在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统称为数据库应用系统。
一、数据库和信息系统
(1)数据库是信息系统的核心和基础，把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来，提供存储、维护、检索数据的
功能，使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息。
(2)数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一起以及如何结合的关键所在。
(3)数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分。
(4)数据库设计人员应该具备的技术和知识：
数据库的基本知识和数据库设计技术
计算机科学的基础知识和程序设计的方法和技巧
软件工程的原理和方法
应用领域的知识
二、数据库设计的特点
数据库建设是硬件、软件和干件的结合
三分技术，七分管理，十二分基础数据
技术与管理的界面称之为“干件”
数据库设计应该与应用系统设计相结合
结构（数据）设计：设计数据库框架或数据库结构
行为（处理）设计：设计应用程序、事务处理等
结构和行为分离的设计
传统的软件工程忽视对应用中数据语义的分析和抽象，只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，忽视了对行为的设计
如图：
三、数据库设计方法简述
手工试凑法
设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系
缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证
数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题，增加了维护代价
规范设计法
手工设计方
基本思想
过程迭代和逐步求精
规范设计法(续)
典型方法：
(1)新奥尔良（New Orleans）方法：将数据库设计分为四个阶段
S.B.Yao方法：将数据库设计分为五个步骤
I.R.Palmer方法：把数据库设计当成一步接一步的过程
(2)计算机辅助设计
ORACLE Designer 2000
SYBASE PowerDesigner
四、数据库设计的基本步骤
数据库设计的过程(六个阶段)
1.需求分析阶段
准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）
是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步
2.概念结构设计阶段
是整个数据库设计的关键
通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型
3.逻辑结构设计阶段
将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型
对其进行优化
4.数据库物理设计阶段
为逻辑数据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）
5.数据库实施阶段
运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果
建立数据库，编制与调试应用程序，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、调整与修改
设计特点:
在设计过程中把数据库的设计和对数据库中数据处理的设计紧密结合起来将这两个方面的需求分析、抽象、设计、实现在各个阶段同时进行，相互参照，相互补充，以完善两方面的设计
设计过程各个阶段的设计描述：
如图：
五、数据库各级模式的形成过程
1.需求分析阶段：综合各个用户的应用需求
2.概念设计阶段：形成独立于机器特点，独立于各个DBMS产品的概念模式(E-R图)
3.逻辑设计阶段：首先将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模式；然后根据用户处理的要求、安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图(View)，形成数据的外模式
4.物理设计阶段：根据DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式
六、数据库设计技巧
1. 设计数据库之前（需求分析阶段）
1) 理解客户需求，询问用户如何看待未来需求变化。让客户解释其需求，而且随着开发的继续，还要经常询问客户保证其需求仍然在开发的目的之中。
2) 了解企业业务可以在以后的开发阶段节约大量的时间。
3) 重视输入输出。
在定义数据库表和字段需求（输入）时，首先应检查现有的或者已经设计出的报表、查询和视图（输出）以决定为了支持这些输出哪些是必要的表和字段。
举例：假如客户需要一个报表按照邮政编码排序、分段和求和，你要保证其中包括了单独的邮政编码字段而不要把邮政编码糅进地址字段里。
4) 创建数据字典和ER 图表
ER 图表和数据字典可以让任何了解数据库的人都明确如何从数据库中获得数据。ER图对表明表之间关系很有用，而数据字典则说明了每个字段的用途以及任何可能存在的别名。对SQL 表达式的文档化来说这是完全必要的。
5) 定义标准的对象命名规范
数据库各种对象的命名必须规范。
2. 表和字段的设计（数据库逻辑设计）
表设计原则
1) 标准化和规范化
数据的标准化有助于消除数据库中的数据冗余。标准化有好几种形式，但Third Normal Form（3NF）通常被认为在性能、扩展性和数据完整性方面达到了最好平衡。简单来说，遵守3NF 标准的数据库的表设计原则是：“One Fact in One Place”即某个表只包括其本身基本的属性，当不是它们本身所具有的属性时需进行分解。表之间的关系通过外键相连接。它具有以下特点：有一组表专门存放通过键连接起来的关联数据。
举例：某个存放客户及其有关定单的3NF 数据库就可能有两个表：Customer 和Order。Order 表不包含定单关联客户的任何信息，但表内会存放一个键值，该键指向Customer 表里包含该客户信息的那一行。
事实上，为了效率的缘故，对表不进行标准化有时也是必要的。
2) 数据驱动
采用数据驱动而非硬编码的方式，许多策略变更和维护都会方便得多，大大增强系统的灵活性和扩展性。
举例，假如用户界面要访问外部数据源（文件、XML 文档、其他数据库等），不妨把相应的连接和路径信息存储在用户界面支持表里。还有，如果用户界面执行工作流之类的任务（发送邮件、打印信笺、修改记录状态等），那么产生工作流的数据也可以存放在数据库里。角色权限管理也可以通过数据驱动来完成。事实上，如果过程是数据驱动的，你就可以把相当大的责任推给用户，由用户来维护自己的工作流过程。
