环境管理_环境信息系统开发方法概述

第三章 环境信息系统开发方法,目的、要求 1.了解数据库的概念和发展状况； 2.掌握规范化的数据库设计流程； 3.掌握环境信息系统的分析、设计过程和系统集成方法； 4.学习软件测试知识，掌握环境信息系统的测试过程； 5.掌握环境信息系统的维护方法； 6.了解环境信息系统的评价方法。,主要内容,数据库基础 规范化数据库设计 数据库开发中的可视化技术 环境信息系统开发设计 环境信息系统集成设计,1 数据库基础,1.1 数据库概述 1.1.1 基本概念 数据管理：对数据的组织、编目、定位、存储、检索和维护等。 数据 (Data) :描述事物的符号称为数据 数据的种类 文字、图形、图像、声音、语言等。 数据的特点 数据与其语法、语义是不可分的 数据的形式不能完全表达其内容 李明，男，1989，江苏，计算机系，2009,1.1.1 基本概念,举例： 学生档案中的学生记录 （李明，男，1989，江苏，计算机系，2009） 数据的解释 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间 解释：李明是个大学生，1989年出生，江苏人，2009年考入计算机系 语法：数据中字段的属性称为语法，例如姓名是4个汉字字符，性别是1个汉字字符等。,1.1.1 基本概念,数据库（DB, Database） 定义 数据库，顾名思义就是数据存放的地方，是需要长期储存在计算机内，并按照某种模型组织起来，可以被各种特定的用户或应用所共享的数据的集合。 特征 1、数据按一定的数据模型组织、描述和储存 2、可为各种用户共享 3、冗余度较小 (冗余是指相同的数据在某一存储空间中多次出现 ) 4、数据独立性较高 (数据独立性是指数据与应用之间的相互独立性 ) 5、易扩展,数据管理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统三个阶段。这三个阶段的特点及其比较如表1.1所示。,数据库举例,数据库管理系统（DBMS, Database Management System),SQL Server 2000，Oracle等都是DBMS 数据库系统（DBS）： 是由计算机软、硬件资源组成的系统，它实现了有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户访问。 数据库管理系统：提供各种数据管理服务功能的计算机软件系统。 用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据,功能 数据定义功能（DDL ,Data Definition Language ）:定义数据库中的数据对象 数据操纵功能（DML, Data Manipulation Language) : 操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改) 数据库的运行管理功能:保证数据的安全性、完整性、 多用户对数据的并发使用, 发生故障后的系统恢复 数据库的建立和维护功能:数据库数据批量装载,数据库转储,介质故障恢复, 数据库的重组织, 性能监视等,安全性：数据的安全性是指保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。使每个用户只能按规定，对某些数据以某些方式进行使用和处理。 完整性：数据的完整性指数据的正确性、有效性和相容性。完整性检查将数据控制在有效的范围内，或保证数据之问满足一定的关系。 并发使用：当多个用户的并发进程同时存取、修改数据库时，可能会发生相互干扰而得到错误的结果或使得数据库的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制和协调。 系统恢复：计算机系统的硬件故障、软件故障、操作员的失误以及故意的破坏也会影响数据库中数据的正确性，甚至造成数据库部分或全部数据的丢失。DBMS必须具有将数据库从错误状态恢复到某一己知的正确状态（亦称为完整状态或一致状态）的功能，这就是数据库的恢复功能。,数据库系统（DBS） 狭义地讲是由数据库、数据库管理系统和用户构成；,1.1.1 基本概念,广义地讲是由计算机硬件、操作系统、数据库管理 系统以及在它支持下建立起来的数据库、应用程序、用户和数据库管理员（DBA, Database Administrator）组成的一个整体。