《数据库管理系统》PPT课件.ppt
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1、1第六章第六章地图数据库管理系地图数据库管理系统及其设计统及其设计2几个相关概念几个相关概念v 数据库数据库:数据的集合。由数据的集合。由DBMSDBMS统一管理,多用户共享。统一管理,多用户共享。v 数据库管理系统数据库管理系统DBMSDBMS:系统软件,对数据库进行统一管理和控制。系统软件,对数据库进行统一管理和控制。v 数据库系统:数据库系统:带有数据库的整个计算机系统,包括硬件、软件、带有数据库的整个计算机系统,包括硬件、软件、数据、人员。数据、人员。3 地地图图数数据据库库管管理理系系统统是是用用户户与与操操作作系系统统之之间间的的一一层层数数据据管管理理软软件件。因因为为地地图图数
2、数据据作作为为空空间间数数据据,比比一一般般信信息息处处理理中中的的统统计计数数据据更更复复杂杂,如如:数数据据类类型型繁繁多多、数数据据操操纵纵复复杂杂、数数据据输输出出形形式式的的多多样样性性、数数据据量量大大等等,因因此此就就导导致致了了地地图图数数据据库库系系统统的的复复杂杂性性。而而且且地地图图数数据据库库作作为为一一种种图图形形数数据据库库,它它的的管管理理比比通通常常的的非非图图形形数数据据库库要要困困难难得得多多,人人们们在在利利用用通通用用数数据据库库管管理理系系统统管管理理地地图图数数据据的的过过程程中中也也遇遇到到和和发发现现了了许许多多问问题题。因因此此,对对地地图图数
3、数据据库管理系统的研究,具有某种程度的重要意义。库管理系统的研究,具有某种程度的重要意义。地图数据库管理系统的作用地图数据库管理系统的作用4主要内容主要内容:GDBMSGDBMS软件功能软件功能GDBMSGDBMS软件体系结构软件体系结构 基于文件系统的基于文件系统的GDBMSGDBMS设计与实现设计与实现基于通用基于通用DBMSDBMS的的GDBMSGDBMS设计与实现设计与实现GDBMSGDBMS在关系数据库中的实现在关系数据库中的实现 56.1 GDBMS6.1 GDBMS的软件功能的软件功能一、地图数据定义一、地图数据定义二、地图数据采集与数据装载二、地图数据采集与数据装载三、地图数据
4、编辑与处理三、地图数据编辑与处理四、数据处理与空间关系建立四、数据处理与空间关系建立五、地图数据检索与查询五、地图数据检索与查询66.1 GDBMS6.1 GDBMS的软件功能的软件功能六、地图数据操纵六、地图数据操纵七、地图数据输出与符号化七、地图数据输出与符号化八、数据维护八、数据维护九、数据的运行管理九、数据的运行管理76.1 GDBMS6.1 GDBMS的软件功能的软件功能地图数据库地图数据库地图地图数据数据采集采集地图数地图数据编辑据编辑与处理与处理数据处理数据处理与空间关与空间关系建立系建立数据检数据检索查询索查询数据数据库操库操纵纵数据输数据输出与符出与符号化号化外部外部数据数据
5、文件文件装载装载地图地图数据数据定义定义数据数据维护维护数据数据运行运行管理管理数据库管理系统数据库管理系统(GDBMSGDBMS)8一、地图数据定义功能一、地图数据定义功能 地地图图数数据据库库管管理理系系统统提提供供数数据据定定义义语语言言,用用户户通通过它可以方便地定义数据。过它可以方便地定义数据。二、地图数据采集和数据装载二、地图数据采集和数据装载 采用不同设备和技术,对各种来源的地图数据进采用不同设备和技术,对各种来源的地图数据进行采集,并对数据实施编辑检查,获取原始的地图数行采集,并对数据实施编辑检查,获取原始的地图数据。据。6.1 GDBMS6.1 GDBMS的软件功能的软件功能
6、9利用扫描数字化地图进行空间数据自动或半自动采利用扫描数字化地图进行空间数据自动或半自动采集;集;利用遥感影象提取空间数据来更新数据库;利用遥感影象提取空间数据来更新数据库;在显示扫描数字化地图和遥感影象的条件下利用地在显示扫描数字化地图和遥感影象的条件下利用地理数据编辑与处理功能以人机交互方式采集空间数理数据编辑与处理功能以人机交互方式采集空间数据,同时录入必要的属性数据;据,同时录入必要的属性数据;装载其它外部数据交换格式文件的地图数据。装载其它外部数据交换格式文件的地图数据。地图数据装载的功能地图数据装载的功能:6.1 GDBMS6.1 GDBMS的软件功能的软件功能10扫描扫描地图地图
7、遥感遥感影象影象拓扑拓扑建立建立图象配准图象配准地图数据地图数据库库矢量数矢量数据自动据自动提取提取属性数据属性数据输入输入有关有关控制点控制点数据数据外部外部数据数据文件文件数据数据装载装载以图象为以图象为背景手工背景手工采集采集中心投影中心投影改正改正地图数据输入与装载流程地图数据输入与装载流程6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能11 通常,一个大型的和长期使用的系统,其地图通常,一个大型的和长期使用的系统,其地图数据采集和数据装载功能应该能够接收和装载其它数据采集和数据装载功能应该能够接收和装载其它常用系统和标准的外部地图数据文件,如地理数据常用系统和标准的外部地图数
