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Schnittstelle zu relationalen Datenbanken ArcSDE: Architektur Proseminar: Geoinformation II Cornelia Lückenbach Bonn, Januar 2005.

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Präsentation zum Thema: "Schnittstelle zu relationalen Datenbanken ArcSDE: Architektur Proseminar: Geoinformation II Cornelia Lückenbach Bonn, Januar 2005."—  Präsentation transkript:

1 Schnittstelle zu relationalen Datenbanken ArcSDE: Architektur Proseminar: Geoinformation II Cornelia Lückenbach Bonn, Januar 2005

2 Cornelia Lückenbach Motivation Heute: Geodatenerhaltung in Datenbanken eher die Ausnahme Zukunft: Geodatenerhaltung in Datenbanken wird Standard sein  Unsere Chance: Wir können den Prozess mitverfolgen

3 Cornelia Lückenbach Motivation Gateway zu Geodatenbanken: ArcSDE

4 Cornelia Lückenbach Übersicht Datenbanken Datenbankverwaltungssysteme  Oracle und Oracle Spatial ArcSDE  Allgemein  Architektur  Datenspeicherung  Räumliche Anfragen

5 Cornelia Lückenbach Datenbanken Relationale Datenbanken Objektrelationale Datenbanken Objektorientierte Datenbanken

6 Cornelia Lückenbach Relationale Datenbanken Basiert auf relationalem Datenmodell  Daten werden auf die Struktur eines konkreten Datenbanksystems abgebildet  Siehe Vorlesung Geoinformation I

7 Cornelia Lückenbach Relationales Datenmodell  Daten werden in Tabellen abgespeichert und verwaltet  Tabellen sind über Schlüssel miteinander verknüpft Kunde K.NrVornameNameOrt 815PeterMüllerBonn 830HansSchmitzBonn 1213MariaSchützBonn Relation Attribute Primär- Schlüssel Auftrag A_Nr K_Nr A_Datum Relation Attribute Primär- schlüssel Fremd- schlüssel

8 Cornelia Lückenbach Objektorientierte Datenbanken Erst kommen die Daten, an denen sich die Datenstruktur dann orientiert Realwelt – Modell – Programm

9 Cornelia Lückenbach Objektrelationale Datenbanken Bindeglied zwischen klassischen relationalen Datenbanken und objektorientierte Datenbanken Datenbanken Relationale Datenbanken Objektrelationale Datenbanken Objektorientierte Datenbanken

10 Cornelia Lückenbach Objektrelationale Datenbanken Einsatz: Wenn Mengen und Objekte in Beziehung zu anderen Daten oder Objekten gebracht werden müssen  Koordinaten miteinander verknüpfen oder referenzieren andere Daten

11 Cornelia Lückenbach Objektrelationale Datenbanken Beispiel zum Einsatz  Mehrere Objektkoordinaten gehören zu einer Autobahn  Koordinaten stehen in Relation mit dem Namen der Autobahn  Koordinaten sind selbst Objekte, die zueinander in Relation stehen Quelle: Beko Technologies

12 Cornelia Lückenbach Datenbankverwaltungssystem (DBMS) Sammlung von Programmen  Ermöglichen dauerhafte Speicherung der Daten in einer Datenbank  Übernehmen die Verwaltung

13 Cornelia Lückenbach Datenverwaltungssystem  Bereitstellung verschiedener Sichten auf die Daten  Integritätssicherung  Autorisationsprüfung  Synchronisation  Datensicherungsmöglichkeiten

14 Cornelia Lückenbach Datenbankverwaltungssystem Sammlung von Programmen Arbeitssprache SQL  Structured Query Language

15 Cornelia Lückenbach Oracle Datenbankverwaltungssystem Objekt-relational Leistungsfähig Keine hohe Standardkonformität Läuft unter diversen Betriebsprogrammen  Unix, Linux, Windows, IBM-Großrechner

16 Cornelia Lückenbach Oracle Spatial Erweiterung von Oracle  Zur Speicherung, Zugriff und Analysen von Geodaten  Geometrische Repräsentation der Form eines räumlichen Elements im Koordinatenraum

17 Cornelia Lückenbach ArcSDE Allgemein Schnittstelle zu relationalen Datenbanken Tool zum Speichern, Verwalten und Bearbeiten von Geodaten ArcSDE von ESRI für ArcGIS

18 Cornelia Lückenbach ArcSDE Allgemein Zentraler Baustein im GIS ArcViewArcEditorArcInfo ArcGIS Desktop ArcSDE Gateway Relationale Geodaten- bank ArcSDE

