一种Oracle空间数据库的设计与实现

一种Ｏｒａｃｌｅ空间数据库的设计与实现　雷英杰王涛　（空军工程大学导弹学院计算机系，陕西三原７１３８００）　Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｅｉｙｊｉｅ＠ｐｕｂｌｏｆ．ｘａ．ｓ１ｌ．ｅｌｌ　摘要该文舟绍了如何用Ｏｒａｃｌｅ　ｓｐａｆｉＭ建立一空间数据库　井对数据库中的数据进行雏护　文章蛤出了详细的设计　实倒　关键词　０ｍｃｌｅ　Ｓｐａｔｉａｌ　数据库　文章编号１ｏ０２—８３３１一（２ｏ０２）１３＿０２０１—０２　文献标识码Ａ　中图分类号　ｒＰ３１１．１３　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎ　Ｏｒａｃｌｅ　Ｓｐａｔｉａｌ　Ｄａｔａｂａｓｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｌｅｉ　Ｖ＇ｍ￣ｉｅ　Ｗａｎｇ　Ｔｏｏ　（Ｔｈｅ　Ｍｉｓｓｉｌｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｉｒ　Ｆｏｒｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓａｎｙｕａｎ　Ｓｈａｎｘｉ　７１３８００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　Ｄｒｅｓｅｎｂ　ｈｏｗ　ｕｓｅ　ｔｈｅ　Ｏｒａｃｌｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｔｏ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　ｔｈｅ　ｓｐａｃｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄａｔａｂａｓｅ，ａｎｄ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ￣ａｌｌ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｆｏｒ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｏｒａｄｅ，Ｓｐａｔｉａｌ，Ｄａｔａｂａｓｅ　１　引言　随着ＧＩＳ、ＣＡＤ／ｃＡＭ的广泛应用．要求存储大量空间几何　数据，而大多数数据库不具备这种对空间数据的存储和管理功　能　这就导致ｒ在许多开发软件中必须提供一种小型数据库软　件，以实现对空间几何数据的管理．但是这种小型数据库软件　功能上相对较弱．在实现上有一定困难　现在Ｏｒａｃｌｅ　８ｉ对这个　问题给予了很好解决，在Ｏｒａｃｌｅ　８ｉ的企业版中具有ｓｐａｔｉａｌ模　块，可　宴现空阃几何数据的相关存储，方便的实现对空间几　在ｓｐａｔｉａｌ中必须使用索引来完成第一步查询工作．一般使　用二叉树索引方式，将所查询的空间几何图形用小方格进行覆　盖，以确定空间几何图形的范围。如图１所示　索引又可　分为　固定索引和混合索引。