8、据文件,如地理数据交换格式文件、军事测绘数据库数据交换标准格式交换格式文件、军事测绘数据库数据交换标准格式文件、文件、AutoCAD DXFAutoCAD DXF和和MapInfoMapInfo数据交换格式等数据交换格式等地图数据文件。地图数据文件。6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能12 在地图数据可视化(符号化或非符号化)条在地图数据可视化(符号化或非符号化)条件下,以件下,以人机交互方式人机交互方式对地图数据(包括空间数对地图数据(包括空间数据、属性数据和注记)进行编辑和处理,复合要据、属性数据和注记)进行编辑和处理,复合要素和简单要素之间的空间关系建立,对输入和装素
9、和简单要素之间的空间关系建立,对输入和装载的数据进行错误检查和处理,确定各种类型目载的数据进行错误检查和处理,确定各种类型目标的符号属性。标的符号属性。三、地图数据编辑与处理三、地图数据编辑与处理 6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能13地理数据库地理数据库数据块选择数据块选择图象数据图象数据可编辑地理要素层可编辑地理要素层几何数据增加、移几何数据增加、移动、删除和修改动、删除和修改地理属性地理属性连接连接简单要属建立简单要属建立语义关系语义关系建立建立图象配图象配准准控制点控制点拓扑维护拓扑维护复合要素复合要素数据块之间数据块之间拓扑建立拓扑建立Leve 0Leve 0L
10、eve 1Leve 1Leve 2Leve 2地理数据编辑与地理数据编辑与处理流程图处理流程图6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能14地图数据显示控制地图数据显示控制空间数据编辑空间数据编辑 属性数据编辑属性数据编辑 对输入和装载的数据进行错误检查和处理对输入和装载的数据进行错误检查和处理 确定点、线、面目标的拓扑关系确定点、线、面目标的拓扑关系 复合要素复合要素 确定数据块之间的拓扑关系确定数据块之间的拓扑关系 v 空间数据编辑的内容:空间数据编辑的内容:6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能15 四、数据处理和空间关系建立四、数据处理和空间关系建立 这
11、是一系列工具软件的集合,包括地图投这是一系列工具软件的集合,包括地图投影变换、几何量算、数据裁剪和拼接、空间关影变换、几何量算、数据裁剪和拼接、空间关系建立等,按用户要求重新组织数据,便于应系建立等,按用户要求重新组织数据,便于应用。对输入和编辑后的点、线、面空间数据进用。对输入和编辑后的点、线、面空间数据进行拓扑关系处理和生成,自动或半自动构面。行拓扑关系处理和生成,自动或半自动构面。建立数据块与数据块之间邻接相关关系。建立数据块与数据块之间邻接相关关系。6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能16地理数据库地理数据库待拓扑地理要素层待拓扑地理要素层提取待提取待拓扑的拓扑的链
12、链建立链号建立链号与地址的与地址的索引文件索引文件结点和链结点和链拓扑自动拓扑自动构建构建点、链、点、链、面目标自面目标自动匹配动匹配拓扑关系处理流程图拓扑关系处理流程图6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能17五、地图数据的检索和数据查询五、地图数据的检索和数据查询 通通过过地地图图数数据据查查询询功功能能实实现现对对空空间间和和属属性性数数据的空间查询。据的空间查询。检索,就是从地图数据库的全体数据集合中检索,就是从地图数据库的全体数据集合中按照检索条件迅速查找出用户所需要的部分内容。按照检索条件迅速查找出用户所需要的部分内容。地图数据库适用性的好坏,在很大程度上与检索地
13、图数据库适用性的好坏,在很大程度上与检索手段的多样性、适应性及检索速度的快慢有关。手段的多样性、适应性及检索速度的快慢有关。6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能18数据区数据区地图要素层地图要素层空间查询空间查询图形显示图形显示相关数据关联相关数据关联数据查询与检索流程图数据查询与检索流程图6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能19定定性性检检索索:也也称称标标题题检检索索。它它是是按按地地物物的的属属性代码从数据库中提取数据。性代码从数据库中提取数据。定定位位检检索索:也也称称开开窗窗检检索索。它它是是按按指指定定的的矩矩形范围提取范围内全部目标的数据。
