1. 数据库管理系统有哪些
数据库管理系统软件(DBMS)有哪些呢?目前互联网上常见的数据库管理软件有SYBASE、DB2、ORACLE、MySQL、ACCESS、VisualFoxpro、MSSQLServer、Informix、PostgreSQL这几种。
数据库管理系统软件的种类有很多,常见的也很多,但是针对不同人群的不同需求,常用的数据库管理系统软件也那么三五种:ORACLE、MySQL、ACCESS、MSSQLServer这些是不同领域常用的数据库管理系统软件,下面我们来介绍一下这些软件各自的优势何在。
2. 分布式数据库系统(DDBS)概述
一 什么是分布式数据库
分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展来的 是数据库技术与网络技术结合的产物
分布式数据库系统有两种 一种是物理上分布的 但逻辑上却是集中的 这种分布式数据库只适宜用途比较单一的 不大的单位或部门 另一种分布式数据库系统在物理上和逻辑上都是分布的 也就是所谓联邦式分布数据库系统 由于组成联邦的各个子数据库系统是相对 自治 的 这种系统可以容纳多种不同用途的 差异较大的数据库 比较适宜于大范围内数据库的集成
分布式数据库系统(DDBS)包含分布式数据库管理系统(DDBMS)和分布式数据库(DDB)
在分布式数据库系统中 一个应用程序可以对数据库进行透明操作 数据库中的数据分别在不同的局部数据库中存储 由不同的DBMS进行管理 在不同的机器上运行 由不同的操作系统支持 被不同的通信网络连接在一起
一个分布式数据库在逻辑上是一个统一的整体 即在用户面前为单个逻辑数据库 在物理上则是分别存储在不同的物理节点上 一个应用程序通过网络的连接可以访问分布在不同地理位置的数据库 它的分布性表现在数据库中的数据不是存储在同一场地 更确切地讲 不存储在同一计算机的存储设备上 这就是与集中式数据库的区别 从用户的角度看 一个分布式数据库系统在逻辑上和集中式数据库系统一样 用户可以在任何一个场地执行全局应用 就好那些数据是存储在同一台计算机上 有单个数据库管理系统(DBMS)管理一样 用户并没有什么感觉不一样
分布式数据库中每一个数据库服务器合作地维护全局数据库的一致性
分布式数据库系统是一个客户/服务器体系结构
在橡仿系统中的每一台计算机称为结点 如果一结点具有管理数据库软件 该结点称为数据库服务器 如果一个结点为请求服务器的信息的一应用 该结点称为客户 在ORACLE客户 执行数据库应用 可存取数据信息和与用户交互 在服务器 执行ORACLE软件 处理对ORACLE数据库并发 共享数据存取 ORACLE允许上述两部分在同一台计算机上 但当客户部分和服务器部分是由网连接的不同计算机上时 更有效
分布处理是由多台处理机分担单个任务的处理 在ORACLE数据库系统中分布处理的例子如
客户和服务器是位于网络连接的不同计算机上
单台计算机上有多个处理器 不同处理器分别执行客户应用
参与分布式数据库的每一服务器是分别地独立地管理数据库 好像每一数据库不是网络化的数据库 每一个数据库独立地被管理 称为场地自治性 场地自治性有下列好处
◆系统的结点可反映公司的逻辑组织
◆由局部数据梁培纤库管理员控制局部数据 这样每一个数据库管理员责任域要小一些 可更好管理
◆只要一个数据库和网络是可用 那么全局数据库可部分可用 不会因一个数据库的故障而停止全部操作或引起性能瓶颈
◆故障恢复通常在单个结点上进行
◆每个局部数据库存在一个数据字典
◆结点可独立地升级软件
可从分布式数据库的所有结点存取模式对象 因此正像非分布的局部的DBMS 必须提供一种机制 可在局部数据库中引用一个对象 分布式DBMS必须提供一种命名模式 以致中清分布式数据库中一个对象可在应用中唯一标识和引用 一般在层次结构的每一层实施唯一性 分布式DBMS简单地扩充层次命名模型 实施在网络上唯一数据库命名 因此一个对象的全局对象名保证在分布式数据库内是唯一
ORACLE允许在SQL语句中使用全局对象名引用分布式数据库中的模式对象(表 视图和过程) 在ORACLE中 一个模式对象的全局名由三部分组成 包含对象的模式名 对象名 数据库名 其形式如
SCOTT EMP@SALES DIVISION ACME
一个远程查询为一查询 是从一个或多个远程表中选择信息 这些表驻留在同一个远程结点
