（地圖學與地理信息系統(tǒng)專業(yè)論文）海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計.pdf

學位論文獨創(chuàng)性聲明 本人承諾：所星交的學位論文是本人在導師指導下所取得的研究成果。論文中除特別加以標注和 致謝的地方外，不包含他人和其他機構已經撰寫或發(fā)表過的研究成果，其他同志的研究成果對本人的 啟示和所提供的幫助，均已在論文中做了明確的聲明并表示謝意。 學位論文作者簽名：量丑墨扛 學位論文版權的使用授權書 本學位論文作者完全了解遼寧師范大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，及學校有 權保留并向國家有關部門或機構送交復印件或磁盤，允許論文被查閱和借閱。本文授權 遼寧師范大學，可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫并進行檢索，可以采 用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文，并且本人電子文檔的內容和紙質 論文的內容相一致。 保密的學位論文在解密后使用本授權書。 - ， l 學位論文作者簽名： 紐坐五 指導教師簽名： 簽名日期： 厶1 1年f 月f 日 ， j ， 11j 遼寧師范大學碩士學位論文 摘要 海洋保護區(qū)是海洋生態(tài)保護和海洋開發(fā)的重要手段之一，而海洋基礎數(shù)據(jù)與專題數(shù) 據(jù)的管理與維護更是海洋保護區(qū)管理的重中之重。建立完善、高效的海洋保護區(qū)管理系 統(tǒng)對于保護區(qū)海洋基礎數(shù)據(jù)的管理、維護以及保護區(qū)的開發(fā)利用有著重要的指導意義， 而一個標準的、規(guī)范的、設計完善的數(shù)據(jù)庫對于海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)來說至關重要。 本研究以海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)作為研究對象，側重于監(jiān)測數(shù)據(jù)的預處理、數(shù)據(jù)的規(guī) 范化入庫和數(shù)據(jù)庫設計的優(yōu)化。本文的數(shù)據(jù)來源于各地方海洋環(huán)境監(jiān)測站，監(jiān)測數(shù)據(jù)具 有多來源、多年度、多時段、多類型、規(guī)范性差等特征。針對監(jiān)測數(shù)據(jù)的上述特點，在 數(shù)據(jù)入庫預處理階段，對數(shù)據(jù)進行了入庫規(guī)范約束和模版化處理，以及利用開發(fā)的數(shù)據(jù) 處理工具和批量入庫工具對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行批量入庫。在數(shù)據(jù)庫設計方面，主要是優(yōu)化部 分表結構、新增監(jiān)測類型結果表、錄入新數(shù)據(jù)到相關監(jiān)測類型表，并進行表關聯(lián)。而數(shù) 據(jù)存儲方面，采用先進的a r c s d e 空間數(shù)據(jù)引擎、多用戶g e o d a t a b a s e 數(shù)據(jù)模型和 m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 進行空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲與管理。 在數(shù)據(jù)庫設計的基礎上，實現(xiàn)了海洋保護區(qū)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)查詢、對比分析、信息編輯、 報表維護等功能，驗證了數(shù)據(jù)庫設計的合理性，并對該研究的實際應用效果與未來發(fā)展 有了初步的探索。 關鍵字：海洋保護區(qū)；a r c s d e ：監(jiān)測數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫設計 - 0 ，l 一j 繕 海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計 d a t a b a s ed e s i g no ft h em a r i n er e s e r v e sm a n a g e m e n ts y s t e m a b s t r a c t t h em a r i n er e s e r v e si sa l li m p o r t a n tm e a n so fo c e a n d e v e l o p m e n t ，a n dm a r i n ee c o l o g i c a l p r o t e c t i o n ，b u tt h em a n a g e m e n ta n dm a i n t e n a n c eo fm a r i n eb a s i cd a t aa n dt h e m a t i cd a t ai st h e m o s ti m p o r t a n tp a r to ft h em a n a g e m e n to fm a r i n er e s e r v e s t h ee s t a b l i s h m e n to fp e r f e c ta n d e f f i c i e n tm a n a g e m e n ts y s t e mo ft h em a r i n er e s e r v e sh a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ef o rt h e m a n a g e m e n t ，m a i n t e n a n c ea n de x p l o i t a t i o no fp r o t e c t e da r e a s a n das t a n d a r