地理数据库复习资料第一章数据库系统概论1.数据（1）定义：是指人们用来反映客观世界而记录下来的数字、字母或符号，可以存储在某一种媒体上。

是数据库中存储的基本对象。

（2）信息与数据的关系：信息是数据的内涵意义，是数据的内容和解释，是有用的、经过加工的数据。

数据是信息的素材、是信息的载体和表达形式。

2.数据库（1）定义：是指长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的大量数据的集合。

（2）数据库管理系统：是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。

（3）DBMS的功能：定义、操纵、数据库运行管理、数据库的建立和维护。

（4）数据库系统(DBS)：是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、方便多用户访问的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统。

一般由数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。

（5）DBS的特点：数据的结构化；最小的冗余度；数据集成化，物理存储上不存在重复；数据的共享；数据与程序独立；数据的安全性和完整性。

⭐3.数据库系统结构（1）从数据库管理系统角度看：三级结构模式（外模式、模式、内模式）是数据库管理系统内部的系统结构（2）从数据库最终用户角度看：单用户结构、主从式结构、分布式结构、客户/服务器结构、浏览器/应用服务器/数据库服务器多层结构是数据库系统外部的体系结构⭐4.数据库系统的三级模式结构5.数据库的二级映象功能与数据独立性（1）外模式/模式映象①模式是数据的全局逻辑结构，外模式是数据的局部逻辑结构，对应于一个模式可以有任意多个外模式。

②对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映象，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。

③外模式/模式映象通常包含在各自的外模式的描述中。

④当模式改变时（增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等），数据库管理员修改有关的外模式／模式映象，使外模式保持不变。

应用程序是依据数据的外模式编写的，外模式不变，应用程序就没必要修改。

⑤外模式／模式映像保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

（2）模式/内模式映象①描述了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系，比如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的。

②当数据库的存储结构改变时（例如选用了另一个存储结构），由数据库管理员对模式/内模式映像作出相应的改变，可以使得模式保持不变，从而应用程序也不必改变。

③模式／内模式映像保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。

6.空间数据库的定义及类型（1）空间数据库:是用来存储空间数据的数据库。

它实现对具有一定地理要素特征的相关空间数据集合的统一管理，空间数据间紧密联系共同反映现实世界中某一区域内综合信息或专题信息间的联系，主要应用于地理空间数据处理和分析。

（2）空间数据库的类型①根据空间数据库管理的空间数据的类型划分：矢量线化数据库栅格影像数据库栅格地图数据库航空影像数据库卫星影像数据库数字高程模型数据库数字地面模型数据库三维景观空间数据库②根据空间数据库管理的空间数据的性质划分：基础地理空间数据库：存储和管理基础地理空间要素（道路、河流、居民地、建筑物等）相关数据和信息的数据库，通用性最强，共享需求最大。

专题应用空间数据库：针对某一领域、行业、部门具体管理和应用需要所建的数据库。

土地利用空间数据库城市规划空间数据库道路交通空间数据库旅游管理空间数据库第二章数据模型与空间信息模型1.地理空间实体：指具有确定的位置和形态特征并具有地理意义的地理空间物体。

是地理信息系统中不可再分的最小单元现象。

2.空间实体的数据描述（1）空间实体的数据抽象现实世界经过抽象形成概念世界，然后形成数据世界。

把现实世界的地理事物表示成各种数字和字符形式，并记录在计算机中，形成数据世界。

如图：（2）实体对象的描述空间数据的概念模型分为三类：（根据GIS数据组织和处理方式来进行划分）①基于实体对象的描述—对象模型②基于场的描述—场模型③基于网络的描述—网络模型（3）概念模型的选择①场模型通常用于具有连续空间变化趋势的现象，如海拔、温度、土壤变化等。

在遥感领域，场模型占据主导地位。

②对象模型一般用于具有明确边界和独立地理现象的建模，如道路、土地利用、城市规划等等。

③对象和场可以在多种水平上共存，即在许多情况下需要采用对象模型和场模型的集成，对象模型和场模型各有长处，应该恰当地综合应用这两种模型对地理现象进行抽象建模。

3.空间数据结构的类型（1）矢量数据结构（隐式表示）—基于坐标：矢量结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。

包括：实体数据结构、索引数据结构、拓扑矢量数据结构A.拓扑关系：描述空间实体之间的相邻、连通、包含、相离和相交等空间关系；B.拓扑关系的表示：点文件、弧段文件、多边形文件（2）栅格数据结构（显式表示）—基于格点：指将空间分割成各个规则的网格单元，然后在各个格网单元内赋以空间对象相应的属性值的一种数据组织方式。

包括：栅格矩阵结构——直接编码方法游程编码结构四叉树数据结构八叉树数据结构十六叉树数据结构A.四叉树数据结构:将空间区域按照4个象限进行递归分割（2n×2n，且n>1），直到子象限的数值单调为止，最后得到一棵四分叉的倒向树。

特点：具有可变分辩率；编码效率高，可根据图形结构调整除去不必要的存储量；编码具有区域性，便于图形图象的分析运算；便于岛的分析；便于同栅格矩阵之间的转换；四叉树建立的方法：线性四叉树、常规四叉树（3）两种数据结构的对比：⭐4.数据模型（1）数据模型的定义：是现实世界数据特征的抽象和简化，是数据库系统用以提供信息表示和操作手段的形式构架。