3) 考虑各种变化
在设计数据库的时候考虑到哪些数据字段将来可能会发生变更。
举例，姓氏就是如此（注意是西方人的姓氏，比如女性结婚后从夫姓等）。所以，在建立系统存储客户信息时，在单独的一个数据表里存储姓氏字段，而且还附加起始日和终止日等字段，这样就可以跟踪这一数据条目的变化。
字段设计原则
4) 每个表中都应该添加的3 个有用的字段
dRecordCreationDate，在VB 下默认是Now()，而在SQL Server • 下默认为GETDATE()
sRecordCreator，在SQL Server 下默认为NOT NULL DEFAULT • USER
nRecordVersion，记录的版本标记；有助于准确说明记录中出现null 数据或者丢失数据的原因 •
5) 对地址和电话采用多个字段
描述街道地址就短短一行记录是不够的。Address_Line1、Address_Line2 和Address_Line3 可以提供更大的灵活性。还有，电话号码和邮件地址最好拥有自己的数据表，其间具有自身的类型和标记类别。
6) 使用角色实体定义属于某类别的列
在需要对属于特定类别或者具有特定角色的事物做定义时，可以用角色实体来创建特定的时间关联关系，从而可以实现自我文档化。
举例：用PERSON 实体和PERSON_TYPE 实体来描述人员。比方说，当John Smith, Engineer 提升为John Smith, Director 乃至最后爬到John Smith, CIO 的高位，而所有你要做的不过是改变两个表PERSON 和PERSON_TYPE 之间关系的键值，同时增加一个日期/时间字段来知道变化是何时发生的。这样，你的PERSON_TYPE 表就包含了所有PERSON 的可能类型，比如Associate、Engineer、Director、CIO 或者CEO 等。还有个替代办法就是改变PERSON 记录来反映新头衔的变化，不过这样一来在时间上无法跟踪个人所处位置的具体时间。
7) 选择数字类型和文本类型尽量充足
在SQL 中使用smallint 和tinyint 类型要特别小心。比如，假如想看看月销售总额，总额字段类型是smallint，那么，如果总额超过了$32,767 就不能进行计算 *** 作了。
而ID 类型的文本字段，比如客户ID 或定单号等等都应该设置得比一般想象更大。假设客户ID 为10 位数长。那你应该把数据库表字段的长度设为12 或者13 个字符长。但这额外占据的空间却无需将来重构整个数据库就可以实现数据库规模的增长了。
8) 增加删除标记字段
在表中包含一个“删除标记”字段，这样就可以把行标记为删除。在关系数据库里不要单独删除某一行；最好采用清除数据程序而且要仔细维护索引整体性。
3. 选择键和索引（数据库逻辑设计）
键选择原则：
1) 键设计4 原则
为关联字段创建外键。 •
所有的键都必须唯一。 •
避免使用复合键。 •
外键总是关联唯一的键字段。 •
2) 使用系统生成的主键
设计数据库的时候采用系统生成的键作为主键，那么实际控制了数据库的索引完整性。这样，数据库和非人工机制就有效地控制了对存储数据中每一行的访问。采用系统生成键作为主键还有一个优点：当拥有一致的键结构时，找到逻辑缺陷很容易。
3) 不要用用户的键(不让主键具有可更新性)
在确定采用什么字段作为表的键的时候，可一定要小心用户将要编辑的字段。通常的情况下不要选择用户可编辑的字段作为键。
4) 可选键有时可做主键
把可选键进一步用做主键，可以拥有建立强大索引的能力。
索引使用原则：
索引是从数据库中获取数据的最高效方式之一。95%的数据库性能问题都可以采用索引技术得到解决。
1) 逻辑主键使用唯一的成组索引，对系统键（作为存储过程）采用唯一的非成组索引，对任何外键列采用非成组索引。考虑数据库的空间有多大，表如何进行访问，还有这些访问是否主要用作读写。
2) 大多数数据库都索引自动创建的主键字段，但是可别忘了索引外键，它们也是经常使用的键，比如运行查询显示主表和所有关联表的某条记录就用得上。
3) 不要索引memo/note 字段，不要索引大型字段（有很多字符），这样作会让索引占用太多的存储空间。
4) 不要索引常用的小型表
不要为小型数据表设置任何键，假如它们经常有插入和删除 *** 作就更别这样作了。对这些插入和删除 *** 作的索引维护可能比扫描表空间消耗更多的时间。
4. 数据完整性设计（数据库逻辑设计）
1) 完整性实现机制：
实体完整性：主键
参照完整性：
父表中删除数据：级联删除；受限删除；置空值
父表中插入数据：受限插入；递归插入
父表中更新数据：级联更新；受限更新；置空值
DBMS对参照完整性可以有两种方法实现：外键实现机制（约束规则）和触发器实现机制
用户定义完整性：
NOT NULL；CHECK；触发器
2) 用约束而非商务规则强制数据完整性
采用数据库系统实现数据的完整性。这不但包括通过标准化实现的完整性而且还包括数据的功能性。在写数据的时候还可以增加触发器来保证数据的正确性。不要依赖于商务层保证数据完整性；它不能保证表之间（外键）的完整性所以不能强加于其他完整性规则之上。
3) 强制指示完整性
在有害数据进入数据库之前将其剔除。激活数据库系统的指示完整性特性。这样可以保持数据的清洁而能迫使开发人员投入更多的时间处理错误条件。
4) 使用查找控制数据完整性
控制数据完整性的最佳方式就是限制用户的选择。只要有可能都应该提供给用户一个清晰的价值列表供其选择。这样将减少键入代码的错误和误解同时提供数据的一致性。某些公共数据特别适合查找：国家代码、状态代码等。
5) 采用视图
为了在数据库和应用程序代码之间提供另一层抽象，可以为应用程序建立专门的视图而不必非要应用程序直接访问数据表。这样做还等于在处理数据库变更时给你提供了更多的自由。
5. 其他设计技巧
1) 避免使用触发器
触发器的功能通常可以用其他方式实现。在调试程序时触发器可能成为干扰。假如你确实需要采用触发器，你最好集中对它文档化。
2) 使用常用英语（或者其他任何语言）而不要使用编码
在创建下拉菜单、列表、报表时最好按照英语名排序。假如需要编码，可以在编码旁附上用户知道的英语。
3) 保存常用信息
让一个表专门存放一般数据库信息非常有用。在这个表里存放数据库当前版本、最近检查/修复（对Access）、关联设计文档的名称、客户等信息。这样可以实现一种简单机制跟踪数据库，当客户抱怨他们的数据库没有达到希望的要求而与你联系时，这样做对非客户机/服务器环境特别有用。
4) 包含版本机制
在数据库中引入版本控制机制来确定使用中的数据库的版本。时间一长，用户的需求总是会改变的。最终可能会要求修改数据库结构。把版本信息直接存放到数据库中更为方便。
5) 编制文档
