GIS数据库设计.pptx
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1、LOGO空间数据库设计空间数据库设计LOGO第八章第八章第八章第八章 应用型应用型应用型应用型GISGIS数据数据数据数据 库详细设计库详细设计库详细设计库详细设计v8.1 GIS数据库设计的概念数据库设计的概念v8.2 应用型应用型GIS数据库设计目标数据库设计目标v8.3 应用型应用型GIS数据库设计数据库设计v8.4 空间数据与非空间数据连接空间数据与非空间数据连接LOGO空间数据库概念空间数据库概念空间数据库概念空间数据库概念v空间数据库空间数据库指的是指的是地理信息系统地理信息系统在计算机物理存在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的储介质上存储的与应用相关的地理空间数据地理空间数据
2、的总的总和,一般是以一系列特定结构的文件的形式组织和,一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。在存储介质之上的。LOGO8.1 GIS8.1 GIS数据库设计的概念数据库设计的概念数据库设计的概念数据库设计的概念v数数据据库库设设计计就就是是把把现现实实世世界界中中一一定定范范围围内内存存在在着着的的应应用用处处理理和和数数据据抽抽象象成成一一个个数数据据库库的的具具体体结结构构的的过过程程。具具体体地地讲讲,就就是是对对于于一一个个给给定定的的应应用用环环境境,提提供供一一个个确确定定最最优优数数据据模模型型与与处处理理模模式式的的逻逻辑辑设设计计,以以及及一一个个确确定定数
3、数据据库库存存贮贮结结构构与与存存取取方方法法的的物物理理设设计计,建建立立能能反反映映现现实实世世界界信信息息和和信信息息联联系系,满满足足用用户户要要求求,以以能能被被某某个个数数据据库库管管理理系系统统(DBMSDBMS)所所接接受受,同同时时能能实实现现系系统统目目标标并并有有效效存存取取数数据据的的数数据据库。库。v数数据据库库设设计计是是一一个个复复杂杂、繁繁琐琐的的过过程程,它它通通常常要要求求包包括括:制制定定整整个个数数据据库库的的使使用用目的和目标,分析和评价各种设计方案和雏形试验。目的和目标,分析和评价各种设计方案和雏形试验。vGISGIS数数据据库库的的设设计计又又要要
4、有有更更多多的的考考虑虑,因因为为地地理理数数据据有有矢矢量量和和栅栅格格之之分分,各各种种数数据据又又同同时时具具有有空空间间和和属属性性的的特特征征,有有的的还还有有时时间间上上的的信信息息特特征征,各各种种特特征征的的信信息息可可能能要要用用不不同同的的结结构构来来表表达达。各各类类数数据据的的开开发发可可能能是是使使用用不不同同的的GISGIS软软件件来来完完成成的的,这这样样数数据据的的格格式式也也各各不不相相同同,一一个个数数据据库库可可能能要要求求容容纳纳各各种种各各样样的的数数据据类类型型和和格格式式。如如何何有有机机地地将将这这些些考考虑虑结结合合起起来来,也也是是一一个个G
5、ISGIS数数据据库库设设计计成成功功与与否否的的关键因素之一。关键因素之一。vGISGIS数据库的设计应该既考虑数据的特征,又兼顾应用目的,仅依据数据特征来数据库的设计应该既考虑数据的特征,又兼顾应用目的,仅依据数据特征来进行进行GISGIS数据库设计的方法会忽略了用户将如何使用这些数据的部分,所以这样数据库设计的方法会忽略了用户将如何使用这些数据的部分,所以这样设计出的数据库常常无人问津。按照应用目的设计的数据库是根据用户的使用目设计出的数据库常常无人问津。按照应用目的设计的数据库是根据用户的使用目的来对数据库进行设计,假若对数据的考虑加强一些,便可以使设计出的数据库的来对数据库进行设计,
6、假若对数据的考虑加强一些,便可以使设计出的数据库既充分利用了技术上的优势,又兼顾了用户的应用目的。既充分利用了技术上的优势,又兼顾了用户的应用目的。LOGO8.2 8.2 应用型应用型应用型应用型GISGIS数据库设计目标数据库设计目标数据库设计目标数据库设计目标 (l)满足用户要求。)满足用户要求。(2)良好的数据库性能。)良好的数据库性能。(3)对现实世界模拟的精确程度。)对现实世界模拟的精确程度。(4)能被某个数据库管理系统接受。)能被某个数据库管理系统接受。LOGO8.3 8.3 应用型应用型应用型应用型GISGIS数据库设计数据库设计数据库设计数据库设计v一、概念化设计一、概念化设计
7、v二、数据库逻辑设计二、数据库逻辑设计v三、数据库物理设计三、数据库物理设计LOGO一、概念化设计一、概念化设计一、概念化设计一、概念化设计v1概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤v2实体实体关系模型关系模型v3.数据库地理实体类型确定数据库地理实体类型确定v4地理实体属性范围地理实体属性范围v8实体间的基本关系实体间的基本关系LOGO11概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤 设计概念结构通常有四类方法:设计概念结构通常有四类方法:自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架,然后逐步细化。自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架