d ，n o r m a l i z e d ， p e r f e c t l y - d e s i g n e dd a t a b a s ei se s s e n t i a lf o rm a n a g e m e n ts y s t e mo f t h em a r i n er e s e r v e s i nt h i ss t u d y , t h em a n a g e m e n ts y s t e mo ft h em a r i n er e s e r v e si sm y o b j e c to fs t u d y , w h i c h f o c u s e so nt h ep r e p r o c e s s i n go fm o n i t o r i n gd a t a , s t a n d a r d i z a t i o no fd a t aw a r e h o u s i n ga n dt h e o p t i m i z a t i o no fd a t a b a s ed e s i g n t h ed a t ao fm ys t u d yc o m e sf r o mt h el o c a lm a r i n e e n v i r o n m e n tm o n i t o r i n gs t a t i o n s t h em o n i t o r i n gd a t ar e f l e c t s m u l t i - s o u r c e ,m u l t i y e a r , m u l t i - p e r i o d ，m u l t i t y p e ，p o o r - n o r m sa n do t h e rf e a t u r e s f o rt h ec o m p l e xp r o b l e m st h e m o n i t o r i n gd a t ae x i s t , t h ed a t aa r ec o n s t r a i n e db yw a r e h o u s ee n t r yr u l e sa n dd e a l e dw i mb y t e m p l a t e si nt h ep r e p r o c e s s i n gs t a g eo fd a t aw a r e h o u s i n g a n dt h em o n i t o r i n gd a t aa r e p r o c e s s e db yb a t c ht h r o u g hd a t a - p r o c e s s e dd e v e l o p e dt o o la n dd a t a - s t o r a g et 0 0 1 o nt h e d e s i g no fd a t a b a s e ，也em a i nw o r ki st oo p t i m i z et a b l es t r u c t u r e s ，a d dn e wm o n i t o r i n gd a t aa n d i n p u tn e wd a t at ot h er e l a t e dt a b l e s ，t h e nr e l a t et h e m b u to nt h ea s p e c to fd a t as t o r a g e ，t h e s t u d ya d o p t sa d v a n c e da r c s d es p a t i a le n g i n e ，m u l t i - u s e rg e o d a t a b a s ed a t a - m o d e la n d m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5t op u tt h es p a t i a ld a t aa n da t t r i b u t ed a t ai n t os t o r a g ea n dm a n a g e u n i t i v e l y o nt h eb a s i so fd a t a b a s ed e s i g n ，d a t aq u e r y ，c o m p a r a t i v ea n a l y s i s ，i n f o r m a t i o ne d i t i n g , r e p o r t i n g sm a i n t e n a n c ea n dd a t aa n a l y s i so ft h es y s t e mc o m et r u e ，t h ep r o c e s sp r o v et h e r e s u l t so ft h ed a t a b a s ed e s i g na n dh a sap r a c t i c a la p p l i c a t i o n so ft h i sr e s e a r c ha n df u t u r e d e v e l o p m e n to f t h ei n i t i a le x p l o r a t i o n k e yw o r d s ：m a r i n er e s e r v e s ；a r c s d e ；m o n i t o r i n gd a t a ；d a t a b a s ed e s i g n i i 一 一-l j j l ， 寧 - 一 遼寧師范大學碩士學位論文 目錄 摘要i a b s t r a c t i i 第一章緒論1 1 1 研究背景與國內外研究現(xiàn)狀。1 1 1 1 研究背景1 1 1 2 研究現(xiàn)狀1 1 2 研究內容：。1 1 3 論文研究的思路2 第二章海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計的關鍵技術3 2 1a r c g i s 平臺：3 2 2s q ls e r v e r2 0 0 5 簡介3 2 2 1s q ls e r v e r2 0 0 5 特點3 2 2 2s q ls e r v e r2 0 0 5 結構。