7

Коршунов. 1991-2012.

(до д.б. растр, вектор) (после – форматы)

Л.11 базы данных и иhформациоhhые системы

БД и ИС(ГИС,ЗИС,ЛИС, ЭС, СЗ …). Схема, составные части.

Концепции построения бд и модели

Иерархическая. Сетевая. Реляционная. Объектно-ориентированная.

Пример организации ГИС.

Характеристики некоторых распространенных ГИС . Пример.

До семидесятых годов прошлого столетия основным средством представления информации о местности служила карта. Начиная с 60-х годов, и особенно в 70-е развиваются способы представления информации о местности, да, в общем, обо всех объектах жизнедеятельности, в цифровом виде. Это представление вызвано необходимостью решения в краткие сроки практических военных и хозяйственных задач, опирающихся на такую информацию, и появлением средств реализации таких решений.

Для представления графической и семантической информации о местности в цифровом виде надо решить два вопроса:

1) найти представление информации, которое позволяет решать большинство задач, в конкретной области жизнедеятелности,

2) найти способ заготовки информации, ее хранения в ЭВМ и работы с ней.

О представлении позже

Заготовка , хранение и работа с информацией

Заготовлять впрок информацию имеет смысл тогда, когда

1. Возникла необходимость или создана потребность в такой информации

2. разработаны методы и средства ее хранения.

1. Потребность возникла в связи с широким привлечением ЭВМ в целях быстроого оперативного решения задач проектирования, управления и контроля (конструкций, сетей, ресурсов, финансов, кадров и т.д.) и снижения затрат на решение этих задач

Вопросами хранения информации в ЭВМ и доступа к ней занимались во многих областях науки и техники, разработано множество систем Программного Обеспечения этих вопросов. Такие системы принято называть БАЗами ДАHHЫХ.

БзД это упоpядочненная система записей свойств реальных объектов в машинном коде, реализованная в виде программ ( приложений, систем, комплексов), записывающих, считывающих и преобразующих эти записи, а также программ, управляющих всеми процессами (СИСТЕМы УПРАВЛ. БзД = СУБД).

Базы данных это поименованная совокупность массивов данных в сетевом, иерархическом или табличном (реляционном виде), достаточно полно представляющих объекты природы и общества,и такие их свойства как их пространственное размещение, взаимоотношения, свойства и изменение во времени.

Например, база знаний есть организованная совокупность общедоступных и индивидуальных знаний в виде фактов, правил и управляющих структур. Она есть основа экспертных систем (ЭС) Экспертные системы способны формировать знания второго уровня или метазнания, которые необходимы для использования в интеллектуальных системах. Метазнания дают возможность самообучаться на основе накопленного опыта и принятия решений.

Банк данных есть организованная совокупность баз данных, объединенных общностью применения и управляемых специальной системой СУБД

Банк данныхпространственной информации о местности состоит из баз топографических и картографических данных и базы знаний. ГИС также называли банками данных

Сроки существования элементов БД: Hardware (железо) менее 5 лет Software диалоговая система и функции 10 -15 лет Данные могут храниться более 50 лет, точнее: пока не изменятся сами данные или их представление.

Пространственный доступ к геоданным и их хранение. Грубо их два вида:

геометрико-топологические и тематико-текстуальные

(Тут сказать о ГЕОМЕТРИИ и ТОПОЛОГИИ) Концепции доступа. Существуют разные.

Нас интересуют БД для работы с графикой, как говорят, БД для САПР (Система Автомат. ПРоектирования, CAD) графические пакеты ПО.

БД организуется так, чтобы она

а) отображала все необходимые данные об объектах и

б) обеспечивала

1)быстрый доступ (вызов нужной информации в нужном виде),

3) минимальный объем записей,

4) использование данных различными потребителями для решения задач различного типа.

5) доступ определенному кругу лиц (санкционированный доступ) для изменения данных и запрещала несанкционированный доступ,

В разных областях науки и техники организуют структуру БД, исходя из конкретной сущности задач.

Подходы те же, что существуют в мире реальных объектов: хранение на складах, организация общества, государства и его ветвей власти, организация живого существа и т.д. Отличие в том, что отношения между объектами переносятся на отношения между их именами.

Этот перенос, конечно, испокон веков используется нами в разговоре и письме, на каждом шагу, ибо слова - это имена объектов и имена отношений между объектами. (Вассал моего вассала не мой вассал). Ибо и в нашем сознании, как и в мозгу любого существа, реальный мир заменяется его моделью, у каждого своей, но имеющей много общего с другими.

Отметим из множества моделей ТРИ, которые используем и мы.

(1) ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ. Структура древовидная: ствол-ветвь-ветвь-ветка-лист. Путь от корня к каждому листу и от листа к листу единственный. Так построена файловая система DOS в ПК. Диск - корень – директория – поддиректория - файл. Места разветвления образуют УЗЕЛ. Смысл в том, что для перехода от листа к соседнему листу надо пройти до ближайшего разветвления, а от него вернуться по новому пути к соседнему листу. Перескочить нельзя. Никакие связи не имеют значения.

Неудобства: каждый раз надо проходить все пути, нельзя перескочить напрямую. (Конечно, можно непосредственно обратиться к нужному файлу, но операционная система или программа-оболочка автономно построят путь).

ПЛЮС: простота, быстрота и компактность сразу собирается дерево напр. реки

(2) СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ. Система состоит из элементов двух видов:

объекты или сущности и связи:

объект - связь - объект - ...

связь - объект -связь -… Здесь пространственное положение не имеет значение, зато можно построить все пути от А до Б. Пути будут различны, но все приведут из А в Б (Iter pedester Romam advenit)

ПРИМЕР: энергосистема, телефонные узлы, ж.д., дороги, технология

Неудобства для карт: нужно проходить всю цепочку связей. Изменить путь нельзя. ПЛЮС: быстрый доступ, навигация по карте.

(3). РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ (РБД). (1) Вся информация хранится в разобранном виде по элементам (или по объектам, т.е. по группам элементов, связанных пространственно или функционально). (2). Типы элементов (объектов) хранятся в единственном экземпляре. Например, условный знак дома (символ - буква) только один, а используют множество раз.

(3). Фиксируются отношения между элементами. Отсюда название реляция = отношение. Одни элементы могут соответствовать графической точке (отдельная, начальная, узловая), линии (ломанная, замкнутая=полигон), площади (контур), объему, другие - содержать характеристики атрибуты числа, цвета, формы, принадлежности, названия и т.п. (100, зеленый, низкий, еловый, Петpов).

выбирая различные отношения, из одних и тех же элементов строят различные документы, картины (т.е. текстовые и графические документы).

Неудобства: первоначально требуется время для сбора и конструирования цельной картины из элементов и время для построения ответа на запрос.

ПЛЮС: компактное хранение информации без избыточности, возможность представления информации по запросу (тематическому или пространственному).

Применяют и другие модели, на коих останавливаться не будем. Интересующиеся могут посмотреть литературу по проектированию САПР.

применяются типы БзД, которые называют ОБЪЕКТHО ОРИЕHТИРОВАHHЫЕ БД.