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空间数据库实验教程

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商品详情

书名:空间数据库实验教程
定价:49.0
ISBN:9787030371935
作者:张宏,乔延春,罗政东
版次:1
出版时间:2018-02

内容提要:
  空间数据库技术是地理信息技术的基础之一,是地理信息系统专业的核心课程。本书是空间数据库课程的实验教材,通过一系列的实验课程练习,有助于学生进一步理解课程中所学知识,强化其运用空间数据库技术解决实际问题的能力。本书包括六方面的实验内容:空间数据库基础及软件安装,空间数据库查询基础,空间数据库建库,空间数据库高级查询与分析,空间数据库编程,空间数据库管理。相关实验已经在地图学与地理信息系统专业的本科教学中使用多年。

目录:
目录
前言
第1章 空间数据库基础及软件安装 1
实验1.1 空间信息管理的技术和体系 1
一、实验目的 1
二、实验平台 1
三、实验内容和要求 1
四、Oracle和ArcSDE的工作环境 1
五、实验流程 16
实验1.2 数据库系统的安装 20
一、实验目的 20
二、实验平台 20
三、实验内容和要求 20
四、实验前置 20
五、实验流程 23
实验1.3 工具软件的安装和使用 37
一、实验目的 37
二、实验平台 37
三、实验内容和要求 37
四、实验前置 37
五、实验流程 38
第2章 空间数据库查询基础 62
实验2.1 数据库查询语言 62
一、实验目的 62
二、实验平台 62
三、实验内容和要求 62
四、Imp与Exp的介绍和使用 62
五、实验前置 63
六、实验流程 65
实验2.2 空间概念和数据模型 70
一、实验目的 70
二、实验平台 71
三、实验内容和要求 71
四、SDE元数据表及系统表功能 71
五、SDE几何类型及存储方式介绍 78
六、ArcSDE包简介 83
七、Oracle Spatial介绍 87
八、Oracle Spatial元数据 89
实验2.3 空间数据库查询方法 96
一、实验目的 96
二、实验平台 96
三、实验内容和要求 96
四、空间查询方式介绍 97
五、实验前置 98
六、实验流程 101
第3章 空间数据库建库 109
实验3.1 数据库建库基础 109
一、实验目的 109
二、实验平台 109
三、实验内容和要求 109
四、DML语言及DDL语言简介 109
五、实验准备 112
六、实验流程 113
实验3.2 空间数据库建库 119
一、实验目的 119
二、实验平台 119
三、实验内容和要求 119
四、实验准备 119
五、实验流程 120
实验3.3 数据库索引 130
一、实验目的 130
二、实验平台 130
三、实验内容和要求 130
四、空间索引介绍 130
五、实验准备 133
六、实验流程 135
实验3.4 空间数据加载 141
一、实验目的 141
二、实验平台 141
三、实验内容和要求 141
四、Oracle Loader介绍 141
五、实验准备 147
六、实验流程 148
第4章 空间数据库高级查询与分析 154
实验4.1 几何处理函数 154
一、实验目的 154
二、实验平台 154
三、实验内容和要求 154
四、几何处理函数介绍 154
五、实验准备 158
六、实验流程 158
实验4.2 网络建模 170
一、实验目的 170
二、实验平台 170
三、实验内容和要求 170
四、网络建模 170
五、实验前置 172
六、实验流程 172
实验4.3 地理编码 181
一、实验目的 181
二、实验平台 181
三、实验内容和要求 181
四、Oracle Spatial地理编码 181
五、实验前置 189
六、实验流程 189
第5章 空间数据库编程 199
实验5.1 函数和存储过程 199
一、实验目的 199
二、实验平台 199
三、实验内容和要求 199
四、过程、函数、程序包与匿名块 199
五、实验前置 201
六、实验流程 203
实验5.2 触发器 208
一、实验目的 208
二、实验平台 208
三、实验内容和要求 208
四、触发器的类型 208
五、实验前置 211
六、创建触发器 212
七、启用与禁用触发器 217
八、替换及删除触发器 218
第6章 空间数据库管理 219
实验6.1 数据库事务处理 219
一、实验目的 219
二、实验平台 219
三、实验内容和要求 219
四、数据库事务与锁 219
五、实验前置 224
六、实验流程 226
实验6.2 数据库备份与恢复 233
一、实验目的 233
二、实验平台 233
三、实验内容和要求 233
四、Oracle数据库备份与恢复 234
五、ArcSDE空间数据备份与恢复 236
六、实验前置 238
七、实验流程 240
实验6.3 数据库安全 243
一、实验目的 243
二、实验平台 243
三、实验内容和要求 243
四、Oracle数据库的安全性 243
五、实验前置 251
六、实验流程 253
主要参考文献 259