19 Cornelia Lückenbach ArcSDE ArcSDE ist offen  Arbeitet mit diversen Datenbanken (Infomix, IBM, DB2, Microsoft, Oracle)

20 Cornelia Lückenbach ArcSDE - Architektur Nach dem Ende des Kommunismus soll nun Moskau ein einheitliches städtisches Katasterinformationssystem bekommen.  Zentrale Geodatenbank muss eingerichtet werden, so dass verschiedene Behörden auf die Daten zugreifen können

21 Cornelia Lückenbach ArcSDE - Architektur ArcSDE kann auf zwei verschiedene Arten als Gateway in die Datenbank verwendet werden

22 Cornelia Lückenbach ArcSDE - Architektur Two-tier- Architektur: Direkter Zugriff Three-tier- Architektur: ArcSDE als Applikationsserver

23 Cornelia Lückenbach Direkter Zugriff ArcGIS Desktop Anwendung hat dies bereits implementiert Lesender Zugriff auf Geodatenbank möglich Schreibender Zugriff nur mit Server Lizenz Hohe Netzlast ArcGIS Desktop + Server Relationale Geodaten- bank

24 Cornelia Lückenbach ArcSDE - Architektur Two-tier- Architektur: Direkter Zugriff Vorteil: Administration und Installation sind einfach Three-tier- Architektur: ArcSDE als Applikationsserver

25 Cornelia Lückenbach ArcSDE als Applikationsserver Applikationsserver ist mit Datenbank installiert Konfigurations- und Tuningmöglichkeiten am Applikationsserver Versionen und lange Transaktionen Optimierte Netzlast ArcGIS Desktop Relationale Geodaten- bank ArcSDE Applikations- server

26 Cornelia Lückenbach Erinnerung Versionen und lange Transaktionen  Teildatenbestände temporär entkoppeln  Erhalt der Datenintegrität bei Bearbeitung  Effiziente Arbeitsteilung

27 Cornelia Lückenbach ArcSDE als Applikationsserver Cooperative processing: Verteilung der Anwendungen auf server und client ArcGIS Desktop ArcSDE Applikations- server Relationale Geodaten- bank

28 Cornelia Lückenbach ArcSDE - Architektur Two-tier- Architektur: Direkter Zugriff z.B. auf eine Personal Geodatabase Three-tier- Architektur: ArcSDE als Applikationsserver z.B. Zugriff auf Oracle

29 Cornelia Lückenbach Übung (Three-tier-Architektur) Stellt euch vor, ihr werdet im Rahmen eines Universitätsaustausches nach Moskau geschickt. Dort bittet man euch ein ArcGIS- Projekt zu betreuen. Eure Aufgabe ist es Informationen über die Infrastruktur mit denen über die Eigentümer von Grundstücken und deren Lage zu kombinieren. Die Daten befinden sich in einem Datenbankverwaltungssystem.

30 Cornelia Lückenbach Übung (Three-tier-Architektur) Frage: Wie kann ich eine Verbindung zu dem Datenbankverwaltungssystem herstellen? In unserem Fall handelt es sich dabei um eine Verbindung zu Oracle.

31 Cornelia Lückenbach Stellt nun selbst eine Verbindung zu Oracle her.  Server:  Service: 5151  Database: freilassen  User Name: seminar  Passwort: gis3 Übung (Three-tier-Architektur)

32 Cornelia Lückenbach Räumliche Anfragen (Übersicht) Räumliche Objekte Query Model Spatial Indexing  Quad-Tree-Indexing  R-Tree-Indexing

33 Cornelia Lückenbach Räumliche Objekte Hoher Speicherplatzbedarf Komplexe Berechnungen Quelle:

34 Cornelia Lückenbach Räumliche Anfragen (Übersicht) Räumliche Objekte Query Model Spatial Indexing  Quadtree  R-tree

35 Cornelia Lückenbach Query Model Two-tier query model Beantwortet spatial queries und spatial joins Erster und Zweiter Filter (primary and secondary filter)

36 Cornelia Lückenbach Query Model Erster Filter (primary filter)  Schnelle Auswahl  Weitergabe an den zweiten Filter Möglichst effektiv sein (spatial index)  Vergleicht geometrische Annährungen Verringert die Berechnungskomplexität  lower-cost filter