14、形范围提取范围内全部目标的数据。识别号检索识别号检索:当物体的识别号为已知时,使:当物体的识别号为已知时,使用物体的识别号检索十分方便,且检索效率用物体的识别号检索十分方便,且检索效率提高。提高。v 地图数据库一般应具有如下检索功能:地图数据库一般应具有如下检索功能:6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能20拓拓扑扑检检索索:它它是是将将目目标标划划分分为为弧弧段段和和节节点点,给给定定弧弧段段或或节节点点检检索索出出一一批批与与给给定定元元素素相相关关联联或或者者相相邻接的元素。邻接的元素。组组合合检检索索:将将地地图图数数据据库库中中空空间间数数据据按按其其属属性性、位位
15、置置和和空空间间关关系系的的进进行行单单项项查查询询或或多多项项组组合合查查询询。组组合合检检索索的的应应用用,使使用用户户从从数数据据库库中中提提取取数数据据的的灵活性得到大大提高。灵活性得到大大提高。分分析析检检索索:用用于于实实现现对对地地理理网网络络的的基基于于网网络络拓拓扑扑关系的空间分析,最优路径分析。关系的空间分析,最优路径分析。6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能21六、地图数据操纵功能六、地图数据操纵功能 地地图图数数据据库库管管理理系系统统提提供供图图形形编编辑辑界界面面,用用户户通通过过该该界界面面可可以以实实现现对对数数据据库库的的基基本本操操作作,
16、包包括括:查查询询、插插入入、删删除除和和修修改改等等。图图形形编编辑辑是是适适合合空空间间数数据据特特点点的的数数据据编编辑辑方方式式,不不仅仅要要编编辑辑地地图图要要素素的的几几何何位位置置,而而且且还还要要编编辑辑要要素素的的描描述述信信息息以以及及要要素素之之间间的的空空间间关关系。系。6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能22地图数据库数据操纵流程地图数据库数据操纵流程6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能地理数据库地理数据库新建数据区新建数据区打开数据区打开数据区要素层定义要素层定义打开要素层打开要素层地理要素层管理地理要素层管理要素操作要素操作
17、要素选择查询要素选择查询数据库安全数据库安全与维护与维护新建数据块新建数据块打开数据块打开数据块关闭数据块关闭数据块关闭数据区关闭数据区数据块管理数据块管理关闭要素层关闭要素层要素修改删除要素修改删除复合要素建立复合要素建立DatasetDatasetSectionSectionLayerLayerFeatureFeature23v 数据区管理数据区管理 6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能包括新建数据区(对数据区进行定义,一个数包括新建数据区(对数据区进行定义,一个数据区对应一个数据库文件)据区对应一个数据库文件)打开数据区、要素层定义、要素层控制(包括打开数据区、要素层
18、定义、要素层控制(包括层删除、层排序、设置层图形缩放时视野范围、层删除、层排序、设置层图形缩放时视野范围、设置可视和可编辑标志等)设置可视和可编辑标志等)要素层维护(对一要素层的点、线、面数据结要素层维护(对一要素层的点、线、面数据结构进行增、删、改)构进行增、删、改)24v 数据选择与查询数据选择与查询6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能 通通过过可可视视化化的的空空间间数数据据和和属属性性数数据据选选择择地地理理目目标标。其其选择方式有:选择方式有:不不同同要要素素层层中中单单目目标标选选择择、同同一一要要素素层层中中多多目目标标选选择择(包括单选、圆形选择、矩形选择和
19、多边形选择)。(包括单选、圆形选择、矩形选择和多边形选择)。通通过过给给定定的的条条件件进进行行选选择择和和查查询询(SQLSQL查查询询),选选择择和和查查询询结结果果形形成成一一个个新新的的要要素素层层,它它可可以以是是被被选选择择要要素素层层的的一一个个映映射射,并并非非物物理理存存在在的的要要素素层层,提提供供给给某某些分析功能使用。些分析功能使用。也可以存储为一个物理要素层。也可以存储为一个物理要素层。25v 数据库安全与维护数据库安全与维护 6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能 包括数据安全访问控制、数据库备份、恢复与包括数据安全访问控制、数据库备份、恢复与容错
