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数据库系统. 数据组织管理的常用模式. （ 1 ）以程序为核心的独立文件管理。 Word/DOC ， Excel/XLS ， AutoCAD/DWG （ 2 ）文件管理系统。 Shapefile （ 3 ）专用数据库。 ArcGIS 提供 File Geodatabase （ 4 ）通用数据库。 Oracle, DB2, Informix, SQL Server, Access, Foxpro 不同模式的界限往往是模糊的，四种模式长期共存，发挥各自的特点。在很多场合，数据量大、内容复杂，多种模式会并存使用。
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数据组织管理的常用模式 • （1）以程序为核心的独立文件管理。Word/DOC ，Excel/XLS ，AutoCAD/DWG • （2）文件管理系统。 Shapefile • （3）专用数据库。ArcGIS 提供 File Geodatabase • （4）通用数据库。Oracle, DB2, Informix, SQL Server, Access, Foxpro • 不同模式的界限往往是模糊的，四种模式长期共存，发挥各自的特点。在很多场合，数据量大、内容复杂，多种模式会并存使用。 • 现实中，采用文件系统管理的大量数据，往往也称“数据库”。
从文件系统到数据库系统的主要原因 • 数据量增大，相互联系复杂，数据持久保存，多用户应用。 • 数据库系统的特点 • （1）数据共享。 • （2）减少冗余。 • （3）并发控制。 • （4）数据独立性较高。 • （5）安全防范性好。 • （6）其他，如：数据完整性检查。分布式运行、计算机故障恢复、等等。
DBMS处于数据库系统的核心地位 • 数据库系统的构成： • (1)软件（DBMS为核心）， • (2)数据（量很大，有组织地存放）， • (3)硬件（主要是通用的计算机及其相关设备，也有一定专用性，如：数据库服务器）， • (4)管理人员（大型数据库由专门的集体管理）。 • 数据库管理系统（Database Management System）是一种软件，对数据库进行集成式管理。有无DBMS是文件系统和数据库系统的主要区别。
基于关系模型的数据库系统 基本特点 表状结构：列（属性项、数据项、域、字段），行（记录、元组）。属性值可以灵活修改，列的名称不能重复，允许增减，不同列组成行结构（记录格式），行数可灵活增减。
关系型数据库最常用的三项查询功能 关系数据库有各种操纵，也有各种数据约束功能。数据查询是最重要的应用，根据关系代数原理，可以在5个基本操作的基础上进一步组合，实现各种查询。但在实际使用中，最常用的查询功能为3种： （1）投影。从表中指定某些列，形成新表。(ArcMap中字段的可见性) （2）选择。从表中选出满足某些条件的行，形成新表。(Select By Attribute) （3）连接。按满足某种条件（往往是属性值相等），从两个表中选出对应的行，组合成新表。(Join / Relate / Relationship) 上述三种功能可满足现实生活中绝大多数查询需要，其他查询功能相对偶然，暂不讨论，查询的结果在逻辑上依然是关系（表）。 表和表的连接有一对一、多对一、一对多3种方式。 数据库维护：行、列、表的添加、删除，属性值的修改，访问权限的设置，等等。
常用查询功能举例 查询一：来自四川的学生，分布在哪些学院，主修什么专业，姓名是什么。在“学生情况表”中针对属性“籍贯”，选择属性值等于“四川”，投影“姓名”、“主修专业”、“所属学院”，得到临时表，该表仅3列，为学生情况表的子集，所有行均对应四川籍的学生。
查询二：职称为教授的教师，主讲哪些课程。在“教师情况表”中选出“职称”等于“教授”的行，投影“职员号”，连接到“课程情况表”中的“主讲教师号”，用等于连接，再投影“课程名”，得到的临时表仅有一列：“课程名”，是课程情况表的子集。本项查询的连接功能逻辑上为一对多的关系，一位教师主讲的课程可能是多门，或者是一门，也可能没有。查询二：职称为教授的教师，主讲哪些课程。在“教师情况表”中选出“职称”等于“教授”的行，投影“职员号”，连接到“课程情况表”中的“主讲教师号”，用等于连接，再投影“课程名”，得到的临时表仅有一列：“课程名”，是课程情况表的子集。本项查询的连接功能逻辑上为一对多的关系，一位教师主讲的课程可能是多门，或者是一门，也可能没有。 常用查询功能举例