,1.1.1 基本概念,数据库系统（广义）,1.1.2 数据库研究的范畴,1）数据模型研究 2）与新技术结合：网络、多媒体 3）与应用领域结合的研究：工程数据库、地理数据库等 4）对Web数据库的研究，将成为数据库新技术中的热点,1.1.3 数据库技术的应用事例,教学管理系统 学生信息：学号、姓名、性别、年级、系专业、班级、年龄、宿舍、电话、E-mail等。 成绩信息：学号、姓名、课程名称、成绩。 课程信息：课程名称、教材、学时、学分等。 排课信息：课程号、教室、班级、教师等。 教师信息：工作证号、姓名、性别、年龄、职称、学历、教研室、住址、电话等。,1.1.3 数据库技术的应用事例,图书管理系统 图书信息：书号、书名、作者、出版时间、类型、价格、出版社等。 作者信息：姓名、单位、性别、年龄、职称、学历、住址、电话、E-mail等。 出版社信息：名称、住址、法人、成立日期、信誉等。 读者信息：姓名、借书号、类型、书名、借书日期、结束数量等。,1.2 数据库的发展分析,1.2.1数据库的发展简史 数据库技术始于20世纪60年代，经历了最初的基于文件的初级系统、20世纪6070年代流行的层次系统和网状系统，而现在广泛使用的是关系数据库系统。 数据库应用也从简单的事务管理扩展到各个应用领域，如用于工程设计的工程数据库、用于因特网的Web数据库、用于决策支持的数据仓库技术、用于多媒体技术的多媒体数据库等，但应用最广泛的还是在基于事务管理的各类信息系统领域。,数据库的发展阶段,1.第一阶段: 1969年，IBM公司研制了基于层次模型的数据库管理系统(IMS)标志着数据库及相关技术的诞生。 2.第二阶段:网状数据模型（20世纪60-70）奠定了数据库发展的基础 3.第三阶段:关系数据库模型(20世纪70年代80年代中) 1970年，IBM公司的Codd发表基于关系模型的数据库技术论文-“大型共享数据库数据的关系模型”，并于1981年获得ACM（Association for Computing Machinery美国计算机协会）图灵奖，标志着关系数据库模型（简单、易理解）的诞生。,事物管理是DBMS支持数据共享和多用户操作的关键，是DBMS保持数据正确性及简化应用编程人员工作的基本措施。 查询优化是数据库系统性能提高的基础。,1.2 数据库的现状分析,1.2.2数据库研究的现状分析 1.数据模型的研究：1989年在日本东京举行的关于推理和面向对象数据库的国际会议上发表了“面向对象数据库的声明”，第一次定义了面向对象数据库管理系统所应实现的功能：支持复杂系统，支持对象标识，允许对象封装等。,2.数据库标准的研究： 数据库语言（structured query language：SQL,结构化查询语言 ）是数据库与应用的重要接口，是操作数据的重要工具，它的标准化对数据库标准化的研究具有重要的推动作用。 1989年4月，提出了完整性增强特征的SQL89 1992年11月，又提出了SQL92标准。 ANSI和ISO开始合作开发SQL3标准（SQL99） 语言SQL的完善和标准化，标志着数据库技术的进步和成熟。,3.数据库工具及设计方法的研究 数据库技术是指建立在数据库基础之上的软件开发与设计方法、手段等。 数据库设计的主要任务是在DBMS的支持下，按照应用的要求，为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及其应用系统。,1.2.3数据库研究的发展趋势 1.数据库研究领域不断拓展 2.面向对象数据库（面向对象技术强调在软件开发过程中面向客观世界或问题域中的事物，采用人类在认识客观世界的过程中普遍运用的思维方法，直观、自然地描述客观世界中的有关事物。面向对象技术的基本特征主要有抽象性、封装性、继承性和多态性。）处理多媒体，复杂对象的能力,3.智能数据库（人工智能技术和数据库技术相结合） 4.数据仓库、数据挖掘及支持智能决策 数据挖掘是目前发展极为迅速的研究领域，综合了机器学习、统计分析和数据库技术，是为数据库中数据的决策型使用服务的。,5.建立在Web平台之上的海量空间数据库的统一体 数字地球是一种可以嵌入海量空间数据的、多分辨率的、三维地球的表达方式，是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重视，地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识。