Wprowadzenie
 Niektóre dane nigdy się nie zmieniają, inne zmieniają się tylko od czasu
do czasu, a jeszcze inne zmieniają się cały czas.....
Dane posiadają różne stany i wartości, czasami zależne od innych danych
BAZY DANYCH dla GIS
żð Baza pusta  nie zawiera żadnych danych ale posiada zdefiniowana
strukturÄ™
żð Baza zapeÅ‚niona  stan poczÄ…tkowy
dr inż. Piotr Wężyk
żð Baza zaktualizowana  po wprowadzeniu zmian. JeÅ›li zmiany
powodują błędne dane to baza jest w stanie nieprawidłowym.
Wykład: 4_G
Jeżeli dane są wolne od błędów baza jest w stanie prawidłowym
Kurs: Podstawy geomatyki w leśnictwie
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 2
Synonimy (1) Wiadomości wstępne
za Aalders
żð BudujÄ…c model Å›rodowiska przyrodniczego wyznaczamy granice
obiektów, określamy ich położenie w przestrzeni a także
Object ( z greki  nie do dalszej interpretacji ):
żð feature (Amerykanie)
przypisujemy im atrybuty
żð element
żð entity (z franc.)
żð Baza danych jest zazwyczaj częściÄ… systemu informacyjnego,
żð phenomena (coÅ› z rzeczywistoÅ›ci)
obsługującego zapotrzebowania informacyjne pewnego
fragmentu rzeczywistości
Entity:
żð UporzÄ…dkowane zbiory danych tworzÄ… tzw. BAZY DANYCH
żð record
żð object (-type) Object - in the reality
żð System zarzÄ…dzania bazÄ… danych DATABASE MANAGEMENT
Entity - in the database
żð tuple
SYSTEM (DBMS) - gromadzi, aktualizuje i przetwarza duże zbiory
żð segment
danych a także ułatwia pracę klientowi (użytkownikowi)
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 3 2012-01-25 4
Zalety baz danych Cechy baz danych
Zalety komputerowych bazy danych (Maguire 1998): Cechy komputerowych baz danych:
żð trwaÅ‚ość - dane majÄ… być przechowywane przez pewien okres
żð konieczność uporzÄ…dkowania danych wg formatu wymaganego
czasu, na ogół nieokreślony z góry, w odróżnieniu od danych
przez bazÄ™ danych
chwilowych- istniejących tylko w momencie działania programu;
żð ograniczenie fizycznych rozmiarów poprzez zapis magnetyczny
żð zgodność z rzeczywistoÅ›ciÄ… - dane w bazie muszÄ… stanowić
żð Å‚atwość odszukiwania potrzebnych informacji;
wierne odzwierciedlenie modelowanego fragmentu
żð tworzenie raportów z bazy danych i przenoszenie ich do innych
rzeczywistości. W miarę zachodzących zmian w świecie
programów
rzeczywistym - baza musi się odpowiednio zmieniać
żð możliwość ograniczenia dostÄ™pu różnym użytkownikom
żð Å‚atwość uzupeÅ‚niania i weryfikacji danych
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 5 2012-01-25 6
1
Funkcje baz danych Architektura (1)
Przy budowie baz danych zwraca siÄ™ uwagÄ™ na:
Podstawowe funkcje bazy danych to:
żð kontrolowanie replikacji (powtarzania siÄ™) danych;zwykle
żð projektowanie rekordów
zapisywane w jednym miejscu ale jeżeli jest uzasadnienie (bank)
vð nazwa pola
mogą się powtarzać
vð dÅ‚ugość pola
żð wybór jednego spójnego systemu modelu danych (np. relacyjny
vð rodzaj pola (tekstowe, liczbowe, logiczne)
żð edycja (dopisywanie, usuwanie, poprawianie rekordów) bÄ…dz
obiektowy)
żð sortowanie
żð współbieżny dostÄ™p do bazy danych dla wielu użytkowników
żð wyszukiwanie i selekcja danych
żð zapewnienie ochrony danych
żð tworzenie zapytaÅ„
żð tworzenie raportów
żð niezależność danych - dane i procesy w bazie danych powinny być
żð drukowanie
niezależne względem siebie
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 7 2012-01-25 8
Architektura (2) Architektura (3)
Baza danych jest wykorzystywana przez jedna bÄ…dz
wiele aplikacji.
