【文章內(nèi)容簡介】 7 4 建設(shè)技術(shù)路線 奉賢海洋信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)路線如圖 41 所示。 數(shù) 據(jù) 源 分 析數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng) 建 設(shè)數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng)數(shù) 據(jù) 庫 模 式 設(shè) 計 數(shù) 據(jù) 預(yù) 處 理數(shù) 據(jù) 質(zhì) 量 控 制 、入 庫 操 作數(shù) 據(jù) 訪 問接 口信 息 共 享 運 行 管 理 圖 41 奉賢海洋信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 建設(shè)技術(shù)路線圖 1）統(tǒng)一規(guī)劃、整體布局、分步實施、先進實用、共建共享； 2）建立標準、規(guī)范體系，保證 系統(tǒng)的統(tǒng)一性、可靠性和高效性； 3）通過業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)查，明確系統(tǒng)需求和功能，構(gòu)建系統(tǒng)業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流； 4）采用模塊化的設(shè)計方法，確保系統(tǒng)建設(shè)和服務(wù)的靈活性與適應(yīng)性； 5）建立包括數(shù)據(jù)查詢、更新維護和數(shù)據(jù)管理平臺操作權(quán)限控制等信息安全保障體系。 8 5 數(shù)據(jù)依賴識別和數(shù)據(jù)規(guī)范化技術(shù) 奉賢 海洋 信息 數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)來源基本為調(diào)查數(shù)據(jù)，一般為儀器監(jiān)測記錄數(shù)據(jù)和采樣化驗數(shù)據(jù)，比如氣象、水文 、地形 等。 針對奉賢海洋信息數(shù)據(jù)之間因缺乏業(yè)務(wù)邏輯無法確立依賴關(guān)系的現(xiàn)狀，本 系統(tǒng) 提出了根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)模式識別數(shù)據(jù)依賴的方法，并應(yīng) 用于數(shù)據(jù)庫模式的規(guī)范化設(shè)計，通過理論分析和實際應(yīng)用證明海洋 信息 數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計達到 3NF 范式。 奉賢 海洋 信息 數(shù)據(jù)庫 系統(tǒng) 中數(shù)據(jù)表的組成結(jié)構(gòu)包括： 1）基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)，來源于調(diào)查中的數(shù)字化儀表的自動記錄文件格式； 2）根據(jù)海洋管理職能以及海洋信息的公眾需求，抽取內(nèi)容 不同的調(diào)查數(shù)據(jù)并組合為專題信息，對應(yīng)的表稱為組合表。下圖為海洋 環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測的規(guī)范化數(shù)據(jù)模式。 氮 氮 氮I D氮 氮 氮 氮氮 氮氮 氮 氮 氮氮 氮 氮氮 氮 氮 氮氮 氮氮 氮. . . . . .氮 氮 氮 氮I D氮 氮 氮 氮氮 氮 氮 氮 氮 氮氮 氮 氮 氮 氮 氮氮 氮 氮 氮 氮 氮氮 氮 氮 氮 氮 氮氮 氮氮 氮 氮. . . . . .氮 氮 氮氮 氮 氮氮 氮 氮 氮氮 氮 氮 氮氮 氮 氮氮 氮氮 氮 氮 氮氮 氮 氮I D氮 氮 氮 氮氮 氮氮 氮 氮 氮氮氮氮. . . . . .氮 氮 氮 氮I D氮 氮 氮 氮氮 氮氮 氮 氮 氮氮 氮氮 氮氮 氮 氮. . . . . . 圖 51 海洋環(huán)境數(shù)據(jù)庫中基表和組合表 數(shù)據(jù)模式 9 重金屬、氮磷硅等觀測數(shù)據(jù)和水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測站位信息為基表， 水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測站位航次信息嵌入到不同的質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)中，形成組合表，即在上圖中，組合表中定義外鍵 “ 站位 編號 ” 和監(jiān)測站位 信息表的主鍵 “ ID” 實現(xiàn)信息關(guān)聯(lián)。 基表的數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)依賴分析 基表即調(diào)查數(shù)據(jù)為儀器監(jiān)測或分析數(shù)據(jù)，相互之間無業(yè)務(wù)邏輯 從 而缺乏明確的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系，為了滿足 1NF 范式要求，現(xiàn)有基表的主鍵為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)自動生成的 ID 號。缺乏業(yè)務(wù)邏輯上的數(shù)據(jù)依賴，導(dǎo)致基表之間不存在傳遞函數(shù)依賴，基表中的函數(shù)依賴可以歸結(jié)為：部分函數(shù)依賴導(dǎo)致的數(shù)據(jù)冗余。比如潮位觀測數(shù)據(jù)如下表所示。 