【正文】 j i j 距離計(jì)算公式 n 維非勻質(zhì)空間距離計(jì)算 q=,非歐氏距離 2022/5/29 38 實(shí)體之間的 時(shí)間 關(guān)系 ? 實(shí)體之間的時(shí)間聯(lián)系一般可以通過實(shí)體變化過程來反映。有些實(shí)體數(shù)據(jù)的變化周期很長(zhǎng)，如地質(zhì)地貌等數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化。而有些空間數(shù)據(jù)則變化很快，需要及時(shí)更新，如土地利用數(shù)據(jù)等。實(shí)體時(shí)間信息的表達(dá)和處理構(gòu)成了空間時(shí)態(tài)地理信息系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)庫(kù)的基本內(nèi)容。 2022/5/29 39 實(shí)體之間的 屬性 關(guān)系 ? 實(shí)體間的屬性聯(lián)系主要體現(xiàn)為屬性多級(jí)分類體系中的從屬關(guān)系、聚類關(guān)系和相關(guān)關(guān)系。 ? 從屬關(guān)系主要反映各實(shí)體之間的上下級(jí)和包含關(guān)系； ? 聚類關(guān)系是反映實(shí)體之間的相似程度及并行關(guān)系 。 ? 相關(guān)關(guān)系則反映不同類實(shí)體之間的某種直接或間接的并發(fā)或共生關(guān)系。 屬性聯(lián)系可以通過地理信息系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)加以實(shí)現(xiàn)。 2022/5/29 40 空間對(duì)象的層次關(guān)系 ? 分類對(duì)象的從屬和層次關(guān)系 ? 有明確的分類對(duì)象類別和嚴(yán)格的隸屬關(guān)系 高壓 711 電線架 715 管線 :7 地下電力線 與電纜 72 電力線 71 地下檢修井 74 管線 73 低壓 712 電桿 713 電塔 714 不依比例 7142 依比例 7141 2022/5/29 41 空間概念模型 ? 如何模擬：？ ? 地圖模型 ? 遙感模型 ? ER模型 2022/5/29 42 空間對(duì)象的地圖模型 點(diǎn)：位置：（ x， y） 屬性：符號(hào) 線：位置： (x1,y1),(x2,y2),?, (xn,yn) 屬性：符號(hào) — 形狀、顏色、尺寸 面：位置： (x1,y1),(x2,y2),? ,(xi,yi),?,( xn,yn) 屬性：符號(hào)變化 等值線 2022/5/29 43 空間對(duì)象的遙感影像模型 遙感傳感器平臺(tái) 傳感器 2022/5/29 44 ? 基本概念 ? 1976年， Ｒ模型（ EntityRelationship Model），用Ｅ Ｒ圖來描述概念模型。 ? 觀點(diǎn)：世界是由一組稱作 實(shí)體 的基本對(duì)象和這些對(duì)象之間的 聯(lián)系 構(gòu)成的。 實(shí)體聯(lián)系方法（ ER方法 ） 2022/5/29 45 實(shí)體、屬性和聯(lián)系 ? 實(shí)體 (Entity) 一個(gè)實(shí)體可以是一個(gè)具體的事物，也可以是一個(gè)抽象的事物。 ? 實(shí)體集 ? 個(gè)體實(shí)體 ? 屬性 描述實(shí)體或聯(lián)系的特性。屬性有屬性名、屬性類型、屬性定義域和屬性值之分。 2022/5/29 46 實(shí)體、屬性和聯(lián)系 ? 聯(lián)系 實(shí)體之間有聯(lián)系，聯(lián)系反映實(shí)體間的相互關(guān)系。這種聯(lián)系必然要在信息世界中進(jìn)行描述。 ? 聯(lián)系集： 實(shí)體間相同類型的聯(lián)系也構(gòu)成聯(lián)系集。 ? 聯(lián)系 本身也可以有描述屬性。 2022/5/29 47 ? 確定所有實(shí)體集合 用矩形方框表示實(shí)體集合，方框內(nèi)標(biāo)明實(shí)體集合名稱； ? 選擇實(shí)體集應(yīng)包含的屬性 用橢圓框表示屬性，通過無向邊連接到實(shí)體集。只有一個(gè)屬性的實(shí)體集可用屬性代替，附加到它參加的聯(lián)系上； ? 確定實(shí)體集之間的聯(lián)系 用菱形框表示，框內(nèi)標(biāo)明聯(lián)系的名稱，通過無向邊連接到參加聯(lián)系的每個(gè)實(shí)體集合； ? 確定實(shí)體集的關(guān)鍵字 用下劃線在屬性上標(biāo)明關(guān)鍵字的屬性集合； ? 確定聯(lián)系的類型 在用無向邊連接聯(lián)系到實(shí)體集時(shí)，在邊上注明 1或 n（多）來指明聯(lián)系的類型。 設(shè)計(jì) ER模型步驟 2022/5/29 48 示例 空間實(shí)體及其聯(lián)系的 ER表達(dá) 路段 屬性 路 屬性 邊 屬性 地塊 屬性 邊 屬性 邊 屬性 有 有 有 有 有 1 n n n 1 1 1 n n 1 2022/5/29 49 ECR（ entitycategroyrelationshipmodel）模型 ? 在 ER模型的基礎(chǔ)上，如果加入實(shí)體的分類的話，則得到 ECR模型 空間實(shí)體類 實(shí)體 屬性 面狀目標(biāo) 線狀目標(biāo) 點(diǎn)狀目標(biāo) 結(jié)點(diǎn) 坐標(biāo) 弧段 ECR模型 2022/5/29 50 ER模型特點(diǎn) ? 