復(fù)習(xí)2012年2009級(jí)環(huán)境工程第2章的環(huán)境信息系統(tǒng).ppt

1、第二章 環(huán)境信息系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 第一節(jié) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的概念 1. 數(shù)據(jù)庫(kù)（Database） 數(shù)據(jù)庫(kù)定義（p80） 指長(zhǎng)期保存在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備上，并按照某種模型組織起來(lái)，可以被各種特定用戶或應(yīng)用所共享的數(shù)據(jù)的集合。,包含三個(gè)方面內(nèi)容： 1）有一個(gè)結(jié)構(gòu)化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合（DB） 2）有一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)管理和維護(hù)的軟件系統(tǒng)，稱為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS） 3）有一個(gè)(或一組）負(fù)責(zé)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建立、維護(hù)和協(xié)調(diào)工作的專門人員（DBA）,2. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（Database System,DBS) 概念及內(nèi)容 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)指的是在計(jì)算機(jī)中引入 數(shù)據(jù)庫(kù)后構(gòu)成的系統(tǒng)。,二、數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn) 1

2、數(shù)據(jù)的共享性（你可以用他人的） 1）數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可供多個(gè)應(yīng)用使用； 2）可以開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用而不增加新的數(shù)據(jù)； 3）數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可直接對(duì)外開(kāi)放，向外界提供服務(wù)。 目的：減少數(shù)據(jù)冗余、節(jié)約存儲(chǔ)空間、減少數(shù)據(jù)不相容性。,2 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性（包括物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性） 物理獨(dú)立性：指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。數(shù)據(jù)狀態(tài)改變?nèi)缭鰟h，程序還是那個(gè)程序 邏輯獨(dú)立性：指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的。 數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)不變，可用不同程序操作如查詢、匯總 3 數(shù)據(jù)和功能的集成化（集成性） 數(shù)據(jù)集成性：數(shù)據(jù)按一定模式組織與存放，反映數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系。這是對(duì)數(shù)據(jù)的集中控制和

3、減少數(shù)據(jù)冗余的前提和保證。 功能集成性：同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有多個(gè)功能，完成多項(xiàng)任務(wù)，可供不同用戶同時(shí)使用。,4 數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制 即DBMS可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯建立、使用和維護(hù)等 A 數(shù)據(jù)的安全性（Scurity）控制（如加密）,B 數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）控制（如備份）,C 并發(fā)（Concurrency）控制（如共同在線、選課）,D 數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)（Recovery）（如還原、 EasyRecovery ）,三、數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷程 1）文件系統(tǒng)階段（file system） 數(shù)據(jù)按其內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和用途組成若干命名的文件。嚴(yán)格意義上稱不了“系統(tǒng)”。文件一般為某一用戶或用戶組所有，但可

4、供指定的其他用戶共享。用戶可以通過(guò)操作系統(tǒng)對(duì)文件進(jìn)行打開(kāi)、讀、寫和關(guān)閉等操作。 它能對(duì)不同的對(duì)象命名，能充分利用計(jì)算機(jī)容量。但操作上程序繁瑣，易造成數(shù)據(jù)重復(fù)冗余。,2）層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 基于層次模型，將數(shù)據(jù)分層次、分級(jí)別管理。 代表性系統(tǒng)：p81，IMS，標(biāo)志數(shù)據(jù)庫(kù)及相關(guān)技術(shù)的誕生：將數(shù)據(jù)和應(yīng)用獨(dú)立開(kāi)來(lái)，由DBMS管理。,3）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 采用網(wǎng)狀模型作為數(shù)據(jù)的組織方式（數(shù)據(jù)鏈） 。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的典型代表是DBTG系統(tǒng)，亦稱CODASYL系統(tǒng)。,學(xué)生2,學(xué)生1,學(xué)生3,環(huán)境監(jiān)測(cè),網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)舉例,環(huán)境學(xué),環(huán)境專業(yè)實(shí)驗(yàn),4）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) Codd發(fā)表的論文是標(biāo)志關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型產(chǎn)生，是

5、目前最重要的一種數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式。,簡(jiǎn)單地說(shuō)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)就是多個(gè)表格,上圖能轉(zhuǎn)化為表格,第二節(jié) 數(shù)據(jù)模型 一 數(shù)據(jù)模型相關(guān)知識(shí),數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的一個(gè)核心問(wèn)題，就是研究如何用實(shí)體及其之間的聯(lián)系來(lái)反映客觀世界（如圖）。 兩個(gè)模型:概念模型（可理解為數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)圖）和數(shù)據(jù)模型（可理解為對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，施工圖） 聯(lián)系的兩個(gè)方面：實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系，即記錄內(nèi)部各數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的聯(lián)系；實(shí)體之間的聯(lián)系，即記錄之間的聯(lián)系，這種聯(lián)系在數(shù)據(jù)模型中給予描述。,1. 幾個(gè)基本概念,1） 實(shí)體（Entity） 客觀存在并可相互區(qū)別的事物，既可以是具體的人、事、物，如水體、水質(zhì)的一次測(cè)量，

