数据库系统的结构模式是什么

人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、概念模式、内模式，有效地组织、管理数据，提高了数据库的逻辑独立性和物理独立性。用户级对应外模式，概念级对应概念模式，物理级对应内模式，使不同级别的用户对数据库形成不同的视图。所谓视图，就是指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法，是数据库在用户"眼中"的反映，很显然，不同层次(级别)用户所"看到"的数据库是不相同的。

外模式，外模式又称子模式或用户模式，对应于用户级。它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。用户可以通过外模式描述语言来描述、定义对应于用户的数据记录(外模式)，也可以利用数据 *** 纵语言(Data Manipulation Language，DML)对这些数据记录进行 *** 作。外模式反映了数据库的用户观。

概念模式，模式又称概念模式或逻辑模式，对应于概念级。它是由数据库设计者综合所有用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图(全局视图)。它是由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(Data Description Language，DDL)来描述、定义的，体现、反映了数据库系统的整体观。内模式，内模式又称存储模式，对应于物理级，它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述，是数据库最低一级的逻辑描述，它描述了数据在存储介质上的存储方式和物理结构，对应着实际存储在外存储介质上的数据库。内模式由内模式描述语言来描述、定义，它是数据库的存储观。

新一轮油气资源评价数据库是建立在国家层面上的数据库，数据库设计首先立足于国家能源政策和战略制定的宏观要求，还要结合油气资源评价的工作特征和各个评价项目及资源的具体情况。使用当前最流行和最成熟的数据库技术进行数据库的总体结构设计。

数据库的设计以《石油工业数据库设计规范》为指导标准，以《石油勘探开发数据》为设计基础，借鉴前人的优秀设计理念和思路，参考国内外优秀的资源评价数据库和油气资源数据库的设计技术优势，结合本轮资源评价的具体特点，按照面向对象的设计和面向过程的设计相结合的设计方法，进行数据库的数据划分设计。

油气资源评价数据库要满足新一轮全国油气资源评价工作的常规油气资源评价、煤层气资源评价、油砂资源评价、油页岩资源评价四个油气资源评价的数据需求。进行数据库具体数据内容设计。

并且，数据库的设计要为油气资源评价的快速、动态评价和远程评价工作的需求保留足够数据扩展接口，数据库具有良好开放性、兼容性和可扩充性。

（一）数据划分

数据库内存放的数据将支持资源评价的整个过程。为了能更好地管理库中数据，需要对整个过程中将用到的数据进行分类管理。具体分类方式如下（图4-11）：

图4-11 数据分类示意图

1按照应用类型划分

按照数据在资源评价过程中的应用类型划分，可以划分为基础数据、参数数据和评价结果数据。

基础数据是指从勘探生产活动及认识中直接获取的原始数据，这些数据一般没有经过复杂的处理和计算过程。如分析化验数据、钻井地质数据、盆地基础数据等。这些数据是整个评价工作的基础。

参数数据是指在评价过程中各种评价方法和软件直接使用的参数数据。

评价结果数据是指资源评价中产生的各种评价结果数据，如资源量结果数据、地质评价结果数据等。

2按照评价对象划分

本次评价共分为大区、评价单元、计算单元三个层次，在研究中又使用了盆地、一级构造单元，在评价对象总体考虑中按照评价对象将数据划分为大区、评价单元、计算单元等类型。

3按照获取方式划分

按照获取方式可以将数据分为直接获取、研究获取、间接获取几类。

4按照存储类型划分

按照存储类型可以将数据划分为结构化数据和非结构化数据。

结构化数据是指能够用现有的关系数据库系统直接管理的数据，进一步又可以分为定量数据和定性数据两类。

非结构化数据是指不能用现有的关系数据库系统直接管理和 *** 作的数据，它必须借助于另外的工具管理和 *** 作。如图件数据、文档数据等。

库中数据类型的划分共分六个层次逐次划分，包括：数据存储类型→资源类型→评价对象→应用→获取方式→数据特征。

对于结构化存储的数据在应用层分为三类：基础数据、中间数据和结果数据，基础数据中包含用于类比的基础数据、用于统计分析的基础数据和直接用于公式运算的基础数据；结构化存储的数据在获取方式上可以继续划分，其中，用于公式运算的数据可以细化为专家直接录入、由地质类比获取、通过生产过程获取、通过地质研究过程获取及其他方式。中间数据可以从以下方式获取：标准、统计、类比、参数的关联。结果数据的获取有两种方式：公式运算结果和通过钻井、地质、综合研究等提交的文字报告。

