Fachgebiet Geodäsie und Ausgleichungsrechnung Prof. Dr.-Ing. Lothar Gründig Semesterklausur Geoinformationssysteme I WS 2001/

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1 Semesterklausur Geoinformationssysteme I WS 2001/ Februar 2002 Aufgabe 1 In einem Katasteramt soll für die Verwaltung des Katasterzahlenwerkes ein Archivierungssystem eingerichtet werden. Zu diesem Zweck wurden alle Fortführungsrisse gescannt. Die vorliegenden Rasterbilder sollen als Objekte in einer relationalen Datenbank verwaltet werden. Um einen optimalen Zugriff zu ermöglichen, wurde vom Amtsleiter eine Reihe Forderungen an das Verwaltungssystem formuliert: 1. Es soll über die Flurstücksnummer auf den Riss zugegriffen werden können. 2. Es soll über den Bearbeiter auf den Riss zugegriffen werden können. 3. Die Entstehungsgeschichte eines Flurstückes soll vollständig rekonstruiert werden können, das heißt, alle Vorgänger und Nachfolger sollen ermittelt werden können. 4. Es soll über die Postleitzahl auf das Flurstück zugegriffen werden können. 5. Es soll über die Gemeinde (Ort) auf das Flurstück zugegriffen werden können. 6. Es soll über die Straße auf das Flurstück zugegriffen werden können. 7. Da Straßen häufig mehrmals umbenannt wurden, soll es auch möglich sein, über historische Straßennamen auf das Flurstück zuzugreifen. 8. Für den grafisch unterstützten Zugriff auf Risse in einem Geoinformationssystem ist es erforderlich, die Risse zu georeferenzieren. Da Risse unmaßstäblich sind, soll die Georeferenzierung nur grob über Mittelpunkt, Orientierung sowie Länge und Breite des abgebildeten Bereiches erfolgen. a) Entwerfen sie ein Entity-Relationship-Diagramm für das geplante Archivierungssystem. b) Tragen Sie die Kardinalitäten in Form der (min,max)-notation in das E-R-Diagramm ein. c) Leiten Sie aus dem E-R-Diagramm ein Relationenschema ab und kennzeichnen Sie die Primärschlüssel durch Unterstreichung. 1

2 Semesterklausur Geoinformationssysteme I WS 2001/ Februar 2002 Aufgabe 2 Feldmessübung Student Gruppe Übung Ausrüstung Datum Tina Lehmann 1 Absteckung Theodolit, Messband, Stativ Erwin Schulz 1 Nivellement Nivellier, Stativ2, Latte Gustav Klein 2 Nivellement Nivellier, Stativ2, Latte Tina Lehmann 1 Nivellement Nivellier, Stativ2, Latte Erika Meier 2 Nivellement Nivellier, Stativ2, Latte Erwin Schulz 1 Absteckung Theodolit, Messband, Stativ Erika Meier 2 Polygonzug Theodolit, Messband, Stativ Fritz Müller 1 Absteckung Theodolit, Messband, Stativ Fritz Müller 1 Nivellement Nivellier, Stativ2, Latte Gustav Klein 2 Polygonzug Theodolit, Messband, Stativ Die Relation Feldmessübungen entspricht in ihrer Form nicht der relationalen Entwurfstheorie. a) Überführen Sie die Relation Feldmessübung durch geeignetes Aufspalten in mehrere Relationen in die 3. Normalform (3NF). b) Entwerfen Sie zu dem Ergebnis ein Entity-Relationship-Diagramm. 2

3 Semesterklausur Geoinformationssysteme I WS 2002/ Februar 2003 Aufgabe 1 Ein kommunaler Abwasserverband will für die Verwaltung seines Leitungsbestandes ein GIS einrichten. Das GIS soll in der Lage sein, die folgenden Aufgaben zu lösen: 1. Die Netztopologie soll vollständig abgebildet werden. 2. Richtung und Betrag des Gefälles einer Leitung sollen ersichtlich sein. 3. In einen Netzknoten können n Leitungen einmünden. 4. Von einem Netzknoten geht genau eine Leitung ab. 5. Mehrere Leitungen sollen zu Netzabschnitten zusammengefasst werden, wobei jede Leitung zu genau einem Netzabschnitt gehört. 6. Es sollen die Eigenschaften Material und Durchmesser jedes Netzabschnittes abgebildet werden. 7. Die Elemente des Netzes sollen mit Hilfe koordinatenmäßig (X,Y,Z) bekannter Punkte georeferenziert werden. Es muss davon ausgegangen werden, dass nicht jeder erfasste Punkt auch ein Knoten ist. 8. Die analogen Leitungskarten wurden gescannt und sollen im GIS als Hintergrund sichtbar sein. Die Georeferenzierung soll durch die Parameter einer Helmert- Transformation erfolgen. a) Entwerfen Sie ein Entity-Relationship-Diagramm für das geplante GIS. b) Tragen Sie die Kardinalitäten in Form der (min,max)-notation in das E-R-Diagramm ein. c) Leiten Sie aus dem E-R-Diagramm ein Relationenschema ab und kennzeichnen Sie die Primärschlüssel durch Unterstreichung. 1