一个分布式查询可从两个或多个结点检索数据 一个分布式更新可修改两个或两个以上结点的数据
一个远程事务为一个事务 包含一人或多个远程语句 它所引用的全部是在同一个远程结点上 一个分布式事务中一个事务 包含一个或多个语句修改分布式数据库的两个或多个不同结点的数据
在分布式数据库中 事务控制必须在网络上直辖市 保证数据一致性 两阶段提交机制保证参与分布式事务的全部数据库服务器是全部提交或全部回滚事务中的语句
ORACLE分布式数据库系统结构可由ORACLE数据库管理员为终端用户和应用提供位置透明性 利用视图 同义词 过程可提供ORACLE分布式数据库系统中的位置透明性
ORACLE提供两种机制实现分布式数据库中表重复的透明性 表快照提供异步的表重复;触发器实现同步的表的重复 在两种情况下 都实现了对表重复的透明性
在单场地或分布式数据库中 所有事务都是用MIT或ROLLBACK语句中止
二 分布式数据库系统的分类
( ) 同构同质型DDBS 各个场地都采用同一类型的数据模型(譬如都是关系型) 并且是同一型号的DBMS
( )同构异质型DDBS 各个场地采用同一类型的数据模型 但是DBMS的型号不同 譬如DB ORACLE SYBASE SQL Server等
( )异构型DDBS 各个场地的数据模型的型号不同 甚至类型也不同 随着计算机网络技术的发展 异种机联网问题已经得到较好的解决 此时依靠异构型DDBS就能存取全网中各种异构局部库中的数据
三 分布式数据库系统主要特点
DDBS的基本特点
( )物理分布性 数据不是存储在一个场地上 而是存储在计算机网络的多个场地上
逻辑整体性 数据物理分布在各个场地 但逻辑上是一个整体 它们被所有用户(全局用户)共享 并由一个DDBMS统一管理
( )场地自治性 各场地上的数据由本地的DBMS管理 具有自治处理能力 完成本场地的应用(局部应用)
( )场地之间协作性 各场地虽然具有高度的自治性 但是又相互协作构成一个整体
DDBS的其他特点
( )数据独立性
( )集中与自治相结合的控制机制
( )适当增加数据冗余度
( )事务管理的分布性
四 分布式数据库系统的优点
( )更适合分布式的管理与控制
分布式数据库系统的结构更适合具有地理分布特性的组织或机构使用 允许分布在不同区域 不同级别的各个部门对其自身的数据实行局部控制 例如 实现全局数据在本地录入 查询 维护 这时由于计算机资源靠近用户 可以降低通信代价 提高响应速度 而涉及其他场地数据库中的数据只是少量的 从而可以大大减少网络上的信息传输量;同时 局部数据的安全性也可以做得更好
( )具有灵活的体系结构
集中式数据库系统强调的是集中式控制 物理数据库是存放在一个场地上的 由一个DBMS集中管理 多个用户只可以通过近程或远程终端在多用户操作系统支持下运行该DBMS来共享集中是数据库中的数据 而分布式数据库系统的场地局部DBMS的自治性 使得大部分的局部事务管理和控制都能就地解决 只有在涉及其他场地的数据时才需要通过网络作为全局事务来管理 分布式DBMS可以设计成具有不同程度的自治性 从具有充分的场地自治到几乎是完全集中式的控制
( )系统经济 可靠性高 可用性好
与一个大型计算机支持一个大型的集中式数据库在加一些进程和远程终端相比 由超级微型计算机或超级小型计算机支持的分布式数据库系统往往具有更高的性价比和实施灵活性 分布式系统比集中式系统具有更高的可靠性和更好的可用性 如由于数据分布在多个场地并有许多复制数据 在个别场地或个别通信链路发生故障时 不致于导致整个系统的崩溃 而且系统的局部故障不会引起全局失控
( )在一定条件下响应速度加快
如果存取的数据在本地数据库中 那么就可以由用户所在的计算机来执行 速度就快
( )可扩展性好 易于集成现有系统 也易于扩充
对于一个企业或组织 可以采用分布式数据库技术在以建立的若干数据库的基础上开发全局应用 对原有的局部数据库系统作某些改动 形成一个分布式系统 这比重建一个大型数据库系统要简单 既省时间 又省财力 物力 也可以通过增加场地数的办法 迅速扩充已有的分布式数据库系统
五 分布式数据库系统的劣势
( )通信开销较大 故障率高
例如 在网络通信传输速度不高时 系统的响应速度慢 与通信相关的因素往往导致系统故障 同时系统本身的复杂性也容易导致较高的故障率 当故障发生后系统恢复也比较复杂 可靠性有待提高
( )数据的存取结构复杂
一般来说 在分布时数据库中存取数据 比在集中时数据库中存取数据更复杂 开销更大
