第四章 空间数据库

　　4．1 概述

　　数据库是一门发展迅速，应用面极广的计算机数据管理技术。它已经广泛地应用到各个部门，从一般事务处理到各种专门化数据的存贮管理。从发展的历史看，数据库是数据管理的高级阶段，它是由文件管理系统发展起来的。

　　一、数据库系统包含的内容

　　1．以特定结构存贮的相关联数据的集合。它独立于应用程序而存在，它是数据库系统的核心和管理对象。

　　2．使用数据库中数据的用户，可以采用批处理和交互式使用数据。

　　3．数据库管理软件系统称数据库管理系统(DBMS-Database Management System)。用来对数据库中数据的操作提供一种公用的方法。

　　二、数据库的主要特点

　　1．实现数据共享。这是促成发展数据库技术的一个主要原因，也是数据库技术先进性的一个主要体现。数据共享包含所有用户可同时存取数据库中数据，也包括用户可以用各种方式通过接口使用数据库，并提供数据共享。

　　2．减少数据的冗余度。同文件系统相比，由于数据库实现了数据共享，从而避免了用户各自建立应用文件。减少了大量重复数据，减少了数据冗余度，维护了数据的一致性。

　　3．数据的独立性。数据的独立性包括数据库中数据库的逻辑结构同应用程序相互独立，也包括数据物理结构的变化不影响数据的逻辑结构。

　　4．数据实现集中控制。文件管理方式中，数据处于一种分散的状态，不同的用户或同一用户在不同处理中其文件之间毫无关系。利用数据库可对数据进行集中控制和管理，并通过数据模型表示各种数据的组织以及数据间的联系。

　　5．数据一致性及可维护性，以确保数据的安全性和可靠性。主要包括：

　　1)安全性控制：以防止数据丢失，错误更新和越权使用。

　　2)完整性控制：保证数据的正确性、有效性和相容性。

　　3)并发控制：使在同一时间周期内，允许对数据实现多路存取，又能防止用户之间的不正常交互作用。

　　4)故障的发现和恢复：由数据库管理系统提供一套方法，可及时发现故障和修复故障，从而防止数据被破坏。

　　三、数据库的系统结构

　　目前世界上有数以百计的数据库系统，尽管种类不同，但它们的结构基本类似。数据库的基本结构分三个层次，反映了观察数据库的三种不同角度。

　　1．物理数据层。它是数据库的最内层，是物理存贮设备上实际存储的数据的集合。这些数据是原始数据，是用户加工的对象，由内部模式描述的指令操作处理的位串、字符和字组成。

　　2．概念数据层。概念数据层是数据库结构中的中间一层，它是数据库的整体逻辑表示。指出了每个数据的逻辑定义及数据间的逻辑联系，是存贮记录的集合。它所涉及的是数据库所有对象的逻辑关系，而不是它们的物理情况，它是数据库管理员概念下的数据库。

　　3．逻辑数据层。逻辑数据层是用户所看到和使用的数据库。它表示了一个或一些特定用户使用的数据集合，即逻辑记录的集合。

　　数据库不同层之间的联系是通过映射进行转换的。所谓映射是一种对应规则，指出映射双方如何转换，是实现数据独立的保证。当数据库的物理性质发生变化时，只要相应地改变物理数据层与概念数据层之间的映射，就可以保持概念数据层不变；同样的可以保持逻辑数据层不变，从而保证了应用的不变性，实现了数据的物理独立性。逻辑的独立性由概念数据层和逻辑数据层之间反射来完成。数据库管理系统的一个重要任务就是完成三个数据层之间的映射。
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