查詢所有有高速公路通過并且人均收入大于1萬元的縣?！?.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)62第62頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫訪問接口空間模型服務(wù)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)OO-DBMS的體系結(jié)構(gòu)專業(yè)空間模型服務(wù)§6.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序API應(yīng)用程序API應(yīng)用程序API63第63頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五二、通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成基本的數(shù)據(jù)庫管理功能。如關(guān)系數(shù)據(jù)庫ORACLE8i、SQLServer、Infomix等大型商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如果數(shù)據(jù)量小也可以選用小型桌面數(shù)據(jù)庫如Access等。三、空間數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展插件SDEC

SpatialDatabaseExtensionCartridg是在通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Oracle8.0之上，針對空間數(shù)據(jù)所做的一層擴(kuò)展，使之能夠存儲和管理空間數(shù)據(jù)，并對空間數(shù)據(jù)的查詢和分析提供支持。其中主要包括空間數(shù)據(jù)庫定義、空間索引等部分?！?.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)64第64頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五四、地理數(shù)據(jù)庫訪問對象GDAO 空間數(shù)據(jù)庫訪問對象（Geo-DatabaseAccessObjects）由一組能夠完成數(shù)據(jù)庫訪問功能的Ｃ＋＋對象組成，它能完全封裝空間數(shù)據(jù)庫的訪問，將復(fù)雜、繁瑣的數(shù)據(jù)庫訪問方法隱藏在部件內(nèi)部，并向用戶提供簡單、明晰的訪問接口，同時保證訪問方式的靈活性。另外，通過該組對象提供的緩存機(jī)制，能夠保證數(shù)據(jù)訪問的高效性?！?.4基于通用DBMS的GDBMS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)65第65頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.5GDBMS在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的實(shí)現(xiàn)66第66頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.5GDBMS在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的大部分地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，它拋棄了一般的對數(shù)據(jù)庫的訪問方法，并且把不同的數(shù)據(jù)庫訪問機(jī)制有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成了以DAO為主，ODBC為輔的訪問方式，在最底層抽象出對地理信息進(jìn)行操縱的類，在這個基礎(chǔ)上增加了一些地圖數(shù)據(jù)庫管理必須的基礎(chǔ)性功能。

67第67頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五§6.5GDBMS在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)庫管理基礎(chǔ)性功能基本功能調(diào)用應(yīng)用功能調(diào)用地理數(shù)據(jù)訪問接口ADODAOODBC地理數(shù)據(jù)庫外部數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)源68第68頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五主要以DAO為主，VC++為DAO數(shù)據(jù)封裝了功能全面的類，大大地加快了應(yīng)用程序的開發(fā)。ODBC雖然支持多數(shù)據(jù)源，但它訪問速度太慢，不適合于做底層的接口；另外，作為一個獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)沒有必要在最底層上支持多數(shù)據(jù)源，只是在數(shù)據(jù)交換和共享時有這種需要。目前許多應(yīng)用系統(tǒng)前臺采用一種高效的數(shù)據(jù)庫，后臺采用ODBC連接多數(shù)據(jù)源?！?.5GDBMS在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的實(shí)現(xiàn)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)：69第69頁，共75頁，2023年，2月20日，星期五DAO數(shù)據(jù)庫是Microsoft公司推出的基于JetEngine的數(shù)據(jù)庫，主要適合于訪問由JetEngine創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(.mdb)，同時也支持其它的數(shù)據(jù)源。作為底層的數(shù)據(jù)庫來用，應(yīng)用系統(tǒng)必須可以獲得很高的，DAO對數(shù)據(jù)庫的控制權(quán)做得比較出色，可以控制從數(shù)據(jù)庫本身、到表、到字段、索