包括所有空间数据和所有文本数据，及其涉及的把数据转换成可理解的信息并可方便的获得的一切相关理论和技术。,未来数据库应该具备的特点：高可靠性、高性能、高可伸缩性、高安全性。 首先，数据库是各类信息系统的核心和基础，其可靠性和性能是决策者非常关心的问题。 其次，从环境信息系统发展角度看，系统的可扩展能力非常重要。,1.3 数据库系统的体系结构,从数据库最终用户看，数据库系统的结构可以分为： 单机结构 集中式结构 分布式结构 C/S结构 B/S结构,1.3 数据库系统的体系结构,单机结构 也称桌面型DBMS，数据存储层、应用层和用户界面层的所有功能都存在于单台PC机上。 目前比较流行的桌面型DBMS有： Microsoft Access Visual Foxpro 特点：不同机器之间不能共享数据 。,1.3 数据库系统的体系结构,单机结构,1.3 数据库系统的体系结构,集中式数据库结构 所有处理均由主机完成。 终端只作为主机的输入输出设备。 特点：对主机的性能要求很高。,1.3 数据库系统的体系结构,分布式结构 位于不同地点的众多计算机分别负责自己的局部数据库，通过网络互相连接，共同组成一个完整的、全局的大型数据库。 采用大型主机和多个终端相结合的系统。 特点： 多数处理在本地完成 降低了数据传输代价 提高了系统的可靠性 便于系统扩充,1.3 数据库系统的体系结构,分布式结构,1.3 数据库系统的体系结构,客户机/服务器结构（ C/S结构） 数据集中存放在服务器结点上 。 客户机有它们自己的数据库管理系统和事务管理。 数据库服务器响应客户机的服务请求，把客户机请求的数据传送到客户机进行处理，处理后的数据再写回服务器。 特点： 客户机和服务器端分工明确，各司其职。,1.3 数据库系统的体系结构,C/S结构,1.3 数据库系统的体系结构,浏览器/服务器结构（B/S结构） 客户机端：安装通用的浏览器（如IE） 应用服务器：运行应用程序 数据库服务器：存储数据 特点： 减轻客户机端负担 系统维护方便,1.3 数据库系统的体系结构,（B/S结构）,2 规范化数据库设计,2.1 数据库管理系统的选型 数据库的三种数据模型 各个数据对象以及它们之间所存在的联系的描述称为数据模型，通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。 数据模型应满足三方面要求 能比较真实地模拟现实世界、容易为人所理解、便于在计算机上实现 常用的三种数据模型 1）层次模型（Hierarchical Model） 2）网状模型（Network Model） 3）关系数据模型（Relational Model）,2.1.1数据模型三要素,数据结构 数据操作 数据的约束条件,描述系统的静态特性,完整性规则的集合,描述系统的动态特性,2.1.2三种数据模型,层次模型 数据结构：有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。根以外的其他结点有且只有一个双亲结点。 在层次模型中，同一双亲的子女结点称为兄弟结点（Twin或Sibling），没有子女结点的结点称为叶结点。 层次模型的一个基本的特点是，任何一个给定的记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义，没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在。,R1为根节点、R2和R3为兄弟节结点，是R1的子女结点，R4和R5是兄弟结点，是R2的子女结点，R3、R4、R5为叶结点。,一车间,二车间,三车间,一班组,二班组,层次模型示意图,生产部,2.1.2三种数据模型,学校教学院系层次模型,学校,院系,教研室,学生,教员,2.1.2三种数据模型,2.1.2.1层次模型 优点： 模型简单； 实体间的联系固定； 提供了良好的完整性支持。 缺点： 它只能描述数据之间一对一或一对多的关系，难以描述多对多的关系。 现实世界中很多联系是非层次性的，不适合用层次模型表示； 对插入和删除操作的限制比较多； 查询子女结点必须通过双亲结点； 由于结构严密，层次命令趋于程序化。,2.1.2三种数据模型,2.1.2.2网状模型 数据结构：网状模型是一种比层次模型更具普遍性的结构，它去掉了层次模型的两个限制，允许多个结点没有双亲结点，允许结点有多个双亲结点，此外它还允许两个结点之间有多种联系（称之为复合联系）。,(c),(b),(a),例如图1.24（a）中R3有两个双亲记录R1和R2，因此把R1与R2之间的联系命名为L1，R2与R3之间的联系命名为L2。