表 51 潮 位 觀測數(shù)據(jù)記 錄 潮 位觀測數(shù)據(jù) 站位代碼 ， 觀測年 ， 觀測月 ， 觀測日 ， 潮時 ， 潮高 潮 位觀 測站 位數(shù)據(jù) 站位編號 ， 站位名稱 ， 站位經(jīng)度 ， 站位緯度 ， 郵編 ， 聯(lián)系電話 ， 聯(lián)系地址 ， 建站時間 ， 站址 聯(lián)系人 ， 備注 來自于儀器自動記錄的單次記錄中都包含有 ： 潮 位 觀測數(shù)據(jù)、觀測站位信息和驗潮儀的狀況信息。根據(jù)常識可知：觀測站位信息和驗潮儀的狀況信息是客觀存在且較固定的，與 固定時間的潮位 記錄沒有依賴關(guān)系，在原始記錄中導(dǎo)致這樣的信息大量冗余。按 數(shù)據(jù)庫模式規(guī)范化設(shè)計理論中 消除部分函數(shù)依 賴規(guī)范化方法，定義嵌入的實體為一個基表，則可歸結(jié)為以下組合表規(guī)范化的第一種情形：一個實體信息完全嵌套在基表中，規(guī)范化處理如下 節(jié) 所示。 組合表的數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)依賴分析 組合表和單表之間因為嵌套關(guān)系 —— 完全嵌套和部分嵌套而呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)依賴歸結(jié)為部分依賴和傳遞依賴。 定義 （ 組合表的嵌入字段 ） 將組合表 A 中具有的來自于基表 B 的字段統(tǒng)稱為 10 A 嵌入 B 字段。 第一種情形：組合表 A 嵌入基表 B 的字段集合 C 非空， C 中包含 B 的任意關(guān)鍵字，即 B 完全被嵌套在表 A 中。 消除部分函數(shù)依賴實現(xiàn)數(shù)據(jù)模式規(guī)范化可采取以下方法：組合表 A 嵌入基 表B 字段集 C 只保留 B 表的關(guān)鍵字 P 作為外鍵， C 中其他字段則從 A 表的數(shù)據(jù)模式中消除。 在表 1 中， 潮 位 觀測站位數(shù)據(jù)是一個不依賴于 潮 位 觀測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)實體但卻被其完全嵌套，按部分函數(shù)依賴的規(guī)范化處理達到 2NF 范式， 潮 位 觀測站位數(shù)據(jù)為一個獨立的基表，由于該表的字段之間不存在數(shù)據(jù)依賴關(guān)系，按 已有 文獻可知它的所有字段組合為一個關(guān) 鍵字，為了引用表中元組的方便，通常為該表定義一個系統(tǒng)自動增值的 標 識碼 ID，即為該表的關(guān)鍵字并作為 潮 位 觀測數(shù)據(jù)表中的外鍵，從而消除了部分函數(shù)依賴并實現(xiàn)了信息的引用。 第二種情形：組合表 A 嵌入基表 B 的字 段集合 C 非空， C 不包含 B 的任意關(guān)鍵字，即 B 部分嵌套在表 A 中。因為 C 未包含 B 的任意關(guān)鍵字，設(shè) A 的所有字段集合為 C′，此時 A 表中 {C′C}的值和 C 的值為 1:n 的關(guān)系。按 1NF 范式要求，解決辦法有： （ 1）嵌入字段集 C 完全嵌套在 A 的數(shù)據(jù)模式中，此時表 A 中相同的 {CC}值與 n 組對應(yīng)的 C 值組合在一起。即基本字段 {C′C}在 n 個元組中具有相同的值，存在一定的數(shù)據(jù)冗余，若修改或插入 {C′C}中某個字段的值就必須維護 n 個元組，以便保持數(shù)據(jù)的一致性。 （ 2）嵌入字段集 C 并不嵌套在 A 的數(shù)據(jù)模式中，而是根據(jù) A 表的數(shù)據(jù)模式中出現(xiàn) {C′C}的值和 C 的值出現(xiàn) 1:n的關(guān)系重新定義一個基本表 P 和一個關(guān)聯(lián)表 M表。 基本表 P 的數(shù)據(jù)模式組成為：系統(tǒng)自動增值的 標 識碼 ID 和字段集 C；基表 B的模式基于基表 P 進行改造，增加一個字段為對應(yīng)基表 P 的 標 識碼 ID 的外鍵 ID_P，并從基表 B 中去掉已定義在基表 P 中的字段集 C。 上述規(guī)范化處理，緣于 B 表原來的數(shù)據(jù)模式中數(shù)據(jù)依賴 PID_B→C ，即 B 中所有字段集 C′′具有屬性： { C′′C}的值和 C 的值出現(xiàn) 1:1 的關(guān)系。 由于字段集 C 已經(jīng)從表 B 的數(shù)據(jù)模式中消除，并定義到表 P 的數(shù)據(jù)模式中， 11 按數(shù)據(jù)庫規(guī)范化定理可知 B 表已經(jīng)消除了傳遞函數(shù)依賴帶來的數(shù)據(jù)冗余和更新、插入異常。 相反地，表 A 中沒有包括 B 的關(guān)鍵字，根據(jù)上述描述， A 的數(shù)據(jù)模式中存在{C′C}的值和 C 的值為 1:n 的關(guān)系。 A 表的規(guī)范化方法如下。 關(guān)聯(lián)表 M 的數(shù)據(jù)模式定義為：系統(tǒng)自動增值的 標 識碼 ID_M、對應(yīng)表 A 的 標識碼的外鍵 PID_A、對應(yīng)基表 P 的 標 識碼的外鍵 PID_P，并從基表 A 中去掉已定義在基表 P 中的字段集 C。 由于 A 表中不包含 B 表和 P 表中任意字段，故 A 表中不存在函數(shù)決定字段集C 的數(shù)據(jù)依賴，也就不存在導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余和更新、插入異常的部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴。 由 于關(guān)聯(lián)表 M 的數(shù)據(jù)模式中未包含表 A 的數(shù)據(jù)模式中字段集 C′，表 P 的數(shù)據(jù)模式中字段集 C，故根據(jù)規(guī)范化理論，表 A，表 P 和關(guān)聯(lián)表 M 的數(shù)據(jù)模式不受上述傳遞函數(shù)依賴