( )数据的安全性和保密性较难控制
在具有高度场地自治的分布时数据库中 不同场地的局部数据库管理员可以采用不同的安全措施 但是无法保证全局数据都是安全的 安全性问题式分布式系统固有的问题 因为分布式系统式通过通信网络来实现分布控制的 而通信网络本身却在保护数据的安全性和保密性方面存在弱点 数据很容易被窃取
分布式数据库的设计 场地划分及数据在不同场地的分配比较复杂 数据的划分及分配对系统的性能 响应速度及可用性等具有极大的影响 不同场地的通信速度与局部数据库系统的存取部件的存取速度相比 是非常慢的 通信系统有较高的延迟 在CPU上处理通信信息的代价很高 分布式数据库系统中要注意解决分布式数据库的设计 查询处理和优化 事务管理及并发控制和目录管理等问题
六 分布式数据库系统 数据分片
类型
水平分片
按一定的条件把全局关系的所有元组划分成若干不相交的子集 每个子集为关系的一个片段
垂直分片
把一个全局关系的属性集分成若干子集 并在这些子集上作投影运算 每个投影称为垂直分片
导出分片
又称为导出水平分片 即水平分片的条件不是本关系属性的条件 而是其他关系属性的条件
混合分片
以上三种方法的混合 可以先水平分片再垂直分片 或先垂直分片再水平分片 或其他形式 但他们的结果是不相同的
条件
( )完备性条件
必须把全局关系的所有数据映射到片段中 决不允许有属于全局关系的数据却不属于它的任何一个片段
( )可重构条件
必须保证能够由同一个全局关系的各个片段来重建该全局关系 对于水平分片可用并操作重构全局关系;对于垂直分片可用联接操作重构全局关系
( )不相交条件
要求一个全局关系被分割后所得的各个数据片段互不重叠(对垂直分片的主键除外)
七 分布式数据库系统 数据分配方式
( )集中式 所有数据片段都安排在同一个场地上
( )分割式
所有数据只有一份 它被分割成若干逻辑片段 每个逻辑片段被指派在一个特定的场地上
( )全复制式 数据在每个场地重复存储 也就是每个场地上都有一个完整的数据副本
( )混合式 这是一种介乎于分割式和全复制式之间的分配方式
八 分布式数据库系统 体系结构
数据分片和数据分配概念的分离 形成了 数据分布独立型 概念
数据冗余的显式控制 数据在各个场地的分配情况在分配模式中一目了然 便于系统管理
局部DBMS的独立性 这个特征也称为 局部映射透明性 此特征允许我们在不考虑局部DBMS专用数据模型的情况下 研究DDB管理的有关问题
九 分布式数据库管理系统
接受用户请求 并判定把它送到哪里 或必须访问哪些计算机才能满足该要求
访问网络数据字典 了解如何请求和使用其中的信息
如果目标数据存储于系统的多个计算机上 就必须进行分布式处理
通信接口功能 在用户 局部DBMS和其他计算机的DBMS之间进行协调
在一个异构型分布式处理环境中 还需提供数据和进程移植的支持 这里的异构型是指各个场地的硬件 软件之间存在着差别
分布式数据库管理系统
lishixin/Article/program/Oracle/201311/16998
3. 数据库分布
分布式软件系统(Distributed Software Systems)是支持分布式处理的软件系统,是在由通信网络互联的多处理机体系结构上执行任务的系统。它包括分布式操作系统、分布式程序设计语言及其编译(解释)系统、分布式文件系统和分布式数据库系统等。
分布式操作系统负责管理分布式处理系统资源和控制分布式程序运行。它和集中式操作系统的区别在于资源管理、进程通信和系统结构等方面。
分布式程序设计语言用于编写运行于分布式计算机系统上的分布式程序。一个分布式程序由若干个可以独立执行的程序模块组成,它们分布于一个分布式处理系统的多台计算机上被同时执行。它与集中式的程序设计语言相比有三个特点:分布性、通信性和稳健性。
分布式文件系统具有执行远程文件存取的能力,并以透明方式对分布在网络上的文件进行管理和存取。
分布式数据库系统由分布于多个计算机结点上的若干个数据库系统组成,它提供有效的存取手段来操纵这些结点上的子数据库。分布式数据库在使用上可视为一个完整的数据库,而实际上它是分布在地理分散的各个结点上。当然,分布在各个结点上的子数据库在逻辑上是相关的。
