1、6.1 6.1 數據結構規范化數據結構規范化6.2 6.2 關系數據庫建庫關系數據庫建庫6.3 6.3 空間數據空間數據6.4 6.4 空間數據的邏輯預處理空間數據的邏輯預處理 6.5 6.5 空間數據庫的概念設計空間數據庫的概念設計 6.6 6.6 空間數據庫的邏輯設計空間數據庫的邏輯設計6.7 6.7 空間數據采集建庫空間數據采集建庫退出退出6.1 數據結構規范化在系統定義階段對系統的數據流、數據類型等進行了分析和定義，并用數據流圖、數據字典等手段對其進行了描述，但是要用關系型數據庫來對這些數據進行管理，還必須將它們轉換成關系型數據庫支持的數據結構，即對這些數據進行規范化的重新組織。關于數

2、據組織的規范化形式是關系型數據庫的創始人之一IBM公司的科德（EFCodd）首先提出的。早在1971年科德就提出了規范化理論（normalization theory），并在隨后一系列的論文中逐步形成一整套數據規范化模式。這些模式已經成為建立關系數據庫的基本范式。第一范式第一范式（first normal form，簡稱1st NF）要求同一張表中沒有重復項出現，如果有則應將重復項刪除。這個刪除重復項的過程就稱為規范化處理。第二范式第二范式（sencond normal form，簡稱2nd NF）要求每個表必須有一個（而且僅一個）數據元素為主關鍵詞（primary key），其它數據元素與主

3、關鍵詞一一對應。主關鍵詞在表中必須具有唯一性，作為主關鍵詞的數據項中不能出現重復的記錄。如表所示，其中預審項目表中的項目編號是主關鍵詞，那么該表中不能出現相同的項目編號。設置關鍵詞大大方便了表的維護和查詢檢索。預審項目表（基表）審查項目表（基表）農用地轉用方案（基表）補充耕地方案（基表）征地方案（基表）項目編號（主關鍵字）項目編號（主關鍵字）項目編號（主關鍵字）項目編號（主關鍵字）征地編號（主關鍵字）項目名稱項目名稱項目名稱補充耕地責任單位被征用土地權屬單位項目承擔單位農用地面積擬使用年度計劃指標補充耕地承擔單位權屬狀況申報時間耕地面積擬使用結轉計劃指標已補充耕地面積征地補償費用標準土地利用規

4、劃實施管理數據庫表的關鍵詞設置 第三范式 第三范式（third normal form，簡稱3rd NF）是指表格中的所有數據元素不但要能夠唯一地被主關鍵詞所標識，而且他們之間還必須相互獨立，不存在其它的函數關系。也就是說對于一個滿足2nd NF的關系表來說，表中有可能存在某些數據元素的函數還依賴于其它非關鍵詞數據元素的現象。項目編號（主關鍵字）項目名稱項目承擔單位申報時間函數依賴關系a項目名稱項目面積其中農用地面積耕地面積函數依賴關系b項目編號（主關鍵字）項目面積其中農用地面積耕地面積傳遞依賴關系c在圖 b中，項目面積、其中農用地面積、耕地面積等數據項函數依賴于項目名稱，而圖a顯示項目名稱函

5、數依賴于項目編號，故項目面積、其中農用地面積、耕地面積等數據項能通過項目編號唯一地被標識（見圖c）。這種在同一張表中A函數依賴于B，而B函數依賴于C的現象被稱之為“傳遞依賴”（transitive dependence）。3rd NF為了確保關系數據庫能夠唯一并準確運行，要求必須在數據結構中消除這種傳遞依賴的現象。 消除這種傳遞依賴的方法有兩種：一是設法取消A對于B的函數依賴關系，使A函數直接依賴于C（主關鍵詞），如圖a所示。另一種方法是建立一獨立的表，如圖b所示。 項目編號（主關鍵字）項目名稱項目承擔單位申報時間項目面積其中農用地面積耕地面積函數依賴關系 圖a 直接取消傳遞依賴關系示意圖函數

6、依賴關系項目編號（主關鍵字）項目名稱項目承擔單位申報時間項目編號（主關鍵字）項目面積其中農用地面積耕地面積函數依賴關系 圖b 增加關系表來取消傳遞依賴關系示意圖6.2 關系數據庫建庫在按照關系型數據庫數據規范進行數據基本結構的規范化重組后，要進行關系型數據庫的建庫工作，還必須根據具體的商業關系型數據庫管理信息系統的數據格式要求進行數據庫的建庫工作，也就是在關系型數據模型的基礎上將數據結構和數據庫進行物理實現，包括三方面的工作： 建立基表； 確定基表之間的關聯； 數據安全性管理。建立基表經過編碼和表的規范化處理后，已經可以確定每個基表是規范的，結合所采用的商業關系型數據庫管理信息系統的數據模型進

