Die Aufgaben eines Geoinformationssystems werden oft als die Erfassung, Verwaltung,
Analyse und Visualisierung von Geodaten dargestellt. Für die Verwaltung von Geodaten
kommen heutzutage oft Datenbanken zum Einsatz. Das liegt daran, dass
eine Datenbank mehrere Vorteile mit sich bringt im Vergleich zu einem traditionellen
Dateiensystem. In einer Datenbank werden die Daten zu einem bestimmten Thema zentral und strukturiert
gespeichert. Ein Datenbanksystem besteht aus einem Datenbankmanagementsystem
(DBMS) und einer oder mehrere Datenbanken. Die Datenbanken sind die gespeicherten
Daten, während das DBMS ein Programmpaket ist, das die Daten verwaltet. Zur Abfrage
und Verwaltung der Daten stellt ein Datenbanksystem eine Datenbanksprache zur
Verfügung. Jede Datenbank basiert auf einem Datenbankmodell, das die Struktur von
Daten und deren Beziehungen untereinander beschreibt. Das Datenbankmodell wird durch
die DBMS-Hersteller festgelegt.
Geodaten stellen einige spezifische Anforderungen ans DBMS. Datenbanksysteme, die
die Speicherung von Geodaten und die Bearbeitung räumlicher Anfragen in hinreichender
Weise unterstützen, werden räumliche Datenbanksysteme oder auch Geodatenbanksysteme
genannt (Brinkhoff, 2008). Auf der einen Seite müssen die Geodatenbanken die Geometrie
speichern können, auf der anderen Seite müssen die auch geographische Funktionen, die
von geographischen Datentypen abhängig sind, unterstützen, z.B. Distanz und Fläche zu
berechnen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung
2. Datenbank – Allgemeines
2.1 Aufbau von Datenbanksystemen
2.2 Konzepte von Datenbanksystemen
2.3 Verschiedene Datenbankmodelle
2.3.1 Relationales Datenbankmodell
2.3.2 Objektorientiertes Datenbankmodell
2.3.3 Objektrelationales Datenbankmodell
2.3.4 Dokumentenorientierte Datenbank und NoSQL
3. Geodatenbank
3.1 Modellierung von Geodaten
3.2 Standards
3.2.1 Geometrieklassen im Simple-Feature-Access
3.2.2 Beschreibung von Geometrie im Simple-Feature-Access
3.2.3 Geometrische Methoden im Simple-Feature-Access
3.3 PostGIS
3.3.1 Verwaltung von Geometrien und räumlichen Bezugssystemen
3.3.2 Input und Output
3.3.3 Geometriespezifische Methoden
3.3.4 Transgeometrische Analyse
4. Zusammenfassung
Zielsetzung und Themen
Diese Arbeit untersucht die Rolle von Datenbanksystemen bei der Verwaltung und Analyse von Geodaten und stellt die verschiedenen Modellierungsansätze sowie Standards vor. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der praktischen Anwendung von objektrelationalen Datenbanken, illustriert am Beispiel von PostGIS.
- Grundlagen von Datenbanksystemen und deren Architektur.
- Vergleich verschiedener Datenbankmodelle (relational, objektorientiert, NoSQL).
- Geodatenmodellierung und Standards (Simple-Feature-Access).
- Funktionsweise und Anwendung von PostGIS als räumliche Datenbankerweiterung.
Auszug aus dem Buch
2.3.1 Relationales Datenbankmodell
Das relationale Datenbankmodell wurde 1970 von Edgar F. Codd erstmals vorgeschlagen und ist bis heute trotz einiger Kritikpunkte ein etablierter Standard für Datenbanken (Wikipedia, 2013). Eine Datenbank, die auf einem relationalen Datenbankmodell beruht, ist eine relationale Datenbank. Das zugehörige Datenbankmanagementsystem wird dementsprechend als relationales Datenbankmanagementsystem oder RDBMS (Relational Database Management System) bezeichnet. Als mathematische Basis für relationale Datenbanken stellt die Relationale Algebra dar. Die standardisierte Datenbanksprache für relationale Datenbank ist SQL, Abkürzung für „Structured Query Language“. SQL ist auch ein ISO-Standard.
Eine relationale Datenbank kann als eine Sammlung von Tabellen betrachtet werden. Abbildung 3 ist eine Tabelle für Informationen von Studenten. In dieser Tabelle (Relation) bildet jeder Datensatz eine Zeile (Tupel), jede Spalte stellt ein Attribut dar. Die Datensätze innerhalb einer Tabelle haben die gleiche Struktur, nämlich die gleichen Attribute. Weder die Datensätzen noch die Attribute der Datensätze sind geordnet.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einführung: Dieses Kapitel erläutert die Grundaufgaben von Geoinformationssystemen (GIS) und begründet, warum Datenbanken für die Verwaltung von Geodaten heutzutage unerlässlich sind.
2. Datenbank – Allgemeines: Hier werden die theoretischen Grundlagen von Datenbanksystemen, deren Konzepte wie Datenunabhängigkeit und Integrität sowie verschiedene Datenbankmodelle detailliert vorgestellt.
3. Geodatenbank: Dieses Kapitel behandelt die spezifische Modellierung von Geodaten, die Anwendung des Simple-Feature-Access-Standards und die Nutzung von PostGIS zur räumlichen Datenverwaltung.
4. Zusammenfassung: Abschließend werden die zentralen Erkenntnisse über die Bedeutung von Datenbankmodellen und die Rolle von Standards für die Interoperabilität bei Geodaten zusammengefasst.
Schlüsselwörter
Datenbank, Datenbanksystem, Geodaten, DBMS, SQL, relationales Datenbankmodell, NoSQL, Geoinformationssystem, Simple-Feature-Access, PostGIS, Geometrie, Datenintegrität, Vektormodell, räumliche Datenbank, Standardisierung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit dem Einsatz von Datenbanksystemen zur effizienten Speicherung, Verwaltung und Analyse von raumbezogenen Daten (Geodaten).
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder umfassen die Architektur von Datenbanksystemen, den Vergleich unterschiedlicher Datenbankmodelle und die Implementierung von Standards für Geodaten.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, aufzuzeigen, wie unterschiedliche Datenbankmodelle die Anforderungen an Geodaten erfüllen und wie moderne Erweiterungen wie PostGIS die GIS-Praxis unterstützen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine strukturierte Literaturanalyse, die Konzepte der Informatik mit geographischen Anforderungen an die Datenmodellierung verknüpft.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die allgemeine Einführung in Datenbanksysteme, die Vorstellung verschiedener Datenbankmodelle und eine vertiefte Analyse von Geodatenbanken und deren Standards.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie PostGIS, Simple-Feature-Access, Geodatenbanksysteme, SQL und Datenintegrität charakterisiert.
Warum spielt die Datenintegrität bei Geodaten eine besondere Rolle?
Geodaten erfordern oft komplexe räumliche Regeln, wie z.B. dass sich Gebäude in einer Karte nicht räumlich überlappen dürfen; das DBMS muss solche Bedingungen durch Integritätsregeln sicherstellen.
Warum wird PostGIS als Erweiterung und nicht als eigenständiges System beschrieben?
PostGIS ist eine objektrelationale Erweiterung, die auf das bestehende Open-Source-DBMS PostgreSQL aufsetzt, um diesem die notwendigen Funktionen für räumliche Abfragen hinzuzufügen.
- Arbeit zitieren
- Sen Sun (Autor:in), 2013, Geodatenbanken: Ein Überblick, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/263493