,A产品,B产品,C产品,零件1,零件3,零件2,零件4,网状模型示意图,2.1.2三种数据模型,2.1.2.2网状模型 优点： 可描述多对多的关系； 能够更为直接地描述现实世界； 具有良好的性能，存取效率较高。 缺点： 结构比较复杂，随着应用环境的扩大，数据结构将越来越复杂，不利于最终用户掌握。,2.1.2三种数据模型,关系模型：通过满足一定条件的二维表的形式来描述数据及数据对象之间的联系。每个二维表称为一个关系。 数据结构：关系模型的数据结构的主要特征是用二维表格表达实体集。,关系,学生登记表,2.1.2.3 关系数据模型,1.二维表 关系(Relation) 一个关系对应通常说的是一张二维表。 元组(Tuple) 表中的一行即为一个元组（实体或记录）。 例如，学生登记表中的一行(95001 李勇 男 20 CS) 属性(Attribute) 表中的一列即为一个属性，给每个属性起的一个名称即为属性名。属性通常被叫做字段（数据项） 。 例如，上表中有五列，对应五个属性（学号，姓名，性别，年龄，所在系）,2.1.2.3关系数据模型,关键字 表中的某个属性（组），它可以唯一确定一个元组，则这个属性（组）就成为该关系的关键字。 例如，上表中的“学号”，可以唯一确定一个学生。 主键（主码） 表可能有多个关键字，在应用中需选用其中一个，则被选出的关键字称为主键。所谓主键就是能够唯一标识表中某一行的属性或属性组，一个表只能有一个主键，但可以有多个候选索引。 域 属性的取值范围。 例如，属性“年龄”的域是（0-150），“性别”的域是（男，女）。,2.1.2.3 关系数据模型,分量 元组中的一个属性值。 例如，元组(95001 李勇 男 20 CS)中的“李勇”、“男”、“20”等。 关系模式 关系模式是对关系的描述，一般表示为： 关系名（属性1，属性2，属性n） 例如： 学生（学号，姓名，性别，年龄，所在系） 课程（课程号，课程名，学分） 选修（学号，课程号，成绩）,2.1.2.3 关系数据模型,2.关系的性质 同一属性的数据具有同质性。 同一关系的属性具有不能重复性。 关系中列的顺序可以任意交换。 关系中任意两个元组不能相同。 关系中元组的顺序可以任意交换。 每一个分量必须是不可分的数据项。,2.1.2.3 关系数据模型,同一属性的数据具有同质性。,域,学生登记表,（0-150）,2.1.2.3 关系数据模型,同一关系的属性具有不能重复性。,学生登记表,属性重复！,2.1.2.3 关系数据模型,关系中列的顺序可以任意交换。,学生登记表1,学生登记表2,=,2.1.2.3 关系数据模型,关系中任意两个元组不能相同。,学生登记表,元组相同,2.1.2.3 关系数据模型,关系中元组的顺序可以任意交换。,学生登记表,2.1.2.3关系数据模型,每一个分量必须是不可分的数据项。,2.1.2.3关系数据模型,记忆： 列名不同 各行相异 行、列次序无关 不能表中有表,2.1.2.3 关系数据模型,3.关系数据库:基于关系模型的数据库。 关系数据库的对象： 表(Table),Student,索引(Index) 索引是根据指定的数据库表列建立起来的顺序，它提供快速访问数据的途径，并且可以监督表的数据，使其索引所指向的列中的数据不重复。,视图(View),Student,Course,SC,数学成绩,默认值(Default) 对没有指定具体值的列或数据项赋予事先设定好的值。,2.1.2.3 关系数据模型,4.关系数据库的完整性 域完整性 实体完整性 参照完整性,域完整性 域完整性又叫字段完整性，指给定字段输入的有效性。,2.1.2.3 关系数据模型,实体完整性规则 关系中元组的关键字值不能为空且取值唯一。 注：空值为Null，而不是0，也不是空字符串。,学生登记表,2.1.2.3 关系数据模型,参照完整性规则 外键： 如果关系S中的属性F与另一关系R的关键字K中的属性相对应，则称F为R的外部关键字，简称外键。 参照完整性规则： 如果关系S中的属性F是关系R的外键，那么在S的关系中，F的取值只允许两种可能，或者为空值，或者等于R关系中某个关键字值。,外码,例如关系： 员工(工号，姓名，性别，年龄，部门号) 部门(部门号，部门名称，电话号码，地点),或者取空值 或者取“部门”中主码的值,一个员工 或者不属于任何部门 或者属于已设立的部门,参照完整性规则,2.1.2.3 关系数据模型,4.