对所有的快捷方式、命名规范、限制和函数都要编制文档。
采用给表、列、触发器等加注释的数据库工具。对开发、支持和跟踪修改非常有用。
对数据库文档化，或者在数据库自身的内部或者单独建立文档。这样，当过了一年多时间后再回过头来做第2 个版本，犯错的机会将大大减少。
6) 测试、测试、反复测试
建立或者修订数据库之后，必须用用户新输入的数据测试数据字段。最重要的是，让用户进行测试并且同用户一道保证选择的数据类型满足商业要求。测试需要在把新数据库投入实际服务之前完成。
7) 检查设计
在开发期间检查数据库设计的常用技术是通过其所支持的应用程序原型检查数据库。换句话说，针对每一种最终表达数据的原型应用，保证你检查了数据模型并且查看如何取出数据。
数据库关系模型（数据库逻辑模型）是将数据概念模型转换为所使用的数据库管理系统（DBMS）支持的数据库逻辑结构，即将E-R图表示成关系数据库模式。数据库逻辑设计的结果不是唯一的，需利用规范化理论对数据库结构进行优化。
在关系模型中，数据库的逻辑结构是一张二维表。在数据库中，满足下列条件的二维表称为关系模型：
1）每列中的分量是类型相同的数据；
2）列的顺序可以是任意的；
3）行的顺序可以是任意的；
4）表中的分量是不可再分割的最小数据项，即表中不允许有子表；
5）表中的任意两行不能完全相同。
由此可见，有序的航空物探测量剖面数据不满足数据库关系模型条件第3条“行的顺序可以是任意的”，因此，不能简单地直接利用关系数据库（如Oracle，SQL Server，Sybase等）来管理剖面数据，需将数据在数据库中的存储方式改为大字段存储，确保不因数据库数据的增加和删除等 *** 作改变剖面数据有序特性。
一、大字段存储
（一）大字段存储技术
大字段LOB（Large Object）技术是Oracle专门用于存放处理大对象类型数据（如多媒体材料、影像资料、文档资料等）的数据管理技术。LOB包括内部的和外部的两种类型。内部LOB又分CLOB（字符型）、BLOB（二进制型）等3种数据类型，其数据存储在数据库中，并且支持事务 *** 作；外部LOB只有BFILE类型，其数据存储在 *** 作系统中，并且不支持事务 *** 作。LOB存放数据的长度最大可以达到4G字节，并且空值列（没有存放数据）不占空间（图2-6）。
图2-6 大字段存储示意图
由于外部LOB存放在 *** 作系统文件中，其安全性比内部LOB差一些。此外，大字段的存储支持事务 *** 作（批量提交和回滚等），而外部LOB不支持事务 *** 作。所以，航空物探测量剖面数据采用BLOB来存储。对于BLOB类型，如果数据量小于4000字节，数据库通常采用行内存储，而数据量大于4000字节采用行外存储。分析航空物探测量剖面数据，每个场值数据占4个字节（单精度），目前航磁数据采样率为10次/s，4000字节只能存储100 s数据；一般情况下航空物探测量每条测线飞行时间至少在10 min以上，每条测线数据量远远大于4000字节。所以，航空物探测量剖面数据采用行外存储方式，即大字段列指定“Disable Storage In Row”的存储参数。
由于大字段类型长度可变，最大可到4G。假设测线飞行时间为T，场值采样率为n次/s，测线场值数据量为4Tn，所以有4Tn≤4G。单条测线飞行时间T不会超过10 h（36000 s，航空物探测量1架次至少飞行1个往返2条测线），则场值的采样率n≤4G/4T=4×1024×1024×1024/4×36000次/s=29826次/s。采用大字段来存储测量数据，不仅能够减少数据表的记录数，提高查询效率，而且使得采样率的扩展不受限制。
（二）大字段存储技术应用
由于航空物探数据的数据量较大，现有的航磁测量数据按基准点方式（点存储）存储可达几亿个数据记录。若按磁场数据采样点存储方式（简称“场值存储方式”），则记录条数=（磁场数据采样率/坐标采样率）点存储方式的记录数，达几十亿条数据记录，且随着数据采样率的扩展、测点的加密，航空物探测量数据量随着时间的推移呈现快速增长之势。显然，如果采用常规的表结构来存储，势必造成数据的存储、管理、检索、浏览和提取都非常困难。另一方面，从航空物探专业应用需求来说，很少对单个测点的场值数据进行运算、分析等 *** 作，一般至少是对一条测线或以上测线，多数时候是需要对整个测区的场值数据进行化极、上延、正反演拟合等。
因此，在航空物探数据库表结构设计时，改变过去将基准点或场值点数据记录作为数据库最小管理对象的理念，采用了大字段存储技术，将测线作为数据库最小管理对象，将测线上的测量数据，如坐标数据和磁场、重力场数据分别存储在相应大字段中。在航空物探数据库建设中，大量采用数据库的大字段存储技术（详见《航空物探信息系统数据库结构设计》）。
（三）大字段存储效率
以航磁测量数据为例分析大字段存储技术优势。如果以场值存储方式存储测线数据，则每条记录包含架次号、测线号、基准号、地理坐标、投影坐标、磁场数据等，由于坐标数据采样率2次/s，磁场数据采样率10次/s，每5个磁场数据中，只有第1个磁场数据有坐标数据，其他4个坐标数据是内插出来，因此在测线记录中会产生大量冗余的数据坐标数据。采用点存储方式存储的测线数据记录数等于线上基准点数，若采用大字段存储方式，一条测线数据只存储为1条数据记录（图2-7），一般一条测线的测点数近万个，甚至更多，可见采用大字段存储大大减少测线数据存储记录数，提高数据的存取效率。
以某测区的两条航迹线为例，分别采用3种方式测试数据库的数据存储效率。磁场数据的采样率10次/s，坐标数据采样率2次/s，两条测线上共有基准点8801个。以场值方式存储先内插坐标信息，使得每个场值数据都拥有自己的坐标，然后存入数据库，共有数据记录44005条，写入数据库时间为57.22 s，读取时间为1.03 s。第二种方式是以采样点的方式进行存储，共有8801条记录，写入数据库时间为9.47 s，读取需要0.91 s。第三种方式是以大字段的形式存储，只有2条记录，写入数据库1.03 s，读取时间为0.44 s（表2-2）。大字段数据存储记录数最少，存取效率最高。用整个测区数据测试效果更加明显。
表2-2 三种数据存储方法的存取效率比较
图2-7 大字段存储方式示意图
二、联合主键
主外键是关系型数据库建立表间关系的核心。在航空物探空间数据库建设过程中，要素类与要素类之间、要素类与对象类之间，以及对象类与对象类之间的关系的描述有3种形式，即拓扑关系——描述要素类与要素类之间结点、邻接和联通关系；叠加关系——描述要素类与要素类之间的相交、包含与分类关系；隶属关系——描述对象类与对象类之间的派生关系。前两种关系是采用空间数据模型建立的关系，而隶属关系是通过主键建立的对象类与对象类之间的关系。在建立一对一、一对多的表间关系时，需要在整个数据库表中确定具有唯一性的一个字段作为主键（主关键字）。