Powstawanie baz danych:
Aplikacje korzystajÄ… z bazy danych poprzez:
przyrostowe: (kawałek-po-kawałku);
1. Model danych
" zaleta - szybkie powstanie czÄ…stkowych baz danych
2. System zarzÄ…dzania bazÄ…
" wada - powtarzanie siÄ™ informacji
danych (DBMS)
zintegrowany system: trudniejszy do zrealizowania ale
za to eliminuje wady poprzedniego rozwiÄ…zania
Najprostszy model danych: to system plików gdzie jeden plik stanowi zbiór
rekordów. Podstawowe operacje to odczyt i zapis rekordów.
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 9 2012-01-25 10
Architektura (4) Architektura bazy (5)
żð Atrybuty encji przechowuje siÄ™ w rekordach
Typy baz danych:
żð Rekord skÅ‚ada siÄ™ z Pól (Item, Field, Kolumn)
żð relacyjne,
żð hierarchiczne,
żð Jedno (lub kilka) pól przeznacza siÄ™ na identyfikator (klucz
żð sieciowe,
podstawowy PK Primary Key - user-id), który w sposób jednoznaczny
żð rozproszone (fragmentyzacja pozioma/pionowa),
pozwala odszukać rekord. Dzięki niemu możliwe staje się tworzenie
żð obiektowe,
połączeń z innymi rekordami innych baz danych
żð hurtownie danych (bazy analityczne - systemy wspomagania decyzji)
W systemach GIS
przeważa RELACYJNA baza danych
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 11 2012-01-25 12
2
Relacyjne bazy danych (1) Relacyjne bazy danych (2)
Relacyjne bazy danych (E.F. Codd - 1970):
żð Wszystkie wartoÅ›ci danych oparte sÄ… na prostych typach danych.
żð Baza danych jest zbiorem relacji.
żð Wszystkie dane w bazie relacyjnej przedstawiane sÄ… w formie
dwuwymiarowych tabel (w matematycznym żargonie noszących nazwę
żð Relacja to dwuwymiarowa TABELA zÅ‚ożona z kolumn (POLE,
"relacji"). Każda tabela zawiera zero lub więcej wierszy (w tymże
Field, Item, Column) i wierszy (Record, Row).
żargonie - "krotki") i jedną lub więcej kolumn ("atrybuty"). Na każdy
żð WartoÅ›ci kluczowe (unikatowe) nazywa siÄ™ kluczami
wiersz składają się jednakowo ułożone kolumny wypełnione wartościami,
podstawowymi (PK primary key)
które z kolei w każdym wierszu mogą być inne.
żð W tabeli doÅ‚Ä…czanej atrybut ten nazywa siÄ™ kluczem
żð Po wprowadzeniu danych do bazy możliwe jest porównywanie wartoÅ›ci
obcym FK (foreign key)
z różnych kolumn, zazwyczaj również z różnych tabel, i scalanie wierszy,
żð Jeżeli klucz podstawowy skÅ‚ada siÄ™ z kilku atrybutów ,
gdy pochodzące z nich wartości są zgodne. Umożliwia to wiązanie
danych i wykonywanie stosunkowo złożonych operacji w granicach całej
nazywa się kluczem złożonym (np. adres leśny)
bazy danych.