关系模型的优缺点 关系数据模型具有下列优点： 关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。 关系模型的概念单一。无论实体还是实体之间的联系都用关系表示。对数据的检索结果也是关系（即表）。所以其数据结构简单、清晰，用户易懂易用。 关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作。,当然，关系数据模型也有缺点，其中最主要的缺点是：由于存取路径对用户透明，查询效率往往不如非关系数据模型。因此为了提高性能，必须对用户的查询请求进行优化，增加了开发数据库管理系统的难度。,2.1.3 现实世界的数据描述,2.1.3.1信息的三个领域 2.1.3.2实体模型 2.1.3.3 数据模型（已讲）,2.1.3.1信息的三个领域,现实世界 存在于人们头脑之外的客观世界。包括客观存在的各种事、物和事物之间的相互联系以及事物的发生、变化过程。,物,一次门诊,事,一个员工,2.1.3.1信息的三个领域,数据世界： 将观念世界中的信息转换为计算机能够处理的数据，形成数据世界。,三种世界的转换关系,现实世界,观念世界,数据世界,系统分析 概念化,数据库设计 数据化,实体模型,数据模型,2.1.3.2实体模型,1.实体模型中的基本概念 实体(Entity) 实体是客观世界中存在的且可相互区分的事物。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。 例如：职工、学生、课程、教师，部门的一次订货、老师与系的工作关系等。 属性(Attribute) 属性是实体或联系所具有的性质。 例如，学生的实体可以由学号、姓名、性别等属性组成。,2.1.3.2 实体模型,码 唯一标识实体的属性(集)称为码或实体标识符。 例如，学号是学生实体的码。 域（Domain) 属性的取值范围称为该属性的域。 例如，学号的域7位整数，姓名的域为8位的字符串集合。 实体型（Entity Type) 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。 例如，学生（学号，姓名，性别，年龄，系）,2.1.3.2实体模型,实体集(Entity Set):同型实体的集合称为实体集。 例如，全体学生就是一个实体集。 联系(Relationship):实体（型）与实体（型）之间的关系。 两个实体型之间的联系可以分为三类： 一对一联系（1:1）、一对多联系（1:n）、多对多联系（m:n）,2.1.3.2实体模型,一对一联系（1:1） 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个（也可以没有）实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记为1:1。 例如，学校里，一个系只有一个系主任，而一个系主任只在一个系中任职，则系与系主任之间具有一对一联系。,2.1.3.2实体模型,一对多联系（1:n） 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个（n=0）实体与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有1个实体与之联系，则称实体集A与实体集B具有一对多联系，记为1:n。 例如，一个系有若干教师，而每个教师只在一个系中工作，则系与教师之间具有一对多联系。,2.1.3.2实体模型,多对多联系（n:m） 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个（n=0）实体与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中有m（m=0）个实体与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系，记为m:n。 例如，一门课同时由若干教师讲授，而同一个教师可以讲授多门课，则课程与教师之间具有多对多联系。,2.1.3.2 实体模型,两个实体型之间的联系,系,系主任,教师,系,课程,教师,任职,管理,讲授,1,n,n,1,m,1,(a),(c),(b),2.1.3.2 实体模型,三个实体型之间的联系,课程,教师,讲授,1,n,m,(a),参考书,供应商,项目,供应,P,n,m,(b),零件,2.1.3.2 实体模型,2.