按照传统的航空物探数据的档案管理模式，每个项目分配一个自然数作为档案号，项目的所有资料均与此档案号相联系。勘查项目和科研项目的档案号是独立编号的，且均从001开始。加之人工管理的原因，存在1个项目2个档案号和2个项目1个档案号的情况，因此现行的档案号与项目之间的对应关系不具备唯一性，不能作为项目的唯一标识，即不能作为数据库表的主键。项目编号也不能作为数据库表的主键，项目编号也只是近十年的事，以前的项目没有项目编号。
综合考虑上述因素和项目具有分级、分类的特点，提出了构造项目唯一标识码（简称“项目标识”）的方法，并以此码作为数据库表的主键。
项目标识（主键）：AGS+项目类别（2位）+项目起始年份（4位）+档案号（6位）
标识含义：AGS——航空物探的缩位代码；
项目类别——2位代码，01代表勘查项目、02代表科研项目；
起始年份——4位代码，项目开始年号；
档案号——6位代码，为了与传统的项目管理方式相衔接，后面3～4位是
项目档案管理模式下的档案号，不足部分补零。
以上15位编码是一级项目的项目标识，二级及其以下级别的项目标识是在上一级项目标识基础上扩展2位数字代码，中间用“.”号隔开，数字为该级项目的序号。项目标识定义为30位编码，适用于六级以内的项目。例如：AGS022004000576.08.04.02，表示该项目为2004年开展的档案号为576的航空物探科研项目（一级项目）的第8课题（二级项目）第4子课题（三级项目）的第2专题。由此可见，该项目标识不仅仅是一个建立表间关系的关键字，同时还表达了不同级别项目间的隶属关系。在系统软件开发时，利用此关系生成了项目的分级树形目录，用户对项目的层次关系一目了然，便于项目查询。
数据库的主键一经确定，相应地需要确定联合主键的组成及其表达方式。所谓联合主键就是数据资料的唯一标识，在一个数据库表中选择2个或者2个以上的字段作为主键。由于航空物探数据绝大部分与项目标识有关，加之数据的种类较多，分类复杂，单凭主键确定数据库表中记录的唯一性，势必需要构建极其复杂的主键，这种方法既不利于主键的数据 *** 作，又会造成大量的数据冗余，合理地使用联合主键技术可以很好地解决资料唯一问题。以项目提交资料为例，提交的资料分为文字类资料、图件类资料和媒体类资料，我们对资料进行分类和编号，例如100代表文字资料（110——World文档，120——PDF文档），200代表图件资料（210——基础地理资料、220——基础地质资料，230——航迹线图，240——剖面图，250——等值线图等），300代表媒体资料（310——PPT文档，320——照片等），第1位（百位）表示该资料的类型，第2～3位表示该类资料的序号。
在数据库管理和项目资料查询时，采用项目标识与资料分类编号作为联合主键（图2-8），可以高效地实现复杂数据的查询。在整个数据库系统中多处（项目查询、数据提取等模块）使用联合主键技术。
图2-8 联合主键实例
三、信息标准化
为了实现数据共享，在航空物探数据库建模过程中，参考和引用了近百个国家信息化标准，编制了4个中心信息化标准和1个图件信息化工作指南。
（一）引用的国家信息化标准
1）地质矿产术语分类代码：地球物理勘查，地球化学勘查，大地构造学，工程地质学，结晶学及矿物学，矿床学，水文地质学，岩石学，地质学等。
2）国家基础信息数据分类与代码，国土基础信息数据分类与代码，地球物理勘查技术符号，地面重力测量规范，地面磁勘查技术规程，地面高精度磁测技术规程，大比例尺重力勘查规范，地理信息技术基本术语，地理点位置的纬度、经度和高程的标准表示法，地名分类与类别代码编制规则。
3）地球空间数据交换格式；数学数字地理底图数据交换格式；数字化地质图图层及属性文件格式。
（二）本系统建立的信息化标准
编写了“航空物探空间数据要素类和对象类划分标准”，“航空物探项目管理和资料管理分类代码标准”，“航空物探勘查分类代码标准”，“航空物探信息系统元数据标准”，“航空物探图件信息化工作指南”，以便与其他应用系统进行信息交换，实现数据库资料共享。
航空物探空间数据要素类和对象类划分标准：根据物探方法、数据处理过程以及推断解释方法和过程，把与GIS有关的数据划分为不同类型的要素类-对象类数据，按专业、比例尺、数据内容对要素类和对象类进行统一命名，使空间数据库中的每个要素类和对象类的命名具有唯一性，防止重名出现。规定要素类-对象类数据库表结构及数据项数值类型。
航空物探项目管理和资料管理分类代码标准：规定了航空物探项目管理和资料管理的相关内容，包括航空物探勘查项目和科研项目的项目立项、设计、实施、成果、评审、资料汇交等项目管理的全过程中的内容，以及项目成果资料和收集资料的归档、发送、销毁、借阅等资料管理与服务过程中的内容和数据项代码。
航空物探勘查分类代码标准：在“地质矿产术语分类代码 地球物理勘查”（国家标准GB/T 9649.28—1998）增加了航磁、航重专业方面所涉及的数据采集、物性参数、方法手段、仪器设备、资料数据解释及成图图件等内容和数据项代码。
航空物探信息系统元数据标准：规定了航空物探空间数据管理与服务的元数据（数据的标识、内容、质量、状况及其他有关特征）的内容。
四、航迹线数据模型
（一）航迹线模型的结构
航空物探测量是依据测量比例尺在测区内布置测网（测线和切割线）。当飞机沿着设计的测线飞行测量时，航空物探数据收录系统按照一定的采样率采集采样点的地理位置、高度和各种地球物理场信息。采用属性数据分置的方法，将测线地理位置信息从航空物探测量数据中分离出来，形成航迹线要素类表，在此表中只存储与航迹线要素类有关的数据，如项目标识、测区编号、测线号、测线类型（用于区分测线、切割线、不同高度线、重复线等）、坐标、高度值等；将航迹线的对象类数据（磁场、重力场基础数据）分别以大字段形式存储在各自的二维表中，它们共享航迹线，解决了多源有序不同采样率的航空物探测量数据的数据存储问题，在满足要素类空间查询的同时，统一数据的存储方式（图2-9）。航迹线要素类隶属于测区要素类，它们之间为空间拓扑（包含）关系。测区从属于勘查项目，每个勘查项目至少有一个测区，它们之间为1对多关系。有关项目信息存放在项目概况信息对象类表中，各种表之间通过项目标识进行联接。
图2-9 航迹线数据模型结构
（二）航迹线的UML模型
统一建模语言UML（Unified Modeling Language）是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。UML是面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言，成为可视化建模语言的工业标准。在UML基础上，ESRI定义了空间数据库建模的ArcGIS包、类库和扩展原则。
图2-10 与航迹线有关的数据库表逻辑模型结构图
在确定航迹线数据模型后，以它为基础，使用UML完成与航迹的有关的项目概况信息、测区信息、原始数据等数据库表逻辑模型设计（图2-10）。
