Relacyjne bazy danych oraz ich znaczenie w systemach informacji

RELACYJNE BAZY DANYCH
I ICH ZNACZENIE W
SYSTEMACH INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
RELACYJNE BAZY DANYCH
I ICH ZNACZENIE W
SYSTEMACH INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
1. ELEMENTY SYSTEMU INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ – DANE
GEOGRAFICZNE
2. DEFINICJA BAZY DANYCH – RELACYJNE BAZY DANYCH
3. SYSTEMY ZARZĄDZANIA BAZAMI DANYCH – FUNKCJE,
PRZEGLĄD OPROGRAMOWANIA
4. SQL – JĘZYK OBSŁUGI RELACYJNYCH BAZ DANYCH
5. PRACA Z BAZAMI DANYCH W GIS
Czym jest GIS ?
GIS to zorganizowany system składający się z komputera, oprogramowania,
danych geograficznych
i obsługi, zaprojektowany w celu efektywnego
przechowywania , uaktualniania, przetwarzania, analizowania i wyświetlania
wszystkich form informacji mających odniesienie geograficzne
Urbański 1997
OPROGRAMOWANIE
SPRZĘT
Użytkownicy
GIS
DANE GEOGRAFICZNE
www.wikipedia.org
DANE GEOGRAFICZNE
to dane przestrzenne lub dane opisowe o
obiektach i zjawiskach występujących na powierzchni
Ziemi i w jej bliskim sąsiedztwie - zarówno pod jak i nad
tą powierzchnią.
DANE PRZESTRZENNE to dane, które określają położenie, wielkość,
kształt oraz związki topologiczne zachodzące między tymi obiektami,
zjawiskami lub procesami
DANE OPISOWE to dane charakteryzujące obiekty, zjawiska lub procesy
oraz obiekty geograficzne z nimi powiązane. W odróżnieniu od danych
przestrzennych dane opisowe nie dotyczą geometrii, kształtu ani zależności
topologicznych między obiektami geograficznymi.
MIEJSCEM PRZECHOWYWANIA DANYCH
GEOGRAFICZNYCH W SYSTEMACH INFORMACJI
GEOGRAFICZNEJ JEST BAZA DANYCH
BAZA DANYCH - definicja
Baza danych (ang. database) – jest zbiorem
informacji (danych) na temat interesujących nas
obiektów świata rzeczywistego.
TYPY BAZ DANYCH:
•bazy hierarchiczne,
•bazy sieciowe,
•relacyjne bazy danych,
•obiektowe bazy danych,
•obiektowo-relacyjne bazy danych
RELACYJNE BAZY DANYCH
RELACYJNE BAZY DANYCH – POJĘCIA 1
 relacyjny model baz danych został stworzony przez E.F. Codda
na przełomie lat 70 i 80,

