空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫的設計

時間：2023-02-20 20:58:02 | 來源：營銷百科

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空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫的設計：數(shù)據(jù)庫因不同的應用要求會有各種各樣的組織形式。數(shù)據(jù)庫的設計就是根據(jù)不同的應用目的和用戶要求，在一個給定的應用環(huán)境中，確定最優(yōu)的數(shù)據(jù)模型、處理模式、存貯結(jié)構、存取方法，建立能反映現(xiàn)實世界的地理實體間信息之間的聯(lián)系，滿足用戶要求，又能被一定的DBMS接受，同時能實現(xiàn)系統(tǒng)目標并有效地存取、管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。簡言之，數(shù)據(jù)庫設計就是把現(xiàn)實世界中一定范圍內(nèi)存在著的應用數(shù)據(jù)抽象成一個數(shù)據(jù)庫的具體結(jié)構的過程。

空間數(shù)據(jù)庫的設計是指在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎上建立空間數(shù)據(jù)庫的整個過程。主要包括需求分析、結(jié)構設計、和數(shù)據(jù)層設計三部分。

1、需求分析

需求分析是整個空間數(shù)據(jù)庫設計與建立的基礎，主要進行以下工作：

1）調(diào)查用戶需求：

了解用戶特點和要求，取得設計者與用戶對需求的一致看法。

2）需求數(shù)據(jù)的收集和分析：

包括信息需求(信息內(nèi)容、特征、需要存儲的數(shù)據(jù))、信息加工處理要求(如響應時間)、完整性與安全性要求等。

3）編制用戶需求說明書：

包括需求分析的目標、任務、具體需求說明、系統(tǒng)功能與性能、運行環(huán)境等，是需求分析的最終成果。

需求分析是一項技術性很強的工作，應該由有經(jīng)驗的專業(yè)技術人員完成，同時用戶的積極參與也是十分重要的。

在需求分析階段完成數(shù)據(jù)源的選擇和對各種數(shù)據(jù)集的評價

2、結(jié)構設計

指空間數(shù)據(jù)結(jié)構設計，結(jié)果是得到一個合理的空間數(shù)據(jù)模型，是空間數(shù)據(jù)庫設計的關鍵。空間數(shù)據(jù)模型越能反映現(xiàn)實世界，在此基礎上生成的應用系統(tǒng)就越能較好地滿足用戶對數(shù)據(jù)處理的要求。

空間數(shù)據(jù)庫設計的實質(zhì)是將地理空間實體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中加以表達的過程，也就是地理信息系統(tǒng)中空間實體的模型化問題。

1）概念設計

概念設計是通過對錯綜復雜的現(xiàn)實世界的認識與抽象，最終形成空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應用系統(tǒng)所需的模型。

具體是對需求分析階段所收集的信息和數(shù)據(jù)進行分析、整理，確定地理實體、屬性及它們之間的聯(lián)系，將各用戶的局部視圖合并成一個總的全局視圖，形成獨立于計算機的反映用戶觀點的概念模式。概念模式與具體的DBMS無關，結(jié)構穩(wěn)定，能較好地反映用戶的信息需求。

表示概念模型最有力的工具是E-R模型，即實體-聯(lián)系模型，包括實體、聯(lián)系和屬性三個基本成分。用它來描述現(xiàn)實地理世界，不必考慮信息的存儲結(jié)構、存取路徑及存取效率等與計算機有關的問題，比一般的數(shù)據(jù)模型更接近于現(xiàn)實地理世界，具有直觀、自然、語義較豐富等特點，在地理數(shù)據(jù)庫設計中得到了廣泛應用。

2）邏輯設計

在概念設計的基礎上，按照不同的轉(zhuǎn)換規(guī)則將概念模型轉(zhuǎn)換為具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型的過程，即導出具體DBMS可處理的地理數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(或外模式)，包括確定數(shù)據(jù)項、記錄及記錄間的聯(lián)系、安全性、完整性和一致性約束等。導出的邏輯結(jié)構是否與概念模式一致，能否滿足用戶要求，還要對其功能和性能進行評價，并予以優(yōu)化。

