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第七章第七章 空间数据库系统设计空间数据库系统设计 空间数据库设计的任务：经过一系列转换，空间数据库设计的任务：经过一系列转换，将现实世界描述为计算机世界中的空间数据模型，将现实世界描述为计算机世界中的空间数据模型，也就是将地理现象表示为空间数据模型和数据结也就是将地理现象表示为空间数据模型和数据结构。构。7.1 空间数据库设计的内容与要求空间数据库设计的内容与要求n空间数据库设计的主要内容：空间数据库设计的主要内容：确定能被空间数据库管理系统接受的确定能被空间数据库管理系统接受的最优数据最优数据模型、处理模式、存储结构和存取方法，模型、处理模式、存储结构和存取方法，实现实现对应用系统有效的管理，满足用户信息要求和对应用系统有效的管理，满足用户信息要求和处理要求；处理要求；概念空间数据模型到概念空间数据模型到SDBMS的空间数据模型的空间数据模型的转换的转换7.2空间数据库设计过程空间数据库设计过程1.需求分析需求分析n一、需求分析的任务和方法一、需求分析的任务和方法系统需求调查的内容系统需求调查的内容 ：F数据库中的信息内容数据库中的信息内容 F数据处理内容数据处理内容F数据安全性和完整性要求数据安全性和完整性要求系统需求调查的步骤系统需求调查的步骤F了解现实世界的组织机构情况了解现实世界的组织机构情况 F了解相关部门的业务活动情况了解相关部门的业务活动情况F确定新系统的边界确定新系统的边界n一、需求分析的任务和方法一、需求分析的任务和方法系统需求调查的方法系统需求调查的方法 ：F跟班作业跟班作业F开会调查开会调查F请专人介绍请专人介绍F询问询问F设计调查表请用户填写设计调查表请用户填写系统需求分析方法。系统需求分析方法。F结构设计方法（结构设计方法（SA）：自顶向下、逐层分解的）：自顶向下、逐层分解的方式分析系统。方式分析系统。n二、数据字典及其表示二、数据字典及其表示数据项数据项F数据项是不可再分的数据单位。它的描述为：数据项是不可再分的数据单位。它的描述为：F数据项数据项=数据项名，数据项含义说明，别名，数据项名，数据项含义说明，别名，类型，长度，取值范围，与类型，长度，取值范围，与 其他数据项的逻辑其他数据项的逻辑关系关系F其中：其中：“取值范围取值范围”和和“与其他数据项的逻辑关与其他数据项的逻辑关系系”两项定义了数据的完整性约束条件，是设计两项定义了数据的完整性约束条件，是设计数据完整性检验功能的依据。数据完整性检验功能的依据。n数据字典及其表示数据字典及其表示数据结构数据结构F数据结构的描述为：数据结构的描述为： 数据结构数据结构 =数据结构名，数据结构名，含义说明，组成：数据项或数据结构含义说明，组成：数据项或数据结构F数据结构反映了数据之间的组合关系。一个数据数据结构反映了数据之间的组合关系。一个数据结构可以由若干个数据项组成，也可以由若干个结构可以由若干个数据项组成，也可以由若干个数据结构组成，或由若干数据项和数据结构混合数据结构组成，或由若干数据项和数据结构混合组成。组成。n数据字典及其表示数据字典及其表示数据流数据流F数据流是数据结构在系统内传输的路径。数据流数据流是数据结构在系统内传输的路径。数据流的描述通常为：的描述通常为：F数据流数据流=数据流名，说明，流出过程，流入过数据流名，说明，流出过程，流入过程，组成：程，组成： 数据结构数据结构 ，平均流量，平均流量， 高峰期流量高峰期流量F其中：其中：“流出过程流出过程”说明该数据流来自哪个过程：说明该数据流来自哪个过程：“流入过流入过程程”说明该数据流将到哪个过程去：说明该数据流将到哪个过程去：“平均流量平均流量”是指在单是指在单位时间（每天、每周、每月等）里传输的次数；位时间（每天、每周、每月等）里传输的次数；“高峰期流高峰期流量量”则是指在高峰时期的数据流量。则是指在高峰时期的数据流量。