podstawą modelu
teoria zbiorów,

relacja to tabela posiadająca kolumny i wiersze, na każdym
przecięciu kolumny i wiersza występuje wartość opisująca
właściwość obiektu
relacyjnego
jest
matematyczna
RELACYJNA BAZA DANYCH
KLUCZ GŁÓWNY – kolumna, która jednoznacznie identyfikuje wiersze w tabeli
KROTKA – to
wiersze tabeli,
zawiera informacje
opisujące obiekt
w tabeli np.
województwo
wielkopolskie
ATRYBUT – kolumna
tabeli opatrzona nazwą,
reprezentuje właściwość
wyróżnionej klasy obiektów
np. województw
RELACJA (tabela) - przechowuje informacje o
wyróżnionej klasie obiektów np. województwach w
Polsce
RELACYJNA BAZA DANYCH
ATRYBUT – kolumna tabeli opatrzona nazwą, reprezentuje właściwość
wyróżnionej klasy obiektów.
Każda kolumna ma określony TYP DANYCH – formę zapisu danych. Typ
danych określa wartości jakie dana kolumna przyjmuje oraz operacje jakie
na niej można wykonać
TYPY DANYCH
• znakowy – używany do reprezentacji tekstu,
•liczbowy – używany do reprezentacji wartości liczbowych,
•logiczny – może przybierać tylko dwie wartości: prawda – fałsz,
•data – służy do reprezentacji dat i czasu,
•walutowy – służy do przechowywania liczb wraz z symbolem waluty,
•binarny - służy do przechowywania plików graficznych, dźwiękowych itp.
•geometryczny – służą do przechowywania współrzędnych obiektów
geometrycznych – punktów, linii, poligonów.
RELACYJNA BAZA DANYCH
CZY SKŁADOWANIE DANYCH W POJEDYNCZEJ
TABELI JEST EFEKTYWNE ?
RELACJA (TABELA) GEOGRAFIA POLITYCZNA ŚWIATA
JEDNA TABELA
=
REDUNDANCJA DANYCH
NORMALIZACJA
NORMALIZACJA (E. F. Codd 1972)
technika służąca do wyznaczania zbioru relacji (tabel)
• CELEM NORMALIZACJI jest zmniejszenie redundancji
oraz niespójności danych,
NORMALIZACJA polega na podziale danych
składowanych w bazie danych na
poszczególne
tabele.
•
PODSTAWOWA ZASADA PODZIAŁU
DANYCH NA TABELE POLEGA NA
ZIDENTYFIKOWANIU KLAS OBIEKTÓW
ŚWIATA RZECZYWISTEGO, KTÓRE CHCEMY
REPREZENTOWAĆ W BAZIE DANYCH
DLA KAŻDEJ KLASY TWORZYMY OSOBNĄ
TABELĘ
RELACYJNA BAZA DANYCH
ZNORMALIZOWANA BAZA DANYCH
MODELOWANIE ZWIĄZKÓW MIĘDZY RELACJAMI
związki umożliwiają łączenie tabel ze sobą w celu otrzymania pełnej
informacji
klucz główny
klucz obcy
związek między relacjami: kontynent – państwo
„na pojedynczym kontynencie położonych jest
wiele państw”
„jedno państwo położone jest na jednym
kontynencie”
związek typu: 1..*
RELACJA
KONTYNENT
RELACJA PAŃSTWO
MODELOWANIE ZWIĄZKÓW MIĘDZY RELACJAMI
ZŁĄCZENIE DWÓCH TABEL
KONTYNENT
PAŃSTWO
KONTYNENT.ID_KONTYNENT = PAŃSTWO.ID_KONTYNENT
RELACYJNA BAZA DANYCH
klucz główny tbl. KONTYNENT
Kontynent.Nazwa Kontynent.Powierzchn
ia
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
Europa
10529000
klucz obcy tbl. PAŃSTWO
Państwo.Nazwa
Norwegia
Finlandia
Szwecja
Dania
Islandia
Estonia
Łotwa
Litwa
Białoruś
Rosja
Ukraina
Mołdawia
Rumunia
Bułgaria
Polska
Węgry
Państwo.Stoli
ca
Oslo
Helsinki
Sztokholm
Kopenhaga
Rejkjawik
Tallin
Ryga
Wilno
Mińsk
Moskwa
Kijów
Kiszyniów
Bukareszt
Sofia
Warszawa
Budapeszt
Państwo.Powierzchnia
323878
338145
449964
43093
103000
45100
64500
65200
207595
17075400
603700
33700
237500
110994
312683
93031
System Zarządzania Bazą Danych –
oprogramowanie nadzorujące i kontrolujące
dostęp do bazy danych; pozwala na komunikacje
użytkownika z bazą danych
System Zarządzania Bazą Danych –
funkcje
 pozwala zdefiniować bazę danych ,
 pozwala użytkownikom dopisywać dane,
aktualizować je i manipulować nimi,
 umożliwia kontrolę dostępu użytkowników do
zgromadzonych danych,
 zapobiega utracie danych, pozwala na
odtworzenie danych po awarii systemu,
 pozwala na kontrolę spójności danych,
 umożliwia jednoczesny dostęp do danych wielu
użytkownikom.
serwer bazy
danych
klient 2
Intranet/Internet
klient 1
DB
klient 3
OPROGRAMOWANIE SERWERA
OPROGRAMOWANIE KLIENTA
System Zarządzania Bazą Danych –
architektura klient – serwer DB
System Zarządzania Bazą Danych –
architektura klient – serwer DB
DOSTĘP DO BAZY DANYCH
System Zarządzania Bazą Danych –
architektura klient – serwer WWW - serwer DB
klient 1
Intranet/Internet
klient 2
serwer bazy
danych
DB
klient 3
OPROGRAMOWANIE SERWERA
serwer WWW
System Zarządzania Bazą Danych –
architektura klient – serwer WWW - serwer DB
DOSTĘP DO BAZY DANYCH
System Zarządzania Bazą Danych
klient MySQL –
wiersz poleceń
System Zarządzania Bazą Danych
NARZĘDZIA
ADMINISTRACYJNE
System Zarządzania Bazą Danych
NARZĘDZIA DO
PROJEKTOWANIA BAZ DANYCH
MS VISIO, ERWIN, DBDESIGNER, DIA
System Zarządzania Bazą Danych
EDYCJA ZAPYTAŃ
-QUERY
System Zarządzania Bazą Danych
MIGRACJA MIĘDZY
SYSTEMAMI
SQL – język baz danych
•Język komunikacji użytkownika z
oprogramowaniem zarządzającym relacyjnymi
bazami danych,
•w roku 1986 SQL stał się oficjalnym standardem
wspieranym przez
Międzynarodową Organizację Standardów (ISO)
SQL – język baz danych
Struktura konstrukcji SQL
Frazy
komentarz
--komentarz przykład konstrukcji SQL
 SELECT kontynent.nazwa,
kontynent.powierzchnia
 FROM kontynent
 WHERE kontynent.powierzchnia >10000000
 ORDER BY kontynent.powierzchnia;
identyfikatory
Słowa kluczowe SQL
SQL – język baz danych
--komentarz przykład konstrukcji SQL