常用查询功能举例 查询三：选修普通化学课程，有哪些学生。在“课程情况表”中，选出“课程名”等于“普通化学”，投影“课程号”，连接到“选课注册表”的“课程号”，再投影到“学号”，连接到“学生情况表”中的“学号”，投影到“姓名”。本项查询有两次连接，跨越3个表，第一次连接是一对多，每门课会有多个学生注册，第二次连接是一对一，同一个学生不能在同一学期重复注册同一门课程。
常用查询功能举例 查询四：机械制造专业的学生，所选课程中有哪些主讲教师，查出课程名称，教师姓名。在“学生情况表”中选择“主修专业”等于“机械制造”，投影“学号”，连接到“选课注册表”中的“学号”，投影到“课程号”，作第二次连接，连接到“课程情况表”的“课程号”，再投影到“课程名称”、“主讲教师”，用“主讲教师”和“教师情况表”中的“职员号”连接，投影到“姓名”，查询结果也是临时表，有“课程名称”、教师“姓名”两列，是课程情况表、教师情况表两个的子集之并。
关系数据库的优缺点 优点： （1）数据结构简单、概念单一。 （2）使用方便。 （3）功能较强。 （4）数据独立性高（同样的存储方式能适应多种应用）。 缺点： （1）查询效率较低。对复杂查询，相互连接的表一多，计算机处理量激增。 （2）复杂事物表述能力弱。单一的表结构较难适应结构复杂的应用对象。 针对关系数据库的结构化查询语言（Structured Query Language，SQL）是通用国际标准。可用SQL编程序，也可命令方式输入，即可查询，又可维护。 关系型数据库系统在一般事物处理领域得到广泛应用，成为数据库的主流。
调整字段的可见性、假名：投影条件组合查询：选择Join和Relate：连接条件组合查询（Select By Attributes）对应SQL
地理信息系统数据管理的模式 • 在地理信息系统领域，提出了地理－关系数据模型，刚开始阶段，空间数据用文件系统管理，属性数据用关系型数据库管理。后来发展成集成式地理－关系数据库系统，空间、属性数据由一个DBMS集成管理。
GIS数据管理软件的实现 • Shapefile是地理－关系数据模型，但是文件系统。 • Personal Geodatabase是小规模的集成式地理－关系数据库系统。矢量坐标用大二进制单字段（Binary Large Object，BLOB）。 • File Geodatabase是中等规模的集成式地理－关系数据库。 • 基于对象－关系模型的数据库系统（Object Oriented－Relational Database System, ORDBS）。有多种软件产品可以利用对象—关系数据库管理矢量型空间、属性数据。 • 面向对象软件技术最初是推行面向对象的程序设计语言。后来也影响到数据库技术的发展，产生了面向对象数据模型为基础的数据库管理系统（OODBMS）。基于面向对象模型的数据库主要是为了满足三方面的需求： • （1）构造比较复杂的数结构，还允许用户自行扩充。既解决关系数据库难以构造复杂数据结构的问题，又可克服专用数据库适性面窄的问题。 • （2）具有特别操作功能。超越一般查询、添加、删除、修改等基本操作，使数据库管理系统除了常规管理功能，具有数据处理能力，允许用户进一步组合，简化应用开发，提高处理效率。 • （3）操作和数据可以相互集成。访问数据时可实现对数据的操作，执行操作时可自然对应所需的数据。 • 完全的面向对象数据库管理系统未得到推广，吸取面向对象思想的关系型数据库系统（ORDBS）却获得了初步成功，而且进入了地理信息系统领域。 • 对象－关系模型应用效果较明显的领域有：市政、公用设施管理，土地、房产管理。
地理－关系模型主要针对矢量,某些情况下也可用于栅格。地理－关系模型主要针对矢量,某些情况下也可用于栅格。
小 结 • 数据量大、管理复杂而产生了数据库系统。 • 目前通用的数据库系统普遍基于关系模型，以表状结构为基础，特别适合属性数据的查询、管理。 • 选择、投影、连接是关系型数据库最常用的三种功能。具体操作顺序往往是灵活的，并不影响查询结果的正确性。软件的界面也是多变的，但是内在功能是按关系数据库理论而实现的，而且往往用SQL语言实现。 • 矢量型地理信息系统普遍采用地理—关系模型，空间、属性数据可以是文件系统，也可以是数据库系统。为了采用数据库系统，在地理－关系模型的基础上发展出了集成式地理－关系模型，对象关系模型。 • 栅格、不规则三角网一般用文件系统，也可用数据库系统。 • 面向对象是软件开发的方法，原先侧重在编程语言、程序设计，带来了软件开发的可重用性、灵活性优势，目前也进入数据库领域，使数据库管理系统具有更强的处理能力、存储结构比较复杂的数据。但对使用软件的一般用户来说，仅感受到使用方便，二次开发简便，软件更新节奏加快，不一定直接体会到面向对象有什么特殊性。