4 2 3a r c e n g i n e 二次開發(fā)技術4 2 - 3 1a r c e n g i n e 簡述4 2 3 2a r c e n g i n e 功能4 2 4a r c s d e 5 2 4 1a r c s d e 簡介5 2 4 2a r c s d e 功能及特點5 2 4 3 通過a r c s d e 訪問空間數(shù)據(jù)庫6 第三章屬性數(shù)據(jù)庫設計7 3 1 數(shù)據(jù)庫設計原則7 3 2 保護區(qū)屬性數(shù)據(jù)設計。8 3 2 1 保護區(qū)報表數(shù)據(jù)的特點8 3 2 2 報表數(shù)據(jù)分類8 3 2 3 數(shù)據(jù)庫邏輯設計lo 3 2 4 保護區(qū)屬性數(shù)據(jù)表之間邏輯關系設計1 3 3 2 5 數(shù)據(jù)字典設計1 5 3 3 保護區(qū)屬性數(shù)據(jù)入庫處理1 6 3 3 1 保護區(qū)屬性數(shù)據(jù)入庫規(guī)范1 6 3 3 2 批量入庫工具18 海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計 3 3 3 監(jiān)測數(shù)據(jù)入庫過程2 2 第四章空間數(shù)據(jù)庫設計2 6 4 1g e o d a t a b a 8 0 空間數(shù)據(jù)模型2 6 4 1 1 空間數(shù)據(jù)的分類與組織2 6 4 1 2 空間數(shù)據(jù)的邏輯設計2 7 4 2 空間數(shù)據(jù)庫的建立2 8 4 2 1 空間數(shù)據(jù)庫的連接一2 8 4 2 2 空間數(shù)據(jù)的存儲3 0 4 2 3 空間數(shù)據(jù)庫的建立3 l 第五章保護區(qū)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計的應用展示3 3 5 1 系統(tǒng)查詢- 3 3 5 1 1 監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢3 3 5 1 2 監(jiān)測數(shù)據(jù)對比3 7 5 1 3 保護區(qū)基本情況查詢與查詢定位3 8 5 2 系統(tǒng)維護4 2 5 2 1 保護區(qū)信息維護4 2 5 2 2 報表維護4 2 第六章結論與展望4 4 6 1 結論4 4 6 2 研究特色和創(chuàng)新之處4 4 6 3 展望4 4 參考文獻4 6 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況4 8 致謝z 1 9 遼寧師范大學碩士學位論文 第一章緒論 1 1 研究背景與國內外研究現(xiàn)狀 1 1 1 研究背景 海洋保護區(qū)是海洋生態(tài)保護的重要手段之一【l 】。通過建立海洋保護區(qū)，實施有效保 護措施，可以維持生態(tài)系統(tǒng)平衡，保護和恢復海洋生物多樣性，促進海洋經濟協(xié)調健康 發(fā)展。 在國家各有關主管部門和沿海地區(qū)各級人民政府的積極努力下，我國海洋生態(tài)保護 工作不斷得以加強，海洋保護區(qū)數(shù)量和保護面積逐年增加，沿海1 1 個省、自治區(qū)、直 轄市均有海洋保護區(qū)分布，典型海岸海洋生態(tài)系統(tǒng)、珍稀瀕危海洋生物物種和珍奇海洋 自然遺跡和景觀得到有效保護【2 1 。 海洋保護區(qū)基礎數(shù)據(jù)的管理與維護是海洋保護區(qū)管理的重要手段之一。為此，2 0 0 9 年海洋公益性行業(yè)科研專項一“海洋特別保護區(qū)保護利用調控技術及應用示范 ( 2 0 0 9 0 5 0 11 ) 打根據(jù)海洋保護區(qū)建設管理需要，開展了海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫 建設。目前，國家海洋行政主管部門每年對海洋保護區(qū)實施了海水環(huán)境條件、水質、沉 積物質量及生物多樣性等項要素的監(jiān)測，對這些監(jiān)測數(shù)據(jù)采取分類入庫，并通過保護區(qū) 管理系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行查詢與分析，為海洋保護區(qū)管理提供基礎依據(jù)。 1 1 2 研究現(xiàn)狀 對于海洋保護區(qū)的信息化建設，國家海洋局早已印發(fā)了相關的文件，對全國海洋執(zhí) 政管理部門做出了相應的要求，特別是海洋基礎數(shù)據(jù)的共享，數(shù)據(jù)入庫以及數(shù)據(jù)維護與 分析。然而，從近年地方海洋環(huán)境監(jiān)測中心上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)和入庫情況來看，上報的監(jiān) 測數(shù)據(jù)仍存在不統(tǒng)一、不規(guī)范、數(shù)據(jù)雜亂等問題，這對數(shù)據(jù)的批量入庫產生了很大的阻 礙。地理空間數(shù)據(jù)文件式的存儲也不利于空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲與管理。 建立合理的數(shù)據(jù)預處理方法和開發(fā)高效的批量入庫工具，并建立一個完善的、規(guī)范 的空間與屬性數(shù)據(jù)庫將會促進海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的優(yōu)化與廣泛應用。 1 2 研究內容 本研究以海洋保護區(qū)作為研究對象，從數(shù)據(jù)庫設計的思想出發(fā)，結合海洋保護區(qū)管 理系統(tǒng)的開發(fā)，進行數(shù)據(jù)庫設計與監(jiān)測數(shù)據(jù)入庫。 本研究中的海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩種基本類型。