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 13 2012-01-25 14
Relacyjne bazy danych (3) Relacyjne bazy danych (4)
LMN
Wszystkie operacje wykonywane są w oparciu o logikę, bez względu
na położenie wiersza tabeli. Nie można więc zapytać o wiersze, gdzie
Przykład relacji oraz
(x=3) bez wiersza pierwszego, trzeciego i piÄ…tego. Wiersze
klucza podstawowego
w relacyjnej bazie danych przechowywane są w porządku zupełnie
dowolnym - nie musi on odzwierciedlać ani kolejności ich
relacja
wprowadzania, ani kolejności ich przechowywania.
Z braku możliwości identyfikacji wiersza przez jego pozycję pojawia
się potrzeba obecności jednej lub więcej kolumn niepowtarzalnych
w granicach całej tabeli, pozwalających odnalez
ć konkretny wiersz.
Kolumny te określa się jako "klucz podstawowy" (primary key) tabeli.
SILP
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 15 2012-01-25 16
SIP - SILP
Relacyjne bazy danych (5)
Schemat połączenia tabel adresowych SILP
Za Aalders
Typy relacji
1:1 np. rekord informacji o kredycie danej osoby
i rekord informacji kontaktowej numeru
ubezpieczenia. Obydwa odnoszÄ… siÄ™ tylko do tej
samej osoby
1:n
Pojedyncza osoba posiadać może kilka
zamówień w danej firmie
n:m
Każdy pracownik firmy może przyjmować
zamówienia od wielu klientów, każdy
klient może być obsłużony przez wielu
www.zespollmn.lasy.gov.pl
pracowników
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 17 2012-01-25 18
3
Relacyjne bazy danych (6) Relacyjne bazy danych (7)
Relacje pomiędzy tablicami bazy geometrycznej i atrybutowej
żð LiczbÄ™ kolumn (ITEMS, POLE) ustala siÄ™ z góry definiujÄ…c bazÄ™
Tabela LW.pat
żð Każda kolumna posiada swojÄ… unikatowÄ… nazwÄ™
Area Parimeter LW_i LW_id
określającą dziedzinę a tym samym zbiór
10234.45 14456.55 1 23
34567.33 46237.21 2 45
wartości jakie mogą w niej wystąpić (np. POLE =
 STL = {Bs, BMśw, LG itp.}.
LW_id STL Zv Gat
23 Bs 1.02 1
żð Wiersze w bazie danych nie powtarzajÄ… siÄ™. Gat Gat_opis
45 BMw 2.54 2
1 So
2 Brz
żð Kolejność wierszy i kolumn nie jest istotna. Tabela Opisy.dbf
3 Db bsz
Tabela słownikowa - dictionary
Tabela Gatunki.dbf
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 19 2012-01-25 20
SQL (1) SQL (2)
Structured Query Language (SQL) - strukturalny język zapytań
Operatory w języku SQL:
dla relacyjnych baz danych
żð arytmetyczne: + , -, *, /
żð konkatenacji (Å‚Ä…czenia) napisów | |
Centralną instrukcja języka SQL jest komenda SELECT, określająca
żð porównaÅ„ =, < >, <, <=, >, >=
z jakich tabel w bazie danych maja zostać sprowadzone dane,
żð przynależnoÅ›ci do listy wartoÅ›ci x [NOT] IN (x1,x2..)
jakie warunki mają spełniać i w jakiej postaci maja się pokazać
żð np. Kolor IN (`czarny`,`biaÅ‚y`,`zielony`)
przed użytkownikiem (aplikacja użytkownika)
żð zawierania siÄ™  miÄ™dzy x [NOT] BETWEEN z AND y
SELECT nazwa_kolumny,.... SELECT Area, Parimeter
żð np. Zv BETWEEN 1.00 AND 4.25
żð FROM nazwa_tabeli FROM LW.pat
żð wzorca w tekÅ›cie x [NOT] LIKE y
żð [WHERE warunek] żð testujÄ…cy Null x IS [NOT] NULL
żð logiczne NOT, AND, OR
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 21 2012-01-25 22
SQL (3) Obiektowe bazy danych (1)
Obiektowe bazy danych (OBD, bazy danych zorientowane obiektowo)
http://www.pila.lasy.gov.pl/strony/1/i/23017.php
powstały początkowo jako rozwinięcie programowania obiektowego. Bazy
danych zorientowane obiektowo przechowuja obiekty - zakapsułkowane
-- Stan posuszu na lesie aktualne na dany dzień 12.05.2002 Piotr Kyc
kombinacje danych o dowolnej strukturze razem ze skojarzonymi
metodami (procedurami).
