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Technische Grundlagen der Interoperabilität Objektrelationale raumbezogene Datenbanken Seminar Geoinformation WS 2001/2002 Referent: Dirk Fitting Betreuer:

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1 Technische Grundlagen der Interoperabilität Objektrelationale raumbezogene Datenbanken Seminar Geoinformation WS 2001/2002 Referent: Dirk Fitting Betreuer: Dr. G. Gröger

2 Objektrelationale raumbezogene Datenbanken Überblick: 1)Was bedeutet Objektorientiert 2)Was bedeutet Raumbezogen? 3) Wie sind relationale Datenbanken aufgebaut? 4) Von relationalen zum objektorientierten Datenbankmodell 5) SQL und SQL-Standard 6) Versuch der Standarisierung von Datenbanken für SQL vom OpenGIS Consortium 7) Open GIS: Spezifikation für einfache räumliche objektrelationale Datenbanken und Nutzung als GIS 8)Beschreibung von Architektur und Normativen der Spezifikation

3 Objektorientierte Modellierung Ganzheitliche Betrachtung der Objekte mit ihren Beschreibungen (Attributen) und ihrer Funktionen bzw. Verhalten (Methoden) Das objektorientierte Datenbankmodell -objektorientiert Konzepte aus der Informatik: Identität Klassenbildung Kapselung (Integration von Daten und Methoden, Zugriff nur über Methoden) Vererbung (einfach, mehrfach) Superklassen, Subklassen Objektorientierte Denkweise

4 Objektorientierte Modellierung Objektorientierte Datenbanken objektrelational im SQL - Standard kein neues Paradigma Setzt auf dem alten relationalen Modell auf und erweitert es erweitern vorhandene persistente (relationale) Datenhaltung um objektorientierte Modellierungsmittel machen Objekte persistent sind eng verbunden mit objektorientierten Sprachen (ODL) ihnen vorausgegangen sind objektorientierte Programmiersprachen wie z.B. C++ ( Definition von abstrakten Datentypen (ADT))

5 - Raumbezogene Daten versuchen die Realwelt zu modellieren zahlreichen raumbezogenen Eigenschaften (Attributen): Geometrie, Sachdaten, Aufgaben, etc. räumliche Beziehungen zwischen den Objekten: z.B. räumlich - topologisch: Gebäude steht auf Grundstück räumlich - geometrisch: Gebäude hat einen Abstand zu seinem Nachbargebäude Raumbezogene Datenmodelle und -strukturen - Realweltobjekte sind komplex strukturierte Objekte mit:

6 - Attribute: Eigenschaften die in einer Datenbank gespeichert werden Aufbau und Struktur von relationalen Datenbanken* - Domänen: Wertebereiche zur Beschreibung von Daten (integer, string,...) - Tupel: Menge von Attributen - Relationen (Menge von Tupeln) und Relationsschema (Definition) - Schlüssel, Primärschlüssel und Fremdschlüssel 1) Primärschlüssel identifiziert eindeutig ein Tupel einer Relation 2) Fremdschlüssel stellen Beziehungen zwischen Relationen her Schema für eine relationale Datenbank wird festgelegt durch: 1) Eine Menge von Bezeichnern für Relationen 2) Für jede Relation ein Relationsschema 3) Für jede Relation weitere Konsistenzbedingungen - Datenbankschema und Datenbank * G. Matthiessen / M. Unterstein: Relationale Datenbanken und SQL; Addison-Wesley Verlag

7 SQL und SQL-Standard - SQL hat sich als Standardabfragesprache für relationale Datenbanken etabliert - Mit SQL lassen sich alle Operationen der Relationsalgebra realisieren - Sprachelemente von SQL lassen sich einteilen in: 1)DDL (Data Definition Language) 2)DML (Data Manipulation Language) (SQL – Structed Query Language) - SQL und SQL92 (Entwicklungsstufe 1992)

8 Open GIS Simple Feature Spezifikation für SQL Architektur für SQL92 Implementation von Tabellen typisierter Klassen

9 Open GIS Consortium.Inc - Vereinigung - Zusammenschluss mehrer GIS Hersteller, Universitäten, staatliche Institute, etc. Ziel: - Kompatibilität - offene interoperable GIS- Systeme - Nutzung von Geodaten auf der ganzem Welt - Vorraussetzung: Einheitlicher Aufbau der Datenbanken