有豐富的語(yǔ)義表達(dá)能力，能充分反映現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)系，能滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的處理要求。 ? 易于交流和理解，因?yàn)樗灰蕾囉谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)和具體的 DBMS，所以它是 DBA、系統(tǒng)開發(fā)人員和用戶之間的橋梁。 2022/5/29 51 ER模型說明 ? 易于修改和擴(kuò)充。 ? 易于向各種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。 ? 實(shí)體、屬性和聯(lián)系這三個(gè)概念是有明確區(qū)分的，但對(duì)于某個(gè)具體的數(shù)據(jù)對(duì)象，究竟算它是實(shí)體，還是屬性或聯(lián)系，是相對(duì)的，這取決于應(yīng)用背景和用戶的觀點(diǎn)。 2022/5/29 52 ER模型缺點(diǎn) ? 側(cè)重于空間目標(biāo)自身的描述，難于描述空間目標(biāo)之間的一些重要的空間關(guān)系（如相交、穿越等）。 ? 難于描述空間實(shí)體之間的從屬、組合關(guān)系。 ? 主要用來表達(dá)某一時(shí)刻的空間實(shí)體及其相互關(guān)系，沒有考慮空間實(shí)體的時(shí)空變化，本質(zhì)上是非時(shí)態(tài)的。 2022/5/29 53 167。 3 邏輯模型 ? 從計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)來對(duì)數(shù)據(jù)建模。 是信息世界中的概念和聯(lián)系在計(jì)算機(jī)世界中的表示方法。一般有嚴(yán)格的形式化定義，以便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。 ? 從抽象的層次上描述和模擬了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動(dòng)態(tài)行為和約束條件 ? 如層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型。 2022/5/29 54 數(shù)據(jù)模型的三要素 ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)操作 ? 約束條件 2022/5/29 55 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：描述系統(tǒng)的 靜態(tài)特性 ，即組成數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)象類型 。包括： ? 數(shù)據(jù)本身：類型、內(nèi)容、性質(zhì)。如網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄，關(guān)系模型中的域、屬性，關(guān)系等。 ? 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系：例如網(wǎng)狀模型中的系型（ Set Type） ? 在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中一般按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)模型。 2022/5/29 56 數(shù)據(jù)操作 ? 描述系統(tǒng)的 動(dòng)態(tài)特性 ， 即對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作方法及操作規(guī)則。一般有檢索、更新（插入、刪除、修改）操作。 ? 數(shù)據(jù)模型要定義操作含義 、 操作符號(hào) 、 操作規(guī)則 ， 以及實(shí)現(xiàn)操作的語(yǔ)言 。 2022/5/29 57 數(shù)據(jù)約束條件 ? 數(shù)據(jù)的 約束條件 是完整性規(guī)則的集合，規(guī)定數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)及狀態(tài)變化所應(yīng)滿足的條件，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。 ? 約束條件的主要目的是使數(shù)據(jù)庫(kù)與它所描述的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)相符合。 ? 設(shè)計(jì)時(shí)：使數(shù)據(jù)模型正確、真實(shí)、有效地反映現(xiàn)實(shí) ? 運(yùn)行時(shí)：保證數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)值真實(shí)地體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的狀態(tài) 2022/5/29 58 數(shù)據(jù)模型類型 ? 層次模型 ? 網(wǎng)狀模型 ? 關(guān)系模型 ? 面向?qū)ο竽Ｐ? 2022/5/29 59 層次數(shù)據(jù)模型 ? 層次數(shù)據(jù)模型的概念 ? 