固定索引就是进行索引时，对所有图形　都进行相同小方格的覆盖，　进行索引；而混合索引只是对重　点区域进行进一步的方格覆盖，以进行索引。　４空间数据对象　在Ｏｍｃｌｅ　ｓｐａｔｉａｌ存储对象可以分成对象关系模式和关系　模式两种形式．其主要区别为：对象关系模式下用到来存储对　象．而关系模式下用二维表柬存储对象，主要用于分布式数据　库中　现在介绍对象关系模式下建立数据对象的语法。　何数据的管理。　２空间图层　在０瑚ｋ数据库中空间几何数据按照空间囤层、几何图　形，元素来分层组粤ｊ。空间图层是由几何图形掏成，而几何图形　是由元素来构成的。在Ｏｒａｃｌｅ　ｓｐａｔａｌ中支持的元素包括：点、ｉ　直线、曲线、复合线、自相交线、多边形，复杂多边型、复合多边　形（中空多边型、并列多边型）。　４．１建表　建表的基本语法为　ａｌＣＲＥＡＴＥ　ＴＡＢＬＥ＜ｔａｂｌｅｎａｍｅ＞（ｃｏｌｕｍｎｎａｍｅ　ｄａｔｙｌ￣ｅ．．）　＿＿＿其中系统定义了一个数据类型ＳＤＯ—ＧＥ０ＭＥＴＲＹ，包括　ＳＤＯ＿ＧＴＹＰＥ、ＳＤＯ＿５ＲＩＤ、ＳＤＯ—ＰＯｌＮＴ、ＳＤＯ—ＥＬＥＭ－ＪＮＦＯ、　３查询和索引　在Ｏｒａｃｌｅ　ｓａｔｐｉａｌ中．对空间几何数据的查询分为两步：　ＳＤＯ　ＯＲＤＩＮＡＴＥＳ共５十子类型。　（１）ＳＤＯ—ＧＴＹＰＥ是一个ｎｕｍｂｅｒ型的结掏，用来定义所存　储对象的类型。　｛１）根据条件检索出要查询内容的范围．在服务器端完成；（２）　在第一步所查询的范围中进一步检索，找出所要查询的空间几　何数据，在服务器或客户端进行。　点　直线　多边形　多种形状集旮（点、线、多边形）　多点　多线　多种多边形　圈Ｉ小方格覆盖　基金项目：部委重点科研基金项目　作者简介：雷英杰，教授，博士生导师，主要从事』’工智能与专家系统、网络与数据库技术研究。王涛．计算机应用专业硬士研究生。主要从事网络　与数据库技术研究。　计算机工程与应用２００２．１３　２０ｌ　维普资讯 http://www.cqvip.com

在ｓｐａｔｉａｌ中将所袁币的空问几何数据的维数作为　ＳＤＯ＿其中：　ＳＤＯ—ＧＴＹＰＥ的第一个数据。例如．２００１表示二维数据的一个　（２）ＳＩＸ）一ＳＲＩＩ）是一个ｎｕｍｂｅｒ型结构，用ｌ束存放系统『１）．　ＬＥＶＥＬ：对所选Ｊ生】形进衍　定索引时，摄盖小　格ｆ门　ＮＵＭ　Ｆｒｌ　Ｉ　ＥＳ：对所选罔形进行混音索引时，裰盖小方　点；３００２表示　维数据的一条　线　大小．１ｅｖｅｌ　０为整千图形　１ｅｖｅｌ　１为四分之一大小…　ＳＤＯ—进行系统维护时使用的。　（３）ＳＤＯ—ＰＯＩＮＴ是一个以坐标形式来定义点的数据结构．　只打当ＳＤＯ—ＥＬＥＭ＿ＪＮＦＯ，ＳＤ０一ＯＲＤＩＮＡＴＥＳ为ｎｕｌｌ时才有效　格的大小，对于点集来说　一般为１，对于非点集时．一般大于４　ＳＤ０　ＣＯＭＭＩＴＩＮＴＥＲＮＡＬ：为进行多少次索引时，就对数　＿据库进行提交。默认值为一ｌ，进行完整个　务后　才进行提交　Ｐａｒａｍｅｌｅｒ：用来设置置于索引的存储参数。　