基于UML和Oracle的空间数据库设计方法研究

摘要

随着信息技术不断应用到交通、电力、军事、公安、航空、城市规划和物流等众多涉及空间信息的领域，对空间数据的存储、管理和分析等问题亟待解决。由于空间数据具有位置、非结构化、多重表达和空间关系等特征，所以面向一般应用的数据概念模型(如ER模型、EER模型等)就不能很好地满足空间应用领域系统的概念建模需求。在空间数据建模方向上，国内外专家、学者提出了一些空间概念模型和建模方法，但是这些空间概念模型和建模方法都存在一些缺点。
　　 在分析和研究国内外专家、学者所提出的空间概念模型和建模方法的基础上，本文提出了一种新的空间概念模型SUML(Spatial Unified Moldeling Language)及其建模方法。SUML模型定义了三个建模维度：结构建模、空间建模和多重表达建模，每个建模维度都是正交的，即在一个维度下进行建模不会对另一个维度的建模行为有影响。结构建模主要提供了对一般数据进行建模的建模元素和建模方法，包括类、属性和关系的建模。空间建模则主要是提供了对空间数据进行建模的建模元素和建模方法，包括空间类、空间属性、空间关系和空间操作等的建模。多重表达建模主要是针对对象和空间关系的不同表达方式进行建模。
　　 在提出了SUML模型的基础上，本文还实现了支持该模型的建模工具。由于PowerDesigner建模工具拥有强大的建模能力和可扩展机制，对一般数据的建模提供了很好地支持，所以本文在PowerDesigner已有功能的基础上，利用PowerDesigner的扩展机制，对它进行扩展，使得PowerDesigner能够支持SUML模型的建模元素和建模方法。
　　 为了满足实际应用的需求，我们介绍了SUML模型元素到ORDB模型元素的映射规则，还描述了从SUML模型到ORDB模型的转换算法，并通过扩展PowerDesigner来实现该算法。所以扩展的PowerDesigner建模工具能够对空间领域进行概念建模，并且支持将概念模式转换到Oracle11g数据库的物理模式。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3研究目标及主要工作

1.3.1研究目标

1.3.2本文的主要工作

1.4论文组织结构

第2章 空间数据库基本概念及相关技术

2.1空间数据

2.1.1空间数据的概念

2.1.2空间数据的特征

2.1.3空间数据的类型

2.2空间数据模型

2.2.1数据模型

2.2.2面向对象数据模型

2.2.3面向对象空间数据模型

2.2.4对象—关系空间数据模型

2.3 Oracle空间数据库

2.3.1 Oracle Spatial空间数据库简介

2.3.2 Oracle Spatial支持的几何类型

2.3.3 Oracle Spatial的空间数据模型

2.3.4 Oracle Spatial的对象类型

2.3.5 Oracle Spatial的空间操作

2.4统一建模语言UML

2.4.1 UML简介

2.4.2 UML Profile扩展技术

2.5本章小结

第3章 SUML空间数据库概念建模方法

3.1 SUML简介

3.2结构建模

3.3空间建模

3.3.1空间属性

3.3.2空间关系

3.3.3空间约束

3.3.4空间操作

3.4多重表达建模

3.4.1对象的多重表达

3.4.2空间关系的多重表达

3.6评价SUML

3.6.1基于空间语义的比较

3.6.1基于空间查询操作能力的比较

3.5小结

第4章 扩展PowerDesigner实现SUML建模工具

4.1 PowerDesigner建模工具扩展机制

4.1.1增加新类型的对象或将现有对象进行分类

4.1.2提供新方法查看对象间的关系

4.1.3为对象增加新属性

4.1.4对象增加约束和规则

4.1.5对象上执行命令

4.1.6生成对象的新方法

4.2基于PowerDesigner15.2的SUML建模工具

4.2.1扩展OOM类图元类

4.2.2扩展OOM类图数据类型

4.2.3扩展OOM类图关系

4.2.4扩展PDM表

4.2.5扩展PDM数据类型

4.2.6扩展空间类的转换规则

4.2.7扩展空间关系的转换规则

4.3 SUML实例研究

4.3.1城市配电网GIS概述

4.3.2城市配电网GIS空间数据库建模

4.5小结

第5章 SUML模型到ORDB模型的映射和转换

5.1模型转换概述

5.2类的映射规则

5.2.1普通类的映射规则

5.2.2空间类的映射规则

5.3属性的映射规则

5.3.1普通属性的映射规则

5.3.2空间属性的映射规则

5.4普通关系的映射规则

5.4.1普通关联关系的映射规则

5.4.2聚集关系的映射规则

5.4.3组合关系的映射规则

5.4.4泛化关系的映射规则

5.5空间关系的映射规则

5.5.1空间拓扑关系的映射规则

5.5.2空间度量关系的映射规则

5.6空间约束和空间操作的映射规则

5.6.1空间约束的映射规则

5.6.2空间操作的映射规则

5.7转换算法

5.8转换实例

5.9本章小结

第6章 总结与展望

6.1研究工作总结

6.2进一步的工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文