37 Cornelia Lückenbach Query Model Große Datenmenge Erster Filter Kleinere Auswahl

38 Cornelia Lückenbach Query Model Zweiter Filter (secondary filter)  Exakte Berechnung der Geometrie  exakte Antwort  Berechnung ist teuer  Berechnung wird nur auf die Ergebnisse des ersten Filters angewendet

39 Cornelia Lückenbach Query Model Große Datenmenge Erster Filter Kleinere Auswahl Zweiter Filter Exakte Ergebnis

40 Cornelia Lückenbach Query Model Schnelle und effektive Suche durch räumliche Selektion Implementierung des Ersten Filters:  Spatial index Große Datenmenge Erster Filter Kleinere Auswahl Zweiter Filter Exaktes Ergebnis

41 Cornelia Lückenbach Räumliche Anfragen (Übersicht) Räumliche Objekte Query Model Spatial Indexing  Quadtree  R-tree

42 Cornelia Lückenbach Spatial Indexing Limitiert eine Suche Ein räumlicher Index (spatial index) wird benötigt für  Window queries  Spatial join

43 Cornelia Lückenbach Spatial Indexing Window query  Finde alle Straßen die durch die Weststadt führen Quelle: Institut für Landtechnik, Uni Bonn

44 Cornelia Lückenbach Spatial Indexing Spatial join  Finde alle Festhallen, die mehr als 2000 Quadratmeter haben und die von der Universität innerhalb von 20 Minuten zu Fuß zu erreichen sind Quelle: Dänisches Kulturinstitut, Bonn

45 Cornelia Lückenbach Quad-Tree-Indexing Anbringung eines Gitters an eine feature class Indextabelle: In welchen Quadranten befindet sich welches feature

46 Cornelia Lückenbach R-Tree-Indexing MBR – minimum bounding rectangle  kleinstes umschließende Viereck Quelle: Geoinformation III, Vorlesung 4: Punkt-in-Polygon-Verfahren von Prof.Plümer y Außen x

47 Cornelia Lückenbach Auswahl: R-Tree oder Quadtree R-Tree  Weniger Speicherplatz  Tuning ist einfacher  No fine-tuning  Keine großen Updates  Index für vier Dimensionen Quadtree  Mehr Speicherplatz  Tuning ist schwieriger  Fine-tuning  Große Updates  Index nur für zwei Dimensionen

48 Cornelia Lückenbach Zukunftsaussichten GIS Dateiformate beherrschten lange Jahre die Szene  Shapefiles, Coverage.. Zur Zeit Einsatz von Datenbanksystemen im Geodaten-Umfeld eher die Ausnahme Größere GIS Installationen speichern Sachdatentabellen bereits in einem RDBMS und beginnen Geodaten dort einzufügen

49 Cornelia Lückenbach Zukunftsaussichten In Zukunft wird die Geodatenerhaltung in einer Datenbank Standard sein  ArcSDE ist dafür notwendig ArcSDE stellt die Integration der Geodaten in das RDBMS und damit in die Unternehmens-IT sicher Aktuelle Version: ArcSDE 9

50 Cornelia Lückenbach Übung (Two-tier-Architektur) Nachdem ihr bei der ersten Übung eine Three-tier-Architektur verwendet habt, wollt ihr sicherlich auch ein Beispiel für die Two-tier-Architektur, weil nicht jedes Unternehmen z.B. mit Oracle arbeitet.

51 Cornelia Lückenbach Übung (Two-tier-Architektur) Bei einem Praktikum in einer kleinen Firma sollt ihr in eine Personal Geodatabase eine Deutschlandkarte importieren und für ein Schul-Projekt die ausgeschriebenen Namen durch Abkürzungen ersetzen (z.B. NRW)

52 Cornelia Lückenbach Erstellt eine Personal Geodatabase: Importiert V:\Lueckenbach\Bundesländer.shp 2.Seht es euch in ArcMap an und lasst euch die Namen der Bundesländer anzeigen (Label-Feature). 3.Öffnet in Microsoft Access eure erstellte Geodatenbank und dann die Tabelle Deutschland_Bundesländer. Ändert z.B. Nordrhein- Westfalen in NRW um. 4.Seht euch das Ergebnis in ArcMap an (Refresh-View). Übung (Two-tier-Architektur)

53 Cornelia Lückenbach Quellen Understanding ArcSDE (GIS by ESRI) Oracle Spatial: User‘s Guide and Refernce Homepage von ESRI Germany arcaktuell von ESRI (Ausgabe 4/2004) Hompage von Oracle Nachschlagewerk: Wikipedia University of Arizona Geoinformation I und III Diskrete Mathematik


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