由UML模型生成Geodatabase模式时，模型中的每个类都对应生成一个要素类或对象类。类的属性映射为要素类或对象类的字段。基类属性中包含的字段，在继承类中不需重复创建。例如，每个类都包括项目标识等字段，可以创建一个包含公共属性的基类，其他类从该类继承公共的属性，而无需重复建基类中包含的属性。因为基类没有对应的要素类或对象类，所以将基类设置为抽象类型。要素类之间的关系采用依赖关系表示。
五、数据库逻辑模型
关系数据库的逻辑结构由一组关系模式组成，因而从概念结构到关系数据库逻辑结构的转换就是将概念设计中所得到的概念结构（ER图）转换成等价的UML关系模式（图2-11）。在UML模型图中，要素数据集用Geodatabase工作空间下的静态包表示。要素集包不能互相嵌套，为了容易组织，在生成物理模型后，在要素数据集包中自定义嵌套。要素数据集与空间参考有关，但是空间参考不能在UML中表达。要素类和二维表都是以类的形式创建的，区别是要素类继承Feature Class的属性，而二维表继承Object属性。为了表达每种元素的额外属性，比如设置字符型属性字段的字符串长度，设置要素类的几何类型（点、线或面）需要使用Geodatabase预定义的元素标记值。
图2-11 逻辑设计关系转换
基于航空物探数据的内在逻辑关系进行分析，使用统一建模语言（UML）构建数据实体对象间的关系类，定义了航空物探数据库的逻辑模型（图2-12）。
数据库课程设计题目：小型超市管理系统
1、项目计划
1.1系统开发目的
（1）大大提高超市的运作效率；
（2）通过全面的信息采集和处理，辅助提高超市的决策水平；
（3）使用本系统，可以迅速提升超市的管理水平，为降低经营成本， 提高效益，增强超市扩张力， 提供有效的技术保障。
1.2背景说明
21世纪，超市的竞争也进入到了一个全新的领域，竞争已不再是规模的竞争，而是技术的竞争、管理的竞争、人才的竞争。技术的提升和管理的升级是超市业的竞争核心。零售领域目前呈多元发展趋势，多种业态：超市、仓储店、便利店、特许加盟店、专卖店、货仓等相互并存。如何在激烈的竞争中扩大销售额、降低经营成本、扩大经营规模，成为超市营业者努力追求的目标。
1.3项目确立
针对超市的特点，为了帮助超市解决现在面临的问题，提高小型超市的竞争力，我们将开发以下系统：前台POS销售系统、后台管理系统，其中这两个子系统又包含其它一些子功能。
1.4应用范围
本系统适应于各种小型的超市。
1.5 定义
（1）商品条形码：每种商品具有唯一的条形码，对于某些价格一样的商品，可以使用自定义条形码。
（2）交易清单：包括交易的流水账号、每类商品的商品名、数量、该类商品的总金额、交易的时间、负责本次收银的员工号。
（3）商品积压：在一定时期内，远无法完成销售计划的商品会造成积压。
（4）促销：在一定时期内，某些商品会按低于原价的促销价格销售。
库存告警提示：当商品的库存数量低于库存报警数量时发出提示。
（5）盘点：计算出库存、销售额、盈利等经营指标。
1.6 参考资料
《数据库原理及设计》 陶宏才编 清华大学出版社
《SQL Server 2000 实用教程》范立南编 清华大学出版社
《SQL Server 2000 编程员指南》李香敏编 北京希望电子出版社
《轻松搞定 SQL Server 2000 程序设计》Rebecca M.Riordan编
《软件工程规范》Watts S.Humphrey编 清华大学出版社
《软件工程理论与实践》 Shari Lawrence Pfleeger编 清华大学出版社
《软件需求分析》 Swapna Kishore编 机械工业出版社
《软件工程思想》 林锐编
2、逻辑分析与详细分析
2.1系统功能
（1）、零售前台（POS）管理系统，本系统必须具有以下功能：
商品录入：根据超巿业务特点制定相关功能，可以通过输入唯一编号、扫描条形码、商品名称等来实现精确或模糊的商品扫描录入。该扫描录入方法可以充分保证各种电脑 *** 作水平层次的人员均能准确快速地进行商品扫描录入。
收银业务：通过扫描条形码或者直接输入商品名称（对于同类多件商品采用一次录入加数量的方式）自动计算本次交易的总金额。在顾客付款后，自动计算找零，同时打印交易清单（包括交易的流水账号、每类商品的商品名、数量、该类商品的总金额、交易的时间、负责本次收银的员工号）。如果顾客是本店会员并持有本人会员卡，则在交易前先扫描会员卡，并对所购物品全部实行95折优惠，并将所购物品的总金额累计到该会员的总消费金额中。 会员卡的有效期限为一年，满一年未续卡者，该会员卡将被注销。
安全性：OS登陆、退出、换班与 *** 作锁定等权限验证保护；断电自动保护最大限度防止意外及恶意非法 *** 作。
独立作业：有的断网收银即在网络服务器断开或网络不通的情况下，收银机仍能正常作业
(2)、后台管理系统，本系统必须具备以下功能
进货管理： 根据销售情况及库存情况，自动制定进货计划（亦可手工制定修改），可以避免盲目进货造成商品积压。 按计划单有选择性地进行自动入库登记。 综合查询打印计划进货与入库记录及金额。
销售管理： 商品正常销售、促销与限量、限期及禁止销售控制。 综合查询各种销售明细记录、各地收银员收银记录以及交结账情况等。 按多种方式统计生成销售排行榜，灵活察看和打印商品销售日、月、年报表。
库存管理： 综合查询库存明细记录。 库存状态自动告警提示。如库存过剩、少货、缺货等。软件为您预警，避免库存商品积压损失和缺货。 库存自动盘点计算。
人员管理： 员工、会员、供货商、厂商等基本信息登记管理。 员工 *** 作权限管理。 客户销售权限管理。
（3）系统结构
系统总体结构
模块子系统结构
功能描述：商品录入子系统要求能快速录入商品，因此必须支持条形码扫描。
功能描述：收银业务子系统能计算交易总额，打印交易清单，并根据会员卡打折。
功能描述：进货管理子系统可以根据库存自动指定进货计划，进货时自动等级，以及提供查询和打印计划进货与入库记录的功能。
功能描述：销售管理子系统可以控制某商品是否允许销售，查询每种商品的销售情况并产生年、月、日报表，同时可以生成销售排行榜。
功能描述：库存管理子系统提供查询库存明细记录的基本功能，并根据库存的状态报警，以及自动盘点计算。
功能描述：人员管理子系统提供基本信息登记管理，员工 *** 作权限管理，客户销售权限管理的功能。
2.2、流程图
前台管理系统
顶层DFD图
第0层DFD图
第1层DFD图
2.3、户类型与职能
（1）、员工（营业员）：
通过商品条形码扫描输入商品到购买清单
*** 作软件计算交易总金额
*** 作软件输出交易清单
对会员进行会员卡扫描以便打折
（2）、：超市经理
*** 作软件录入商品，供货商，厂商
*** 作软件制定进货计划
查询打印计划进货与入库记录
*** 作软件控制商品销售与否
查询打印销售情况
*** 作软件生成销售排行榜
查询库存明细记录
根据软件发出的库存告警进行入货
*** 作软件进行盘点计算
（3）、总经理：
基本信息登记管理