4 Semesterklausur Geoinformationssysteme I WS 2002/ Februar 2003 Aufgabe 2 Im folgenden ist das Relationenschema einer Schlüsselverwaltung angegeben: Raum {[ Raum-ID, Raumbezeichnung ]} Tür {[ Tür-ID, RaumVor, RaumHinter, Schloss-ID ]} Schloss {[ Schloss-ID, Seriennummer ]} schließt {[ Schloss-ID, Schlüssel-ID ]} Schlüssel {[ Schlüssel-ID, Nummer ]} Person {[ Person-ID, Vorname, Name ]} Ausleihe {[ Ausleihe-ID, Person-ID, Schlüssel-ID, AusgabeDatum, RückgabeDatum ]} a) Leiten Sie aus dem Relationenschema ein E-R-Diagramm mit Angabe von Attributen und Kardinalitäten ab. Erzeugen Sie unter Verwendung der Relationenalgebra oder von SQL die Relationen für folgende Abfragen: b) Welche Schlüssel (Nummer) sind zur Zeit ausgeliehen? c) Welche Personen (Vorname, Name) haben irgendwann Schlüssel ausgeliehen? d) Welche Schlüssel (Nummer) hat Gustav Gazelle zur Zeit ausgeliehen? 2

5 Nachklausur Geoinformationssysteme I WS 2002/ Mai 2003 Aufgabe 1 Eine Straßenverwaltungsbehörde will das von ihr verwaltete Straßennetz in einem GIS abbilden. An das Datenmodell werden dabei die folgenden Anforderungen gestellt: 1. Die Topologie des Straßennetzes soll vollständig erfasst werden. 2. Die Geometrie der Straßen soll durch die Elemententypen Gerade und Kreisbogen dargestellt werden. 3. Die Parametriesierung der Geometrie soll über Anfangs- und Endkoordinaten der Elemente sowie über deren Krümmung (Krümmung = 1/Radius) erfolgen. 4. Durchgehende Geraden bzw. Kreisbögen sollen an topologischen Knoten wie Kreuzungen oder Einmündungen nicht unterbrochen werden. 5. Straßenabschnitte sollen zu Straßen zusammengefasst werden, wobei jeder Straßenabschnitt zu beliebig vielen, mindestens aber zu einer Straße gehört. 6. Zu jeder Straße gehört ein eindimensionales Koordinatensystem, bezeichnet als Kilometrierungslinie. Die Kilometrierung wird entlang der Straßenachse gezählt. Das Datum des Systems wird durch einen Punkt der Straßenachse und eine Richtung definiert. 7. Es sollen Verkehrszeichen im GIS gespeichert werden, dabei soll es möglich sein, deren Kilometrierungswert zu ermitteln. a) Entwerfen Sie ein Entity-Relationship-Diagramm für das geplante GIS. b) Tragen Sie die Kardinalitäten in Form der (min,max)-notation in das E-R-Diagramm ein. c) Leiten Sie aus dem E-R-Diagramm ein Relationenschema ab und kennzeichnen Sie die Primärschlüssel durch Unterstreichung. 1

6 Nachklausur Geoinformationssysteme I WS 2002/ Mai 2003 Aufgabe 2 Im Folgenden ist das Relationenschema eines Stundenplans angegeben: Person {[ Person-ID, Vorname, Name ]} Student {[ MatrNr, Person-ID, Studiengang ]} Betreuer {[ PersonalNr, Person-ID, Gehaltsgruppe ]} Lehrveranstaltung {[ LV-ID, Bezeichnung ]} Raum {[ Raum-ID, Plätze ]} Zeitblock {[ Stunde-ID, Anfangszeit, Endzeit ]} teilnehmen {[ MatrNr, LV-ID ]} betreuen {[ PersonalNr, LV-ID ]} stattfinden {[ LV-ID, Raum-ID, Stunde-ID ]} a) Leiten Sie aus dem Relationenschema ein E-R-Diagramm mit Angabe von Attributen und Kardinalitäten ab. Erzeugen Sie unter Verwendung der Relationenalgebra oder von SQL die Relationen für folgende Abfragen: b) An welchen Lehrveranstaltungen nimmt der Student mit der Matrikelnummer teil? c) Zu welchen Zeiten muss der Betreuer Egon Eule im Raum 12 sein? 2