空 間數(shù)據(jù)是利用a r c s d e 和m i c r o s o f ts q ls e r v e r 進行空間數(shù)據(jù)存儲與管理，屬性數(shù)據(jù)主要 海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計 來源于各地方海洋保護區(qū)監(jiān)測站。原始的海洋保護區(qū)的屬性數(shù)據(jù)是以e x c e l 或w o r d 的 形式存儲的，主要有海洋保護區(qū)的基本信息、站位信息、多年度的海洋保護區(qū)管理基本 情況報表和各種監(jiān)測報表等，數(shù)據(jù)庫設計和規(guī)范化入庫是本研究的重點。 本文共分為六部分，第一部分主要講述本研究的研究背景和國內外現(xiàn)狀、研究內容 和論文研究的思路。第二部分講述海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計的關鍵理論與技術， 包含a r c g i s 平臺技術、m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 數(shù)據(jù)庫技術、a r c e n g i n e 二次開發(fā)技 術和a r c s d e 空間引擎技術等。第三部分是屬性數(shù)據(jù)庫設計，介紹了保護區(qū)屬性數(shù)據(jù)庫 設計、上報監(jiān)測數(shù)據(jù)的預處理、數(shù)據(jù)入庫規(guī)范、入庫工具開發(fā)等。第四部分講述了空間 數(shù)據(jù)庫設計，以g e o d a t a b a s e 為數(shù)據(jù)模型，利用a r c s d e 技術和m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 數(shù)據(jù)庫對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行存儲與管理。第五部分是保護區(qū)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計 的應用展示，舉例演示了監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢與對比、保護區(qū)基本情況查詢與編輯、保護區(qū) 管理基本情況的維護和監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析等，使數(shù)據(jù)庫設計的合理性得到了驗證。第 六部分是結論與展望，對本論文的創(chuàng)新點、不足之處和研究成果作了總結，并對今后的 研究方向、海洋保護區(qū)的發(fā)展建設提出了初步的設想。 1 3 論文研究的思路 ( 1 ) 系統(tǒng)分析：對上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，了解數(shù)據(jù)之間的關系。結合海洋 保護區(qū)管理系統(tǒng)功能進行數(shù)據(jù)庫設計。 ( 2 ) 數(shù)據(jù)的預處理：根據(jù)歷史的監(jiān)測數(shù)據(jù)和新上報數(shù)據(jù)的狀況，設計出合理的入庫 規(guī)范，作為未來新數(shù)據(jù)入庫的模版。并根據(jù)入庫規(guī)范開發(fā)出相應的輔助工具，提高數(shù)據(jù) 入庫的工作效率，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行批量入庫。 ( 3 ) 改進空間數(shù)據(jù)庫存儲管理。在原有個人數(shù)據(jù)庫的基礎上進行改進，采用多用戶 g e o d a t a b a s e 空間數(shù)據(jù)模型，利用a r c s d e 和m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 進行空間數(shù)據(jù)的 存儲與管理。 ( 4 ) 根據(jù)入庫中產生的問題，完善管理系統(tǒng)功能及優(yōu)化數(shù)據(jù)庫設計。 ( 5 ) 通過海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)對原有和新入庫的多年數(shù)據(jù)進行查詢、分析、維護與 管理，以檢驗數(shù)據(jù)庫設計和數(shù)據(jù)入庫效果。 一 遼寧師范大學碩士學位論文 第二章海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計的關鍵技術 海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)開發(fā)平臺采用的是v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 和a r c e n g i n e 組件，數(shù) 據(jù)庫采用的是m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 和多用戶g e o d a t a b a s e 空間數(shù)據(jù)模型。本文 主要側重于數(shù)據(jù)庫的設計與優(yōu)化、監(jiān)測數(shù)據(jù)的標準化處理與更新入庫，這就需要通過相 關技術手段對新上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行標準化處理。本研究所涉及的技術主要有a r c g i s 平臺技術、m i c r o s o f ts q ls e r v e r 數(shù)據(jù)庫技術、a r c e n g i n e 二次開發(fā)技術和a r c s d e 空間 數(shù)據(jù)引擎技術等。 2 1a r c g i s 平臺 a r c g i s 是2 0 世紀9 0 年代推出全新的基于桌面的gi s 【3 】。