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齐齐哈尔大学地理科学 陈凯 第一节 数据库概述 数据库技术是20世纪60年代初开始发展起来的一门数据管理自动化的综合性新技术。 建立数据库不仅仅是为了保存数据，扩展人的记忆，而主要是为了帮助人们去管理和控制与这些数据相关联的事物。地理信息系统中的数据库就是一种专门化的数据库，由于这类数据库具有明显的空间特征，所以有人把它称为空间数据库。 一、数据库（database，DB）的定义： 1、定义：数据库就是为了一定的目的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储、管理和应用的相互关联的数据集合。 2、数据库与传统的数据管理的差别 计算机对数据的管理经过了三个阶段 ： 程序管理阶段 、文件管理阶段 、数据库管理阶段 数据库是数据管理的高级阶段，它与传统的数据管理相比有许多明显的差别，其中主要的有两点： 一是数据独立于应用程序而集中管理，实现了数据共享，减少了数据冗余，提高了数据的效益； 二是在数据间建立了联系，从而使数据库能反映出现实世界中信息的联系。 3、空间数据库的特点 地理信息系统的数据库(简称为空间数据库)是某区域内关于一定地理要素特征的数据集合。 空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点： (1) 数据量特别大； (2) 不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系； (3) 数据应用范围相当广泛。 二、数据库的主要特征 数据库方法与文件管理方法相比，具有更强的数据管理能力。数据库具有以下主要特征： 1、数据集中控制特征 数据库集中控制和管理有关数据，以保证不同用户和应用可以共享数据。 2、数据冗余度小的特征 冗余是指数据的重复存储。在数据库中应该严格控制数据的冗余度。 3、数据独立性特征 数据独立是数据库的关键性要求。数据独立是指数据库中的数据与应用程序相互独立，即应用程序不因数据性质的改变而改变；数据的性质也不因应用程序的改变而改变。 数据库的主要特征2 4、复杂的数据模型 数据模型能够表示现实世界中各种各样的数据组织以及数据间的 联系。复杂的数据模型是实现数据集中控制、减少数据冗余的前提和保证。采用数据模型是数据库方法与文件方式的一个本质差别。 数据库常用的数据模型有三种：层次模型，网络模型和关系模型。 数据库的主要特征2 5、数据保护特征 数据保护对数据库来说是至关重要的，一旦数据库中的数据遭到破坏，就会影响数据库的功能，甚至使整个数据库失去作用、数据保护主要包括四个方面的内容：安全性控制、完整性控制、并发控制、故障的发现和恢复。 三、数据库的系统结构 数据库是一个复杂的系统。数据库的基本结构可以分成三个层次：物理级、概念级和用户级。 1、物理级(也称内模式或存储模式) ：数据库最内的一层。它是物理设备上实际存储的数据集合(物理数据库)，是数据物理结构和存储结构的描述。 2、概念级(也称模式或逻辑模式) ：是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。 3、用户级(也称子模式或外模式) ：是数据库用户看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 四、数据库中数据组织方式 数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据项、记录、文件和数据库。 1、数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、基本项、字段等。 2、记录：由若干相关联的数据项组成。对大多数据库系统，记录是处理和存储信息的基本单位。 3、文件：文件是一给定类型的(逻辑)记录的全部具体值的集合。 4、数据库：是比文件更大的数据组织。数据库是具有特定联系的数据的集合，也可以看成是具有特定联系的多种类型的记录的集合。数据库的内部构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系，不能孤立存在。 五、数据间的逻辑联系 数据之间的逻辑联系主要有三种： 1、一对一的联系(1：1) 这是一种比较简单的联系方式，这种联系可以表达为：在集合A中存在一个元素ai，则在集合B中就有一个且仅有一个bj与之联系。 数据间的逻辑联系2 2、一对多的联系(1：N) 这种联系可以表达为：在集合A中存在一个ai,则在集合B中存在一个子集B′＝(bj1，bj2…bjn)与之联系。通常，B′是B的一个子集。 3、多对多的联系(M：N) 这是现实中最