6、學(xué)生，學(xué)生的一次選課；也可以是抽象的概念，如教師與院系的隸屬關(guān)系。 2） 屬性（Attribute） 實(shí)體所具有的特性，如年齡、性別、專業(yè)。一個(gè)實(shí)體可用若干個(gè)屬性來(lái)進(jìn)行描述。相當(dāng)于表格中的一列。,8） 聯(lián)系(Relationship) 實(shí)體（型）內(nèi)部及實(shí)體（型）之間的關(guān)系。9） 數(shù)據(jù)模型： 表示實(shí)體及其實(shí)體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)的描述。數(shù)據(jù)模型完成從現(xiàn)實(shí)世界到數(shù)據(jù)世界的轉(zhuǎn)換。,2. 聯(lián)系 的分類 及表示 實(shí)體（型）內(nèi)部及實(shí)體（型）之間的關(guān)系，例如一個(gè)學(xué)院的專業(yè)和所在的系之間。,實(shí)體型之間的聯(lián)系分為三類： A 一對(duì)一聯(lián)系（1：1）（一個(gè)系只有一個(gè)專業(yè)）,B 一

7、對(duì)多聯(lián)系（1：N）（一個(gè)系多個(gè)專業(yè)）,C 多對(duì)多聯(lián)系（M ： N）（多個(gè)系和多個(gè)專業(yè)）,實(shí)體型之間的聯(lián)系舉例：課程、教師、參考書,課程與教師之間、課程與參考書之間都是1對(duì)多的聯(lián)系，而三者之間的聯(lián)系可命名為講授”。,（Entity-Relationship Approach），用E-R圖來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。 表示的方法：,二 概念模型的表示方法,聯(lián)系的類別（如1：n）寫在連接線上。,三 層次模型（hierarchical model） 層次模型是用樹(shù)形結(jié)構(gòu)表示各類實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型：如行政機(jī)構(gòu)、家族關(guān)系 2 層次模型必須滿足兩個(gè)條件：,層次模型針對(duì)一對(duì)一或一對(duì)多的聯(lián)系，難以描述多對(duì)

8、多聯(lián)系（但沒(méi)說(shuō)不可能）。,四 網(wǎng)狀模型（network model） 1網(wǎng)狀模型是用有向圖結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。 網(wǎng)狀模型應(yīng)至少符合兩個(gè)條件：,2 關(guān)系模型的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)： 關(guān)系（Relation）：一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常說(shuō)的一張表，如表中的這張學(xué)生登記表； 元組（Tuple）：表中的一行，有時(shí)也稱記錄； 屬性（Attribute）：表中的一列即為一個(gè)屬性，給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名，有時(shí)也稱字段。如上表有六列，對(duì)應(yīng)六個(gè)屬性（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系名和年級(jí)）；,五 關(guān)系模型（relational model） 1 定義：以表格數(shù)據(jù)來(lái)表示實(shí)體間聯(lián)系的模型。,六 三種數(shù)據(jù)模型的比較

9、 1 層次模型 優(yōu)點(diǎn) A 易于理解、更新和擴(kuò)充； B 數(shù)據(jù)訪問(wèn)容易實(shí)現(xiàn)； C 事先知道全部可能的查詢結(jié)構(gòu)，方便數(shù)據(jù) 檢索和查詢。 缺點(diǎn) A 訪問(wèn)限于自上而下的路徑，不夠靈活； B 用到的某些屬性重復(fù)多次，造成數(shù)據(jù)冗余； C不適合沒(méi)有層次歸屬關(guān)系的數(shù)據(jù)。,2 網(wǎng)狀模型 優(yōu)點(diǎn) A 能更直接地描述現(xiàn)實(shí)世界； B 充分利用已有數(shù)據(jù)的屬性。 缺點(diǎn) A 在數(shù)據(jù)量很大的情況下，模型應(yīng)用相對(duì) 比較困難； B 數(shù)據(jù)的某些屬性發(fā)生改變，其相關(guān)聯(lián)系也隨 之改變，增加系統(tǒng)維護(hù)工作量。,3 關(guān)系模型 優(yōu)點(diǎn) A 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用戶易于理解； B 能方便查詢到數(shù)據(jù)的屬性。 缺點(diǎn) 由于是一系列關(guān)系表格，查詢某一屬性需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)

10、進(jìn)行搜索，對(duì)于大型系統(tǒng)而言，很費(fèi)時(shí)間，效率不高。,七、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)關(guān)系代數(shù)初步,關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算 普通的集合運(yùn)算 并、交、差 刪除部分關(guān)系的運(yùn)算 選擇、投影 合并兩個(gè)關(guān)系元組的運(yùn)算 連接、積,（相當(dāng)于綜合測(cè)評(píng)去掉選修課）,（相當(dāng)于綜合測(cè)評(píng)去掉不及格的）,例題,設(shè)有關(guān)系R和S：,試計(jì)算如下關(guān)系運(yùn)算：,B5(R),例： 根據(jù)以下關(guān)系(表)，寫出問(wèn)題中所需的運(yùn)算表達(dá)式,第三節(jié) 環(huán)境信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介,一 規(guī)范化數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)概念,為確保數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化，人們制定了一系列構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)必須遵循的特殊規(guī)則，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)里，這種規(guī)則就是范式。,四 環(huán)境信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方式,1 獨(dú)立開(kāi)發(fā) A 適用對(duì)象：大學(xué)