8、,然后逐步细化。自底向上。即首先定义各局部应用的概念结构,然后将它们集成起自底向上。即首先定义各局部应用的概念结构,然后将它们集成起来,得到全局概念结构。来,得到全局概念结构。逐步扩张。首先定义最重要的核心概念结构,然后向外扩充,以滚逐步扩张。首先定义最重要的核心概念结构,然后向外扩充,以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构,直至总体概念结构。雪球的方式逐步生成其他概念结构,直至总体概念结构。混合策略。即将自顶向下和自底向上相结合,用自顶向下策略设计混合策略。即将自顶向下和自底向上相结合,用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架,以它为骨架集成由自底向上策略中设计的一个全局概念结构的框架,以它为骨
9、架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。其中最经常采用的策略是自底向上方法。即自顶向各局部概念结构。其中最经常采用的策略是自底向上方法。即自顶向下地进行需求分析,然后再自底向上地设计概念结构。但无论采用哪下地进行需求分析,然后再自底向上地设计概念结构。但无论采用哪种设计方法,一般都以种设计方法,一般都以ER模型为工具来描述概念结构。模型为工具来描述概念结构。一、概念化设计LOGO2 2实体实体实体实体关系模型关系模型关系模型关系模型 实体实体关系模型,即关系模型,即ER模型,其英文为模型,其英文为“EntityRelation Model”,是用实体关系来表示数据的模,是用实体关系来表示数
10、据的模型,它的一个主要用途便是可以清楚地表达实体间的型,它的一个主要用途便是可以清楚地表达实体间的关系。尤其在实体很多、关系很复杂的情况下,关系。尤其在实体很多、关系很复杂的情况下,ER模型会帮你清楚地理出其中的关系来。模型会帮你清楚地理出其中的关系来。一、概念化设计LOGO3 3、数据库地理实体类型确定、数据库地理实体类型确定、数据库地理实体类型确定、数据库地理实体类型确定 地理信息的分类是对地理实体的一种抽象和概括,它地理信息的分类是对地理实体的一种抽象和概括,它决定了数据的质量层次的划分。在确定地理信息的分决定了数据的质量层次的划分。在确定地理信息的分类时。其分类体系的设计应能包含所有所
11、需的数据和类时。其分类体系的设计应能包含所有所需的数据和资料信息。建立统一的地理要素分类体系,确保地理资料信息。建立统一的地理要素分类体系,确保地理信息多用户、多领域共享。在应用型地理信息系统设信息多用户、多领域共享。在应用型地理信息系统设计与建立中,常将地理信息区分为地理基础信息和专计与建立中,常将地理信息区分为地理基础信息和专题信息。题信息。一、概念化设计LOGO一、一、一、一、概念概念概念概念化设化设化设化设计计计计 实实际际上上实实体体与与属属性性是是相相对对而而言言的的,很很难难有有截截然然划划分分的的界界限限。同同一一事事物物,在在一一种种应应用用环环境境中中作作为为“属属往往”,
12、在在另另一一种种应应用用环环境境中中就就必必须须作作为为“实实体体”。属属性性不不能能再再具具有有需需要要描描述述的的性性质质。即即属属性性必必须须是是不不可可分分的的数数据据项项,不不能能再再由由另另一一些些属属性性组组成成。属属性性不不能能与与其其他他实实体体具具有有联联系系。联联系系只只发发生生在在实实体体之之间间。实实体体的的属属性性范范畴畴也也称称为为实实体体的的属属性性域域。确确定定实实体体的的属属性性域域的的目目的的在在于于规规定定每每个个实实体体应应包包含哪几类属性信息。含哪几类属性信息。一一般般地地,地地学学实实体体可可包包括括几几何何类类型型信信息息、分分类类分分级级信信息
13、息:如如下下几几类类属属性信息:性信息:4地理实体属性范围地理实体属性范围LOGO地学实体地学实体几何类型信息几何类型信息分类分级信息分类分级信息质量描述信息质量描述信息图形信息图形信息数量特征信息数量特征信息名称信息名称信息LOGOa几几何何类类型型信信息息:点点状状物物体体、线线状状物物体体、面面状状物物体体、复复杂杂物物体体、三三维维物物体等等。体等等。图形图形 b分类分级信息:说明物体的类型归属,用特征码或地理标识码表示。分类分级信息:说明物体的类型归属,用特征码或地理标识码表示。c图形信息:描述物体的位置和形状的信息。图形信息:描述物体的位置和形状的信息。d数数量量特特征征信信息息:
