数据库设计的基本步骤

数据库设计的基本步骤

按照规范设计的方法，考虑数据库及其应用系统开发全过程，将数据库设计分为以下6个阶段

1.需求分析

2.概念结构设计

3.逻辑结构设计

4.物理结构设计

5.数据库实施

6.数据库的运行和维护

在数据库设计过程中，需求分析和概念设计可以独立于任何数据库管理系统进行，逻辑设计和物理设计与选用的DAMS密切相关。

1.需求分析阶段（常用自顶向下）

进行数据库设计首先必须准确了解和分析用户需求（包括数据与处理）。需求分析是整个设计过程的基础，也是最困难，最耗时的一步。需求分析是否做得充分和准确，决定了在其上构建数据库大厦的速度与质量。需求分析做的不好，会导致整个数据库设计返工重做。

需求分析的任务，是通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新的系统功能，新系统还得充分考虑今后可能的扩充与改变，不仅仅能够按当前应用需求来设计。

调查的重点是，数据与处理。达到信息要求，处理要求，安全性和完整性要求。

分析方法常用SA(Structured Analysis) 结构化分析方法，SA方法从最上层的系统组织结构入手，采用自顶向下，逐层分解的方式分析系统。

数据流图表达了数据和处理过程的关系，在SA方法中，处理过程的处理逻辑常常借助判定表或判定树来描述。在处理功能逐步分解的同事，系统中的数据也逐级分解，形成若干层次的数据流图。系统中的数据则借助数据字典（data dictionary，DD）来描述。数据字典是系统中各类数据描述的集合，数据字典通常包括数据项，数据结构，数据流，数据存储，和处理过程5个阶段。

2.概念结构设计阶段（常用自底向上）

概念结构设计是整个数据库设计的关键，它通过对用户需求进行综合，归纳与抽象，形成了一个独立于具体DBMS的概念模型。

设计概念结构通常有四类方法：

自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架，再逐步细化。

自底向上。即首先定义各局部应用的概念结构，然后再将他们集成起来，得到全局概念结构。

逐步扩张。首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩张，以滚雪球的方式逐步生成其他的概念结构，直至总体概念结构。

混合策略。即自顶向下和自底向上相结合。

3.逻辑结构设计阶段（E-R图）

逻辑结构设计是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并将进行优化。

在这阶段，E-R图显得异常重要。大家要学会各个实体定义的属性来画出总体的E-R图。

各分E-R图之间的冲突主要有三类：属性冲突，命名冲突，和结构冲突。

E-R图向关系模型的转换，要解决的问题是如何将实体性和实体间的联系转换为关系模式，如何确定这些关系模式的属性和码。

4.物理设计阶段

物理设计是为逻辑数据结构模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）。

首先要对运行的事务详细分析，获得选择物理数据库设计所需要的参数，其次，要充分了解所用的RDBMS的内部特征，特别是系统提供的存取方法和存储结构。

常用的存取方法有三类：1.索引方法，目前主要是B+树索引方法。2.聚簇方法（Clustering）方法。3.是HASH方法。

5.数据库实施阶段

数据库实施阶段，设计人员运营DBMS提供的数据库语言（如sql）及其宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制和调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。

6.数据库运行和维护阶段

数据库应用系统经过试运行后，即可投入正式运行，在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价，调整，修改。

1.基础地理数据库建库原则

（1）满足专题研究的特殊需求。河南省1:500000～1∶100000数字地理底图的制作，是根据《河南省国土资源遥感综合调查与信息化工程总体设计书》的要求，应用地理信息系统技术，为其提供数字式基础地理控制信息。基础地理控制信息用于专题信息的定位，正确表现其与周围地理环境的关系的分布规律，综合地反映自然地理形态和社会经济概况。同时，通过非空间数据（属性数据）录入，实现空间数据与非空间数据的对应联结。

（2）以国家基础地理信息中心“数字地图数据库”为基础，根据项目的需要，根据现时资料进行了部分内容的补充、修编。

2.地理要素选取标准

（1）水系

图上所有双线河及河心岛，单线河5级以上基本全部选取。河网密度大的在保证体现其河系基本形态的原则下，进行了删减，选取图上面积大于10 mm2的湖泊和水库。

（2）行政区划

选取县级以上行政界线。

（3）居民地

县级以上政府所在地全部选取。地级以上政府所在地按真型居民地范围选取。镇级居民地按经差30′、纬差20′范围内3～5个居民地的标准选取。在部分人口稀疏区选取了部分村级居民地。

（4）交通

铁路及高等级公路全部选取，并按高速公路、国道、省道进行分类；其他公路按照与居民地相连通的原则选取。根据现势资料对近年来新建高速公路进行补充。由于数据及比例尺的不同，故补充信息的精度低于1∶250000比例尺的精度。

（5）地貌

地形等高线高差平原地区为50 m、100 m；低山区为300 m、500 m；中山区为1000 m、1500 m、2000 m。主要山峰及高程，按经差30′、纬差20′范围内选取3个山峰或高程点的标准。

3.地理要素分类代码

1∶500000数字地理底图要素分类代码采用中华人民共和国国家标准《国土基础信息数据分类与代码》（GB/T13923-92）。国土基础信息数据分为九个大类，并依次细分为小类，一级和二级。分类代码由六位数字码组成，其结构如下：

遥感·河南省国土资源综合调查与评价

大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便于扩充。在1∶500000数字地理底图数据库中没有用到识别位，故用前五位数字表示要素分类代码。