7、行表的計算機實現。基表關聯的建立目前，大多數商業關系型數據庫管理信息系統都提供表的關聯分析功能，根據系統定義階段和規范化處理之后的的數據關系結構，在兩個相關聯的基表內可以通過特定的字段建立關聯關系。如下圖所示以項目編號在報批項目表和項目明細表之間建立了聯系。報批編號（主關鍵詞）報批面積報批時間項目編號報批項目表（基表）項目編號（主關鍵詞）項目名稱項目位置項目面積項目明細表（基表） 表關聯示意圖數據安全性管理一般商業關系型數據庫管理信息系統都提供數據安全保密的一些功能。系統所提供的安全保密功能一般有8個等級（07級），4種不同方式（只讀、只寫、刪除、修改），而且允許用戶利用這8個等級的4種方式對

8、每個表自由地進行定義。這對確保系統的正常運行是非常重要的。6.3.1 空間數據的特征空間數據有三大基本特征 空間特征：包括比例尺、坐標系和投影類型等 時間特征 屬性特征 其中，時間特征和屬性特征是一般信息系統中的數據都具有的，而空間特征是空間數據獨有的，是空間數據庫的宏觀定義，建立空間數據庫時必須著重考慮。比例尺坐標系不同投影類型的比較 投影類型特點適用領域等角投影方位準確，小區域的圖形能與實地相似 航空、航海、氣象、洋流和軍事等方面等積投影 面積正確，方便分析信息間的對比關系行政區劃、自然或經濟區劃、人口密度、土地利用、農業、經濟和某種自然現象分布等方面 等距方位投影距離準確，方便對一定半徑

9、范圍進行控制城市防空、地震臺、雷達站等方面* * * * * 路名序號（數字） 干路序號（數字） 走向序號（數字） 分類碼（數字） 方位區碼（字符） 分層(縱方向) tile1 tile2 分幅（水平方向） tile3 tile4 tile1 tile2 植被層(Layer1) tile3 tile4 tile1 tile2 水系層(Layer2) tile3 tile4 tile1 tile2 居民地層(Layer3) tile3 tile4 6.4.1 分幅 當GIS空間數據庫的比例尺較大時，圖幅的范圍也就較大，為了便于數據的存儲、檢索、顯示與分析，有必要對整個地圖進行分幅。若不進行分幅處

10、理，一個地圖幅面將大得驚人，計算機存儲和檢索的速度將受到很大影響。 分幅的方式可以是按矩形，也可以是按行政區劃。還可按城市管理分幅（如電信分幅、污水系統分幅、消防分幅等）、交通管理分幅、郵政分幅、環保分幅等。 118500,21000 121500,21000MAP1 MAP2 MAP3 720721 722723 724725MAP4 MAP5 MAP6 648649 650651 652653M AP7 MAP8 MAP9 576577 578579 580581 1180500,18000 MAP10 336337 121500,17500 1平方公里分幅圖 1：1000圖幅分幅圖分幅處

11、理應注意問題 分幅可能會帶來數據無縫處理的問題，即相鄰兩幅圖之間數據的完整性與一致性問題。在數據分幅處理過程中，應注意以下問題： 確定典型用戶常用的查詢范圍； 選擇適當的數據量，每幅中的數據量應適度； 需要經過典型試驗以確定最佳方案。 6.4.2 分層 描述：它按地圖內容進行劃分，不同的內容屬于不同的層。 目的：更有效地組織和管理空間數據 依據：國家相關信息分類標準 原則：宜細不宜粗，盡量減少層與層之間的關聯分層處理應注意問題 按要素類型分層，性質相同或相近的要素應放在同一層。 數據與數據之間的關系。如數據的公共邊，數據之間的隸屬關系等。 基礎信息數據的分層較細，各種專題信息數據一般放在單獨的

12、一層或較少的幾層中。 考慮用戶視圖的多樣性。分層時應考慮數據與功能的關系，如數據使用頻率，起主導作用的功能等。分層時應考慮更新的問題，應考慮將變更頻繁的數 據分離出來。 分層時應顧及數據量的大小，各層數據的數據量最好比較均衡。 盡量減少冗余數據。 裝飾圖層 背景圖層 規劃圖層 規劃_餅圖 圖框 規劃_注記 規劃_圖例 玫瑰圖 市界 鎮界 村界 耕地 林地 園地 未利用地 城鎮村工礦 河流 道路 特殊用地 規劃_林地 規劃_園地 規劃_農村居民點 規劃_道路 規劃_鐵路 規劃_鎮區 規劃_獨立工礦用地 規劃_河流 規劃_一般農田 規劃_基本農田 用戶需求調查系統分析分析數據現狀現行業務處理流程；