14、描描述述物物体体的的大大小小或或其其它它可可以以度度量量的的性性能能指指标标。如如长长度度、宽度、高度、深度、密度等等。宽度、高度、深度、密度等等。e质量描述信息:说明物体的质量构成,如某一类岩石的化学成份等。质量描述信息:说明物体的质量构成,如某一类岩石的化学成份等。LOGO几何类型信息几何类型信息几何类型信息几何类型信息点状物体点状物体 线状物体线状物体 面状物体面状物体复杂物体复杂物体 三维物体三维物体LOGO分类分级信息分类分级信息分类分级信息分类分级信息说明物体的类型归属,用特征码或地理标识码表示。说明物体的类型归属,用特征码或地理标识码表示。地理基础信息居民地道路地形水系LOGO图
15、形信息图形信息图形信息图形信息v描述物体的位置和形状的信息描述物体的位置和形状的信息水塔坐标水塔坐标 水塔的形状水塔的形状LOGO数量特征信息数量特征信息数量特征信息数量特征信息v:描述物体的大小或其它可以度量的性能指标。如长度、宽度、高度、:描述物体的大小或其它可以度量的性能指标。如长度、宽度、高度、深度、密度等等。深度、密度等等。LOGO质量描述信息质量描述信息质量描述信息质量描述信息v说明物体的质量构成,如某一类岩石的化学成份等。说明物体的质量构成,如某一类岩石的化学成份等。LOGO名称信息名称信息名称信息名称信息v物体或地质体的专有名称。此类信息对某些实体具有标识作用物体或地质体的专有
16、名称。此类信息对某些实体具有标识作用LOGO8 8实体间的基本关系实体间的基本关系实体间的基本关系实体间的基本关系 在在地地理理实实体体之之间间存存在在着着各各种种各各样样的的关关系系,而而GIS中中只只能能直直接接建建立立一一些些最最基基本本的的关关系系,其其它它关关系系可可以以在在基基本本关关系系的的基基础础上上导导出出。一一般般地地,地地理理实实体具有下述三种类型的基本关系:体具有下述三种类型的基本关系:a定性(分层或分类)关系:每个地理实体必须至少属于分类系统中的定性(分层或分类)关系:每个地理实体必须至少属于分类系统中的某一类,即系统要将全部实体在数据输入过程中自动地进行分类组织,某
17、一类,即系统要将全部实体在数据输入过程中自动地进行分类组织,形成分类数据集合确保用户按类别直接提取所需要的信息子集。形成分类数据集合确保用户按类别直接提取所需要的信息子集。b b定定位位关关系系:在在GISGIS中中对对于于地地理理信信息息的的处处理理和和编编辑辑的的一一个个特特殊殊而而重重要要的的操操作作是是按按指指定定范范围围(常常为为矩矩形形范范围围)来来处处理理有有关关地地理理实实体体的的信信息息,这这是是空空间间数数据据处处理理的的一一个个特特点点。此此类类定定位位关关系系的的建建立立为为复复杂的空间操作(如拓扑关系处理)奠定了基础。杂的空间操作(如拓扑关系处理)奠定了基础。c c拓
18、扑关系:拓扑关系是指网结构元素(结点、弧段、面域)间拓扑关系:拓扑关系是指网结构元素(结点、弧段、面域)间的邻接、包含、关联等关系。有的的邻接、包含、关联等关系。有的GISGIS是将它作为基本关系直接建是将它作为基本关系直接建立,有的则是以定位关系为基础,间接导出实体间的拓扑关系。立,有的则是以定位关系为基础,间接导出实体间的拓扑关系。拓扑关系是空间数据结构化的重要体现。拓扑关系是空间数据结构化的重要体现。一、概念化设计LOGO二、数据库逻辑设计二、数据库逻辑设计二、数据库逻辑设计二、数据库逻辑设计v1空间数据逻辑设计空间数据逻辑设计 1)空间数据逻辑划分)空间数据逻辑划分 (1)图块结构设计
19、)图块结构设计 (2)图层信息组织)图层信息组织 2)空间数据逻辑数据结构)空间数据逻辑数据结构v2属性数据逻辑设计属性数据逻辑设计 1)属性表与属性关系的设计)属性表与属性关系的设计 2)ER图向关系数据模型的转换图向关系数据模型的转换LOGO11)空间数据逻辑划分)空间数据逻辑划分)空间数据逻辑划分)空间数据逻辑划分 在在逻逻辑辑设设计计过过程程中中,分分两两步步进进行行,一一是是图图块块结结构构的的设设计计,即即按按数数据据的的空空间间分分布布将将数数据据划划分分为为规规则则的的或或不不规规则则的的块块。二二是是图图层层信信息息的的组组织织,即即按按照照数数据据的的性性质质分分类类,将将
20、性性质质相相同同或或相相近近的的归归为为一一类类,形形成成不不同同的的图图层层。图图块块结结构构和和图图层层结结构构是是空空间间数数据据库库从从纵纵、横横两两个个方方间间的的延延伸伸,同同时时空空间间数据库是两者的逻辑再集成。数据库是两者的逻辑再集成。层1层2层3关系表关系表关系表1空间数据逻辑设计LOGO1 1)空间数据逻辑划分)空间数据逻辑划分(1)图块结构设计)图块结构设计 为为了了在在计计算算机机中中对对大大容容量量的的空空间间数数据据进进行行有有效效的的组组织织,需需要要将将所所研研究究的的地地理理区区域域分分割割成成两两块块或或多多块块独独立立的的块块,然然后后对对这这些些图图块块
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