（４）ＳＤＯ—Ｅ１　ＥＭｌｌＮ　０是用米描述空间儿何数据性质的数　据结构，是一个数组，其巾每一十数共同表示一利一空间几何的　性质　这一　个数的意义分别足：Ｏｒｄｉｎａｔｅ　ｏｆｓｅｔ表示第一十兀素　５程序实例　的纵坐标；ｅｌｅｍｅｎｔ　ｂ＇ｐｅ和ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｌｏｎ共１日＝Ｉ表示数据性质。洋　见下表：　ｎｕｍｂｅｒ　ｅｌｅｍｅｎｔ　１）Ｔｉｎ　ｉｎｔｃｒｐｒｅ４ａｌｉｏｎ　下　给ｍ一个在Ｏｒａｃｌｅ　８　１．５中构建空问数据库，并对空　间数据库进行增　删、改操作的实例。通过这个实例可以看到扯　Ｏｒａｃｌｅ中构建卒闸ｉ数据库功能强大，ｆ．但实现却ｌ’分简　首先建立一个城市表（用米表不被此相连的城市）和关系表　～　Ｖ一一Ｖ　＼　一　／　Ｉ　２　点　线　ｔ：直缱　２：妪线　（用来表不城市之间的公路　ＣＲＥＡＴＥ　ＴＡＢＬＥ　ＣＩＴＩＥＳ（　３　１００３：内部２００３：外部　多边形　ｌ：直线　２：弧线　３：矩形　４：嗤形　ＬＯＣＡＴＩＯＮ　ＭＤＳＹＳ．ＳＤＯｊ；ＥＯＭＥ　ｒＲＹ／／城市忙置　ＧＥＯＭ　ＭＤＳＹＳ．ＳＤＯ　ＧＥＯＭＥＴＲＹ，　ｃｍ　ＶＡＲＣＨＡＲ２（４２），　ＳＴＡＴＥ＿ＡＢＲＶ　ＶＡＲＣｔｌＡＲ２（２），　一／／城甫边界　／／城市名　／／所属省份　４　复　线　２　复絷多边型　２　１００５：内部　ＰＯＰ　ＮＬＭＢＥＲ　／／＾口数量　ＰＯＰＰＳＱＭＩ　ＮｕＭＢＥＲ）：　ＣＲＥＡＴＥ　ＴＡＢＬＥ　ＩＮＴＥＲｓｌｒ＾ＴＥＳｆ　／／＾口密度　／／城市　地形　／／高速路名　２００５：外部　ＧＥＯＭ　ＭＤＳＹＳ．ＳＤＯ　ＧＥＯＭＥ　ｒＲＹ，　在ｓｐａｔｉａｌ中对于复杂多边形必须先用一组数柬定义罔形　属性，然后分别定义多边型的每一段的属性。如图２所示。　ＩＩＩＧｔＩＷＡＹ　ＶＡＲＣＩＩＡＲ２（３５）／；　接下来将条件插入到ＵＳＥＢ＿ｓＤ　ＧＥＯＭ—ＭＥＴＡＤＡ一　【ｌＡ中：　ＩＮＳＥＲＴ　ＩＮＴＯ　ＵＳＥＲ＿ｓＤＯ　Ｇ　）Ｍ　ＭＥＴＡＤＡｒＡ（１＇ＡＢＬＥ　ＮＡＭＥ　（ｘ３，ｙ３）　ＣＯＬＵＭＮＮＡＭＥ．ＤＩＭＩ　Ｆ０　ＳＲＩＤ）　—（ｘ１　ｙ　ＶＡＬＵＥＳ（　ＩＴＩＥＳ　．＂ＬＯＣＡＴＩＯＮ　ＭＤＳＹＳ．ＳＤｕ＿ＤＩＭ—ＡＲＲＡＹ　（ＭＤＳＹＳ　ＳＩＲ３　ＤＩＭ￡ＬＥＭＥＮＴ　Ｉ８０　０ＣＯ００￣０００　０’００００｛）００５０）．　（　ｘ　，　一１８０００００００００Ｏ．　（　，　－９０　０００００００００，　ＭＤＳ＇ＹＳ　ＳＤＯ　ＤＩＭ　Ｅ１　ＥＭＥＮＴ　９ｎ０　０００．０　ＯＯＯＯＯＯＯ．５Ｏ）　ＮＵＬＬ）；　圈２复杂多边形描述　ＩＮＳＥＲＴ　ＩＮＴＯ　ＵＳＥＲ＿ｓＤ　ＧＥＯＭ—ＭＥＴＡＤＡＴＡ（ＴＡＢＬＥ　ＮＡＭＥ　ＣＯＴ　ＵＭＮ　Ｎ＾ＭＥ．ＤｌＭＩＮＦＯ，ＳＲＩＤ）　４　２视图　Ｓｐａｔｉａｌ在定义ｒ数据结构的同时还定义了ＵＳ－　ＥＢＳＤＯＧＥＯＭ＿——ＶＡＬＵＥＳ（　ＣＩＴＩＥＳ　，　ＧＥＯＭ　．　ＭＤＳＹＳ　ＳＤＯＤＴＭＡＲＲＡＹ　——ＭＥＴＡＤＡＴＡ的系统视图．用户建立的每一个　（ＭＤＳＹＳ　ＳＤＯ—ＤＩＭＥＬＥＭＥＮＴ—（　ｘ　，一１８０　００㈣００　空间数据表，都是这十视图的一行．方便用户来生成图层，同时　用户也可以将每个图层的条件放＾视图，　防输＾数据出错。　