员工 *** 作权限管理
客户销售权限管理
2.4、统开发步骤
确定参与者和相关的用况
为每个用况设计过程
建立顺序图，确定每个脚本中对象的协作
创建类，确定脚本中的对象
设计, 编码, 测试, 集成类
为过程编写系统测试案例
运行测试案例，检验系统
2.5、系统环境需求
系统模式
本系统采用C/S模式作为开发模式
硬件环境
服务器端：
高性能的计算机一台，
普通的双绞线作为连接。
客户端： 普通的计算机或者工作站，
普通的双绞线作为连接。
软件环境
服务器端：安装SQL Server 2000的服务器版本，
安装windows 2000服务器版本，
配置了诺顿等必须的防毒软件。
客户端： 安装SQL Server2000的服务器版本，
安装了VB等可视化开发工具软件，
安装windows2000服务器版本。
2.6、系统安全问题
信息系统尽管功能强大，技术先进，但由于受到自身体系结构，设计思路以及运行机制等限制，也隐含许多不安全因素。常见因素有：数据的输入，输出，存取与备份，源程序以及应用软件，数据库， *** 作系统等漏洞或缺陷，硬件，通信部分的漏洞，企业内部人员的因素，病毒，“黑客”等因素。因此，为使本系统能够真正安全，可靠，稳定地工作，必须考虑如下问题：为保证安全，不致使系统遭到意外事故的损害，系统因该能防止火，盗或其他形式的人为破坏。
系统要能重建
系统应该是可审查的
系统应能进行有效控制，抗干扰能力强
系统使用者的使用权限是可识别的
3、基于UML的建模
3.1语义规则
用例模型（use cases view）（用例视图）的基本组成部件是用例（use case）、角色(actor)和系统(system)。用例用于描述系统的功能，也就是从外部用户的角度观察，系统应支持哪些功能，帮助分析人员理解系统的行为，它是对系统功能的宏观描述，一个完整的系统中通常包含若干个用例，每个用例具体说明应完成的功能，代表系统的所有基本功能（集）。角色是与系统进行交互的外部实体，它可以是系统用户，也可以是其它系统或硬件设备，总之，凡是需要与系统交互的任何东西都可以称作角色。系统的边界线以内的区域（即用例的活动区域）则抽象表示系统能够实现的所有基本功能。在一个基本功能（集）已经实现的系统中，系统运转的大致过程是：外部角色先初始化用例，然后用例执行其所代表的功能，执行完后用例便给角色返回一些值，这个值可以是角色需要的来自系统中的任何东西。
UML：是一种标准的图形化建模语言，它是面向对象分析与设计的一种标准表示；它不是一种可视化的程序设计语言而是一种可视化的建模语言；不是工具或知识库的规格说明而是一种建模语言规格说明是一种表示的标准；不是过程也不是方法但允许任何一种过程和方法使用它。
用例（use case）：
参与者（actor）：
3.2、UML模型
3.21、系统UML模型
3.22、子系统UML模型
（1）零售前台（POS）管理系统用例视图
（2）后台管理系统用例视图
3.3、系统实现图
4、超市销售系统概念设计文档
（1）、系统ER图
（2）、系统ER图说明
1) 商店中的所有用户（员工）可以销售多种商品，每种商品可由不同用户（员工）销售；
2) 每个顾客可以购买多种商品，不同商品可由不同顾客购买；
3) 每个供货商可以供应多种不同商品，每种商品可由多个供应商供应。
（3）、视图设计
1) 交易视图(v_Dealing)——用于查询交易情况的视图；
2) 计划进货视图(v_PlanStock)——用于查询进货计划的视图；
3) 销售视图(v_Sale)——用于查询销售明细记录的视图；
4) 入库视图(v_Stock)——用于查询入库情况的视图。
5、逻辑设计文档
（1）、系统关系模型
a) 商品信息表（商品编号，商品名称，价格，条形码，促销价格，促销起日期，促销止日期，允许打折，库存数量，库存报警数量，计划进货数，允许销售，厂商编号，供货商编号）
b) 用户表（用户编号，用户名称，用户密码，用户类型）
c) 会员表（会员编号，会员卡号，累积消费金额，注册日期）
d) 销售表（销售编号，商品编号，销售数量，销售金额，销售日期）
e) 交易表（交易编号，用户名称，交易金额，会员卡号，交易日期）
f) 进货入库表（入库编号，入库商品编号，入库数量，单额，总额，入库日期，计划进货日期，入库状态）
g) 供货商表（供货商编号，供货商名称，供货商地址，供货商电话）
h) 厂商表（厂商编号，厂商名称，厂商地址，厂商电话）
（2）、系统数据库表结构
数据库表索引
表名 中文名
MerchInfo 商品信息表
User 用户表
Menber 会员表
Sale 销售表
Dealing 交易表
Stock 进货入库表
Provide 供货商表
Factory 厂商表
商品信息表(MerchInfo)
字段名 字段类型 长度 主/外键 字段值约束 对应中文名
MerchID int 4 P Not null 商品编号
MerchName Varchar 50 Not null 商品名称
MerchPrice Money 4 Not null 价格
MerchNum Int 4 Not null 库存数量
CautionNum Int 4 Not null 库存报警数量
PlanNum Int 4 null 计划进货数
BarCode Varchar 50 Not null 条形码
SalesProPrice Money 4 促销价格
SalesProDateS Datetime 8 促销起日期
SalesProDateE Datetime 8 促销止日期
AllowAbate Int 4 Not null 允许打折
AllowSale Int 4 Not null 允许销售
FactoryID Varchar 10 F Not null 厂商编号
ProvideID Varchar 10 F Not null 供货商编号
用户表(User)
字段名 字段类型 长度 主/外键 字段值约束 对应中文名
UserID varchar 10 P Not null 用户编号
UserName Varchar 25 Not null 用户名称
UserPW Varchar 50 Not null 用户密码
UserStyle Int 4 Not null 用户类型
会员表(Menber)
字段名 字段类型 长度 主/外键 字段值约束 对应中文名
MemberID Varchar 10 P Not null 会员编号
MemberCard Varchar 20 Not null 会员卡号
TotalCost Money 4 Not null 累积消费金额
RegDate Datetime 8 Not null 注册日期
销售表(Sale)
字段名 字段类型 长度 主/外键 字段值约束 对应中文名
SaleID Varchar 10 P Not null 销售编号
MerChID Varchar 10 F Not null 商品编号