10 - Spezifikation für interoperable Systeme: Standarisierung für SQL-Schema zur Speicherung, Verwaltung, Erweiterung und Bearbeitung raumbezogener Daten (GIS-Geoinformationssystem). Zugriff und Nutzung aller Interessenten durch Software- produkte: Small World, Oracle, Informix, Access etc. Spezifikation Implementation beinhaltet keine Funktionen für Zugriff, Erhaltung oder Bearbeitung von geometrischen Objekten. - Anwendungssprachen können diese Anfragen basierend auf SQL – Prozeduren übernehmen.

11 Architektur – SQL Implementation von Feature Tables Datenbankschema - Jedes Feature table or view charakterisiert eine Feature class - jedes Feature table or view besitzt eine Anzahl von Features, die als rows in dem view aufgeführt werden. - die Verbindung zwischen den geometrischen Features und der Feature table or view wird durch den GID (foreign key reference) hergestellt - eindeutige Zuordnung des GID 1) geometrischen Features, deren Geometrie in extra Vektor- tabellen, den sogenannten Geometrie Columns aufgeführt sind 2) sonstigen Features, deren Datentyp einfacher oder benutzer- definierter Form ( z.B. in C++: Struct,case, usw.) sind

12 Datenbankschema (Open GIS)

13 Standarisierte Geometrie (Numeric Type) WKB Geometrie (Binary Type) Bounding box

14 Architektur im SQL-Standard Drei Speicherungsformen für geometrische Feature Tables: 1) Vektormatrix – standarisierte Geometrie 2) Binäres Koordinaten-Tupel - WKBGeometry (Well - Known Binary- Representation for Geometry) 3) Objektorientierte Speicherung mit Hierachietypen SQL92 - Implementation für Feature Tables SQL92 mit Geometrietypen-Implementation für Feature Tables

15 standarisierte Geometrie für Polygone (0,0) (0,30) (60,0)(30,0) (30,30) (30,60)(0,60) (60,30) (60,60) (GID 1) (GID 3) (GID 2) (GID 4) ESEQ 2ESEQ 1 Eindeutiges Objektkennzeichen Anzahl der Einzelsegmente Geometrietyp Reihenfolge Zu Null setzen

16 Analoge Überlegungen für Punkte und Linien Linien Punkte ? Geht aus Spezifikation nicht hervor

17 WKB Geometrie für Polygone B =1 T =3 NR =2 NP =3 X1Y1X2Y2X3Y3NP =3 X1Y Ring 1 Ring 2 Polygon Ring hat 3 PunkteGeometrietyp 3 = PolygonBesteht aus 2 RingenDatenformat

18 Objektorientierte Speicherung mit Geometrietypen Geometrie Point Curve SurfaceGeometryCollection LineString PolygonMultiSurfaceMultiCurve MultiPoint MultiPolygon MultiLineString Vererbung von Methoden steht im Vordergrund Struktur und Speicherung der Daten nur sekundär von Interesse Struktur und Speicherung der Daten nur sekundär von Interesse (numeric und binary type) (numeric und binary type) Kapselung - Zugriff nur über Methoden SQL muss abstrakte Datentypen (ADT) verarbeiten können Namen und Geometrietypen- Namen und Geometrietypen- definition für Speicherung definition für Speicherung Name, Signaturen und Geo- Name, Signaturen und Geo- metriedefinition für die metriedefinition für die Funktionen Funktionen Spezifikation standarisiert: Syntax für die Speicherung Syntax für die Speicherung und Funktionen und Funktionen Die physikalische Speicherform Die physikalische Speicherform Spezifikation standarisiert nicht :

19 Probleme dieser Spezifikation Standarisierungen für Nutzer der Spezifikation zu undetailliert Vorschriften dieser Spezifikation sind mehrdeutig Auslegung der vorgeschlagenen Normativen kann unterschiedlich ausfallen

20 Seminar Geoinformation WS 2001/2002 Danke für die Aufmerksamkeit


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