SELECT kontynent.nazwa, kontynent.powierzchnia

FROM kontynent

WHERE kontynent.powierzchnia >10 000000

ORDER BY kontynent.powierzchnia;
SQL – język baz danych
Polecenia SQL dotyczą:

pobierania danych z bazy danych - SELECT

umieszczanie danych w tabelach - INSERT

zmiana danych - UPDATE

usuwania danych z bazy danych - DELETE

tworzenie struktury bazy danych - CREATE

usuwanie obiektów bazy danych (np. tabel) –
DROP

zmiana struktury bazy danych - ALTER
BAZY DANYCH W SYSTEMACH INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
baza danych
rama przestrzenna
kolumna łącząca bazę danych
z ramą przestrzenną
BAZY DANYCH W SYSTEMACH INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
baza danych
rama przestrzenna
generowanie map w oparciu o zawartość bazy danych
BAZY DANYCH W SYSTEMACH INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
selekcja tabeli
wybrane województwa
baza danych
rama przestrzenna
zapytania do bazy danych
„wybierz województwa, gdzie przyrost naturalny
jest mniejszy od 0 promili „
BAZY DANYCH W SYSTEMACH INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
selekcja tabeli
w
ne
bra
wy
wó
o je
w
dzt
a
baza danych
rama przestrzenna
zapytania do bazy danych
„wybierz województwa, gdzie przyrost naturalny
jest większy od 0 promili i stopa bezrobocia jest większa od 15% „
BAZY DANYCH W SYSTEMACH INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
wyb
ran
ew
ojew
baza danych
ódz
tw a
rama przestrzenna
zapytania do bazy danych
„wybierz województwa, gdzie gęstość zaludnienia jest większa od 200
osób na km kw.”
BAZY DANYCH W SYSTEMACH INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
selekcja tabeli
wybrane województwa
baza danych
rama przestrzenna
zapytania do bazy danych
„wybierz województwa, gdzie stopa bezrobocia
jest większa równa od średniej krajowej „
BAZY DANYCH W SYSTEMACH INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
nowa kolumna
baza danych
rama przestrzenna
edycja bazy danych
instrukcja SQL modyfikująca
bazę danych
MIEJSCE BAZ DANYCH W GIS
System Informacji Geograficznej NIE JEST KOLEKCJĄ
MAP, nie przechowuje mapy ani obrazu jakiegoś
obszaru, lecz DANE GEOGRAFICZNE zgromadzone w
BAZIE DANYCH umożliwiające wygenerowanie map
cyfrowych.
GIS
modelowanie
struktura funkcji
programu typu
GIS
wprowadzanie
danych
baza danych
produkt końcowy
analizy
przestrzenne