n数据字典及其表示数据字典及其表示数据存储数据存储F数据存储数据存储=数据存储名，说明，编号，输入的数数据存储名，说明，编号，输入的数据流，据流， 组成：组成：数据结构数据结构， 数据数据量存取频度，量存取频度， 存取方式存取方式F“数据量数据量” 说明每次存取多少数据；说明每次存取多少数据；F“存取频度存取频度” 指每小时成每天或每周在存取几次、指每小时成每天或每周在存取几次、每次存取多少数据等信息每次存取多少数据等信息F“存取方式存取方式”包括是批处理还是联机处理，是检包括是批处理还是联机处理，是检索还是更新是顺序检索还是随机检索；索还是更新是顺序检索还是随机检索；F“输入的数据流输入的数据流”要指出其数据的来源处要指出其数据的来源处F“输出的数据流输出的数据流”要指出其数据去向处。要指出其数据去向处。n数据字典及其表示数据字典及其表示处理过程处理过程F处理过程处理过程= 处理过程名，说明，输入：处理过程名，说明，输入：数据流数据流，处理：，处理：简要说明简要说明F“简要说明简要说明”中主要说明该处理过和用来做中主要说明该处理过和用来做什么（而不是怎么做）及处理频度要求。什么（而不是怎么做）及处理频度要求。如单价时间里处理多少事务、多少数据量、如单价时间里处理多少事务、多少数据量、响应时间要求等响应时间要求等。n系统需求分析最后要强调两点：系统需求分析最后要强调两点：需求分析阶段一定要收集将来应用所涉及的需求分析阶段一定要收集将来应用所涉及的数据数据.需求分析必须要有用户参与。需求分析必须要有用户参与。2.概念数据模型概念数据模型n概念结构设计是将系统需求分析得到的用户需概念结构设计是将系统需求分析得到的用户需求抽象为信息结构过程。概念结构设计的结果求抽象为信息结构过程。概念结构设计的结果是数据库的概念模型。是数据库的概念模型。n一、概念结构的特点及设计方法一、概念结构的特点及设计方法 n1、概念结构的特点：、概念结构的特点：概念模型是对现实世界的一个真实模型。概念模型是对现实世界的一个真实模型。概念模型应当易于理解。概念模型应当易于理解。概念模型应当易于修改。概念模型应当易于修改。概念模型应易于向数据模型转换。概念模型应易于向数据模型转换。n概念结构设计的方法：概念结构设计的方法：自顶向下的设计方法。自顶向下的设计方法。自底向上的设计方法。自底向上的设计方法。逐步扩张的设计方法。逐步扩张的设计方法。混合策略设计的方法。混合策略设计的方法。n最常采用的策略是自底向上的方法，即顶向下最常采用的策略是自底向上的方法，即顶向下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构。结构。需求需求需求需求1需求需求2需求需求2.2需求需求2.1需求需求1.2需求需求1.1需求分析需求分析（自顶向下）（自顶向下）概念模式概念模式概念模式概念模式1概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式2全局概念模式全局概念模式概念结构设计概念结构设计（自顶向下）（自顶向下）自顶向下分析需求与自底向上设计概念结构自顶向下分析需求与自底向上设计概念结构、概念结构设计的步骤：、概念结构设计的步骤：第一步）第一步） 抽象数据并设计局部视图抽象数据并设计局部视图第二步第二步)集成局部视图，得到全局的概念结构。集成局部视图，得到全局的概念结构。数据抽象、局部数据抽象、局部视图的设计视图的设计视图集成视图集成用户满意用户满意数据流图数据流图数据字典数据字典分分E-R图图总总E-R图图需求分析需求分析逻辑结构设计逻辑结构设计NoYes3.逻辑数据模型逻辑数据模型n把信息世界中的概念模型转换为计算机世界中把信息世界中的概念模型转换为计算机世界中受数据库管理系统所支持的数据模型，并用数受数据库管理系统所支持的数据模型，并用数据库描述语言表达出来。据库描述语言表达出来。nGIS的逻辑数据模型：的逻辑数据模型：混合数据模型混合数据模型集成数据模型集成数据模型 地理关系数据模型地理关系数据模型4.物理数据模型物理数据模型n把数据库的逻辑模型在实际的物理存储设备上把数据库的逻辑模型在实际的物理存储设备上加以实现，从而建立一个有较好性能的物理数加以实现，从而建立一个有较好性能的物理数据库。据库。n构造物理数据模型，包含所有的物理实施细节。构造物理数据模型，包含所有的物理实施细节。文件结构文件结构内存内存磁盘空间磁盘空间