11、、研究所、專業(yè)計(jì)算機(jī)公司等具有研究能力的機(jī)構(gòu)； B 優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)發(fā)費(fèi)用少，有針對(duì)性、易于維護(hù)； C 缺點(diǎn)：?jiǎn)伪鲬?zhàn)，缺乏系統(tǒng)完善和監(jiān)督機(jī)制。,2 委托開(kāi)發(fā) A 適用對(duì)象：非環(huán)境信息系統(tǒng)行業(yè)，但有一定需求及資金支持的機(jī)構(gòu)。 B 優(yōu)點(diǎn)：省時(shí)省事，上手快； C 缺點(diǎn)：維護(hù)費(fèi)用高，缺乏技術(shù)支持，不能自行解決維護(hù)及故障問(wèn)題。,3 合作開(kāi)發(fā) A 適用對(duì)象：具備環(huán)境信息系統(tǒng)研究能力，但綜合實(shí)力較弱； B 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約資金，整合力量，易于交流； C 缺點(diǎn)：協(xié)同、溝通性較差，成果不易認(rèn)定。,4 直接購(gòu)買現(xiàn)成軟件 A 適用對(duì)象：對(duì)于使用者是最常用的開(kāi)發(fā)及使用方式。 B 優(yōu)點(diǎn)：能省時(shí)省事，有一定技術(shù)水平。 C 缺點(diǎn)：軟件

12、的功能相同，不具有針對(duì)性，功能用途的增加受到限制。,所謂環(huán)境管理三角模式，即由政府、市場(chǎng)和社 區(qū)組成環(huán)境管理的三個(gè)方面。 政府主要負(fù)責(zé)制定有關(guān)的管理規(guī)定和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，確定經(jīng)濟(jì)手段的采用和加強(qiáng)立法等； 市場(chǎng)在環(huán)境管理方面的作用主要體現(xiàn)在污染者的環(huán)境行為和建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響對(duì)生產(chǎn)、消費(fèi)以及投資行為的影響； 社區(qū)（公眾）的作用主要體現(xiàn)在公眾和社會(huì)團(tuán)體參與管理、監(jiān)督污染者和項(xiàng)目決策的環(huán)境行為。,3 環(huán)境信息公開(kāi)的含義,狹義的環(huán)境信息公開(kāi)是指?jìng)€(gè)人或團(tuán)體在不危及國(guó)家安全與不妨礙個(gè)人隱私權(quán)的前提下，有權(quán)知悉并獲取環(huán)境管理部門的環(huán)境管理信息，以及企業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的影響信息；由此最大限度地參與以保護(hù)環(huán)境為目的

13、的環(huán)境管理工作。,第五節(jié) 環(huán)境信息系統(tǒng)范例介紹,一 國(guó)家級(jí)EIS 2.重要成果：國(guó)家級(jí)EIS 1)總體結(jié)構(gòu)和功能簡(jiǎn)介： 包括應(yīng)用系統(tǒng)和管理維護(hù)系統(tǒng)：155-p158 重點(diǎn)是應(yīng)用系統(tǒng)的類別及功能，總結(jié)如下：,第一類，信息管理系統(tǒng)：以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)檢索為主要功能。 第二類：決策支持系統(tǒng)：用戶通過(guò)對(duì)模型和方法的選擇生成所需信息。 第三類：專家應(yīng)用系統(tǒng)，偏向于專業(yè)性和應(yīng)用性。 第四類：地方管理系統(tǒng)。為地方各類環(huán)境信息的管理進(jìn)行試點(diǎn)并反饋。,國(guó)家級(jí)EIS的應(yīng)用系統(tǒng),3）國(guó)家環(huán)境監(jiān)理信息系統(tǒng) 熟悉,“國(guó)家環(huán)境監(jiān)理信息系統(tǒng)”,該系統(tǒng)由服務(wù)于國(guó)家環(huán)?？偩值摹皣?guó)家環(huán)境監(jiān)理信息系統(tǒng)中央版”（簡(jiǎn)稱中央機(jī)）、服務(wù)于省環(huán)保局的“國(guó)家環(huán)境監(jiān)理信息系統(tǒng)中樞版”（簡(jiǎn)稱中樞機(jī)）、服務(wù)于地市縣環(huán)保局的“國(guó)家環(huán)境監(jiān)理信息系統(tǒng)中心版”（簡(jiǎn)稱中心機(jī)）和服務(wù)于排污企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱現(xiàn)場(chǎng)機(jī)和集團(tuán)企業(yè)版）四級(jí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成。 以“中心版”功能為例，它是處于四級(jí)結(jié)構(gòu)中的第三級(jí)，下與現(xiàn)場(chǎng)機(jī)直接相連，是整個(gè)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一級(jí)，用戶為地市、區(qū)縣和