7 Semesterklausur Geoinformationssysteme I WS 2003/ Februar 2004 Ein städtischer Nahverkehrsbetrieb will das Streckennetz und den Fahrplan seiner Busse in einem Geo-Informationssystem verwalten. Die folgenden Informationen sollen in der dahinter liegenden Datenbank abgebildet werden: Die Haltestellen werden für beide Fahrtrichtungen als ein punktförmiges Objekt betrachtet. Die Koordinaten der Haltestellen sind bekannt. Die Wartezeit für jede Haltestelle ist bekannt. Die Fahrzeiten und die Fahrstrecken zwischen benachbarten Haltestellen sind bekannt. Aufeinanderfolgende Abschnitte zwischen benachbarten Haltestellen werden zu Linien zusammengefasst. Busse befahren Linien. Die Startzeit jeder Fahrt ist bekannt. Aufgaben: a) Entwerfen Sie ein Entity-Relationship-Modell für den beschriebenen Realitätsausschnitt. b) Tragen Sie die Kardinalitäten in (min,max)-notation in das E-R-Modell ein. (5) c) Übertragen Sie das E-R-Modell in ein relationales Datenmodell. Kennzeichnen Sie die Primärschlüssel durch Unterstereichung. Bespiel: Tabellenname {[ Attribut1, Attribut2, Attribut3,, Attribut_n ]} Erzeugen Sie unter Verwendung der Relationenalgebra oder von SQL die Relationen für folgende Abfragen: d) Welche Haltestellen befinden sich innerhalb eines Umkreises von 1km zur Haltestelle Hauptbahnhof? (5) e) Welche Linien fahren die Haltestelle Hauptbahnhof an? (5) 1

8 Semesterklausur Geoinformationssysteme I WS 2003/ Februar 2004 Knoten {[Knoten-ID, Haltestelle, Wartezeit, X, Y]} Kanten {[Kante-ID, Fahrzeit, Fahrstrecke, knoten1, Knoten2]} bestehen {[Kante-ID, Linie-ID, Nummer]} Linien {[Linie-ID, ]} fahren {[Fahrt-ID, Linie-ID, Bus-ID, Abfahrzeit, Richtung]} Busse {[Bus-ID, ]} 2

9 Nachklausur Geoinformationssysteme I WS 2003/ Juli 2004 Aufgabe 1 In einem Katasteramt soll für die Verwaltung des Katasterzahlenwerkes ein Archivierungssystem eingerichtet werden. Zu diesem Zweck wurden alle Fortführungsrisse gescannt. Die vorliegenden Rasterbilder sollen als Objekte in einer relationalen Datenbank verwaltet werden. Um einen optimalen Zugriff zu ermöglichen, wurde vom Amtsleiter eine Reihe Forderungen an das Verwaltungssystem formuliert: 1. Es soll über die Flurstücksnummer auf den Riss zugegriffen werden können. 2. Es soll über den Bearbeiter auf den Riss zugegriffen werden können. 3. Die Entstehungsgeschichte eines Flurstückes soll vollständig rekonstruiert werden können, das heißt, alle Vorgänger und Nachfolger sollen ermittelt werden können. 4. Es soll über die Postleitzahl auf das Flurstück zugegriffen werden können. 5. Es soll über die Gemeinde (Ort) auf das Flurstück zugegriffen werden können. 6. Es soll über die Straße auf das Flurstück zugegriffen werden können. 7. Da Straßen häufig mehrmals umbenannt wurden, soll es auch möglich sein, über historische Straßennamen auf das Flurstück zuzugreifen. 8. Für den grafisch unterstützten Zugriff auf Risse in einem Geoinformationssystem ist es erforderlich, die Risse zu georeferenzieren. Da Risse unmaßstäblich sind, soll die Georeferenzierung nur grob über Mittelpunkt, Orientierung sowie Länge und Breite des abgebildeten Bereiches erfolgen. a) Entwerfen sie ein Entity-Relationship-Diagramm für das geplante Archivierungssystem. b) Tragen Sie die Kardinalitäten in Form der (min,max)-notation in das E-R-Diagramm ein. c) Leiten Sie aus dem E-R-Diagramm ein Relationenschema ab und kennzeichnen Sie die Primärschlüssel durch Unterstreichung. 1

10 Nachklausur Geoinformationssysteme I WS 2003/ Juli 2004 Aufgabe 2 Im folgenden ist das Relationenschema einer Schlüsselverwaltung angegeben: Raum {[ Raum-ID, Raumbezeichnung ]} Tür {[ Tür-ID, RaumVor, RaumHinter, Schloss-ID ]} Schloss {[ Schloss-ID, Seriennummer ]} schließt {[ Schloss-ID, Schlüssel-ID ]} Schlüssel {[ Schlüssel-ID, Nummer ]} Person {[ Person-ID, Vorname, Name ]} Ausleihe {[ Ausleihe-ID, Person-ID, Schlüssel-ID, AusgabeDatum, RückgabeDatum ]} a) Leiten Sie aus dem Relationenschema ein E-R-Diagramm mit Angabe von Attributen und Kardinalitäten ab. Erzeugen Sie unter Verwendung der Relationenalgebra oder von SQL die Relationen für folgende Abfragen: b) Welche Schlüssel (Nummer) sind zur Zeit ausgeliehen? c) Welche Personen (Vorname, Name) haben irgendwann Schlüssel ausgeliehen? d) Welche Schlüssel (Nummer) hat Gustav Gazelle zur Zeit ausgeliehen? 2