（1)1:500000数字地理底图数据所用到的大类码意义

2＝水系；3＝居民地；4＝交通；6＝境界；7＝地形。

（2）行政区划代码

1∶500000数字地理底图数据库中县级以上行政区划代码采用中华人民共和国国家标准《中华人民共和国行政区划代码》（GB/T2260-1995）。属性表中数据项为“行政区划代码”。县级以上行政区划代码结构如下：

a.采用六位数字代码。按层次分别表示我国各省（自治区、直辖市）、地区（市、州、盟）、县（区、市、旗）的名称。

b.行政区划代码从左至右的含义。第一、二位表示省（自治区、直辖市）；第三、四位表示省辖市（市、州、盟及国家直辖市所属市辖区和县的总码）其中01～20、51～70表示省辖市；21～50表示地区（州、盟）；第五、六位表示县（市辖区、地辖市、省直辖县级市、镇），其中01～18表示市辖区或地辖市，21～80表示县（镇），81～99表示省直辖县级市。

4.投影、坐标系、高程系

数字地理底图数据库采用高斯－克吕格（等角横切圆柱）投影，中央经线为113°30 ′00″，坐标系采用1954年北京坐标系，高程系采用1956年黄海高程系。

5.地理要素分层

河南省基础地理数字地图图层文件分类详见表5.3.1。

表5.3.1　河南省基础地理数字地图图层文件分类表

6.河南省基础地理数据层描述

（1）基本信息图层名（L2HN01J）

数据描述 表5.3.2描述30′×20 ′的经纬网线及其经纬度值。

表5.3.2　基本信息属性表

数据项代码及其描述95202＝经线；95203＝纬线。

（2）水系信息图层名

a.水系信息图层名（L2HN02S)

数据描述以多边形表示的水系要素，如河流、湖泊、水库、水塘等。

数据项代码及其描述　22012＝常年双线河；22010＝运河；23000＝湖泊；24010＝水库；24150＝水塘；25050＝水中岛。

河流、湖泊、水库属性见表5.3.3。

表5.3.3　河流、湖泊、水库属性表

b.水系信息图层名（★2HN022H、L2HN02CH）

数据描述 以线表示的水系要素，包括河流、湖泊、水库、运河等。

数据项代码及其描述21011＝常年单线河；21012＝常年双线河岸线；21021＝常年时令河；22010＝运河岸线；23000＝湖泊岸线；24010＝水库岸线；24150＝池塘岸线。

河流、海岸线属性见表5.3.4。

表5.3.4　河流、海岸线属性表

（3）交通信息图层名

a.交通信息图层名（L2HN03T）

数据描述　表5.3.5描述主要铁路和铁路线起止点城市名。

数据项代码及其描述　41000＝铁路；41010＝电气化铁路；41011＝复线铁路；41012＝单线铁路；41013＝建筑中铁路；41030＝窄轨铁路。

铁路图层属性见表5.3.5。

表5.3.5　铁路图层属性表

b.交通信息图层名（L2HN03G、L2HN03GD、L2HN03SD）

数据描述　表5.3.6描述高速公路、国道、省道及起止点城市名称等。

数据项代码及其描述42010＝高速公路；42011＝建筑中高速公路；41020＝一级公路（国道）；42070＝主要公路（省道）；42080＝一般公路；42110＝大路；42130＝小路。

公路图层属性见表5.3.6。

表5.3.6　公路图层属性表

（4）居民地图层名

a.居民地图层名（L2HN04X）

数据描述 表5.3.7描述乡镇级以上居民地及其行政区划代码名称等。

数据项代码及其描述31020＝省政府驻地；31030＝地级市政府驻地；31060＝县政府驻地；31080＝镇政府驻地；31090＝乡政府驻地。

镇级以上居民地属性见表5.3.7。

表5.3.7　镇级以上居民地属性表

b.居民地图层名（L2HN04D）

数据描述　表5.3.8描述地级以上真型居民地及其类别和名称。

地区级居民属性见表5.3.8。

表5.3.8　地区级居民地属性表

（5）政区图层名

a.政区图层名（L2HN05X、L2HN05D、L2HN05X）

数据描述 表5.3.9描述省级行政界、地级行政界、县级行政界、地区界等。

表5.3.9　境界属性表

b.政区图层名（L2HN05DQ、L2HN05XD）

数据描述　表5.3.10描述地级行政区、县级行政区。

表5.3.10　行政区属性表

（6）地貌图层名

a.地貌图层名（L2HN06D）

数据描述　表5.3.11描述等高线及其高程值。

数据项代码及其描述　71000＝等高线。

表5.3.11　地形等高线属性表

b.地貌图层名（L2HN06G）

数据描述　表5.3.12描述主要山峰的名称及高程值，主要高程点的高程值。

数据项代码及其描述　72000＝山峰。

表5.3.12　山峰高程点属性表

7.工作流程

工作流程包括预处理、图形数字化、图形编辑、拓扑关系建立、属性输入、投影变换、输出图形等步骤，各步骤间均经过检查修改等过程。其工艺流程见图5.3.1。

图5.3.1　河南省基础地理数字地图制作工艺流程图

数据库应用系统的开发是一项软件工程。一般可分为以下几个阶段：

1.规划

2.需求分析

3.概念模型设计

4.

逻辑设计

5.物理设计

6.程序编制及调试

7.运行及维护。

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