Структуры представления пространственных данных Географические информационные системы Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Файловое представление пространственных данных Номер квадрата Свойства Уклон, °Вид из окон Инсоляция, час Качество грунтов Состояние 1.8Лес 8Да Отличное 2.11Город 8Нет Посредстве нное 3.21Свинарник 5Нет Плохое 4.6Лес, Река 8Да Отличное 5.13Река 10Да Хорошее 6.10Дорога 4Нет Плохое 7.13Лес 6Нет Посредстве нное 8.9Деревня 8Да Хорошее 9.17Дорога 5Нет Плохое Состояние квадратов Отличное 1, 4 Хорошее 5, 8 Посредственное 2, 7 Плохое 3, 6 и 9 В процессе создания ГИС не ограничиваются одним двумя файлами. Десятки и сотни файлов содержат цифровые данные о географических объектах, образуя некоторое множество пространственных данных. 1 4 Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Базы данных БАЗА ДАННЫХ (БД) – совокупность данных некоторой предметной области, структурированных и организованных по правилам, устанавливающим общие принципы описания, хранения и управления данными. БАЗА ДАННЫХ – организованный набор взаимосвязанных файлов данных. Базы данных определяют основные принципы информационного обеспечения геоинформационного картографирования и ГИС. Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ (СУБД) – комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования баз данных.

Базы данных Географические базы данных БАЗЫ ДАННЫХ Картографические базы данных БАЗА ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ (БГД) – база данных, совокупность взаимосвязанных пространственных географических данных какой-либо тематической области, представленная в цифровой форме. КАРТОГРАФИЧЕСКАЯ БАЗА ДАННЫХ – база данных, совокупность взаимосвязанных картографических данных какой-либо тематической области, представленная в цифровой форме. Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Проектирование баз геоданных Процесс проектирования БГД начинается с анализа источников пространственных данных и требует ответа на ряд основных вопросов: Имеется ли возможность сбора, хранения и обновления данных? Каковы ожидаемые объёмы данных, и каковы их форматы? Какой объём данных необходимо преобразовать в цифровую форму, сколько времени это займёт, сколько будет стоить? Каково качество и надёжность данных? Какого рода затруднения могут возникнуть при обработке собранных данных? Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Проектирование баз геоданных В процессе проектирования баз геоданных обычно выделяют три основных уровня, которые характеризуются техническим обеспечением и программными средствами. Уровень I. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ. Не зависит от технических и программных средств. Для БГД он связан с концептуальной моделью географических данных. Включает: описание и определение рассматриваемых объектов с точки зрения географии; выбор способа представления географических объектов в базе; выбор типов пространственных объектов; учёт пространственных распределений и взаимосвязей между объектами. Уровень II. ЛОГИЧЕСКИЙ. О пределяется, программными средствами и практически не зависит от технического обеспечения. Наиболее распространёнными логическими структурами БД являются иерархическая, сетевая и реляционная. Уровень III. ФИЗИЧЕСКИЙ. Определяется техническими средствами и связан с аппаратными и программными средами. Определяет объёмы хранимой в БД информации и необходимые объёмы машинной памяти; рассматривает вопросы структурирования файлов и форматы представления данных. Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Логическая структура баз геоданных ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА БАЗЫ ДАННЫХ – логическая модель организации данных в базе, при которой записи образуют древовидную структуру, так что каждая запись связана только с одной записью, находящейся на более высоком уровне. Областной центр Районный центр Центр сельского поселения Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Логическая структура баз геоданных Данная структура устанавливает вид отношений между данными как "ОДИН КО МНОГИМ" или "ОДИН К ОДНОМУ". Подразумевается, что каждый элемент данных имеет прямую связь с некоторым числом так называемых "потомков" – элементов, и каждый "потомок" имеет в свою очередь связь со своими потомками. ПРЕИМУЩЕСТВА: такие модели подходят для задач с ярко выраженной иерархически соподчиненной структурой информации; простота поиска, так как такие модели хорошо определены и могут легко расширяться добавлением новых ветвей и формулированием новых правил ветвления; эффективны с точки зрения организации машинной памяти. НЕДОСТАТКИ: жёсткая структура. Трудно предвосхитить все запросы (в особенности не явные), т. е. нельзя выполнить поиск или исследовать взаимосвязи, которые не предполагались до реализации системы. Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Логическая структура баз геоданных СЕТЕВАЯ СТРУКТУРА БАЗЫ ДАННЫХ – логическая модель организации данных в базе, при которой каждая запись в каждом из узлов сети может быть связана с несколькими другими узлами. Областной центр Районный центр Центр сельского поселения Районный центр Центр сельского поселения Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Логическая структура баз геоданных Данная структура устанавливает вид отношений между данными как "МНОГИЕ КО МНОГИМ" – каждый элемент базы может иметь многие атрибуты, при этом каждый атрибут явно связан со многими элементами. Для реализации таких отношений вместе с каждым элементом данных может быть связана специальная переменная, – указатель (pointer), направляющая к другим элементам базы. ПРЕИМУЩЕСТВА: Это менее жёсткая структура, чем иерархическая; она уменьшает избыточность данных и допускает большую гибкость поиска. Модель хорошо подходит для решения сетевых или коммуникационных задач. НЕДОСТАТКИ: Трудно редактируемые модели – вместе с данными необходимо редактировать и множество указателей. Чрезмерно большое количество указателей требует больших затрат машинной памяти, может вызвать путаницу и ошибки при обработке (можно "запутаться в паутине"). Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Логическая структура баз геоданных РЕЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА БАЗЫ ДАННЫХ ( англ. relation – отношение, зависимость, связь ) – логическая модель организации данных в базе, имеющая структуру таблицы, в которой строки соответствуют одной записи сведений об объекте, а столбцы – поля – содержат однотипные характеристики всех объектов. Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Логическая структура баз геоданных Реляционные отношения базируются на теории множеств, поэтому каждая таблица функционирует как МНОЖЕСТВО, т.е. совокупность элементов (объектов, значений), объединённых по какому-либо признаку и представляемых под общим именем как единое целое. Первое правило гласит, что таблица не может иметь строку, которая полностью совпадает с какой-либо другой строкой. Так как каждая из строк уникальна, то одна или несколько колонок таблицы могут использоваться для определения критерия поиска. Такой критерий поиска называется ПЕРВИЧНЫМ КЛЮЧОМ (primary key) для поиска значений в других колонках БД. Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Логическая структура баз геоданных Второе правило гласит, что всякая строка таблицы должна иметь уникальное значение в колонке первичного ключа, в противном случае объекты не могут быть однозначно идентифицированы. Реляционные БД особенно ценны тем, что позволяют собирать любые данные в достаточно простые таблицы. При необходимости можно соединять таблицы между собой посредством РЕЛЯЦИОННОГО СОЕДИНЕНИЯ. Такое соединение выполняется по равенству значений колонки первичного ключа одной таблицы с колонкой второй таблицы. Колонка второй таблицы, с которой связан первичный ключ, называется ВНЕШНИМ КЛЮЧОМ (foreign key). Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.

Логические структуры баз данных РЕЛЯЦИОННОЕ СОЕДИНЕНИЕ (англ. relational join) – механизм стыковки строк из одной таблицы с соответствующими строками из другой таблицы. Такое соединение означает, что все колонки второй таблицы привязаны к колонкам первой таблицы. Можно привязать следующую таблицу, взяв колонку второй таблицы, и использовать её уже как первичный ключ к соответствующей ключевой колонке (внешний ключ) третьей таблицы. ПРЕИМУЩЕСТВА:Вне зависимости от количества присоединённых таблиц, остаются возможности для сложного поиска. Такой подход устраняет путаницу, свойственную сетевым структурам. ПРЕИМУЩЕСТВА: Вне зависимости от количества присоединённых таблиц, остаются возможности для сложного поиска. Такой подход устраняет путаницу, свойственную сетевым структурам. Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.