实体模型的表示方法 实体模型的表示方法很多，最常用的是实体-联系方法(Entity-Relationship Approach)，该方法用E-R图来描述实体模型。 E-R图也称实体-联系图(Entity Relationship Diagram)，提供了表示实体类型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。,2.1.3.2 实体模型,学生实体及属性,学生,姓名,性别,系,学号,年龄,2.1.3.2 实体模型,供应商、项目及零件E-R图,供应商,项目,供应,P,n,m,零件,供应量,2.1.3.2 实体模型,【例】一个系有若干班，每个班有若干学生，每个系的学生住在同一宿舍区，每个学生可参加若干协会，每个协会有若干学生。 学生的属性：学号、姓名、出生年月、系名、班号、宿舍区 班级的属性：班号、专业名、系名、人数、入校年份 系的属性：系号、系名、系办公室地点、人数 协会的属性：协会名、会长姓名、成立年份、地点、人数,2.1.4 主流RDBMS-关系型数据库管理系统,1、IBM 的DB2/DB2 Universal Database 1）1980年，IBM开始开发出集成的数据库服务器-system/38, 2）1983年推出DB2，目标是简单性、数据不相关性、用户生产率。 3）DB2 Universal Database 6.1是第一个具备上网功能的多媒体关系数据库管理系统。,2、Informix的历史/Informix IDS2000 （1）1980年成立，Informix的目的是为Unix等开放操作系统提供专业的关系型数据库产品。公司名字是Information与Unix的结合。 （2）Informix第一个真正支持SQL（Structured Query Language）语言的关系数据库产品是Informix SE。（Standard Engine），特点：简单、轻便、适应性强。第一个被移植到Linux上的商业数据库产品。 （3）20世纪90年代初，联机事务处理成为关系数据库越来越主要的应用，为了满足基于客户/服务器环境下的联机事务处理，推出了Informix-OnLine。 （4）1999年，推出了新的数据核心IDS2000.,Informix的主要产品： 1）数据库服务器。作用是提供数据操作和管理。 SE：完全基于UNIX操作系统，主要针对非多媒体的较少用户的应用。 Online：针对大量用户的联机事务处理和多媒体应用环境。 2）应用开发工具。指开发应用程序必要的环境和工具。 3)网络数据库互联网产品。能够提供给用户基于多种工业标准的应用程序接口。 3、Sybase 的历史/Sybase ASE,2.1.5 RDBMS的选型原则,共有九个方面的原则 1、开发工具的选择。易学、易用，汉字支持等。 2、选用的RDBMS应当基于SQL语言。结构化查询语言 3、开发大型数据库时，应选择高性能的RDBMS，减少响应时间，增加实用性。 4、在网络环境下开发数据库时，要选择具有分布式处理能力，体系结构能支持客户/服务器的RDBMS。,5、开发图形数据库或相关数据库时，选择能支持可变元的二进制存取的RDBMS，能支持几百个G的大型数据库和快速的联机处理。 6、大型实用的数据库项目一定选可靠性最好的。 7、在选择RDBMS时，不一定要买随机附带的产品，所选的数据库应能支持更多的机型。 8、良好的售后服务和用户支持也是一个关键。 9、要有国内单位依靠和支持，避免完全依赖国外，减少维护和更新的费用。,2.2 规范化数据库设计原则及流程,2.2.2数据库设计的流程 需求和约束分析 1、调查用户要求 2、分析数据的现状 3、分析数据的使用 4、确定环境约束条件 5、选择数据库管理系统 6、提出需求和约束分析报告,概念模式设计 1、设计依据是需求和约束分析报告 2、目标是保证数据共享、消除冗余、实现数据的逻辑独立性 3、内容包括实体集合、实体结构的键、实体的属性等 4、步骤：构造并核实各用户的局部概念模式，合成并验证整体概念模式，分析整体概念模式中的依赖性，运用规范化理论将数据规范化，提出设计报告和实体关联图（E-R图）Entity Relationship Diagram （P98）,逻辑模式设计 1、设计的依据是需求和约束分析报告，概念模式设计报告等。 2、目的保证数据共享，消除结构冗余等 3、任务是依照数据库管理系统提供的数据模型转换整体概念模式。 