《空间数据库基础》课程教学大纲

1、空间数据库基础课程教学大纲课程英文名称：Fundmental of Spatial Database课程编号：HZ191800课程类别：个性化教育课程课程性质：选修课学分：3学时：32（其中：讲课学时：32实验学时：0上机学时:0）适用专业：测绘工程开课部门：环境与资源学院测绘与地理信息工程系先修课程：大学计算机（理工A）、高等数学A1A2、程序设计基础A（C语言）、数据结构与算法等后续课程：测绘工程专业毕业实习、测绘工程专业毕业设计（论文）一、课程目标通过本课程的学习，使学生具备以下能力：掌握数据库系统的基本概念和体系结构；掌握关系数据库的基本理论，能够设计ER图并转化为关系模型；掌握数据库

2、设计的基本方法。具备根据实际情况，结合空间数据库实验课程，运用相关关系数据库软件，设计并构建满足规范化要求的关系数据库的能力。掌握空间数据库的基本概念；掌握空间现象的数据表达模型；掌握空间数据组织与管理、索引、查询的方法。具备运用相关理论知识，针对测绘工程问题的实际情况，结合空间数据库实验课程，选择适当的空间数据模型，建立个人空间地理数据库，进行空间数据管理和属性编辑、数据处理以及空间分析等操作的能力。二、课程目标与毕业要求的对应关系课程目标指标点毕业要求课程目标111.2具有项目经理应具备的规划、组织、协调及管理等基础素质，能在多学科环境下，在设计开发的过程中，运用工程管理与经济决策方法。1

3、1.项目管理：掌握测绘工程管理知识与决策方法，并将其在多学科环境中正确应用在测绘实践项目管理中。课程目标25.2能使用现代工具对复杂测绘工程方案进行分析、计算与优化设计。5.使用现代工具：能够针对复杂的测绘工程问题，合理地选择、开发与使用现代测绘工具、技术与资源,包括对工程问题的模拟与预测，并能够理解其局限性。三、教学内容与教学方法和课程目标的对应关系单元空间数据库基础教学内容教学方法课程目标教学环节训练环节1数据库系统概论授课4学时课程目标12关系数据库理论授课4学时作业1课程目标13数据库设计授课4学时课程目标14空间数据库概述授课2学时课程目标25空间现象的数据表达授课4学时作业2课程目

4、标26空间数据模型授课2学时作业3课程目标27空间数据的组织与管理授课4学时课程目标28空间数据库索引技术授课4学时作业4课程目标29空间数据的查询授课4学时作业5课程目标2四、课程的主要内容及基本要求第1单元数据库系统概论（4学时，支撑课程目标1）知识点数据与信息；数据库；数据库系统；概念世界的表示；数据模型；层次模型；网状模型；关系模型；数据库的三级模式和两级映射。重点 数据管理技术的发展过程；联系的类型；数据库的三级模式和两级映射。难点 ER图；现实世界到数据世界的转化。基本要求识记：数据；信息；数据库；数据库管理系统；数据库系统；模式；外模式；内模式；外模式-模式映射；模式-内模式映射

5、。领会：数据库系统的组成；数据库技术的发展趋势；数据库系统与数据库管理系统的区别。简单应用：能够分析联系的类型。综合应用：无第2单元关系数据库理论（4学时，支撑课程目标1）知识点关系数据结构；关系的操作；关系代数；关系的完整性；ER模型转换为关系模型。重点关系模式与关系的区别；集合运算；ER图的设计。难点除运算；基于实例的关系运算；ER模型转换为关系模型。基本要求识记：关系；关系模式；关系数据库；元组；属性；元数；主关键字；外关键字。领会：二维表成为关系所具备的特征；关系的完整性规则；ER图转换为关系模型的原则。简单应用：能够进行传统的集合运算和专门的关系运算。综合应用：根据要求设计ER图，并

6、转化为对应的关系模式。第3单元数据库设计（4学时，支撑课程目标1）知识点工程化设计；软件生命周期；规划；需求分析；数据流图；概念设计；逻辑设计；物理设计；系统实施；运行和维护；关系模式的规范化；数据库的安全风险和安全技术。重点概念设计到逻辑设计的转换；三个范式。难点第二、三范式的分解。基本要求识记：软件危机；软件工程；函数依赖；键；完全依赖；传递依赖；静态备份；动态备份；海量备份；增量备份。领会：软件工程的三要素；数据库设计的基本步骤；数据库系统的主要风险；数据库系统的安全特征；数据库加密技术；安全审计技术；故障的种类；数据库的恢复机制。简单应用：能够分析数据流图。综合应用：判断一个关系是否满