13、數據性質、獲取途徑與應用范圍；數據間的關系；數據使用頻率；用戶的數據要求、處理方式與處理要求數據內容是否符合要求；數據的有效性；數據的完整性；數據的現勢性；數據的表示方法；數據加工的難易程度；數據的標準化；數據的數量與質量；數據的來源分析系統環境和條件；確定系統邊界；確定計算機實現的功能；抽象出系統模型教師年齡姓名性別職稱工資地址 所屬教研室講授課程郵編市單位學校信箱教師教室課程名學時數內容T_S_C教研室地點名稱編號所屬系系地點名稱編號系主任學生性別姓名年齡年級B_DN1S_D1NT_DN1多值屬性聯系型基本E-R方法 空間E-R方法 實體構成例子學生（姓名、性別、年齡、入學時間、住址） 宗

14、地（產權人姓名、地址） 多邊形（坐標、拓撲關系） 實體表達屬性實體一般實體及其屬性地理實體一般實體及其屬性 空間實體及其屬性學生宗地Polygon G T坐標標識拓撲標識實體名稱空間實體類型姓名、性別、產權人姓名、地址、基本E-R方法 空間E-R方法 實體類型一種： 一般實體（無空間實體對應） 三種： 一般實體（與 空間實體對應） 多空間尺度/類型 表達的空間實體 多時段表達的空 間實體 關系類型一種： 三種： 一般關系（擁有、參加） 拓撲關系（連通、 相鄰、包含等） 由空間操作導出的關系 （鄰近、交疊、跨越、空間一致性） 1 漁船 point G TM 共管區 polygon G T包含于漁

15、業公司漁政局 漁船 point G T管理 管理 共管區 polygon G T 漁政船 point G T 包含于NNN11111NNNMMMMN 中心漁場 polygon G T 禁漁區 polygon G T 圍網漁船 point G T 拖網漁船 point G T M 海底障礙物 point G T 交疊臨近違規處罰O重疊注：1、M、N表示地理實體間的聯系。如： 它的含義為一個共管區內可以包含M艘漁船，即1：M的關系。 數據分析用戶視圖的設計用戶視圖的集成視圖的分析和修改返回用戶、征求意見數據流程圖數據字典的形成單用戶的概念結構(分E-R圖)總體概念結構(初步E-R圖)概念結構,(基

16、本E-R圖)確定系統所有的一般實體和地理實體確定各個實體的屬性確定實體間的所有聯系繪制表示一個單元的空間E-R圖將空間E-R圖轉化為GIS軟件和RDBMS可接受的數據模型將各個單元的空間E-R圖組合起來，并優化根結點二級結點1二級結點2三級結點1圖中每個方框代表一個結點記錄，附有該結點的屬性值，結點間的連線反映了它們之間的從屬關系 根結點二級結點1二級結點2三級結點1三級結點2三級結點3圖中每個方框是一個結點，代表一個實體，每個實體用一個記錄表示，不同實體之間的聯系用網絡聯接。 用地項目編號 用地單位 地塊編號 1地塊1 2地塊2 層次模型 網絡模型 關系模型 結構特征 父結點與子結點的關系必

17、須是一對一或一對多 一個子結點可以有兩個或多個父結點，兩個結點之間可以有兩種或多種聯系 實體間的聯系通過公共值隱含地表達，并用關系代數和關系運算來操作 優點 結構清晰，較容易實現 可以表示多對多的關系，冗余度較小 結構簡單靈活，數據修改和更新方便，容易維護和理解 缺點 不能表示多對多的聯系，難以顧及數據共享和實體間的拓撲關系，數據冗余度大 采用循環指針來聯系結點，結構復雜，難以修改和維護，更新較為困難 難以處理復雜的目標，效率、數據語義和目標標識等方面還有不足 傳統數據庫系統 . . 持久性 . . 共享 . . 查詢語言 . . 并發控制 . . 事務管理 面向對象編程 . . 復雜對象 .

18、 . 對象確認 . . 類和方法 . . 封裝 . . 繼承語義數據模型 . . 聚合 . . 概括 . . 派生 . . 聯合 確立對象數據模型空間數據庫屬性數據管理圖形數據管理分層設計分區設計關聯設計關系表設計多邊形編號名稱 線段編號 屬性項 Polygon1Line1、2、3、 Polygon2Line5、6、7、 線段編號 名稱 結點編號 屬性項 Line1 Node1、2、3、 Line2 Node3、4、5、 多邊形線段結點數據的密級和使用數據的規定選擇數字化方式及數字化軟件為數字化準備地圖原圖掌握地圖投影、比例尺、地理格網等基本情況數字化一個Coverage建立要素的拓撲關系為Coverage內的要素賦屬性值以點、線和數據流模式采集數據數字化控制點并確定投影坐標參數選取控制參考點建立Tile/Layer空間數據管理模式的空間數據庫坐標變換與地圖接邊處理識別并改正屬性編碼錯誤矢量圖形的編輯、識別和錯誤修正點 特征碼 11 坐標 x1y1 線 特征碼