SaleDate Datetime 8 Not null 销售日期
SaleNum Int 4 Not null 销售数量
SalePrice Money 4 Not null 销售单额
交易表(Dealing)
字段名 字段类型 长度 主/外键 字段值约束 对应中文名
DealingID Varchar 10 P Not null 交易编号
DealingPrice Money 4 Not null 交易金额
DealingDate Money 4 Not null 交易日期
MemberID Varchar 10 会员卡号
UserName Varchar 10 F Not null 用户名称
入库纪录表(Stock)
字段名 字段类型 长度 主/外键 字段值约束 对应中文名
StockID Varchar 10 P Not null 入库编号
MerchID Varchar 10 F Not null 入库商品编号
MerchNum Int 4 Not null 入库数量
MerchPrice Money 4 Not null 单额
TotalPrice Money 4 Not null 总额
StockDate Datetime 8 Datetime 入库日期
PlanDate Datetime 8 Datetime 计划进货日期
StockState Int 4 Not null 入库状态
供货商表(Provide)
字段名 字段类型 长度 主/外键 字段值约束 对应中文名
ProvideID varchar 10 P Not null 供货商编号
ProvideName Varchar 50 Not null 供货商名称
ProvideAddress Varchar 250 供货商地址
ProvidePhone Varchar 25 供货商电话
厂商表(Provide)
字段名 字段类型 长度 主/外键 字段值约束 对应中文名
FactoryID varchar 10 P Not null 厂商编号
FactoryName Varchar 50 Not null 厂商名称
FactoryAddress Varchar 250 厂商地址
FactoryPhone Varchar 25 厂商电话
6、物理设计文档
/*----------创建数据库----------*/
create database SuperMarketdb
on primary
(
name=SuperMarketdb,
filename='C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL\Data\SuperMarketdb.mdf',
size=100MB,
maxsize=200MB,
filegrowth=20MB
)
log on
(
name=SuperMarketlog,
filename='C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL\Data\SuperMarketdb.ldf',
size=60MB,
maxsize=200MB,
filegrowth=20MB
)
go
/*----------创建基本表----------*/
use [SuperMarketdb]
go
/*创建交易表*/
CREATE TABLE Dealing (
DealingID int identity(1,1) Primary key ,
DealingDate datetime NOT NULL ,
DealingPrice money NOT NULL ,
UserName varchar(25) NULL ,
MemberCard varchar(20) NULL
)
GO
/*创建厂商表*/
CREATE TABLE Factory (
FactoryID varchar(10) Primary key ,
FactoryName varchar(50) NOT NULL ,
FactoryAddress varchar(250) NULL ,
FactoryPhone varchar(50) NULL
)
GO
/*创建会员表*/
CREATE TABLE Member (
MemberID varchar(10) Primary key ,
MemberCard varchar(20) NOT NULL ,
TotalCost money NOT NULL ,
RegDate datetime NOT NULL
)
GO
/*创建商品信息表*/
CREATE TABLE MerchInfo (
MerchID int identity(1,1) Primary key ,
MerchName varchar(50) Unique NOT NULL ,
MerchPrice money NOT NULL ,
MerchNum int NOT NULL ,
CautionNum int NOT NULL ,
PlanNum int NOT NULL ,
BarCode varchar(20) Unique NOT NULL ,
SalesProPrice money NULL ,
SalesProDateS datetime NULL ,
SalesProDateE datetime NULL ,
AllowAbate int NOT NULL ,
AllowSale int NOT NULL ,
FactoryID int NOT NULL ,
ProvideID int NOT NULL
)
GO
/*创建供应商表*/
CREATE TABLE Provide (
ProvideID varchar(10) Primary key ,
ProvideName varchar(50) NOT NULL ,
ProvideAddress varchar(250) NULL ,
ProvidePhone varchar(25) NULL
)
GO
/*创建销售表*/
CREATE TABLE Sale (
SaleID int identity(1,1) Primary key ,
MerChID int NOT NULL ,
SaleDate datetime NOT NULL ,
SaleNum int NOT NULL,
SalePrice money NOT NULL
)
GO
/*创建入库表*/
CREATE TABLE Stock (
StockID int identity(1,1) Primary key ,
MerchID int NOT NULL ,
MerchNum int NOT NULL ,
MerchPrice money NULL ,
TotalPrice money NULL ,