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分布式数据库系统是由若干个站集合而成。这些站又称为节点,它们在通讯网络中联接在一起,每个节点都是一个独立的数据库系统,它们都拥有各自的数据库、中央处理机、终端,以及各自的局部数据库管理系统。因此分布式数据库系统可以看作是一系列集中式数据库系统的联合。它们在逻辑上属于同一系统,但在物理结构上是分布式的。
分布式数据库系统已经成为信息处理学科的重要领域,正在迅速发展之中,原因基于以下几点:
1、它可以解决组织机构分散而数据需要相互联系的问题。比如银行系统,总行与各分行处于不同的城市或城市中的各个地区,在业务上它们需要处理各自的数据,也需要彼此之间的交换和处理,这就需要分布式的系统。
2、如果一个组织机构需要增加新的相对自主的组织单位来扩充机构,则分布式数据库系统可以在对当前机构影响最小的情况下进行扩充。
3、均衡负载的需要。数据的分解采用使局部应用达到最大,这使得各处理机之间的相互干扰降到最低。负载在各处理机之间分担,可以避免临界瓶颈。
4、当现有机构中已存在几个数据库系统,而且实现全局应用的必要性增加时,就可以由这些数据库自下而上构成分布式数据库系统。
5、相等规模的分布式数据库系统在出现故障的几率上不会比集中式数据库系统低,但由于其故障的影响仅限于局部数据应用,因此就整个系统来讲它的可靠性是比较高的。
特点
1、在分布式数据库系统里不强调集中控制概念,它具有一个以全局数据库管理员为基础的分层控制结构,但是每个局部数据库管理员都具有高度的自主权。
2、在分布式数据库系统中数据独立性概念也同样重要,然而增加了一个新的概念,就是分布式透明性。所谓分布式透明性就是在编写程序时好象数据没有被分布一样,因此把数据进行转移不会影响程序的正确性。但程序的执行速度会有所降低。
3、集中式数据库系统不同,数据冗余在分布式系统中被看作是所需要的特性,其原因在于:首先,如果在需要的节点复制数据,则可以提高局部的应用性。其次,当某节点发生故障时,可以操作其它节点上的复制数据,因此这可以增加系统的有效性。当然,在分布式系统中对最佳冗余度的评价是很复杂的。
分布式系统的类型,大致可以归为三类:
1、分布式数据,但只有一个总? 据库,没有局部数据库。
2、分层式处理,每一层都有自己的数据库。
3、充分分散的分布式网络,没有中央控制部分,各节点之间的联接方式又可以有多种,如松散的联接,紧密的联接,动态的联接,广播通知式联接等。
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什么是分布式智能?
NI LabVIEW 8的分布式智能结合了相关的技术和工具,解决了分布式系统开发会碰到的一些挑战。更重要的是,NI LabVIEW 8的分布式智能提供的解决方案不仅令这些挑战迎刃而解,且易于实施。LabVIEW 8的分布式智能具体包括:
可对分布式系统中的所有结点编程——包括主机和终端。尤为可贵的是,您可以利用LabVIEW图形化编程方式,对大量不同类型的对象进行编程,如桌面处理器、实时系统、FPGA、PDA、嵌入式微处理器和DSP。
导航所有系统结点的查看系统——LabVIEW Project Explorer。您可使用Project Explorer查看、编辑、运行和调试运行于任何对象上的结点。
经简化的数据共享编程界面——共享变量。使用共享变量,您可轻松地在系统间(甚至实时系统间)传输数据且不影响性能。无通信循环,无RT FIFO,无需低层次TCP函数。您可以利用简单的对话完成共享变量的配置,从而将数据在各系统间传输或将数据连接到不同的数据源。您还可添加记录、警报、事件等数据服务――一切仅需简单的对话即可完成。
实现了远程设备及系统内部或设备及系统之间的同步操作——定时和同步始终是定义高性能测量和控制系统的关键问题。利用基于NI技术的系统,探索设备内部并编写其内部运行机制,从而取得比传统仪器或PLC方式下更为灵活的解决方案。
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在分布式计算机操作系统支持下,互连的计算机可以互相协调工作,共同完成一项任务。
也可以这么解释:
一种计算机硬件的配置方式和相应的功能配置方式。它是一种多处理器的计算机系统,各处理器通过互连网络构成统一的系统。系统采用分布式计算结构,即把原来系统内中央处理器处理的任务分散给相应的处理器,实现不同功能的各个处理器相互协调,共享系统的外设与软件。这样就加快了系统的处理速度,简化了主机的逻辑结构.