7、足三个范式，如不满足将其规范化。第4单元空间数据库概述（2学时，支撑课程目标2）知识点空间数据的特征；空间数据管理的发展过程；空间数据库的研究内容；空间数据库的要素；分布式数据库；演绎数据库；时态数据库。重点空间数据的特点。难点用关系数据库管理空间数据的困难。基本要求识记：空间数据；空间数据库；空间数据引擎。领会：文件与关系数据库混合管理系统的思想；研究空间数据库的主体。简单应用：简述空间数据库与关系数据库的区别。综合应用：无。第5单元空间现象的数据表达（4学时，支撑课程目标2）知识点地理实体及数据表达；空间现象的栅格表达；数字地形模型；表示DEM的主要模型；矢量数据模型；地理要素的空间关系表

8、示。重点栅格数据及其结构；矢量数据与栅格数据比较。难点线性四叉树编码过程； 9交模型。基本要求识记：欧式空间；0、1、2维对象；栅格；矢量；直接编码；游程编码；四叉树编码；Morton码；M、T型金字塔；DTM；面条模型；拓扑模型；拓扑关系。领会：地理实体的表达；基于实体的空间数据模型；DTM与DEM的关系；拓扑变换与几何变换的区别。简单应用：判断点、线、面之间的拓扑关系。综合应用：对栅格数据进行游程、四叉树、线性四叉树编码。第6单元空间数据模型（2学时，支撑课程目标2）知识点面向对象空间数据模型；三维数据模型；时空数据模型；The Model of ESRI。重点 面向对象模型的抽象技术和抽

9、象工具；八叉树模型。难点 Open GIS面向对象空间实体模型；八叉树的逻辑结构和存储结构。基本要求识记：对象；封装；分类；概括；联合；聚集；继承；传播；OpenGIS；OGC；UML；灰、白、黑节点；序列快照模型；基态修正模型；地理相关模型；GeoDatabase。领会：面向对象模型的抽象技术的含义；面向对象数据库系统实现方式；关系模型与面向对象数据模型的比较。简单应用：判断实例属于面向对象模型哪个各抽象技术。综合应用：无。第7单元空间数据的组织与管理（4学时，支撑课程目标2）知识点空间数据组织与管理的要求；空间数据的管理方式；矢量与栅格数据的管理；空间数据的组织。重点 文件与关系数据库混合

10、管理模式的特点；栅格数据的存储方式；难点 对象关系空间数据管理模式的两种实现方式。基本要求识记：结构化；非结构化；B/S构架；C/S构架；Shape文件；空间数据引擎。领会：空间数据的组织策略；全关系型空间数据库管理模式的思想；纵向分层组织；横向分块组织。简单应用：解释SDO_GEOMETRY语句；解释空间数据分层的目的。综合应用：能够阐述空间数据的各种管理方式的思想和特点。第8单元空间数据库索引技术（4学时，支撑课程目标2）知识点空间数据索引概述；网格空间索引；R树空间索引；四叉树空间索引；填充曲线空间索引；BSP空间索引。重点 网格创建步骤；R树索引的优缺点。难点 四叉树索引构建的步骤；H

11、ilbert曲线的构造过程。基本要求识记：索引；空间索引；网格索引； R树索引；最小边界矩形；R+树；Z曲线；Hilbert曲线。领会：多级索引结构；空间索引的作用；网格索引的思想；R-树索引特点；四叉树索引优缺点。简单应用：根据实例计算空间对象的Z值和H值。综合应用：根据空间对象的分布画出相应的R树结构。第9单元空间数据的查询（4学时，支撑课程目标2）知识点结构化查询语言SQL；SQL的数据定义功能；SQL的数据操纵功能；空间查询语言；对象关系SQL；空间查询处理与优化。重点 查询与检索记录的语句SELECT ； OGIS的操作分类；强调空间的查询语句。难点 子查询的嵌套；8个拓扑谓语关键词