对于非结构化存储的数据在应用层分为两类：图形数据和文档数据。

图形数据在获取方式上可以继续划分成四种方式：通过工程测量数据获取（如地理图件、井位坐标数据等）、通过地质研究过程获取（如沉积相图、构造区划图等）、由综合研究获取（如综合评价图等）、其他方式。

图形数据在表现方式上又可以进一步分为有坐标意义的图形（如构造单元划分图、地理图、井位图等）、数值图（如产烃率曲线图、酐洛根热降解图等）和无坐标含义图（如剖面图）等。

文档数据是指评价过程中产生的各种报告、项目运行记录等。

（二）数据库结构

从业务需求上，根据数据用途、数据类型和数据来源，可将本次的油气资源评价数据库分为三级：基础库、参数库、成果库（图4-12）。其结构如下：

图4-12 数据库结构示意图

1基础库

基础库是油气资源评价工作的最基础的原始数据，有实测数据（物探数据、测井数据、钻井数据、开发数据等）、实验数据和经验数据等。

确定基础数据实际上是一项涉及油田勘探、开发等领域的多学科的复杂工作，是油气资源评价工作的研究过程和研究成果在数据库中的具体表现方式。在设计数据库的过程中，需要与参数研究专家经过多次反复，才能最终确定基础数据库，确保基础数据库能满足目前所有评价工作中计算的需要。

2参数库

参数库用于存储油气资源评价工作所用到的参数数据，评价软件，直接从参数库中提取参数数据，用于计算。参数数据由基础数据汇总而来，也可以由专家根据经验直接得到。

本次评价中所涉及的参数大致可以分为以下几类：①直接应用的参数；②通过标准或类比借用的参数；③通过研究过程或复杂的预处理得到的参数。

3成果库

成果库用于存储资源评价结果，包括各种计算结果、各种文档、电子表格、、图册等数据。

数据库的体系结构采用分布式多层数据库结构，包括三个组成部分：应用服务层、应用逻辑层和数据服务层。

数据库体系结构如图4-13所示。

图4-13 体系结构结构图

（1）应用服务层：应用服务层包含复杂的事务处理逻辑，应用服务层主要由中间件组件构成。中间件是位于上层应用和下层服务之间的一个软件层，提供更简单、可靠和增值服务。并且能够实现跨库检索的关键技术。它能够使应用软件相对独立于计算机硬件和 *** 作系统平台，把分散的数据库系统有机地组合在一起，为应用软件系统的集成提供技术基础，中间件具有标准程序接口和协议，可以实现不同硬件和 *** 作系统平台上的数据共享和应用互 *** 作。而在具体实现上，中间件是一个用API定义的分布式软件管理框架，具有潜在的通信能力和良好的可扩展性能。中间件包含系统功能处理逻辑，位于应用服务器端。它的任务是接受用户的请求，以特定的方式向应用服务器提出数据处理申请，通过执行相应的扩展应用程序与应用服务层进行连接，当得到应用服务器返回的处理结果后提交给应用服务器，再由应用服务器传送回客户端。根据国内各大石油公司具体的需求开发相应的地质、油藏、生产等应用软件功能程序模块和各种算法模块。

（2）应用逻辑层：逻辑数据层是扩展数据服务层逻辑处理层，针对当前的底层数据库的数据结构，根据具体的需求，应用各种数据库技术，包括临时表、视图、存储过程、游标、复制和快照等技术手段从底层数据库中提取相关的数据，构建面向具体应用的逻辑数据库或者形成一个虚拟的数据库平台。逻辑数据层包含底层数据库的部分或全部数据处理逻辑，并处理来自应用服务层的数据请求和访问，将处理结果返回给逻辑数据层。

形成一个虚拟的数据库平台我们可以应用数据库系统中的多个技术来实现。如果系统中的一个节点中的场地或分片数据能够满足当前虚拟数据库，可以在应用服务层中使用大量的查询，生成一个以数据集结果为主的虚拟数据库平台，并且由数据集附带部分数据库的管理应用策略。或者对节点上的数据库进行复制方法进行虚拟数据库的建立。对与需要对多个节点上的数据库进行综合筛选，则要对各个节点上的数据库进行复制，合并各个复制形成一个应用逻辑层，从而建立一个虚拟数据平台。

（3）数据服务层：即数据库服务器层，其中包含系统的数据处理逻辑，位于不同的 *** 作系统平台上，不同数据库平台（异构数据库），具体完成数据的存储、数据的完整性约束。也可以直接处理来自应用服务层的数据请求和访问，将处理结果返回给逻辑数据层或根据逻辑数据层通过提交的请求，返回数据信息和数据处理逻辑方法。