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4. mes系统用什么数据库
MES系统可以根据项目类型进行选择数据库,可以使用的包括:mysql、oracle、sqlserver、sqlite,但是,常用的主要以oracle、sqlserver两款为主。
一、MES系统全称
Manufacturing Execution Systems即制造执行系统;
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5. 基础数据库
(一)数据内容
基础数据库包括系统运行前所采集到的所有支撑数据,数据的具体内容在数据分类与数据源章节中已描述,概括可分为以下几类。
(1)遥感影像数据:包括历史图像数据,以及按照一定监测周期更新的遥感图像数据。
(2)数字线划图数据:矢量数据(现状专题图和历史专题图数据)、栅格数据、元数据等。入库前数据以ArcInfoCoverage格式分幅或整体存储,采用地理坐标系统。
(3)数字栅格图数据:包括1∶5万和1∶10万基础地理图形数据的扫描栅格数据。
(4)数字高程模型数据:塔里木河干流河道1∶1万和“四源一干”区域1∶10万数字高程模型。
(5)多媒体数据:考察照片、录像、录音和虚拟演示成果等多媒体资料。
(6)属性数据:社会经济与水资源数据、水利工程数据、生态环境数据等。
(二)数据存储结构
1.栅格数据
栅格数据包括遥感影像、数字栅格图、数字正射影像图、数字高程模型等,这些数据的存储结构基本类似,因此可进行统一设计。遥感图像数据库与普通的图像数据库在存储上有些差别,遥感图像作为传感器对地理、空间环境在不同条件下的测量结果(如光谱辐射特性、微波辐射特性),必须结合同时得到的几个图像才可以认为是对环境在一定的时间条件下的完整的描述,也即是说,可能需要一个图像集合才能构成一个图像的完整的概念,并使之与语义信息产生联系(罗睿等,2000)。因此,遥感图像数据存储结构模型必须能够描述几个图像(波段)之间的逻辑关系。利用ArcSDE进行数据入库时,系统可自动建立各图像(波段)之间的关系,并按一定规则存储在数据库系统中。
对栅格数据在后台将采用Oracle数据库管理系统进行存储。Oracle系统可直接存储影像信息,并具有较强的数据管理能力,可以实现栅格数据信息的快速检索和提取。数据引擎采用ArcSDE,实现各类影像数据的入库。数据存储的关键是建立图幅索引,本系统数据的存储按图幅号、图名、采集时间等内容建立索引。
栅格数据依据图形属性一体化的存储思想,采用大二进制格式直接存储数据,这种方式的存储可实现内容的快速检索查询,按索引表检索出相关项后可直接打开栅格数据,提高栅格数据的管理效率。
2.矢量数据
本系统采用图属一体化思想即将空间数据和属性数据合二为一,全部存在一个记录集中的思想存储空间数据,是目前GIS数据非常流行的存储方法。考虑到数据的具体情况,决定采用数据库存储空间数据和属性数据,部分具有少量、定型几何信息的地理要素如水文测站、河流、湖泊等,采用图属一体化思想存储其信息,而与其有关联关系的大量、多边化的属性信息如水文信息,则存储在属性数据表中,利用唯一标识符信息建立两表的关联。
针对本系统空间数据的特点,系统按照“数据库—子库—专题(基础数据)—层—要素—属性”的层次框架来构筑空间数据库,按照统一的地理坐标系统来存储空间数据,以实现对地理实体/专题要素进行分层叠加显示。
3.多媒体数据
Oracle系统可直接存储图片和视频信息,并具有较强的数据管理能力,可以实现多媒体信息的快速检索和提取。多媒体数据存储的关键是建立索引表,本系统多媒体数据的存储按类型、时间、内容等项目建立索引,直接存储于Oracle数据库中。
多媒体数据存储时,可以将多媒体内容与索引表结构合为一体,采用大二进制格式直接存储,这种存储方式可实现内容的快速检索和查询,按索引表检索出相关项后可直接打开多媒体内容,而且多媒体数据库也便于维护管理。
