《空间数据库原理》课程教学大纲.docx

空间数据库原理IPrinciples 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；掌握数据描述，理解实体间的联系；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）掌握关系模型的数据结构；（2）理解关系的完整性；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；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；理解和掌握函数依赖的定义；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)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；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。