a r c g i s 的產品主要包括： ( 1 ) a r c g i sd e s l 【t o p 一為g i s 應用提供的完整桌面系統(tǒng)。 ( 2 ) a r c g i se n 西n e 一為客戶個性化g i s 應用提供的嵌入式開發(fā)組件。 ( 3 ) 服務器g i s 一構建服務器g i s 和網絡g i s 的應用。 。 ( 4 ) a r c g i sm o b i l e - - - a r c g i sm o b i l e 開發(fā)包是作為a r c g i ss e r v e 鏟品的一個擴展模 塊發(fā)布的，用于構建高性能移動g i s 應用終端。 a r c g i s 作為綜合的地理信息系統(tǒng)平臺，g i s 功能完善【4 】，如下： ( 1 ) 模塊化和伸縮性強。它不僅可以獨立的應用，而且支持分布式的網絡化應用， 實現(xiàn)各種信息的數(shù)字化網，采用面向對象的組件技術，開發(fā)出個性化的應用程序。 ( 2 ) 軟件技術標準化。它支持大多數(shù)的國際軟件行業(yè)標準 6 1 ，并整合了包括地理數(shù) 據(jù)標準、網絡標準以及對象建模標準等。 ( 3 ) 功能強大。a r c g i s 的特色之處不僅僅在于地理制圖表達與數(shù)據(jù)管理一體化功能， a r c g i s 還具有強大的空間分析與統(tǒng)計功能，例如搭建應用程序、三維g i s 、空間建模、 云g i s 部署等。 2 2s q ls e r v e r2 0 0 5 簡介 2 2 1 s q ls e r v e r 2 0 0 5 特點 s q ls e r v e r2 0 0 5 是一個全面的關系型數(shù)據(jù)庫平臺。在s q ls e r v e r2 0 0 0 的基礎上， 增加了新功能和特性，為關系型和結構化數(shù)據(jù)提供了更安全的安全性方案川和更穩(wěn)定的 存儲功能，并可以構建和管理應用于業(yè)務的高性能數(shù)據(jù)應用程序【引。 s q l s e r v e r2 0 0 5 數(shù)據(jù)引擎是企業(yè)數(shù)據(jù)管理模式解決方案的核心。此) b s q ls e r v e r 2 0 0 5 還包含分析、報表、集成等功能。 海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計 ( 1 ) 數(shù)據(jù)庫鏡像。通過新數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)鏡像方法，將記錄檔案傳送性能進行擴展和 延伸。使用數(shù)據(jù)庫鏡像，將自動失效轉移建立到其他備用服務器上，增強s q ls e r v e r 服 務器系統(tǒng)的可用性。 ( 2 ) 在線恢復。使) 書s q ls e r v e r2 0 0 5 服務器，可以在s q ls e r v e r 服務器運行的情 況下，執(zhí)行恢復操作。在線恢復改進y s q ls e r v e r 服務器的可用性【9 1 。 ( 3 ) 在線檢索。在指數(shù)數(shù)據(jù)定義語言執(zhí)行期間，允許對數(shù)據(jù)基底表格、或者索引數(shù) 據(jù)任何有關的檢索，并同時進行修正。 2 2 2s q ls e r v e r 2 0 0 5 結構 ( 1 ) s q ls e r v e r 2 0 0 5 數(shù)據(jù)庫引擎分為協(xié)議、關系引擎、存儲引擎、s q lo s 四大組 件【7 】，s q ls e r v e r2 0 0 5 數(shù)據(jù)庫引擎的主要功能是為數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)的處理服務以及高 可用性服務提供安全實現(xiàn)【1 0 1 。 ( 2 ) 報表管理主要是通過報表服務組件完成，并為報表提供全面的解決方案，可以 對報表執(zhí)行創(chuàng)建、管理、打印等操作，以及發(fā)布傳統(tǒng)的打印報表和滿足行業(yè)標準的交互 。性報表。 ( 3 ) 數(shù)據(jù)分析服務主要是利用聯(lián)機分析處理功能和數(shù)據(jù)分析服務解決實際問題，對 數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)結構進行設計、創(chuàng)建和管理等操作以及對數(shù)據(jù)進行分析。 2 3a r c e n g i n e 二次開發(fā)技術 2 3 1 a r e e n g i n e 簡述 觚e n g i n e 是由軟件開發(fā)工具包和a r c g i s 應用程序平臺運行時( 黜m t i m e ) 組成。是建 立自定義應用程序的嵌入式g i s 組件的一個完整類庫【1 1 】。 基本服務：由g i s 核。l , a r e o b j e c t 構成，開發(fā)大多數(shù)的g i s 自定義應用。 數(shù)據(jù)存?。篴 r c e n g i n e 可以對多數(shù)柵格和矢量格式數(shù)據(jù)進行存取。 地圖表達：用于創(chuàng)建和顯示帶有符號和標注功能地圖的a o 功能，包括創(chuàng)建專題制 圖功能的a r e e n g i n e 的二次開發(fā)應用【1 2 1 。 開發(fā)組件：基于組件對象平臺f 1 3 】，應用程序開發(fā)的高級接口控件。 a r c e n g i n e 開發(fā)工具包是組件式的e s r i 軟件開發(fā)產品，用于建立和部署自定義g i s 應用程序。通過a r c e n g i n e 開發(fā)工具包還可以建立基本的地圖瀏覽器、動態(tài)的g i s 編輯工 具等。 2 3 2a r c e n g i n e 功能 通過a r c e n g i n e 組件的開發(fā)，用戶可以實現(xiàn)以下功能： 一4 一 遼寧師范大學碩士學位論文 ( 1 ) 編輯要素：通過使用a r c e n g i n es d k ，可以在地理數(shù)據(jù)庫或者s h a p e f i l e 中創(chuàng)建和 編輯矢量要素的應用程序【1 4 1 。 ( 2 ) 空間建模和分析：通過增加a r c e n g i n er u n t i m e 的空間選項來擴展其功能，以及 創(chuàng)建、查詢、制圖和分析基于像元的柵格結構數(shù)據(jù)。 ( 3 ) 三維可視化及其他：a r c e n g i n er u n t i m e3 d 選項進一步擴展了其功能，可以用 a r c s c e n e 和a r c g l o b e 控件建立三維可視化、分析表面和基于全球數(shù)據(jù)的應用程序【伺。 2 4a r c s d e 2 4 1a r c s d e 簡介 a r c s d e 是空間數(shù)據(jù)庫引擎( s p a t i a ld a t a b a s ee n g i n e ：s d e ) 1 6 1 ，屬于空間數(shù)據(jù)庫中間 件技術。為g i s 客戶端應用提供便捷的空間數(shù)據(jù)訪問，a r c s d e 的主要特征便是海量數(shù) 據(jù)的快速讀取和安全的數(shù)據(jù)存儲。 a r c s d e 作為a r c g i s 與r d b m s 之間的g i s 通道?？梢栽诙喾N數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中操 縱地理空間信息，所有a r c g i s 應用程序都能通過a r c s d e 使用這些地理空間數(shù)據(jù)。 a r c s d e 是a r c g i s 系統(tǒng)中的一個關鍵部分。它為關系型數(shù)據(jù)庫提供了一個開放的應用程 序接1 ：3 ，支持a r c g i s 在多種數(shù)據(jù)庫平臺上管理地理空間信劇1 7 】，例如o r a c l e 、o r a c l ew i t h s p a t i a l 、m i c r o s o f ts q ls e r v e r 和i n f o r m i x 等。通過a r c s d e 空間引擎，a r c g i s 端可以在 d b m s 中方便的管理共享的、多用戶的空間數(shù)據(jù)庫。 2 4 2a r c s d e 功能及特點 a r c s d e 作為面向關系數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)存儲的中間件，統(tǒng)一將矢量、柵格和屬性 數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲，以便把g i s 和r d b m s 集成起來。a r c s d e 采取c s 系統(tǒng)構造，將地理 空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一集成在關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，從而通過關系數(shù)據(jù)庫的高效管 理功能統(tǒng)一對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行管理。當利用a r c s d e 訪問空間地理數(shù)據(jù)時，無 需關心數(shù)據(jù)的結構、存儲位置和存儲方法等問題【1 8 】。 a r c s d e 的具體功能包括： ( 1 ) 支持多種d b m s 通道。它本身不是關系數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)存儲模型【1 9 】。而是一個能 在多種d b m s 平臺上提供高性能的g i s 數(shù)據(jù)管理接口。 ( 2 ) 支持多用戶編輯和海量的空間數(shù)據(jù)庫存儲、長事務處理。 ( 3 ) a r c s d e 保證了存儲于d b m s 中的矢量和柵格數(shù)據(jù)的完整性【2 0 1 。 海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計 2 4 3 通過a r c s d e 訪問空間數(shù)據(jù)庫 通過安裝a r c g i sd e s k t o p 、d b m s 軟件、a r c s d es p a t i a lf o rs q ls e r v e r 或者是 a r c s d es p a t i a lf o ro r a c l e ，就可以通過a r c g i s 客戶端( 如a r c m a p ，a r c c a t a l o g 等) 訪問 a r c s d e 服務，輸入服務器名、端口、數(shù)據(jù)庫名、s d e 用戶名、s d e 密碼等相關信息。 a r c s d e 連接d m b s 成功后，便可以很方便的操縱空間數(shù)據(jù)庫【2 l 】。 遼寧師范大學碩士學位論文 第三章屬性數(shù)據(jù)庫設計 3 1 數(shù)據(jù)庫設計原則 數(shù)據(jù)庫設計是程序開發(fā)的核心部分，標準的數(shù)據(jù)庫設計原則和方法能有效提高程序 開發(fā)進度和效率【2 2 1 。 ( 1 ) 3 n f 第三范式 范式，作為數(shù)據(jù)庫設計里重要的概念之一。是指在創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)庫的過程中，必須 依照一定的準則，這些準則被稱為范式。而第三范式指的是數(shù)據(jù)庫表設計在滿足第一、 第二范式的基礎上，加入屬性不依賴于其它非主屬性原則【2 3 】，以減少大量的數(shù)據(jù)冗余。 其大致規(guī)定是這樣的： 一個表只能描述一個單一實體，表內的每一個值在整個數(shù)據(jù)庫只出現(xiàn)一次( 外鍵除 外) ，表內的每一行都該被唯一的標識，表內不存儲與主鍵無關的信息。通常認為，第三 范式在性能、擴展性和數(shù)據(jù)完整性方面達到了最佳平衡【2 4 】。 ( 2 ) 確保表中沒有計算字段 計算字段的值，是由其他字段計算而來，當更新其他字段的時候，很容易忽略同時 更新這個計算字段，造成數(shù)據(jù)的錯誤。 ( 3 ) 確保表中字段值唯一 例如表3 1 中，物種保護級別的值不只一個， 表3 1 保護區(qū)保護對象監(jiān)測結果 t a b 3 1p r o t e c e t e do b j e c tm o n i t o r i n gr 懿u l to f r e s e n ，骼 因此物種保護級別字段不能放在保護區(qū)保護對象監(jiān)測結果表中，應該增加一個監(jiān)測 物種保護級別表，如表3 2 所示。 表3 2 監(jiān)測物種保護級別 t a b 3 2 1 1 l er a n ko f m o r n l n gs p e i c 灑c o n s e r v a t i o n 海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計 這個表就是表3 1 的從表，監(jiān)測站位為外鍵。 ( 4 ) 盡可能的細分字段 對于資料特別詳盡的表最好要細分字段，這樣方便用戶編輯資料，有利于保證數(shù)據(jù) 的完整性【2 5 1 。 3 2 保護區(qū)屬性數(shù)據(jù)設計 3 2 1 保護區(qū)報表數(shù)據(jù)的特點 監(jiān)測數(shù)據(jù)是來自各地方監(jiān)測站2 0 0 5 年以來的水環(huán)境化學、生物、沉積物等方面的 報表資料，這些報表數(shù)據(jù)的特點是： ( 1 ) 多年度。各地方海洋環(huán)境監(jiān)測站上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)每年都上報給上一級主管單位。 ( 2 ) 多時段。很多海洋保護區(qū)監(jiān)測站都是分季節(jié)上報監(jiān)測數(shù)據(jù)。有些站位是按春季 和秋季上報，有些則是四季都上報。 ( 3 ) 多類型。每年海洋保護區(qū)監(jiān)測站所上報的報表大致可以分為水環(huán)境化學、生物、 沉積物等數(shù)據(jù)。 ( 4 ) 多層次。有些監(jiān)測數(shù)據(jù)，例如水質監(jiān)測結果中，數(shù)據(jù)分為表層、中層、底層。 ( 5 ) 上報滯后。部分監(jiān)測站由于種種原因，存在上報數(shù)據(jù)類型不全、上報滯后等情 況。 合理存儲和管理利用這些數(shù)據(jù)，要進行屬性數(shù)據(jù)庫的表結構設計和邏輯設計，使數(shù) 據(jù)庫的安全性和完整性得到保證。 3 2 2 報表數(shù)據(jù)分類 根據(jù)地方監(jiān)測站上報的報表，屬性數(shù)據(jù)庫包含的報表類型主要分為九類，具體分類 如表3 3 所示。 一8 一 遼寧師范大學碩士學位論文 表3 3 保護區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)報表 t a b 3 3t h e m o n i t o r i n gd a t ar e p o r to f r e s e r v e s 數(shù)據(jù)表名稱 說明 海洋保護區(qū)管理基本情況報表 海洋保護區(qū)潮間帶生物監(jiān)測結果 海洋保護區(qū)沉積物監(jiān)測結果 海洋保護區(qū)底棲動物監(jiān)測結果 海洋保護區(qū)水質監(jiān)測結果 海洋功能區(qū)大型浮游動物監(jiān)測結果 海洋功能區(qū)浮游植物監(jiān)測結果 海洋功能區(qū)小型浮游動物監(jiān)測結果 海洋保護區(qū)沉積物粒度監(jiān)測結果 多年度的每個海洋保護區(qū)的管理基本情況報表 監(jiān)測高低潮位之間生物種群的類群、種群個數(shù)、密 度、生物量等要素信息 監(jiān)測有機碳、硫化物、石油類等沉積物化學要素信 息 監(jiān)測底棲動物的類群、種群個數(shù)、密度、生物量等 要素信息 監(jiān)測鹽度、懸浮物、溶解氧、c o d 、活性磷酸鹽等 化學要素信息 監(jiān)測通過型網采樣的浮游動物的類群、種群個數(shù)、 密度、生物量等要素信息 監(jiān)測浮游植物的類群、種群個數(shù)、密度、生物量等 要素信息 監(jiān)測通過i 型網采樣的浮游動物的類群、種群個數(shù)、 密度、生物量等要素信息 監(jiān)測礫石、砂、粘土等沉積物化學要素信息 以廣西北侖河口國家級自然保護區(qū)大型浮游動物監(jiān)測結果報表為例。其監(jiān)測結果報 表如圖3 1 所示。 一9 海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計 嬲翳嬲翁弱臻翳豳翱翳踞黧臻施翳纜綴靜翰弱綴孺翰嬲凝霸暖端飄嬲臻飄 h ij el l 鬈表0 2 0 3 0 9 海洋功能區(qū)監(jiān)測一海洋保護區(qū)大型磷猢籃瓣靳謬，：了哆嘲 _ 隧盤耀輔：帥北它河口囂紹臼批胂區(qū) 一 赫日站：；嘉螂咱ll 4 凌 飄益謝單： 廣西】b 它一口丑彳g 丘懿堤護區(qū)蓉理垃埴播單使：防蝻琶市 氧研境藍耐臻報中心一 埴檔日期：2 。一l o - 。銹 4 經度辟度監(jiān)塒口船 站在所在功 窖度重量生物量 髓塑舞 5 繇瞄位 d 札“n她d a d d a d 力7 r m a d 就區(qū) 婪群掙名個囂 個，1 3一_ 3 確 6 6 l1 2 c 脯2 2 t9 9 2 2 2 爭0 8 一t t菝心區(qū) 0 1 t h k r e c a m i t7 b l 翟r 銘 7黟6 1 l 2 1 9 6 22 1 5 鈞2 z2 爭0 8 - 1 7 橫心區(qū) $ e “i 1 - - o r t 址i ； 23 8 i 墅同磋 8 彩 6 tt 2 0 22 1 s 9 9 2 20 0 0 9 一一1 1核心區(qū)p t r ”c i l t 勝尊s t i r o # ”i i 2 3 81 塑兩j l 9 5 il 。b 22 1s 9 9 控2 0 0 9 一1 7 扳摳 l f e rm = e h i 2 t 壘罔 1 0p6 t 1 0 82 口22 l 馳口纜锃0 廿1 7核心區(qū)c t ti # v 4 【型r 囂 1 1 j 6 1l 髓2 口。