SELECT f_arodes.adress_forest,SUM(c_wood_pos.stock_qty) AS POSUSZ FROM
f_arodes,c_wood_head,c_wood_pos WHERE f_arodes.arodes_int_num =
c_wood_head.arodes_int_num AND c_wood_head.stock_nr = c_wood_pos.stock_nr AND
Obiektowe bazy danych (Object-oriented data base):
c_wood_pos.damage_nr > 0 AND c_wood_pos.stock_qty > 0 GROUP BY f_arodes.adress_forest
obiektem jest nie tylko encja (jednostka przestrzenna) ale również pliki,
w których zgromadzono dane o geometrii, właściwościach encji, procedury
-- Intensywność zabiegu w m3/ ha - dla dowolnej grupy czynności Piotr Kyc
służące do przetwarzania danych a także powiązania między poszczególnymi
10.05.2002
obiektami.
OBIEKTY
SELECT f_arodes.arodes_int_num, f_arodes.adress_forest, SUM(f_plan_goal.mat_qty) AS
SUMA_PROD, f_object_measures.measure_cd, f_subarea.area, SUM(f_plan_goal.mat_qty)/
f_subarea.area as INTENSY FROM f_arodes, f_plan_goal, f_object_measures,f_subarea WHERE
(f_arodes.arodes_int_num=f_object_measures.object_ref AND
f_object_measures.plan_pos=f_plan_goal.plan_pos) AND (f_plan_goal.tag_act_fl = 'M' AND
y
ródłowe Wynikowe
f_object_measures.plan_year = 2001) AND f_subarea.arodes_int_num = f_arodes.arodes_int_num
AND f_object_measures.measure_cd LIKE 'P*' AND f_object_measures.measure_cd NOT LIKE source data objects dependent data objects
"PRZEST" GROUP BY f_arodes.arodes_int_num, f_arodes.adress_forest,
f_object_measures.measure_cd, f_subarea.area
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 23 2012-01-25 24
4
Obiektowe bazy danych (2) Obiektowe bazy danych (3)
żð W momencie tworzenia mapy (obiekt wynikowy) powstaje kilka
żð Obiekt może posiadać dowiÄ…zania do innych obiektów a także sam
dodatkowych obiektów, przechowujących dane: reprezentacje
zawierać inne obiekty. W obiektowej bazie danych nie ma przeszkód aby
geometryczną, układ współrzędnych, atrybuty, tablicę barw, procedury
zachodziły zjawiska dziedziczenia i hermetyzacji (kapsułkowanie).
przetwarzania itp.). System zapisuje więc schemat w jaki sposób powstał
obiekt wynikowy tj. jak ma powstać jego wersja ostateczna. Wystarczy
zmienić obiekt z
ródłowy aby otrzymać aktualny obiekt wynikowy (mapę)
żð Każdy obiekt ma unikatowÄ… tożsamość - pewnÄ… jednoznacznÄ… wartość,
która jest przypisywana do niego w momencie tworzenia i odróżnia go
od innych
żð ODMG (Object Database Management System) - organizacja skupiajÄ…ca
firmy oraz standard ODMG2.0
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 25 2012-01-25 26
Leśna Mapa Numeryczna (LMN)
Produkty
żð Dbase (*.dbf)
Prace na Systemem Informatycznym Lasów Państwowych
rozpoczęto w 1991 roku. Jednocześnie z pracami nad SILP
żð FoxPro, Paradox
rozpoczęto prace badawcze przy konstruowaniu Leśnej Mapy
Numerycznej w kilku instytucjach naukowych i firmach
żð DB2 (IBM)
prywatnych, m.in.: BULiGL, Politechnice Warszawskiej (doc.