從E—R模型向關系模型轉(zhuǎn)換的主要過程為：

①確定各實體的主關鍵字；

②確定并寫出實體內(nèi)部屬性之間的數(shù)據(jù)關系表達式，即某一數(shù)據(jù)項決定另外的數(shù)據(jù)項；

③把經(jīng)過消冗處理的數(shù)據(jù)關系表達式中的實體作為相應的主關鍵字

④根據(jù)②、③形成新的關系。

⑤完成轉(zhuǎn)換后，進行分析、評價和優(yōu)化。

3)物理設計

物理設計是指有效地將空間數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構在物理存儲器上實現(xiàn)，確定數(shù)據(jù)在介質(zhì)上的物理存儲結(jié)構，其結(jié)果是導出地理數(shù)據(jù)庫的存儲模式(內(nèi)模式)。主要內(nèi)容包括確定記錄存儲格式，選擇文件存儲結(jié)構，決定存取路徑，分配存儲空間。

物理設計的好壞將對地理數(shù)據(jù)庫的性能影響很大，一個好的物理存儲結(jié)構必須滿足兩個條件：一是地理數(shù)據(jù)占有較小的存儲空間；二是對數(shù)據(jù)庫的操作具有盡可能高的處理速度。在完成物理設計后，要進行性能分析和測試。

數(shù)據(jù)的物理表示分兩類：數(shù)值數(shù)據(jù)和字符數(shù)據(jù)。數(shù)值數(shù)據(jù)可用十進制或二進制形式表示。通常二進制形式所占用的存貯空間較少。字符數(shù)據(jù)可以用字符串的方式表示，有時也可利用代碼值的存貯代替字符串的存儲。為了節(jié)約存貯空間，常常采用數(shù)據(jù)壓縮技術。

物理設計在很大程度上與選用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有關。設計中應根據(jù)需要，選用系統(tǒng)所提供的功能。

4)數(shù)據(jù)層設計

大多數(shù)GIS都將數(shù)據(jù)按邏輯類型分成不同的數(shù)據(jù)層進行組織。數(shù)據(jù)層是GIS中的一個重要概念。GIS的數(shù)據(jù)可以按照空間數(shù)據(jù)的邏輯關系或?qū)I(yè)屬性分為各種邏輯數(shù)據(jù)層或?qū)I(yè)數(shù)據(jù)層，原理上類似于圖片的疊置。例如，地形圖數(shù)據(jù)可分為地貌、水系、道路、植被、控制點、居民地等諸層分別存貯。將各層疊加起來就合成了地形圖的數(shù)據(jù)。在進行空間分析、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示時，往往只需要若干相應圖層的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)層的設計一般是按照數(shù)據(jù)的專業(yè)內(nèi)容和類型進行的。數(shù)據(jù)的專業(yè)內(nèi)容的類型通常是數(shù)據(jù)分層的主要依據(jù)，同時也要考慮數(shù)據(jù)之間的關系。如需考慮兩類物體共享邊界(道路與行政邊界重合、河流與地塊邊界的重合)等，這些數(shù)據(jù)間的關系在數(shù)據(jù)分層設計時應體現(xiàn)出來。

不同類型的數(shù)據(jù)由于其應用功能相同，在分析和應用時往往會同時用到，因此在設計時應反映出這樣的需求，即可將這些數(shù)據(jù)作為一層。例如，多邊形的湖泊、水庫，線狀的河流、溝渠，點狀的井、泉等，在GIS的運用中往往同時用到，因此，可作為一個數(shù)據(jù)層。

5)數(shù)據(jù)字典設計

數(shù)據(jù)字典用于描述數(shù)據(jù)庫的整體結(jié)構、數(shù)據(jù)內(nèi)容和定義等。 　 數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容包括： 　 1）數(shù)據(jù)庫的總體組織結(jié)構、 數(shù)據(jù)庫總體設計的框架 ?！?2）各數(shù)據(jù)層詳細內(nèi)容的定義及結(jié)構、 數(shù)據(jù)命名的定義 。　 3）元數(shù)據(jù)（有關數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是對一個數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量條件及操作過程等的描述） 。