视图包括：袁名、列名、空间数据信息和ＩＤ。其中空问数据包括　ＳＤＯ—Ｉ８０　０［０Ｘ０Ｏ０ｏ．０．∞００ｃ０）５０）．　ＭＤＳＹｓ．ＳＤＯＤＩＭＥＴ　ＭＥ　＿—（～Ｙ，　一９ｏ　００㈣００　９ｎ０　０００．０．０００００００５０】　ＤＩＭＮＡＭＥ（维数名）、ＳＤＯ—ＬＢ（数据下限）、ＳＤＯ—ＵＰ（数据　／，　ＮＵＬＬ１：　上限）、ＳＤＯ＿ＴＯＬＥＲＡＮＣＥ（允许误差）。　ＩＮＳＥＲＴ　ＩＮＴＯ　ＵＳＥＲｌｓＤＯ　ＧＥＯＭ—ＭＥ１ｌＡＤＡ１ｌ＾（ＴＡＢＬＥ＿ＮＡＭＥ　ＣＯＬＵＭＮ—４．３索引　建立索引的语法为：　ＣＲＥＡＴＥ　ＩＮＤＥＸＴＹＰＥ　ｌｓ　ＭＤｓＹＳ　ＳＰＡＴＩＡＬ　ＩＮＤＥＸ　＜ｃ０ＩｕＴｎｎ　Ｉｌａｌ￣　ＮＡＭＥ，ＤＩＭＩＮＦＯ，ＳＲＩＤ／　ｖ＾ｌｌＵＥｓ（　ＩＮＴＥＲＳＴＡＴＥｓ　，　ＧＥ０Ｍ　．　ＭＤＳＹＳ　ＳＤＯ　ＤＴＭ　ＡＲＲＡＹ　（ＭＤＳＹＳ　ＳＤＯ　ＤＩＭ　ＥＬＥＭＥＮＴ　ｆ　Ｘ　一１８０　０００００００００　ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ（　ＤＯ￣ＬＥＶＥＬ＝＜ＬＥＶＥＬ＞　ＳＤＯ　ＮＵＭＴＩ’ｒＬＥＳ＝＜ｎｕｍｔｉｔ［ｅｓ＞　ＳＤＯＣＯＭＭＩＴＩＮＴＥＲＮＡＬ＝＜Ｎ＞　＿＿１８０　Ｏ００ｏｃ帅０ｏ．ｎＯ０ｃ０ｏ０ｏ５０／　ＭＤＳＹＳ．ＳＤｕ＿ＤＩＭ—ＥＬＥＭＥＮＴ　９ｎ∞［ｘ】Ｏ０ｃ０ｏ．０　Ｏ　）０Ｏ０ｏ５０１　（　Ｙ　，　一９０　０００００￣００　『（Ｐａｒａｍｅｔｅｒ（ｐａｒａｍ＿ｖａｌｕｅ＞．．）ｒ）｛　（下转２２６页）　２０２　２００２．１３　计算机工程与应用　维普资讯 http://www.cqvip.com

助于分折和理解部件之间的相互影响程度图５为组惫系统的　构件图。　囤５组态系统的构件围　４结束语　ｕＭＬ建模是很灵活的过程　使用者不必面面俱到地画出　各种图　对于每一幅图，只有在必要时才需要画出　ＵＭＬ作为　面向对象技术的建模工具．提供了９种视图从不同应用层次和　不同角度为系统从系统分析　设计直到实现的提供有力支持　在不同的阶段建立不同的模型，建模的目的也各不相同＝　ＵＭＬ用在基于组态技术的虚拟制造系统中，使开发者准　确把握复杂系统各部分的内在关系，加快了系统设计升发的进　度；避免前面设计工作的不台理导向，后续设计任务的无法继　续．而推翻以前的工作，导致人力和财力的浪费；通过ＵＭＬ的　不同视图，可以把握总体优化系统的性能　（收稿日期：２００１年ｌＯ月）　围４集成系统的状态围　参考文献　１．刘趣等．　视化面向对象建模技术——标准建模语言ＵＭＬ教程【Ｍ】　北京航空航天大学出版社，１９９９　组态系统包括５个类（Ｃｌａｓｓ）和３个动态库。主执行程序　由主类产生，主娄（ｍａｉｎ．ｅｐｐ，ｍａｉｎ．ｏｂｊ）依赖结构类（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、　运动类（ｓｐｏｒｔ）、控制类（ｃｏｎｔｒｏ１）和监测类（ｉｎｓｐｅｃｔ）。主执行程序　由主类和图形库、算法库　知识产生。主执行程序可以根据用户　的设置生成结构数据库、运动数据库、控制数据库和监控数据　２．