12、的使用。基本要求识记：SQL；条件查询；Order by子句；GROUP BY子句；谓语关键词；抽象数据类型ADT；行类型；I/O代价。领会：SQL的构成；SQL语句的一般格式；带排序条件Order by子句的查询；GROUP BY子句在查询语句中的使用；基于属性特征的查询优化方法；基于空间特征的查询处理与优化。简单应用：能够根据要求使用SQL创建、修改、删除对象；能够根据要求使用SQL编写查询语句。综合应用：根据空间数据库示例和查询要求，写出包含空间操作的SQL语句。【学时分配】知识单元理论学时第1单元数据库系统概论4第2单元关系数据库理论4第3单元数据库设计4第4单元空间数据库概述2第5单

13、元空间现象的数据表达4第6单元空间数据模型2第7单元空间数据的组织与管理4第8单元空间数据库索引技术4第9单元空间数据的查询4合计32五、教学方法与手段1、坚持理论联系实际的教学方法，配合空间数据库实验课程，培养学生的理论联系实际与动手能力。2、坚持传统教学手段与现代教学手段相结合，教学内容安排要突出重点和难点，积极应用多媒体教学技术和网络教学平台，如慕课和雨课堂等，采用混合式教学，尽可能把抽象的理论具体化，使复杂的理论变得简单、直观，力求化难为易，努力提高学生的学习兴趣。3、注重应用启发式教学、开展课堂问答、讨论等教学方法，引导学生积极思考问题、分析问题，拓展学生的思维。4、注重课前预习和课

14、后练习，大力培养学生动脑、动手、独立解决问题的能力，提高学生的计算能力。六、考核要求、方式与成绩评定考核要求：需覆盖大纲中各知识单元全部教学内容，主要是教材中重要的基本原理和基本方法的应用，亦会少量涉及到补充的内容或布置的参考资料内容。考核形式：考试+考查。成绩评定：课程考核选择百分制模式，平时考查与期末考试相结合。课程考核总评成绩由期末考试成绩和平时成绩两部分构成，具体计算为总评成绩=期末考试成绩50%+平时成绩50%，课程考核的评价环节以及与课程目标和毕业要求的对应关系参考下表：课程考核构成评价环节评估课程目标对应毕业要求平时成绩（50%）作业1课程目标111.2作业2课程目标25.2作业

15、3课程目标25.2作业4课程目标25.2作业5课程目标25.2课堂表现课程目标1、211.2、5.2期末考试（50%）填空、选择、简答、计算等题型课程目标1、211.2、5.2期末考试统一命题，统一评分标准，统一考试时间。考试范围不超过大纲的内容，考试时间为100分钟，成绩定为百分制。平时成绩由作业成绩和课堂表现成绩构成，每项都按百分制评分，最后分别按80%和20%的比重计算平时成绩，即平时成绩=作业成绩80%+课堂表现成绩20%。作业会随教学进度多次上交评分，每次评分在作业总成绩中所占比重由授课教师根据作业量和难度确定，每次作业均为百分制，最后按比重计入作业成绩，作业评分标准参考下表：考核内

16、容90-100分75-89分60-74分低于60分按时提交作业（权重0.2）按时完成并提交按时提交，有个别题目未计算出结果按时提交，有题目未完成补交作业方法正确性，训练完成度。（权重0.5）采用方法正确，步骤正确、完整采用方法正确，步骤有完整，顺序有误采用方法正确，步骤缺失、不完整采用方法错误，步骤不正确、不完整结果正确性（权重0.3）计算结果正确，结果表述清晰明了计算结果正确，结果未总结表述，个别结果未算出计算结果有些未完成，其他结果正确计算结果错误或未算出课堂表现成绩由出勤和主动回答课堂问题构成，每项均为百分制，最后按权重计入课堂表现成绩，评分标准参考下表：考核内容90-100分75-89分60-74分低于60分出勤（权重0.4）满勤，没有无故旷课或迟到出现1次无故旷课或迟到出现2次无故旷课或迟到出现3次及以上无故缺勤主动回答课堂问题（权重0.6）上课积极与老师互动，课堂问题经常主动回答且回答正确上课偶尔主动回答课堂问题且回答基本正确上课几乎不主动回答课