20、处理。容错处理。26提供按规范规定的数据交换标准格式;提供按规范规定的数据交换标准格式;按用户要求符号化处理输出到图形输出设备上按用户要求符号化处理输出到图形输出设备上。可进行电子地图全符号化显示。可进行电子地图全符号化显示。提供对点符、线符、面符进行设计的软件工具。提供对点符、线符、面符进行设计的软件工具。按按照照某某种种地地图图投投影影和和地地图图数数学学基基础础屏屏幕幕地地图图显显示示或或输出到绘图机、胶片输出机上等。输出到绘图机、胶片输出机上等。6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能七、数据输出与符号化七、数据输出与符号化27地图数据库地图数据库地理要素层地理要素层地
21、图投影与变换地图投影与变换地图符号库地图符号库地图显示地图显示数据块数据块6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能地地图图输输出出生生成成流流程程图图28包括地图数据库的转储、恢复功能,数据库的重包括地图数据库的转储、恢复功能,数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。这些功能通组织功能和性能监视、分析功能等。这些功能通常是由一些使用程序完成的。常是由一些使用程序完成的。空空间间数数据据库库的的重重组组织织、重重构构造造和和系系统统的的安安全全性性与与完整性控制等,是重要的维护方法。完整性控制等,是重要的维护方法。6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能八、数据
22、维护功能八、数据维护功能29地地图图数数据据库库在在长长期期的的运运行行过过程程中中,经经常常需需要要对对数数据据记记录录进进行行插插入入、修修改改和和删删除除操操作作,这这就就会会降降低低存存储储效效率率,浪费存储空间,从而影响地图数据库系统的性能。浪费存储空间,从而影响地图数据库系统的性能。重重组组指指在在不不改改变变地地图图数数据据库库原原来来的的逻逻辑辑结结构构和和物物理理结结构构的的前前提提下下,改改变变数数据据的的存存储储位位置置,将将数数据据予予以以重重新新组织和存放组织和存放。DBMSDBMS一一般般都都提提供供数数据据库库重重组组的的应应用用程程序序。因因地地图图数数据库重组
23、要占用系统资源,故重组工作不能频繁进行。据库重组要占用系统资源,故重组工作不能频繁进行。6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能v地图数据库的重组织地图数据库的重组织30应应用用环环境境和和用用户户需需求求改改变变时时,需需要要对对原原来来的的系系统统进进行行修修正正和和扩扩充充,因因此此需需要要部部分分地地改改变变原原来来地地图图数数据据库的逻辑结构和物理结构。库的逻辑结构和物理结构。重重构构指指局局部部改改变变地地图图数数据据库库的的逻逻辑辑结结构构和和物物理理结结构构。通过改写其概念模式的存储模式进行。通过改写其概念模式的存储模式进行。地地图图数数据据库库的的重重构构,对
24、对延延长长应应用用系系统统的的使使用用寿寿命命非非常常重重要要,但但只只能能对对其其逻逻辑辑结结构构和和物物理理结结构构进进行行局局部部修修改改和和扩扩充充,如如果果修修改改和和扩扩充充的的内内容容太太多多,就就要要考考虑开发新的应用系统。虑开发新的应用系统。6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能v地图数据库的重构造地图数据库的重构造31 地图数据库的地图数据库的完整性完整性,指数据的正确性、,指数据的正确性、有效性和一致性,主要有效性和一致性,主要由后映象日志来完成由后映象日志来完成,它,它是一个备份程序,当发生系统或介质故障时,利是一个备份程序,当发生系统或介质故障时,利
25、用它对数据库进行恢复。用它对数据库进行恢复。安全性安全性指对数据的保护,指对数据的保护,主要主要通过权限授予、审计跟踪,以及数据的卸出通过权限授予、审计跟踪,以及数据的卸出和装入来实现和装入来实现。6.1 6.1 GDBMSGDBMS的软件功能的软件功能v 地图数据库的完整性、安全性控制地图数据库的完整性、安全性控制32是是地地图图数数据据库库管管理理系系统统的的核核心心技技术术模模块块,即即按按地地图图数数据据模模型型,设设计计数数据据结结构构,在在结结构构化化数数据据基基础础上上对对地地图图数数据据进进行行存存储储和和检检索索,包包括括并并发发控控制制,安安全全性性检检查查、完完整整性性约
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