（三）数据建设标准

1评价数据标准

系统数据库中的数据格式、大小、类型遵从国家及行业标准，参考的标准如表4-23。

表4-23 数据库设计参考标准

续表

系统中数据的格式及单位参考《常规油气资源评价实施方案》、《煤层气资源评价实施方案》、《油砂资源评价实施方案》、《油页岩资源评价实施方案》及数据字典。

2图形图件标准

对于地质研究来说，地质类图件是比较重要的。各种地质评价图形遵循以下标准（表4-24）。

表4-24 系统图形遵循的相关标准

系统对图形的要求为必须为带有地理坐标意义的、满足上述标准体系要求的矢量图形，且采用统一的地理底图。图形格式采用：MapGIS图形交换格式、GeoInfo图形格式、ArcInfo图形交换格式、MapInfo图形交换格式和GeoMap图形交换格式。

图件的比例尺要求：

全国性图件：1∶400万或1:600万

大区图件：1:200万

盆地图件：1:40万或1:50万

评价单元图件：1:10万或1:20万

图件的内容要求符合《常规油气资源评价实施方案》、《煤层气资源评价实施方案》、《油砂资源评价实施方案》和《油页岩资源评价实施方案》的规定。

（四）数据内容

数据库中存储的数据包括常规油气相关数据、煤层气相关数据、油砂相关数据和油页岩相关数据；还有可采系数研究涉及的数据，包括研究所需基础数据和研究成果数据；以及趋势预测相关数据。

问题1：

数据模型按不同的应用层次分成三种类型：分别是概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型。

1、概念数据模型（Conceptual Data Model）：简称概念模型，是面向数据库用户的实现世界的模型，主要用来描述世界的概念化结构，它使数据库的设计人员在设计的初始阶段，摆脱计算机系统及DBMS的具体技术问题，集中精力分析数据以及数据之间的联系等，与具体的数据管理系统（Database Management System，简称DBMS）无关。概念数据模型必须换成逻辑数据模型，才能在DBMS中实现。

2、逻辑数据模型（Logical Data Model）:简称数据模型，这是用户从数据库所看到的模型，是具体的DBMS所支持的数据模型，如网状数据模型(Network Data Model)、层次数据模型(Hierarchical Data Model)等等。此模型既要面向用户，又要面向系统，主要用于数据库管理系统（DBMS）的实现。

3、物理数据模型（Physical Data Model）:简称物理模型，是面向计算机物理表示的模型，描述了数据在储存介质上的组织结构，它不但与具体的DBMS有关，而且还与 *** 作系统和硬件有关。每一种逻辑数据模型在实现时都有起对应的物理数据模型。DBMS为了保证其独立性与可移植性，大部分物理数据模型的实现工作又系统自动完成，而设计者只设计索引、聚集等特殊结构。

在概念数据模型中最常用的是E-R模型、扩充的E-R模型、面向对象模型及谓词模型。在逻辑数据类型中最常用的是层次模型、网状模型、关系模型。

数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型，其中应用最广泛的是关系模型。

层次模型：它的特点是将数据组织成一对多关系的结构。

层次结构采用关键字来访问其中每一层次的每一部分。

优点：

存取方便且速度快

结构清晰，容易理解

数据修改和数据库扩展容易实现

检索关键属性十分方便

缺陷：

结构呆板，缺乏灵活性

同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边）

不适合于拓扑空间数据的组织 网状模型用连接指令或指针来确定数据间的显式连接关系，是具有多对多类型的数据组织方式 优点：

能明确而方便地表示数据间的复杂关系

数据冗余小

缺陷：

网状结构的复杂，增加了用户查询和定位的困难。

需要存储数据间联系的指针，使得数据量增大

数据的修改不方便（指针必须修改）

关系数据库模型是以记录组或数据表的形式组织数据，以便于利用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常有效的数据组织方法

优点：

结构特别灵活，满足所有布尔逻辑运算和数学运算规则形成的查询要求

能搜索、组合和比较不同类型的数据

增加和删除数据非常方便

缺陷：

数据库大时，查找满足特定关系的数据费时

对空间关系无法满足

问题2：

删除“学生”表性别为“男”的记录。

查询学生表（列姓名，总分），条件是总分大于85分的记录

由软件、数据库和数据管理员组成。其软件主要包括 *** 作系统、各种宿主语言、实用程序以及数据库管理系统。数据库由数据库管理系统统一管理，数据的插入、修改和检索均要通过数据库管理系统进行。数据管理员负责创建、监控和维护整个数据库，使数据能被任何有权使用的人有效使用。