(三)空间索引设计
1.矢量空间索引
确定合适的格网级数、单元大小是建立空间格网索引的关键。格网太大,在一个格网内有多个空间实体,查询检索的准确度就低。格网太小,则索引数据量成倍增长和冗余,检索的速度和效率低。每一个数据层可采用不同大小、不同级别的空间索引格网单元,但每层级数最多不能超过三级。索引方式设置遵循以下基本原则:
(1)对于简单要素的数据层,尽可能选择单级索引格网,减少RDBMS搜索格网单元索引的级数,缩短空间索引搜索的过程;
(2)如果数据层中的要素封装边界大小变化比较大,应选择2或3级索引格网;
(3)如果用户经常对图层执行相同的查询,最佳格网的大小应是平均查询范围的1.5倍;
(4)格网的大小不能小于要素封装边界的平均大小。为了减少每个格网单元有多个要素封装边界的可能性,格网单元的大小应取要素封装边界平均大小的3倍;
(5)格网单元的大小不是一个确定性的问题,需要多次尝试和努力才会得到好的结果。有一些确定格网初始值的原则,用它们可以进一步确定最佳的格网大小。
SDE(Spatial Data Engine,即空间数据引擎),从空间管理的角度看,是一个连续的空间数据模型,可将地理特征的空间数据和属性数据统一集成在关系型数据库管理系统中。关系型数据库系统支持对海量数据的存储,从而也可实现对空间数据的海量存储。空间数据可通过层来进行数据的划分,将具有共同属性的一类要素放到一层中,每个数据库记录对应一层中一个实际要素,这样避免了检索整个数据表,减少了检索的数据记录数量,从而减少磁盘输入/输出的操作,加快了对空间数据查询的速度。
ArcSDE采用格网索引方式,将空间区域划分成合适大小的正方形格网,记录每一个格网内所包含的空间实体(对象),以及每一个实体的封装边界范围,即包围空间实体的左下角和右上角坐标。当用户进行空间查询时,首先计算出用户查询对象所在格网,然后通过格网号,就可以快速检索到所需的空间实体。因此确定合适的格网级数、单元大小是建立空间格网索引的关键,太大或太小均不合适,这就需要进行多次尝试,确定合适的网格大小,以保证各单元能均匀落在网格内。利用ArcSDE的索引表创建功能,记录每一网格单元的实体分布情况,形成图层空间索引表。根据空间索引表,ArcSDE实现了对空间数据的快速查询。
2.栅格数据空间索引
栅格数据的空间索引通过建立多级金字塔结构来实现。以高分辨率栅格数据为底层,逐级抽取数据,建立不同分辨率的数据金字塔结构,逐级形成较低分辨率的栅格数据。该方法通常会增加20%左右的存储空间,但却可以提高栅格数据的显示速度。在数据库查询检索时,调用合适级别的栅格数据,可提高浏览和显示速度。
(四)入库数据校验
入库数据的质量关系到系统评价分析结果的准确性。数据在生产中就需要严格进行质量控制。依据数据生产流程,将数据质量控制分成生产过程控制和结果控制。生产过程控制包括数据生产前期的质量控制、数据生产过程中的实时质量控制,结果质量控制为数据生产完成后的质量控制(裴亚波等,2003)。对入库数据的校验主要是进行数据生产完成后的质量控制和检查。
1.规范化检查
(1)代码规范化:所有地理代码尽量采用国家标准和行业标准,例如,行政代码采用中华人民共和国行政区划代码国标。
(2)数据格式规范化:所有数据采用标准交换数据格式,例如,矢量数据采用标准输出Coverage格式和E00格式。
(3)属性数据和关系数据字段规范化:所有属性数据和关系数据提前分门别类地设计字段的内容、长短和格式,操作过程中严格执行。
(4)坐标系统规范化:本系统所有与空间有关的数据采用统一的空间坐标系统,即地理坐标系统。
(5)精度规范化:所有数据按照数据精度与质量控制中所要求的精度进行采集和处理。
(6)命名规范化:所有数据按照命名要求统一命名,便于系统的查询。
(7)元数据规范化:依照元数据标准要求,进行元数据检查。
2.质量控制