PlanDate datetime NULL ,
StockDate datetime NULL,
StockState int NOT NULL
)
GO
/*创建用户表*/
CREATE TABLE User (
UserID varchar(10) Primary key ,
UserName varchar(25) NOT NULL ,
UserPW varchar(50) NOT NULL ,
UserStyle int NOT NULL ,
)
GO
/*----------创建表间约束----------*/
/*商品信息表中厂商编号、供应商编号分别与厂商表、供应商表之间的外键约束*/
ALTER TABLE MerchInfo ADD
CONSTRAINT [FK_MerchInfo_Factory] FOREIGN KEY
(
[FactoryID]
) REFERENCES Factory (
[FactoryID]
),
CONSTRAINT [FK_MerchInfo_Provide] FOREIGN KEY
(
[ProvideID]
) REFERENCES Provide (
[ProvideID]
)
GO
/*销售表中商品编号与商品信息表之间的外键约束*/
ALTER TABLE Sale ADD
CONSTRAINT [FK_Sale_MerchInfo] FOREIGN KEY
(
[MerChID]
) REFERENCES MerchInfo (
[MerchID]
) ON DELETE CASCADE
GO
/*入库表中商品编号与商品信息表之间的外键约束*/
ALTER TABLE Stock ADD
CONSTRAINT [FK_Stock_MerchInfo] FOREIGN KEY
(
[MerchID]
) REFERENCES MerchInfo (
[MerchID]
) ON DELETE CASCADE
GO
/*----------创建索引----------*/
/*在交易表上建立一个以交易编号、交易日期为索引项的非聚集索引*/
CREATE nonclustered INDEX IX_Dealing ON Dealing(DealingID, DealingDate)
GO
/*在商品信息表上建立一个以商品编号为索引项的非聚集索引*/
CREATE nonclustered INDEX IX_MerchInfo ON MerchInfo(MerchID)
GO
/*在销售表上建立一个以销售编号、销售日期为索引项的非聚集索引*/
CREATE nonclustered INDEX IX_Sale ON Sale(SaleID, SaleDate)
GO
/*在入库表上建立一个以入库编号、入库日期、商品编号为索引项的非聚集索引*/
CREATE nonclustered INDEX IX_Stock ON Stock(StockID, StockDate, MerchID)
GO
/*----------创建视图----------*/
/*创建用于查询交易情况的视图*/
CREATE VIEW v_Dealing
AS
SELECT DealingDate as 交易日期,
UserName as 员工名称,
MemberCard as 会员卡号,
DealingPrice as 交易金额
FROM Dealing
GO
/*创建用于查询进货计划的视图*/
CREATE VIEW v_PlanStock
AS
SELECT Stock.StockID as SID,
MerchInfo.MerchName as 商品名称,
MerchInfo.BarCode as 条形码,
Factory.FactoryName as 厂商,
Provide.ProvideName as 供货商,
Stock.MerchNum as 计划进货数量,
Stock.PlanDate as 计划进货日期
FROM Stock,MerchInfo,Provide,Factory
Where Stock.MerchID = MerchInfo.MerchID
and Provide.ProvideID=MerchInfo.ProvideID
and Factory.FactoryID=MerchInfo.FactoryID
and Stock.StockState=0
GO
/*创建用于查询销售明细记录的视图*/
CREATE VIEW v_Sale
AS
SELECT MerchInfo.MerchName as 商品名称,
MerchInfo.BarCode as 条形码,
MerchInfo.MerchPrice as 商品价格,
Sale.SalePrice as 销售价格,
Sale.SaleNum as 销售数量,
Sale.SaleDate as 销售日期
FROM Sale INNER JOIN
MerchInfo ON Sale.MerChID = MerchInfo.MerchID
GO
/*创建用于查询入库情况的视图*/
CREATE VIEW v_Stock
AS
SELECT MerchInfo.MerchName as 商品名称,
MerchInfo.BarCode as 条形码,
Factory.FactoryName as 厂商,
Provide.ProvideName as 供货商,
Stock.MerchPrice as 入库价格,
Stock.MerchNum as 入库数量,
Stock.TotalPrice as 入库总额,
Stock.StockDate as 入库日期
FROM Stock,MerchInfo,Provide,Factory
Where Stock.MerchID = MerchInfo.MerchID
and Provide.ProvideID=MerchInfo.ProvideID
and Factory.FactoryID=MerchInfo.FactoryID
and Stock.StockState=1
GO
7、小结
和传统管理模式相比较，使用本系统，毫无疑问会大大提高超市的运作效率，辅助提高超市的决策水平，管理水平，为降低经营成本， 提高效益，减少差错，节省人力，减少顾客购物时间，增加客流量，提高顾客满意度，增强超市扩张能力， 提供有效的技术保障。
由于开发者能力有限，加上时间仓促，本系统难免会出现一些不足之处，例如：
本系统只适合小型超市使用，不能适合中大型超市使用；
超市管理系统涉及范围宽，要解决的问题多，功能复杂，实现困难，但由于限于时间，本系统只能做出其中的一部分功能；
对于以上出现的问题，我们深表歉意，如发现还有其它问题，希望老师批评指正。
请采纳。
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