1.5. Работа с базами данных

Тематическая информация в ГИС хранится в базах данных (БД). База данных − это поименованная совокупность данных, имеющих определенную структуру и находящихся под управлением специального комплекса программ, называемого СУБД (система СибАДИуправления базами данных). Для эффективного манипулирования данными в базах должны быть проработаны вопросы их структуры, алгоритмов обработки (ввод, размещение, обновление, удаление, поиск, выдача) и языков общения с БД. Для решения перечисленных вопросов были предложены разные варианты, что и привело к созда-

нию различных БД и управляемых ими СУБД.

При проектировании баз данных для той или иной предметной области разрабатывают логические модели, в которых предметная область представляется в виде объектов, свойств этих объектов и связей между ними. Различают три модели БД: иерархическую, сетевую и реляционную.

В иерархических (или древовидных) моделях базы данных пред-

ставляются графически в виде деревьев: вершины (или узлы) деревьев − это сами данные, а дуги (или линии), соединяющие вершины, указывают на связь между данными; при этом каждая вершина может быть связана лишь с одной вершиной более высокого уровня иерархии. Для поиска данных должен ыть указан полный путь к ним ч е- рез все узлы, начиная с самого высокого уровня. Примером иерархической лог ческой модели может служить файловая система MS DOS: путь к файлу включает имя диска и имена всех каталогов, через которые надо пройти.

Сетевая модель, в отличие от иерархической не ограничивает кол чество связей с верш нами более высокого уровня: связи могут быть любыми − нформац я о связях добавляется к данным в виде указателей на связанные узлы. Сетевая модель, как и иерархическая, использует графический способ представления.

Реляционная (табличная) модель представляет информацию о предметной области в виде таблиц (как правило, набор взаимосвязанных таблиц). Эта модель имеет самое широкое распространение в современных базах данных, поэтому в дальнейшем изложении речь пойдет о реляционных базах данных реляционных СУБД, классификация баз по типу модели распространяется и на СУБД.

32

В реляционных базах данных строки таблицы называются кортежами (или записями), столбцы − атрибутами (или полями); набор данных в каждом столбце называется доменом, а сама таблица (в терминах реляционной модели) называется отношением. Таблица, размещенная на внешнем устройстве, составляет файл базы данных.

Реляционная таблица обладает рядом свойств:

− в ней не должно быть двух одинаковых записей; СибАДИ− значения полей являются неделимыми, элементарными;

− порядок следования записей безразличен; − полям однозначно присвоены имена;

− при операциях с таблицей ее записи и поля могут просматриваться в любой последовательности.

Поля записи характеризуются (кроме имени) типом и длиной содержащихся в них данных. При формировании структуры БД эти характеристики должны быть заданы. Большинство современных СУБД предусматривает работу с полями следующих типов:

• символьными; хранят последовательность символов, которые можно ввести с клавиатуры; для символьного поля должна быть указана длина;

• числовыми; содержат целые или вещественные числа;

• полями типа даты; хранят даты событий в различных форматах; длина поля, как правило, 8 символов;

• логическими; в них помещаются символы, представляющие одно из двух значений − «истина» или «ложь», обозначаемые либо ц фрами (1 ли 0), л о уквами (Y, T, N, F, y, t, n, f).

В некоторых СУБД список используемых типов полей шире, допускаются даже т пы, определяемые пользователями.

Зап си в базе данных, как правило, упорядочены по одному из полей (ключевое поле, ли ключ), что позволяет уменьшить время по ска зап си, если кр терием поиска является заданное значение этого поля. Любая СУБД меет функцию упорядочивания (сортировки) записей. Для ускорения поиска записей по неключевым полям (или в неупорядоченной базе) применяют индексирование. Для выполнения индексирования должен быть задан ключ − имя поля, по которому нужно проиндексировать базу. Индексирование состоит в создании индексного файла: этот файл включает в себя упорядоченные значения из указанного поля номера записей, соответствующих этим значениям в базе данных.

33

Упорядочивание выполняется либо в числовом, либо в алфавитном, либо в хронологическом порядке в зависимости от типа поля, значений всех полей.

Каждый тип СУБД имеет свои алгоритмы и программы для работы с информацией в базах и свои языки для общения пользователей с системой. Можно перечислить некоторые основные функции, выполняемые программами любой СУБД. К ним относятся:

СибАДИ− создание баз определенной структуры (описание структуры базы и заполнение базы информацией − ввод данных);

− ведение баз данных (организация доступа к базам, редактирование, удаление, добавление записей, редактирование структуры баз, упорядочение записей);

− поиск и выдача данных по запросам пользователей и прикладных программ;

− разработка, отладка и выполнение прикладных программ, написанных на языке программирования конкретной СУБД. Перечисленные функции составляют тот минимальный набор, который имеет любая СУБД: возможности развитых СУБД гораздо шире.