żð Informix
Wilkowski i dr Giedymin), AR Wrocław (dr Lasota TERRABIT),
w firmie Codima (Microstation), IGiK (eksperyment założenia
żð MySQL*, PostGIS*, PostgreSQL*
SIP w Puszczy Kozienickiej, w Rudach Raciborskich i w
Sudetach Zach., połączony z interpretacją zdjęć satelitarnych),w
żð Access (Microsoft)
ECOGIS (SICAD  SIEMENS). Jedne z pierwszych wdrożeń
żð Oracle
GIS  Puszcza Białowieska (IBL: N-ctwa: Białowieża, Browsk i
Hajnówka).
żð SQLSever
Katedra Urządzania Lasu i Geodezji Leśnej WL SGGW
(prof.. Olenderek) N-ctwo Brzeziny (RDLP A
ódz
) - wykonano
żð Tamino (XML eXtensible Markup Language - rozszerzalny
LMN i podłączono do SILP (1995 r) - pierwsze w Polsce
język znaczników  technologia internet)
http://geomatyka.lasy.gov.pl
nadleśnictwo z funkcjonującym SIP. Zakład Urządzania Lasu
żð RasDaMan (multispatial database) IBL: N-ctwo UjsoÅ‚y (RDLP Katowice) baza geometryczna +
NMT; N-ctwo Wipsowo (RDLP Olsztyn) mapa numeryczna.
* Licencja PGL GNU
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 27 2012-01-25 28
Leśna Mapa Numeryczna (LMN) Leśna Mapa Numeryczna (LMN)
1994 rok  IGiK wykonuje mapę zasięgu terytorialnego Nadleśnictw (układ 1942),
" Zarządzenie DGLP nr 23 z 18 maja 1998 r. w sprawie kryteriów jakim powinna
dodatkowo  zasięgi Parków narodowych, Rejonizacji Przyrodniczo-Leśnej,
odpowiadać mapa numeryczna wykorzystywana w nadleśnictwie.
zasięgu drzew w Polsce.
" ZarzÄ…dzenie nr 74 z 23 sierpnia 2001 roku Dyrektora Generalnego LP wprowadzajÄ…cego
Standard Leśnej Mapy Numerycznej. Testowano rozwiązania w N-ctwach: Brzeziny,
2001 rok  Zakończenie prac nad mapą kompleksów leśnych w Polsce na bazie
Grotniki, Skarżysko, Dojlidy, Wyszków.
zobrazowań satelitarnych SPOT z lat 1995-1998. Weryfikacja terenowa (1999-
" Konieczność stworzenia odpowiedniego oprogramownia: TraKo (do transformacji
2001) ze względu na liczne błędy klasyfikacji obrazu.
układów i konwersji formatów GIS); Kontrola LMN - program do automatycznej kontroli
prawidłowości wykonania leśnych map numerycznych; Aktualizator LMN - program
wspomagajÄ…cy proces aktualizacji bazy geometrycznej.
" Format SHAPE ESRI jako obligatoryjny + pliki DBF
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 29 2012-01-25 30
5
Standard LMN
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 31 2012-01-25 32
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 33 2012-01-25 34
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 35 2012-01-25 36
6
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 37 2012-01-25 38
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 39 2012-01-25 40
Leśna Mapa Numeryczna (LMN)
Oprogramowanie GIS w LP: PrzeglÄ…darki LMN: Mapnik (Taxus SI) , Mapan
(Krameko). Nakładka na ArcGIS: SprintMAP (SmallGIS)
Rozszerzenia do ArcView wspomagajÄ…ce edycjÄ™ i kompozycje mapowe LMN:
LEMAN (BULIGL)
Serwer mapowy eLAS
4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR 4_G Piotr Wężyk © 2012 Lab. GIS & RS WL UR
2012-01-25 41 2012-01-25 42
7