数据库管理员一般是由业务水平较高、资历较深的人员担任。数据库系统是为适应数据处理的需要而发展起来的一种较为理想的数据处理的核心机构。计算机的高速处理能力和大容量存储器提供了实现数据管理自动化的条件。

扩展资料：

数据库研究跨越于计算机应用、系统软件和理论三个领域，其中应用促进新系统的研制开发，新系统带来新的理论研究，而理论研究又对前两个领域起着指导作用。数据库系统的出现是计算机应用的一个里程牌，它使得计算机应用从以科学计算为主转向以数据处理为主。

并从而使计算机得以在各行各业乃至家庭普遍使用。在它之前的文件系统虽然也能处理持久数据，但是文件系统不提供对任意部分数据的快速访问，而这对数据量不断增大的应用来说是至关重要的。

参考资料来源：百度百科-数据库系统

数据库系统一般包含以下几个方面：

1、数据库：

是指长期存储在计算机内的，有组织，可共享的数据的集合。数据库中的数据按一定的数学模型组织、描述和存储，具有较小的冗余，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

2、硬件：

构成计算机系统的各种物理设备，包括存储所需的外部设备。硬件的配置应满足整个数据库系统的需要。

3、软件：

包括 *** 作系统、数据库管理系统及应用程序。数据库管理系统是数据库系统的核心软件，是在 *** 作系统的支持下工作，解决如何科学地组织和存储数据，如何高效获取和维护数据的系统软件。

4、人员：

第一类为系统分析员和数据库设计人员，系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明。数据库设计人员负责数据库中数据的确定、数据库各级模式的设计。

第二类为应用程序员，负责编写使用数据库的应用程序。第三类为最终用户，他们利用系统的接口或查询语言访问数据库。第四类用户是数据库管理员，负责数据库的总体信息控制。

扩展资料：

数据库系统的基本功能：

1、能够保证数据的独立性。数据和程序相互独立有利于加快软件开发速度，节省开发费用。

2、冗余数据少，数据共享程度高。

3、系统的用户接口简单，用户容易掌握，使用方便。

4、能够确保系统运行可靠，出现故障时能迅速排除；能够保护数据不受非受权者访问或破坏；能够防止错误数据的产生，一旦产生也能及时发现。

5、有重新组织数据的能力，能改变数据的存储结构或数据存储位置，以适应用户 *** 作特性的变化，改善由于频繁插入、删除 *** 作造成的数据组织零乱和时空性能变坏的状况。

参考资料来源：百度百科-数据库系统

软件系统的体系结构经历了主机终端模式、客户机/服务器（C/S）模式、浏览器/服务器（B/S）和多层分布式结构。

主机/终端结构：

早期计算机系统多是单机系统，多个用户是通过联网终端来访问的，没有网络的概念。即所谓的主机分时系统。连接的终端完成没有事务处理的能力，只是输入和显示信息。所有的事务处理功能完全放在主机上进行。因此主机的负载很重，整个系统的事务处理能力全部取决于主机。目前主机/终端模式逐渐被淘汰。

两层结构——客户/服务器体系结构：

早期的C/S结构是一种典型的两层结构，按照各自实现功能的不同，将应用程序分为两大部分：一部分是用于处理数据库，称其为服务器部分；另一部分用于处理应用程序、请求服务，被称为客户部分。客户部分负责执行前台功能，如管理用户接口、数据处理和报告请求等，而服务器部分执行后台服务，如管理外设、控制对共享数据库的 *** 纵、接受并应答客户机的请求等。

C/S结构的工作原理是：用户通过应用程序向客户机提出数据请求，客户机通过网络将用户数据提交给服务器，服务器的数据库管理系统执行数据处理任务，然后把经过处理后的用户需要的那部分数据，传输到客户机上，最后由客户机完成对其数据的加工，并将加工结果提交的服务器。

浏览器/服务器结构（B/S结构）：

B/S本质上也是一种C/S结构，它是传统的两层C/S结构在Web上的发展。相对于C/S结构而言，B/S结构是把原来在客户机一侧的应用程序模块与显示功能分开，将应用程序模块放在Web服务器上，客户端只需要安装浏览器就可以了，这样将系统业务处理部分统一放在Web服务器上，客户端只起到与用户交互的作用。

B/S结构的工作原理是：Web服务器接受浏览器的Web请求，并处理Web页面请求，同时将数据请求通过数据库接口转换成数据库服务器能接受的形式（如SQL），只会送到数据库服务器，数据库服务器根据数据请求执行相应的数据库 *** 作（如查询、统计、修改）

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