При использовании баз данных в конкретной области необходимо решать целый ряд прикладных задач, оперирующих с информацией из азы. Для этого составляются прикладные программы. Эти программы не ра отают непосредственно с данными из базы: все операции, связанные с доступом к азе, и все функции манипулирования данными выполняются СУБД на основании запросов, поступающ х з пр кладных программ. Работа СУБД обеспечивает незав с мость пр кладных программ от данных: никакие изменения в структуре БД не отражаются на ра оте прикладных программ и не требуют х зменен я.

Для общен я пр кладных программ с СУБД используются командные языки. Некоторые СУБД имеют не один, а несколько командных языков (для разных видов управления данными − разные языки). Из языков СУБД наибольшее распространение имеют dBase язык запросов SQL; последний становится сейчас основным языком работы с реляционными базами данных. С использованием этого языка разработан (фирмой Microsoft) и широко применяется в настоящее время комплекс программ (ODBC API), который позволяет прикладным программам обращаться к базам данных в сетях, нахо-

дящимся под управлением различных СУБД.

34

Работа с тематическими базами данных в ГИС организована по-разному: одни ГИС имеют свои внутренние (встроенные) СУБД, другие используют известные типовые СУБД. Однако при любом варианте организации все ГИС имеют средства для ввода и вывода данных в форматах различных СУБД, т. е. способны обмениваться дан-

ными как с другими ГИС, так и с различными СУБД, а некото рые и с электронными таблицами.

СибАДИдиаграммы, таблицы, сопровождая все это заголовками и различным пояснительным текстом.

Особенностью СУБД, работающих в Г С, является наличие у

них дополнительных функций, обеспечивающих:

− синхронную работу графических и тематических баз данных; выбирать объекты, удалять их, получать о них информацию можно, указывая либо на их графическое изображение, либо на соответст-

вующие им строки в тематических базах; связь графических и тематических баз позволяет визуализировать (наглядно представить) результаты выполненных вычислений и ответы на запросы;

− выполнение географического анализа, т. е. анализа пространственного положения объектов, при выдаче информации по запросам; условием выбора тех или иных данных из базы может быть географическое положение объектов; например, могут быть выбраны все объекты, находящиеся в полосе заданной ширины справа и слева от какой-либо магистрали, или все объекты, пересекающиеся с заданным объектом, и т. д.; СУБД, не оперирующие графическими данными, не

способны о служивать подо ные запросы.

35

Перечисленные результаты работы могут быть представлены разными способами:

−выведены на экран монитора;

−записаны в виде файлов на внешние запоминающие устройства (жесткие, гибкие и оптические диски, магнитные ленты − стриммеры и т. п.) для хранения в данной ГИС;

СибАДИ− преобразованы в форматы данных, используемые другими

ГИС (или вообще другими программными продуктами, например, текстовыми или табличными процессорами), для возможности обмена с другими системами;

− распечатаны на принтере или выведены на плоттер (графопос-

троитель) для получения так наз ываемой твердой копии;

− выведены на фотопленку (на негативную − для дальнейшей пе-

чати фотографий или на позитивную − для изготовления слайдов).

Возможность использования тех или иных устройств для вывода информации определяется как типом ГИС, так и потребностями и

возможностями (финансовыми) пользователей.

В настоящее время на практике используют струйные и лазерные принтеры. В струйных принтерах изображение создается распылением из очень тонкого сопла чернильных капель. Диаметр одной точки составляет примерно 0,06 мм, что обеспечивает высокуюточность и качество изо ражений. Применение специальных чернил позволяет избежать смазов изо ражений. Печать возможна как на бумаге, так и

на пленке, как черноелая, так и цветная. Струйные принтеры находят пр менен е в ГИС, осо енно для печати цветных изображений.

На более ш рокое распространение в ГИС находят лазерные

пр нтеры, о еспеч вающ е высокое качество, точность и скорость печати при выводе как алфав тно-цифровой информации, так и картограф ческ х зображен й. Принцип работы лазерного принтера тот

же, что ксерограф . Металлическая поверхность посыпается специ-

альным красящ м порошком (тонером). Луч лазера по командам компьютера, входящего в принтер, электризует поверхность в нужных точках. К этим наэлектризованным точкам прилипает тонер. Когда изображение создано, металлическая поверхность прижимается к листу бумаги, нагревается тонер наплавляется на бумагу, создавая на ней изображение.

Плоттеры (или графопостроители) предназначены в основном для вывода графических изображений, при выводе алфавитно-цифровой информации снижается скорость их работы. В отличие от принтеров,

36