数据质量是GIS成败的关键。对于关系型数据库设计,只要能保证表的实体完整性和参照完整性,并使之符合关系数据库的三个范式即可。对于空间数据库设计,则不仅要考虑数据采样、数据处理流程、空间配准、投影变换等问题,还应对数据质量做出定量分析。
数据质量一般可以通过以下几个方面来描述(吴芳华等,2001):
(1)准确度(Accuracy):即测量值与真值之间的接近程度,可用误差来衡量;
(2)精度(Precision):即对现象描述得详细程度;
(3)不确定性(Uncertainty):指某现象不能精确测得,当真值不可测或无法知道时,就无法确定误差,因而用不确定性取代误差;
(4)相容性(Compatibility):指两个来源不同的数据在同一个应用中使用的难易程度;
(5)一致性(Consistency):指对同一现象或同类现象表达的一致程度;
(6)完整性(Completeness):指具有同一准确度和精度的数据在类型上和特定空间范围内完整的程度;
(7)可得性(Accessibility):指获取或使用数据的容易程度;
(8)现势性(Timeliness):指数据反映客观现象目前状况的程度。
塔里木河流域生态环境动态监测系统的所有数据在数据质量评价后,还需要从数据格式、坐标一致性等方面进行入库质量检验,只有通过质量检验的数据才可以入库。
3.数据检验
空间数据质量检验包括以下步骤:
(1)数据命名是否规范,是否按设计要求命名;
(2)数据是否能够正常打开;
(3)投影方式是否正确;
(4)坐标系统是否正确;
(5)改错是否完成,拓扑关系是否建立;
(6)属性数据是否正确,包括字段设置是否依据设计进行、是否有空属性记录、是否有属性错误记录等。
关系数据质量检验包括以下步骤:
(1)数据命名是否规范,是否按设计要求命名;
(2)数据是否能够正常打开;
(3)数据字段是否按设计要求设置;
(4)是否有空属性记录;
(5)是否有属性错误记录。
属性数据的校验,主要采用以下三种方式:
(1)两次录入校验:对一些相互之间毫无关联的数据,进行两次的录入,编写程序对两次录入的结果进行比较,找出两次录入结果不一样的数据,查看正确值,进行改正。
(2)折线图检验:对一些相互之间有关联的序列数据,如人口统计数据,对这一类数据,编写程序把数据以折线图的形式显示在显示器上,数据的序列一般都有一定规律,如果出现较大的波动,则需对此点的数据进行检查修改。
(3)计算校验:对一些按一定公式计算后所得结果与其他数据有关联的数据,如某些数据的合计等于另一数据,编写程序对这类数据进行计算,计算结果与有关联的数据进行比较,找出结果不一样的数据,查看正确值,进行改正。
图形数据的校验,主要包括以下步骤(陈俊杰等,2005):
(1)图层校验:图形要素的放置图层是唯一的。对于入库的Coverage数据,系统将根据图层代码进行检查,确保图形要素对层入座。
(2)代码检查:图形要素的代码是唯一的。对于入库的Coverage数据,系统将根据入库要素代码与特征表中的代码进行比较,确保入库数据代码存在,杜绝非法代码入库。
(3)类型检查:对入库的数据,检查该要素的类型与特征表中的类型是否一致,确保图形要素对表入座。如点要素、线要素、面要素仅能赋相应的点、线、面代码,且该代码必须与特征表中的数据类型代码相同。
(4)范围检查:根据入库的数据,确定该类要素的大体范围(如X、Y坐标等),在数据入库前,比较入库数据与范围数据的大小,若入库数据在该范围内,则入库,否则给出提示检查信息。
(五)数据入库
1.遥感影像数据
利用空间数据引擎———ArcSDE可实现遥感影像数据在Oracle数据库中的存储和管理,在影像数据进行入库时,应加入相应的索引和影像描述字段。
遥感影像入库步骤:
(1)影像数据预处理:要将塔里木河遥感影像数据库建成一个多分辨率无缝影像数据库系统,客观上要求数据库中的影像数据在几何空间、灰度空间连续一致。因此,在数据采集阶段就需要对影像数据进行预处理,包括图像几何校正、灰度拼接(无缝镶嵌)、正射处理、投影变换等。