赵骥等虚拟生产线框架及其实现＿Ｊ】中国机械工程．２（啪；ｔ１（６）：　６７Ｉ～６７４　３俞金寿等集散控制系统原理监应用［Ｍ】．化学工业出版社．１９９５　４　Ｌｅｅ　Ｋ　１　Ｎｏｈ　Ｓ　Ｄ．Ｖｉａｔｕｄ　ｍ￣ｕｆａｃｔｕｒｌｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ—ｔｌ　ｔｅ　—ｂｅｄ　ｏｆ　库，这些数据库中数据供集成系统集成虚拟制造系统时调用。　Ｎｎｅｅｆｉｎｇ　ａｅｔｌｖｉｔｉ￣［Ｊ］．ＣＡＲＰ　Ａｎｎａｌｓ，１９９７；４６（Ｉ）：３４７￣３５０　（上接２０２页）　），　ＮＵＬＬ）；　ａｃｌｅ　ｓｐａｔｉａｌ设计空间数据库的方法和过程，并给出了设计实　例。文章所提供的程序均在Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＮＴ　４．０和Ｏｍｃｌｅ　８．１　５　中调试通过。（收稿日期：２００１年７月）　现在需要为数据库建立索引：　ＣＲＥＡＴＥ　ＩＮＤＥＸ　ＩＤＸＩＮＴＥＲＳＴＡＴＥＳ　ＯＮ　ＩＮＴＥＲＳＴＡＴＥＳ（ＧＥＯＭ）　＿ＩＮＤＥＸＴＹＰＥ玲ＭＤＳＹＳ．ＳＰＡＴ１ＡＴ．＿Ｉ１￣ＤＥＸ　ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ，　＂ＳＤＯＬＥＶＥＬ＝９　）；　＿参考文献　１．Ｔｈｅ　ｌ￣ｅｆｅｔ，ｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｏｒａｃｌｅ　ｐ蚰　ｈ【ｌｐ：／／～ｏｎｄｃｅ　ＣＯｒｎ　２孙宏昌等Ｏｒａｃｌｅ应用系统开发【Ｍ】．北京：清华大学出版社，２０００　以上是建立空间数据库的一些工作。所有空间数据库的信　息都可以在数据字典ＵＳＥＢ—ＳＤＯ—ＩＮＤＥＸ—ＭＥＴＡＤＡＴＡ、　ｓ－　ＥＲ　ＳＤＯ　ＴＡＢＬＥ　ＭＥＴＡＤＡＴＡ中得到。以后就可以对所建立的　３．欧阳为民，郑诚，蔡庆生数据库中加权关联规则的发现Ｕ】软件学报　２００１；（４）：６１２￣６１９　４．张巨，刘雨ＭａｐＩｎｆｏ空间数据库技术分析　微型电脑应用，１９９９；（１０１　数据库进行查询　添加　修改　删除的工作了　因为这些工作，是　应用ＳＱＬ语句对数据库进行操作，所以这里就不赘述了。　５谢榕．地理信息系统中空间数据库建立的燕键技术叨北京测绘，１９９８；　（４）　６Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ　ＢｔｌｈｎＬＡ　ｃｏｓｔ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｑｕｅｒｙ　ｐ￣ｅｓｓｌｎｇ　ｉｎ　ｈｉｇｈ　ｄｉｍｅｎ＊ｉｏｎａ［　６结束语　该文介绍了Ｏｒａｃｌｅ　ｓｐａｔｉａｌ的基本概念，详细阐明了用ｍ　ｄａｔａ　ｓｐａｃｅｓ［Ｊ］．ＡＣＭ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏ．ｓ　Ｏｆｆ　Ｄａｔａｂａｓｅ　Ｓｙｓｔｅ￣，２０００；２５（２）：　ｌ２９～１７８　２２６　２００２．１３　计算机工程与应用