《空间数据库原理》课程教学大纲.docx

空间数据库原理I
Principles of Spatial Database Systems I一、课程基本情况
课程类别：专业主干课课程学分：4学分
课程总学时：64学时，其中讲课：48学时，实验(含上机)：16学时，课外 学时课程性质：必修
开课学期：第3学期先修课程：空间数据结构
适用专业：地理信息科学教 材：毕硕本，空间数据库教程，科学出版社，2013年。
开课单位：地理与遥感学院 地理信息科学系二、课程性质、教学目标和任务
空间数据库原理课程为地理信息科学专业的专业主干课程，为专业必修课。
该课程的教学目标是，以一般数据库系统原理为基础，同时介绍空间数据库的知识，培 养综合性交叉学科人才。
该课程的任务是，通过对本课程的学习，使学生能够对数据库的基本概念、关系数据模 型、关系数据库的基本理论有一个较好的理解，掌握SQL语言的使用，了解数据库设计与 实施；同时，使学生理解空间数据库的基本概念和构建方法，掌握空间数据模型、空间数据 查询、空间存储和空间数据索引等主要内容。
该课程的主要内容为，数据库系统概述、空间数据库、数据模型与空间信息模型、关系 数据库模型、结构化查询语言、空间查询语言、关系模式的规范化理论、数据库的设计与实 施、空间数据存储与索引、数据查询优化、空间查询处理与优化等。
该课程的重点是，一般数据库系统的基本原理；空间数据和空间数据库的特征；基于场 的模型、基于对象的模型；空间对象的操作；基于属性与基于空间关系的空间数据查询方法; 2种类型的空间数据组织；格数据管理中的2种组织形式和3种存储结构；四组空间操作； 空间连接操作算法等。
三、教学内容和要求第1章数据库系统概述(4学时)
(1)了解数据库技术的基本概念，了解数据库的由来和开展；
⑵掌握数据描述，理解实体间的联系；
⑶掌握数据模型的定义，了解层次模型和网状模型，深刻理解关系模型；
(4)理解和掌握数据库的三级体系结构、二级映象；
（5） 了解数据库管理系统的功能及组成；
（6） 了解数据库系统的组成及全局结构；
（7）了解单机系统、主从式、分布式和客户/服务器的数据库结构。
重点：关系模型；数据库的三级体系结构、二级映象；据库系统的组成及全局结构；
难点：掌握数据库的三级体系结构、二级映象；主从式、分布式和客户/服务器的数据库 结构。
第2章空间数据库（4学时）
（1） 了解空间数据类型；
（2）掌握空间数据的4个方面的特征；
（3）掌握空间数据库存在的问题；
（4）掌握空间数据库的特征；
（5）掌握空间数据库与传统数据库的差异。
重点：空间数据的4个方面的特征；空间数据库的特征；
难点：空间数据库与传统数据库的差异。
第3章数据模型与空间信息模型（6学时）
（1）理解数据模型、概念模型的概念；
（2）熟悉层次模型、网状模型和关系模型；
（3）理解空间信息模型的概念；
（4）掌握基于场的模型、基于对象的模型；
（5） 了解空间数据类型；
（6）掌握空间对象的操作；
（7）理解动态空间操作。
重点：关系模型；基于场的模型、基于对象的模型；空间对象的操作；
难点：基于对象的模型；动态空间操作。
第4章关系数据库模型（4学时）
⑴掌握关系模型的数据结构；
（2）理解关系的完整性；
⑶熟练掌握关系代数的基本运算；
（4）掌握元组关系演算。
重点：关系模型的数据结构；关系代数的基本运算；元组关系演算；
难点：关系代数的基本运算；元组关系演算。
第5章结构化查询语言SQL（4学时）
（1）理解SQL的体系结构；
（2）掌握SQL的数据定义；
⑶掌握SQL的数据查询；
(4)掌握SQL的数据更新；
(5)掌握视图的定义和对视图的操作；
(6) 了解数据控制的方法。
重点：SQL的数据定义；视图的定义和对视图的操作；
难点：SQL的体系结构。
第6章空间数据查询(2学时)
(1)了解GIS的空间查询语言；
(2)掌握基于属性与基于空间关系的空间数据查询方法；
(3)熟悉使用GIS软件进行空间数据查询。
重点：基于属性与基于空间关系的空间数据查询方法；
难点：基于属性与基于空间关系的空间数据查询方法；第7章关系模式的规范化理论(5学时)
(1) 了解和领会关系模式的设计问题；
⑵理解和掌握函数依赖的定义；
⑷掌握关系模式的范式(1NF到3NF)；
(5)学会进行模式的规范化处理。
重点：函数依赖的定义；关系模式的范式(1NF到3NF)
难点：模式的规范化处理。
第8章数据库设计与实施(4学时)
⑴掌握数据库设计的全过程；
(2) 了解需求分析的任务与方法；
(3)了解概念结构设计的任务，掌握局部E-R图和全局E-R图的设计方法；
⑷掌握数据库逻辑结构设计方法；
(5)了解数据库物理设计、数据库实施、数据库运行及维护。
重点：需求分析的任务与方法；数据库逻辑结构设计方法；
难点：数据库逻辑结构设计方法。
第9章空间数据存储和索引(5学时)
(1)理解空间数据存储；
(2)掌握四种类型的空间数据组织：纵向分层、横向分块、分层分块，以及三维空间数 据的组织；
(3)掌握栅格数据管理中的2种组织形式和3种存储结构；
(4)掌握空间数据索引技术，包括：格网索引、R/R+树索引等。
重点：四种类型的空间数据组织；格数据管理中的2种组织形式和3种存储结构；
难点：空间数据索引技术，包括：格网索引、R/R+树索引等。
第10章数据查询优化(2学时)
（1）理解查询优化的概念；
（2）掌握查询优化的一般策略；
（3）掌握关系代数的等价公式；
（4） 了解查询优化的一般步骤。
重点：查询优化的一般策略；关系代数的等价公式；
难点：关系代数的等价公式；第11章空间查询处理与优化（4学时）
（1）理解空间操作计算的概念；
（2）掌握四组空间操作；
（3） 了解对象操作的两步查询处理；
（4）理解空间选择技术；
（5）掌握空间连接操作算法；
（6） 了解空间查询优化。
重点：四组空间操作；空间连接操作算法；
难点：空间查询优化。
第12章数据库技术新开展（2学时）
（1） 了解面向对象数据库技术；
（2） 了解分布式数据库。
重点：面向对象数据库技术；
难点：分布式数据库。
第13章空间数据库开展趋势（2学时）
（1）理解和掌握支持场实体的数据库；
（2）理解和掌握基于内容的空间检索。
重点：支持场实体的数据库；
难点：基于内容的空间检索。
四、课程考核
（1）作业等：作业：8次，课程论文：1篇；
（2）考核方式：闭卷考试
（3）总评成绩计算方式：平时考勤成绩、期中考试成绩、实验成绩各占20%,期末考试成 绩占40%。
五、参考书目
（1）王珊、萨师熠，数据库系统概论（第四版），高等教育出版社，2006年；
（2）崔铁军，地理空间数据库原理，科学出版社，2005年；
（3）施伯乐，数据库系统教程（第3版），高等教育出版社，2008年。