在线试读:
第1章 空间数据库基础及软件安装
  实验1.1 空间信息管理的技术和体系
  一、实验目的
  (1) 初步了解Oracle 数据库的系统架构和工作环境;
  (2) 初步了解ESRI ArcSDE 的体系架构和工作环境;
  (3) 初步了解Oracle Spatial 的技术架构和运行环境;
  (4) 熟悉Oracle 数据库的启动和基本操作;
  (5) 熟悉ESRI ArcSDE 的启动和基本操作。
  二、实验平台
  (1) 操作系统:Windows Server 2003;
  (2) 数据库管理系统:Oracle 11g R2;
  (3) 地理信息系统:ESRI ArcSDE 10。
  三、实验内容和要求
  (1) 了解Oracle 和ESRI ArcSDE 的工作环境;
  (2) 了解Oracle 的系统架构和系统组成;
  (3) 了解Oracle Spatial 的技术架构和组成;
  (4) 了解Oracle 管理工具;
  (5) 了解ESRI ArcSDE 的系统架构和系统组成;
  (6) 了解ESRI ArcSDE 管理工具;
  (7) 学习Oracle 数据库服务的停止和启动;
  (8) 学习ESRI ArcSDE 服务的停止和启动。
  四、Oracle 和ArcSDE 的工作环境
  1. Oracle 简介及工作环境
  1) Oracle 11g
  Oracle 11g 是甲骨文公司在2007 年7 月12 日推出的数据库软件。与以前的版本相比,Oracle 11g 对数据库管理、PLSQL、UNIX 平台支持等部分做了修正及更新,同时也加入了较多的新功能与新特性。在后面的学习中,Oracle 11g 将作为主要的数据库平台进行实验及演示。安装Oracle 11g 所需*低硬件配置及建议配置见表1-1。
  表1-1 安装Oracle 11g 所需*低硬件配置及建议配置
  2) Oracle 数据库的系统架构和系统组成
  Oracle 数据库包含三大组成部分:实例(Instance)、数据库(Database)及外部文件(External File) (图1-1)。
  图1-1 Oracle 数据库系统组成
  实例中包括一个系统全局区(System Global Area,SGA)和一系列涉及Oracle 系统运行的相关后台进程。其中,SGA 包含三大部分:数据缓冲区(Database Buffer)、重做日志缓冲区(Redo Log Buffer)、共享池(Shared Pool)(图1-2)。
  图1-2 Oracle 数据库实例的组成
  数据缓冲区:数据缓冲区的作用主要是在内存中缓存从数据库中读取的数据块。数据缓冲区越大,在内存里可供共享的内存就越大,这样可以减少所需要的磁盘物理读取时间。
  重做日志缓冲区:数据库的任何修改都按顺序被记录在该缓冲区,然后由LGWR进程将它写入磁盘。LGWR的写入条件是用户提交、有1/3重做日志缓冲区未被写入磁盘、有大于1M重做日志缓冲区未被写入磁盘、超时、DBWR需要写入的数据的SCN号大于LGWR记录的SCN 号、DBWR触发LGWR写入。
  共享池:共享池主要包含两部分,分别是Dictionary cache(包括数据字典的定义,如表结构、权限等),Library cache(包括共享的SQL 游标,SQL 原代码以及执行计划、存储过程和会话信息)。共享池的大小由初始化参数shared_pool_size 控制,它的作用是缓存已经被解析过的SQL,使其能被重用,不用再解析。
  实例中创建的后台进程则包括:CKPT、PMON、SMON、DBWn、LGWR 及其他相关类。
  CKPT:当一个检查点(checkpoint)事件发生时,Oracle 需要更新所有数据文件的文件头来记录检查点事件的详细信息。这个工作是由CKPT 进程完成的。但是将数据块写入数据文件的不是CKPT 进程,而是DBWn 进程。
  PMON:当一个用户进程(user process)失败后,进程监控进程(process monitor,PMON)将对其进行恢复。PMON进程将清除相关的数据缓存区(database buffer cache)并释放被此用户进程使用的资源。例如,PMON进程将重置活动事务表(active transaction table),释放锁,并从活动进程列表(list of active process)中删除出错进程的ID。
  SMON:实例启动时如有需要,系统监控进程(system monitor process,SMON)将负责进行恢复(recovery)工作。此外,SMON还负责清除系统中不再使用的临时段(temporary segment),以及为数据字典管理的表空间(dictionary managed tablespace)合并相邻的可用数据扩展(extent)。在实例恢复过程中,如果由于文件读取错误或所需文件处于脱机状态而导致某些异常终止的事务未被恢复,SMON将在表空间或文件恢复联机状态后再次恢复这些事务。SMON将定期地检查系统中是否存在问题。系统内的其他进程需要服务时也能够调用 SMON进程。
  DBWn:数据写入进程(Database Writer Process,DBWn)的功能是将数据缓冲区的内容写入数据文件。DBWn 进程负责将数据缓存区内修改过的缓冲区(即 dirty buffer)写入磁盘。对于大多数数据库系统来说,使用一个数据写入进程(DBW0)就足够了。当系统中数据修改操作较频繁时,DBA 可以配置额外的数据写入进程(DBW1~DBW9 及DBWa~DBWj)来提高数据写入的性能。