（2）数据模型的组成：①数据结构②数据操作③数据约束①数据结构--对静态数据的描述a.主要描述数据的类型、内容、性质以及数据间的联系等。

是数据模型的基础，数据操作和约束都建立在数据结构上。

不同的数据结构具有不同的操作和约束。

栅格数据属性明显，位置隐含矢量数据位置明显，信息隐含优点 1.数据结构简单；2.空间数据的叠置和组合十分容易方便；3.各类空间分析很容易进行；4.数学建摸方便;5.技术开发费用低。

1.表示数据精度高；2.严密的数据结构,数据量小；3.用网络连接法能完全描述拓扑关系；4.图形输出精确美观；5.图形和属性数据的恢复、更新、综合都能实现。

6.它是面向目标的,不仅能表达属性编码,而且能方便地记录每个目标的具体的属性描述信息。

缺点 1.图形数据量大；2.用大象元减少数据量时,可识别现象信息量受损失；3.地图输出不精美；4.难以建立网络关系；5.投影变换花的时间多。

1.数据结构复杂；2.很难用叠置方法与栅格图形进行组合；3.显示和绘图费用高,特别是高质量的绘图,彩色绘图和晕线图等；4.数学模拟比较困难；5.技术复杂,多边形内的空间分析不容易实现。

压缩编码方式b.数据的逻辑结构：指反映数据元素之间的逻辑关系的数据结构（线性结构与非线性结构）c.线性结构：数据结构中的元素存在一对一的相互关系（集合、线性表）d.非线性结构：数据结构中的元素存在一对多或多对多的相互关系（树状结构、图形结构）e.数据的物理结构：指数据的逻辑结构在计算机存储空间的存放形式,又叫数据的存储结构。

f.在数据库系统中是按数据结构的类型来命名数据模型。

②数据操作--对数据动态特性的描述a.主要描述在相应的数据结构上的操作类型和操作方式。

b.本质上包括：检索：查询；为用户服务更新：增加、删除、修改；为数据库保持时效性，由系统操作人员或管理员进行操作。

③数据约束--对数据静态特性的描述a.主要描述数据结构内数据间的语法、词义联系、他们之间的制约和依存关系，以及数据动态变化的规则，以保证数据的正确性、有效性和相容性。

b.数据模型应规定该模型必须遵守的完整性约束条件。

c.数据模型应提供定义完整性约束条件的机制。

（3）数据模型的种类按不同的应用层次分成三种类型：概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型。

①概念数据模型--是面向数据库用户的实现世界的模型，主要用来描述世界的概念化结构。

它使数据库的设计人员在设计的初始阶段，摆脱计算机系统及DBMS的具体技术问题，集中精力分析数据以及数据之间的联系等，与具体的数据管理系统无关。

概念数据模型必须换成逻辑数据模型，才能在DBMS中实现。

a.概念模型的名词术语实体：客观存在并可相互区别的事物，既可以是实际事物，也可以是抽象的概念或联系；属性：实体所具有的特性，一个实体可以有若干个属性描述；域：属性的取值范围；实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体；如：学生（学号，姓名，年龄，性别，系名）实体集：具有相同属性的实体的集合；键：能够唯一地标识出一个实体集中每一个实体的属性或属性组合，关键字或码；联系：现实世界中事物内部和事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反应为实体（型）内部和实体（型）之间的联系。

b.实体间的联系类型一对一联系、一对多联系、多对多联系c.概念模型的表示方法：E-R图，E-R模型包含三个基本成分，即实体、属性和联系。

②逻辑数据模型是用户从数据库所看到的模型，是具体的DBMS所支持的数据模型，此模型既要面向用户，又要面向系统，主要用于数据库管理系统（DBMS）的实现。

常见的逻辑模型如下：A.层次模型--树结构概念：用树形结构来表示实体间联系的模型称层次模型。

层次模型将数据组织成有向有序的树结构，可同时用于逻辑和物理数据的描述。

层次模型的物理实现：①物理邻接法②表结构法③目录法④位图法优点：将数据组织成有向有序的树结构反映了现实世界中实体之间的层次关系在一定程度上支持数据的重构层次分明、结构清晰，较容易实现缺点：层次结构的严格限制，查询效率低；更新删除操作繁杂由于结构严谨，在设计层次模型时要细心考虑存储路径，确定后很难更改模拟多对多的关系时，物理存储冗余数据独立性较差基本不具备演绎功能基本不具备操作代数基础B.网状模型--图结构概念：用网络数据结构表示实体与实体间联系的模型称网络模型。

C.关系模型--二维表结构定义：关系模型是根据数学概念建立的，它是将数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表，数学上称为关系。

关系：关系模式中的一个具体的表，又称表（Table）关系模式：对关系的描述，又称表的框架或记录类型关系模式名（属性名1，属性名2，...，属性名n）元组：表中的一行，又称行（Row）或记录（Record）属性：表中的一列，给每一列取一个名称即属性名域：属性的取值范围主码：表中可唯一确定一个元组的某个属性组。

分量：元组中的一个属性值外键:如果关系R的某一个属性组不是该关系本身的主键，而是另一关系的主键，则该属性组是R的外键。

优点：建立在严格的数学概念的基础上；结构简单灵活；数据描述具有较强的一致性和独立性缺点：实现效率不高；描述对象语义的能力较弱；不适合于管理复杂对象的要求，模型的可扩充性较差；模拟和操纵复杂对象的能力较弱。