6 22 ls 9 9 纜2 9 一i t 拔心區(qū) p 0 1 v c h “ti 一 23 8 1 趕同z 1 2 跏8 l l 踟2 1 5 2 22 爭0 8 一l t板心區(qū)一砷1 i 啦l 胛“計埽t n ) l l 1 窶r 1 3 眵 6 il 2 0 22 l ，5 嗽a 目 髑一1 7 核心醫(yī)0 l b p l 口d i i c 2 鳙 1 愛同； 1 哇攀 跎l 2 d 9 2 t2 i6 0 2 0 3撕一1 7板心區(qū)2 ml h 口 c d l n 】 2 2 7 i 星髓 1 5e 眈l 2 0 9 打2 16 c 32 0 0 爭0 8 一1 7 扳心區(qū) 0 - t h nb r i w i e o n i l 4s l 翟目0 1 6 卜 6 2i 2 0 9 2 t2 i6 0 2 0 3i a 0 9 - 0 8 _ 1 7拔心區(qū)z o e ll 伍r “l(fā) 口1 l r ) 22 7 l 星網“ 1 7p 曉l 2 嘣2 t6 0 2 0 32 g 刪一1 7 扳心區(qū)h a n p l i 惦i - 抖正i r r i 越o2 玎 1 童同， 1 8 6 21 2 2 t 2 0 32 9 - 0 8 1 7核心區(qū)0 1 b 止口- d io i c 2 行 i 墨同i 1 9f 8 l 1 0 82 2 8 h 2 i 6 1 l e 4 2 0 0 9 - 0 8 一1 7 實驗區(qū) 0 l t h o n b r e v i f o r n i ： t o i 童同。 2 0 8 1l 2 2 8 1 42 i 6 1 1 e 4缸o - c l 鏟”霉鞋區(qū)p 盯c d i t i f o i t r i t 5 加 i 型同： 2 1 ，8 1 l 旌8 1 42 1e l l 8 42 爭l 弼一i t 窯驗區(qū) p 1 口曲r c “td “o s 2s 0 1 型目z 2 2p 8 ll 2 荔1 4引6 i l 斟2 9 一1 7實驗醫(yī)百t 砷1 i 啦! n t c i r r i d i ) 乏蜘 i 翟同j 2 3 8 l1 0 8 茲8 l 2 15 1 1 8 t2 爭，一1 7 窯鞋區(qū) 1 4 f i f hh “日d 2s 0 l 簍同o 2 4 酷，：k ，i 。l 孵，翎l 私。舭l(fā) 生_嗡蹙，q 霪= 虹。靄i 醞。i 茲，i !彘：。孤咖璃_ 、；：，?4 j ，| 。：? * i 二。a ；紈筑眷：么2 建；么。必蔗廈緩 圖3 1 大型浮游動物監(jiān)測結果 h g 3 1m o n i t o r i n gr e s u l t so fl a r g ez o o p l a n k t o n 表中通過保護區(qū)名稱、監(jiān)測單位等字段確定了保護區(qū)的基本信息，通過監(jiān)測站位、 經度、緯度確定了監(jiān)測站采樣位置，通過類群、種名、個數(shù)、密度、重量、生物量等描 述了監(jiān)測站位的生物樣本監(jiān)測信息等。 3 2 。3 數(shù)據(jù)庫邏輯設計 如果按照圖3 1 所示報表的格式，將數(shù)據(jù)直接存儲在數(shù)據(jù)庫中，必然存在大量的冗 余。所以根據(jù)第三范式原則，對報表中的字段進行分離，建立多個相互關聯(lián)的新表，對 數(shù)據(jù)合理存儲。將其分為保護區(qū)基本信息表、監(jiān)測站位表、保護區(qū)報表類型表以及各類 型監(jiān)測結果表。如圖3 2 所示，以海洋保護區(qū)大型浮游動物報表為例，對其進行分解， 將保護區(qū)名稱和監(jiān)測單位名稱放進海洋功能區(qū)監(jiān)測報表中，任務日期和填報日期放到報 表日期表中，監(jiān)測站位、經度、緯度和站位所在功能區(qū)放在海洋功能區(qū)監(jiān)測站位表中， 監(jiān)測時間放進站位監(jiān)測時間表中，類群、種名、個數(shù)、密度、重量、生物量等生物監(jiān)測 信息放進大型浮游動物監(jiān)測結果表中。 遼寧師范大學碩士學位論文 圖3 2 海洋保護區(qū)大型浮游動物報表的分解示意圖 f l g 3 2t h ed e c o m p o s e dd i a g r a mo fl a r g ez o o p l a n k t o nr e p o r to f r e s e r v e s ( 1 ) 保護區(qū)報表類型表 根據(jù)監(jiān)測報表類型和保護區(qū)名稱，建立一個新表，主要描述保護區(qū)與報表類型之間 的依賴關系，如表3 4 所示，保護區(qū)名稱和報表類型設置為聯(lián)合主鍵。 海洋保護區(qū)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計 ( 2 ) 保護區(qū)報表日期表 由于海洋保護區(qū)的監(jiān)測報表數(shù)據(jù)是每年都上報，根據(jù)數(shù)據(jù)庫表設計原則，如果時間 數(shù)據(jù)不獨立出來，記錄全部字段，會出現(xiàn)大量冗余。所以，建立新表存放報表日期、填 報日期等時間數(shù)據(jù)，如表3 ：5 所示，“報表d 對應著表3 4 中的“報表d ”。表中d 為l 和i d 為1 5 的記錄記述了廣西北侖河口自然保護區(qū)2 0 0 7 年和2 0 0 9 年的大型浮游動 物監(jiān)測結果報表情況，減少了冗余。 表3 5 報表日期表 t a b 3 5r e p o r td a t e ( 3 ) 監(jiān)測站位表 遼寧師范大學碩士學位論文 站位、經度、緯度和站位所在功能區(qū)則具體描述了監(jiān)測站位的具體位置信息，需重 新建立另外一個表存儲，如表3 6 所示。 表3 6 海洋功能區(qū)站位信息表 t a b 3 6s t a t i o ni n f o r m a t i o no f m a r i n ef u n c t i o n a lz o n e s 3 。2 4 保護區(qū)屬性