  LGWR:日志写入进程(Log Writer Process,LGWR)负责对重做日志进行管理,将重做日志缓冲区内的数据写入磁盘上的重做日志文件中。LGWR 进程将上次写入之后进入缓冲区的所有重做条目(redo entry)写入磁盘中。
  通过SGA 与实例后台进程之间的互动,当前实例从数据库中获取数据信息。数据库包含三个部分:数据文件(Data files)、控制文件(Control files)、重做日志文件(Redo log files)(图1-3)。
  图1-3 Oracle 数据库组成
  数据文件:包含数据库中的实际数据。数据存储在用户定义的表中,但是数据文件也包含数据字典、成映像前的修改数据、索引以及其他类型的结构。一个数据库至少有一个数据文件。
  控制文件:包含维护和验证数据库完整性的必要信息。例如,控制文件用于识别数据文件和重做日志文件。一个数据库至少需要一个控制文件。
  重做日志文件:包含对数据库所做的更改记录,这样万一出现故障可以启用数据恢复。一个数据库至少需要两个重做日志文件。
  此外,Oracle 还包含几个外部重要文件:参数文件(Parameter files)、口令/密码文件(Password files)、归档日志文件(Archived log files)(图1-3)。
  参数文件:定义Oracle 实例的特性。例如,它包含调整SGA 中一些内存结构大小的参数。
  口令/密码文件:认证哪些用户有权限启动和关闭Oracle 实例。
  归档日志文件:是指对处于非活动状态的重做日志文件的备份,默认情况下存储在快速恢复区中。
  使用者进行数据查询或相关的数据库操作时,Oracle 将创建一个用户进程(user process),这个进程中包含有用户操作的所有具体参数。随后,这个进程中的所有信息将被服务器进程(server process)划分到进程全局区(Process Global Area,PGA)之中。此时服务器进程与Oracle 实例建立连接,实例启动并连接至数据库,数据库根据获得的参数提取数据存放入实例创建的SGA 中。此时服务器进程再根据用户操作信息对SGA 里缓冲区中的数据进行操作,并生成重做日志放入缓冲区。当使用者完成操作后,数据库实例再把SGA 中的数据和重做日志通过实例的后台进程写回数据库中。
  3) Oracle Spatial 的技术架构和组成
  Oracle Spatial 技术架构分为两部分:数据库端和应用程序端。在图1-4 中描述了组成Oracle 空间技术的各个组件,通过结构图可以很清楚地了解各组件如何在数据库端和应用程序端之间分配及调度。作为Oracle 数据库服务器11g 一部分的基础组件包括存储模式、查询、分析工具和空间功能/加载实用工具。
  模型数据:Oracle Spatial 使用一个SQL 数据类型SDO_GEOMETRY 在Oracle数据库中存储空间数据。
  空间功能:用户可以添加SDO_GEOMETRY 列到应用程序的表中。
  空间查询和分析:用户可以使用查询和分析组件,包括索引引擎和几何引擎查询和操作SDO_GEOMETRY 数据。
  高级空间引擎:这个组件由若干个满足复杂空间应用的组件组成,如地理信息系统(Geographic Information System,GIS)和生物信息学(Bioinformatics)等。
  可视化:Oracle Spatial 技术的应用程序服务器组件,包括通过Map Viewer 工具使空间数据可视化的手段。
  4) SQL*Plus 简介
  提供Oracle 管理的工具很多,在Oracle 11g 中就包含有SQL*Plus、Enterprise Manage、SQL Developer 等。其中,SQL*Plus 是使用*为广泛的一种。
  SQL*Plus 是Oracle 服务器端和客户端都可以使用的管理工具,是Oracle 的核心产品。SQL*Plus 中的SQL 是指Structured Query Language,即结构化查询语言;而Plus 是指Oracle 将标准SQL 语言进行扩展,它提供了另外一些Oracle 服务器能够接受和处理的命令。同时,SQL*Plus 命令可以与SQL 语言和其过程化语言扩展PL/SQL 在一起联合使用。SQL 语言允许用户保存和检索Oracle 中的数据,PL/SQL允许用户通过过程化逻辑将多个SQL 的会话连接起来。
  SQL*Plus允许用户可以操作SQL命令和PL/SQL块以及执行许多额外的任务。使用SQL*Plus 主要可以完成以下任务:
  图1-4 Oracle Spatial 的技术架构和组成
  (1) 输入、编辑、存储、检索和运行SQL 命令和PL/SQL 块。
  (2) 格式化执行计算、保存和按报表格式打印查询结果。
  (3) 列出表的列定义。
  (4) 在SQL 数据库间提取和拷贝数据。
  (5) 向*终用户传送信息,接收他们的消息。
  5) Oracle 数据库服务
  在Oracle 11g 安装完成后,在“开始”→“运行”中输入services.msc,打开服
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