4、内容是关系的集合、关系的属性、域集合等,物理数据库设计 1、依据是需求和约束分析报告、数据库逻辑模式 2、实际目的是数据共享、消除结构冗余，实现数据的逻辑独立性等 3、任务确定文件的存储结构、选取存取路径结构，存取算法等 4、数据库创建。 测试、加载和运行 数据库维护,2.2.3数据库规范化理论 1971年，codd提出数据存储设计需要理论作为指导。是关系模式中个属性之间的依赖关系及其对模式性能的影响，探讨好的关系模式应该具备的性质，及达到好的关系模式的设计算法。 规范化的好处 1、使用方便。 2、检索操作简化 3、消除对数据进行插入、删除和修改时的相互牵扯，保持数据的一致性。 4、引入新型数据时，减少对原有关系结构的改变。 5、提高存储空间的利用率 6、具有可联性,2.3 数据库设计方法 （了解）,2.3.1 IDEF1-信息建模 1.确定组织中当前管理的是什么信息； 2.对需求分析过程中发现的问题，确定哪些是由于缺乏合适的信息引起的； 3.指定在实施过程中，哪些信息需要管理 2.3.2 IDEF3-过程描述获取 过程流和对象状态转变网络 2.3.3 IDEF4-面向对象设计 2.3.4 IDEF5 -本体论描述获取,3 数据库开发中的可视化技术 （了解）,3.1 Visual C+开发数据库的优势 1.简单 2.可扩展性强 3.访问速度快 4.数据源友好 3.2 基本数据库处理程序的设计,4 环境信息系统开发设计,4.1环境信息系统开发方式 4.1.1独立开发-大学、研究所、计算机公司等 优点：开发费用低、能满足本单位的需求且满意度高，维护容易。 缺点：系统优化程度不够，开发水平低 4.1.2委托开发-资金充足，无环境信息系统分析的单位 优点：省时、省事、开发的系统水平高 缺点：费用高，维护需开发单位长期支持 4.1.3合作开发 优点：相对于委托开发方式而言节省资金，系统维护方便，水平高 缺点：双方沟通易出现问题，应及时沟通 4.1.4购买开发 优点：节省时间和费用、技术水平高 缺点：软件的专用性差,4 环境信息系统开发设计,4.2环境信息系统开发原则 系统性 科学性 实用性 预见性,环境信息系统的设计步骤 1、环境信息系统总体规划 2、环境信息系统分析 3、环境信息系统系统设计 4、环境信息系统系统实施 5、环境信息系统系统测试 6、环境信息系统运行、评价和维护,4 环境信息系统开发设计,4.3 环境信息系统总体规划 4.3.1落实必备条件 领导重视、管理基础好、专业技术队伍、管理人员积极参与、必要的软硬件 4.3.2确定系统目标 1、现行系统概况2、组织机构3、业务流程4、报表、数据处理5、问题6、新系统的功能和目标7、其他,4.3.3可行性研究 1.可行性研究的任务 在对现行系统进行调查分析的基础上，对开发研制的环境信息系统的需求做出预测和分析，研究开发的需要和可能，制定出几套方案，并对技术可行性、经济可行性、法律可行性、社会可行性等进行分析。得出结论性建议，编制可行性报告 2.可行性研究的过程 1、明确任务2、环境调查3、提出方案4、可行性分析,4 环境信息系统开发设计,4.4 环境信息系统分析 4.4.1功能需求分析 1.功能设置原则 1）合理性 2）可能性 3）综合性 4）预见性 5）阶段性 2.功能需求的特点（7个方面）p115 3.功能需求分析,4 环境信息系统开发设计,4.4 环境信息系统分析 4.4.2软、硬件需求分析 1.任务需求，即工作符合分析。 2.性能价格比较 3.使用方便，汉化程度高 4.网络功能强 5.兼容性要好，易于同现有设备相连 6.先进的设计思想与软、硬件的升级能力 7.可靠性与可维护性 8.售后服务能力强,4 环境信息系统开发设计,4.4 环境信息系统分析 4.4. 3其他需求分析 1.人员编制 2.资金需求 4.4.4数据结构分析 1.数据来源分析及规范化分类 环境信息大致分为环境质量、污染源状况、环境管理、环境科研、情报资料、环保系统网络基本情况及其他有关经济、社会、自然基本情况等七大部分。,2.数据结构分析 1、全部功能都有数据项支持，不能出现多余的数据项 2、所有数据项按照功能划分的情况进行组合，尽可能 的减少冗余 3、数据集的划分应保证实现功能时调用数据方便。,4 环境信息系统开发设计,4.5 环境信息系统设计 设计阶段的内容：信息分类的编码设计、系统分解、确定功能模块及连接方式、人机界面设计、数据库设计及模块功能说明 4.5.1系统设计的评价标准 1.系统运行的效率 2.系统的工作质量 3.系统的可靠性 4.系统的可修改性,4.