几何校正的目的是使校正后的图像重新定位到某种地图投影方式,以适用于各种定位、量测、多源影像的复合及与矢量地图、DTM等的套合显示与处理。几何校正多采用二次多项式算法和图像双线性内插重采样法进行图像校正。将纠正后具有规定地理编码的图像按多边形圈定需要拼接的子区,逐一镶嵌到指定模版,同时进行必要的色彩匹配,使整体图像色调一致,完成图像的几何拼接,再采用金字塔影像数据结构和“从粗到精”的分层控制策略实现逐级拼接。
数字正射影像具有统一的大地坐标系、丰富的信息量和真实的景观表达,易于制作具有“独立于比例尺”的多级金字塔结构影像。可以采用DTM和外方位元素经过数字微分纠正方法,获得数字正射影像,它的基本参数包括原始影像与正射影像的比例尺、采样分辨率等(方涛等,1997)。
投影变换需根据数据库系统定义的标准转换到统一的投影体系下。
(2)影像数据压缩:随着传感器空间分辨率的提高和对遥感信息需求的日益增长,获取的影像数据量成几何级数增大,如此庞大的数据将占用较大的存储空间,给影像的存储和传输带来不便(葛咏等,2000)。目前,系统处理的遥感影像数据已达数百千兆,单个文件的影像数据最大达到了2G,这样的数据量在调用显示时速度很慢,对影像数据进行压缩存储,将大大提高影像访问效率。本系统采用ArcSDE软件提供的无损压缩模式对入库影像进行压缩。
(3)影像导入:遥感影像的入库可通过ArcSDE或入库程序进行导入,并填写相关的索引信息,在入库时对大型的遥感影像数据进行自动分割,分为若干的块(tiles)进行存储。
(4)图像金字塔构建:采用ArcSDE提供的金字塔构建工具在入库时自动生成图像金字塔,用户只需要选择相应的参数设置即可。图像金字塔及其层级图像按分辨率分级存储与管理。最底层的分辨率最高,并且数据量最大,分辨率越低,其数据量越小,这样,不同的分辨率遥感图像形成了塔式结构。采用这种图像金字塔结构建立的遥感影像数据库,便于组织、存储与管理多尺度、多数据源遥感影像数据,实现了跨分辨率的索引与浏览,极大地提高了影像数据的浏览显示速度。
2.数字线划图
对纸图数字化、配准、校正、分层及拼接等处理后,生成标准分幅和拼接存储的数字矢量图,就可以进行图形数据入库。
(1)分幅矢量图形数据、图幅接合表:按图形比例尺、图幅号、制作时间、图层等方式,通过入库程序导入到数据库中,同时导入与该地理信息相对应的属性信息,建立空间信息与属性信息的关联。
(2)拼接矢量图形数据:按图形比例尺、制作时间、图层等方式,通过入库程序导入到数据库中,同时导入与该地理信息相对应的属性信息,建立空间信息与属性信息的关联。
3.栅格数据
对纸图数字化、配准、校正、分层及拼接等处理后,生成标准分幅和整体存储的数字栅格图,然后进行图形数据入库。
(1)分幅栅格图形数据、图幅接合表:按图形比例尺、图幅号、制作时间等方式,通过入库程序导入到数据库中。
(2)整幅栅格图形数据:按比例尺、制作时间等方式,通过入库程序导入到数据库中。
4.数字高程模型
(1)分幅数字高程模型数据、图幅接合表:按图形比例尺、图幅号、制作时间等方式,通过入库程序导入到数据库中。
(2)拼接数字高程模型数据:按比例尺、制作时间等方式通过入库程序导入到数据库中。
5.多媒体数据
多媒体数据入库可根据多媒体数据库内容的需要对入库数据进行预处理,包括音频、视频信息录制剪接、文字编辑、色彩选配等。对多媒体信息的加工处理需要使用特定的工具软件进行编辑。由于音频信息和视频信息数据量巨大,因此,对多媒体数据存储时需采用数据压缩技术,现在的许多商用软件已能够直接存储或播放压缩后的多媒体数据文件,这里主要考虑根据数据显示质量要求选择采用不同的存储格式。图4-2为各类多媒体数据的加工处理流程。
图4-2 多媒体数据加工处理流程图
6.属性数据
将收集的社会经济、水利工程、生态环境等属性资料,进行分析整理,输入计算机,最后经过程序的计算处理,存储到数据库中,具体流程如图4-3所示。
图4-3 属性数据入库流程图