層次數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)的組織 ? 層次數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ? 層次數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn) 2022/5/29 60 層次數(shù)據(jù)模型的概念 ? 層次數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的典型代表產(chǎn)品是 IBM公司的 IMS(Information Management System)，是世界上第一個(gè) DBMS產(chǎn)品。 ? 層次數(shù)據(jù)模型是用 有向樹結(jié)構(gòu) 表示各類實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。 ? 樹的每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型，描述某類實(shí)體。 ? 每個(gè)記錄類型包含若干數(shù)據(jù)項(xiàng)表示實(shí)體的屬性。 ? 記錄類型之間的聯(lián)系用結(jié)點(diǎn)之間的連線（有向邊）表示。 ? 上一層記錄類型和下一層記錄類型的聯(lián)系是 1:N聯(lián)系 。 2022/5/29 61 層次數(shù)據(jù)模型的概念 ? 在數(shù)據(jù)庫(kù)中定義滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型： ? 有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn) ? 根以外的其他結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。 ? 層次數(shù)據(jù)模型的建模規(guī)則： ? 樹的結(jié)點(diǎn)表示實(shí)體記錄類型； ? 父結(jié)點(diǎn)和子結(jié)點(diǎn)必須是不同的實(shí)體類型； ? 結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系必須是一對(duì)多的聯(lián)系。 2022/5/29 62 層次數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)的組織 ? 由于層次數(shù)據(jù)模型用樹型結(jié)構(gòu)表示實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)系。因此，層次數(shù)據(jù)模型便于處理一對(duì)多的實(shí)體聯(lián)系，即記錄類型之間的 1:N聯(lián)系。 ? 層次數(shù)據(jù)模型處理記錄類型之間多對(duì)多的聯(lián)系，或者一個(gè)記錄類型有多個(gè)雙親的情況比較麻煩，必須轉(zhuǎn)化為多個(gè)一對(duì)多的聯(lián)系。 ? 以矢量多邊形數(shù)據(jù)的組織為例 2022/5/29 63 層次數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)的組織 2022/5/29 64 層次數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù) 的存儲(chǔ) ? 層次數(shù)據(jù)庫(kù)不僅要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)本身，還要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)間的層次聯(lián)系。常用 的 實(shí)現(xiàn)方法： ? 鄰接法： ? 按照層次樹前序 遍歷 的順序把所有記錄值依次鄰接存放。 ? 鏈接法： ? 用指針來反映數(shù)據(jù)記錄間的層次關(guān)系，每一個(gè)記錄設(shè)立兩類指針，分別指向最左邊的子女和 右邊 的兄弟。 無論采用哪種存儲(chǔ)方法，層次數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過雙親結(jié)點(diǎn)遍歷。 2022/5/29 65 層次模型的操作和完整性約束 ? 主要有查詢和插入、刪除和更新 ? 特點(diǎn) ? 完整性約束 ? 插入時(shí)，不能插入無雙親的子女結(jié)點(diǎn) ? 刪除時(shí)，刪除雙親結(jié)點(diǎn)，也即刪除了子女結(jié)點(diǎn) ? 更新所有相應(yīng)記錄，保證數(shù)據(jù)一致性 2022/5/29 66 層次數(shù)據(jù) 模型的特點(diǎn) ? 優(yōu)點(diǎn)： ? 模型簡(jiǎn)單，使用方便。 ? 對(duì)實(shí)體間聯(lián)系固定，且預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)，性能較好。 ? 提供了良好的完整性支持 ? 對(duì)一對(duì)多層次關(guān)系描述有優(yōu)勢(shì)。 ? 缺點(diǎn)： ? 數(shù)據(jù)查詢和更新操作復(fù)雜，導(dǎo)致應(yīng)用程序編寫困難，難以反向查詢。 ? 難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)充 ,因?yàn)閿?shù)據(jù)的更新涉及許多指針。 ? 層次命令具有過程式性質(zhì)，要求用戶了解數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)，并在數(shù)據(jù)操縱 時(shí) 顯式地給出存儲(chǔ)路徑 ? 模擬多對(duì)多關(guān)系是導(dǎo)致物理存儲(chǔ)上的冗余 ? 數(shù)據(jù)獨(dú)立性差 ? 基本上只能表示一對(duì)多關(guān)系。 2022/5/29 67 ? 網(wǎng)狀 數(shù)據(jù)模型的概念 ? 網(wǎng)狀 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)的組織 ? 網(wǎng)狀 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ? 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn) 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型 2022/5/29 68 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的概念 ? 最典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型是美國(guó) CODASYL (Conference On Data System Language )的數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)組 DBTG (Data BaseTask Group)提供的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告 , 稱為 DBTG報(bào)告。 1977年 CODASYL的 DBTG 報(bào)告制定了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本術(shù)語(yǔ)、概念和接口的標(biāo)準(zhǔn)。 2022/5/29 69 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的概念 ? 有向圖結(jié)構(gòu)的表示 ? 圖中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)實(shí)體記錄類型，每個(gè)記錄類型包含若干數(shù)據(jù)項(xiàng)表示實(shí)體的屬性。 ? 結(jié)點(diǎn)之間的連線（有向邊）表示不同記錄類型之間的聯(lián)系，由于任意兩個(gè)不同的記錄類型之間都可能有連線，甚至兩個(gè)不同的記錄類型之間可能有多條連線，所以必須為每條連線取一個(gè)單獨(dú)的名字。 ? 這一聯(lián)系也必須是一對(duì)多的聯(lián)系；即上一層記錄類型和下一層記錄類型的聯(lián)系是 1:N聯(lián)系。 2022/5/29 70 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的概念 ? 在數(shù)據(jù)庫(kù)中定義滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型： ? 允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)； ? 至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親結(jié)點(diǎn)。 ? 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的建模規(guī)則： ? 有向圖的結(jié)點(diǎn)表示實(shí)體記錄類型； ? 父結(jié)點(diǎn)和子結(jié)點(diǎn)必須是不同的實(shí)體類型； ? 父結(jié)點(diǎn)和子結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系必須是一對(duì)多的二元聯(lián)系，每個(gè)聯(lián)系要有一個(gè)唯一的聯(lián)系名。 2022/5/29 71 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)的組織 ? 層次模型中子女結(jié)點(diǎn)和雙親結(jié)點(diǎn)的聯(lián)系是唯一的，而在網(wǎng)狀模型中這種聯(lián)系可以不唯一。因此，在網(wǎng)狀模型中要為每個(gè)聯(lián)系命名，并要指出與該聯(lián)系有關(guān)的雙親記錄和子女記錄。 ? 在網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型中，雖然每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)父結(jié)點(diǎn)，但是每個(gè)雙親記錄和子女記錄之間的聯(lián)系只能是 1： N的聯(lián)系，因此，在網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型中，對(duì)于 M：N的聯(lián)系， 必須人為地增加記錄類型， 把 M： N的聯(lián)系分解為多個(gè) 1： N的二元聯(lián)系。 2022/5/29 72 a d c f e b 1 2 4 3 Ⅰ Ⅱ 5 M a b c d 1 2 3 4 5 e f Ⅰ Ⅱ