Geodatenbanksysteme in Theorie und Praxis

Transkript

1 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Thomas Brinkhoff Geodatenbanksysteme in Theorie und Praxis Einführung in objektrelationale Geodatenbanken unter besonderer Berücksichtigung von Oracle Spatiai c Herbert Wichmann Verlag Heidelberg

2 1 Einleitung Geoinformationssysteme Anwendungen Aufbau von Geoinformationssystemen Entwicklung zu offenen Geoinformationssystemen Datenbanksysteme Aufbau von Datenbanksystemen Datenbanksysteme versus Dateien Relationale Datenbanksysteme Tabellen Beziehungen Anfragen Objektrelationale Datenbanksysteme Objekte Vererbung und Polymorphie Objekte in objektrelationalen Datenbanken Geodatenbanksysteme Anforderungen an Geodatenbanksysteme Speicherung von Geodäten in relationalen Datenbanken Objektrelationale Geodatenbanksysteme 29 2 Oracle Struktur von Oracle Datenbank-Server Physische Datenbankstruktur Logische Datenbankstruktur Verbindung zwischen Clients und Datenbank-Server Besonderheiten von Oracle SQL RowID Large Objects (LOBs) Sequenzgeneratoren Programmierung und Datenimport PL/SQL Trigger Programmierung externer Routinen mit Java SQL*Loader Objektrelationale Erweiterungen in Oracle Felder Klassen Vererbung und Polymorphie 55

3 VIII Inhaltsverzeichnis 3 Modellierung von Geodäten Eigenschaften von Geodäten Thematische Eigenschaften Geometrische Eigenschaften Topologische Eigenschaften Metainformationen Standardisierung von Geodäten Feature-Geometry-Modell Geometrie Topologie 74 4 Räumliche Datenbankmodelle Simple-Feature-Modell Geometriemodell Repräsentationsformen Basismethoden Topologische Prädikate Geometrische Funktionen SQL/MM Spatiai Oberklasse STGeometry" Linien Flächen Oracle Spatiai Klasse SDOGEOMETRY Metadaten Methoden Geometrische Funktionen Geometrische Aggregatsfunktionen Räumliche Bezugssysteme Kategorien von Koordinatensystemen Beschreibung von räumlichen Bezugssystemen Verwendung von räumlichen Bezugssystemen Koordinatentransformationen Lineare Bezugssysteme Datenmodell Anfragen Import von Geodäten Import von Punktdaten Import von Flächen 139

4 IX 5 Anfragebearbeitung und Approximationen Räumliche Basisanfragen Mehrstufige Anfragebearbeitung Charakteristika von Geodäten Prinzip der mehrstufigen Anfragebearbeitung Filterung über Approximationen Konservative und progressive Approximationen Einelementige Approximationen Mehrelementige Approximationen Approximationen in Oracle Spatiai Fixed Indexing Hybrid Indexing Indexierung von Geodäten Indexierung in Datenbanksystemen B- und B + - Bäume Hash-Verfahren Indexierung von Geodäten Clipping Transformation in den höherdimensionalen Raum Einbettung in den eindimensionalen Raum Überlappende Blockregionen Mehrschichtentechnik Fazit Quadtrees PR-Quadtrees Lineare Quadtrees Verwendung in Oracle Spatiai Gridfiles Struktur und Suchanfragen Dynamisches Verhalten Speicherung von Rechtecken Organisation des Grid Directorys R-Bäume R-Baum R*-Baum Weitere Varianten Verwendung in Oracle Spatiai Filterung in Oracle Spatiai SDO FILTER SDO WITHIN DISTANCE 211

5 Geometrische Algorithmen Algorithmische Geometrie Algorithmische Entwurfsmethoden Behandlung numerischer Probleme Konvexe Hülle Berechnung der konvexen Hülle Minimal umgebende konvexe Polygone Inklusionsprobleme Punkt-in-Polygon-Test Polygon-in-Polygon-Test Schnittprobleme Schnitt von Rechtecken Schnitt von Strecken Schnitt von Polygonen Objektzerlegung Trapezzerlegung Triangulation Verwaltung der Zerlegungskomponenten Verfeinerungsschritt in Oracle Spatiai SDO RELATE SDOWITHINDISTANCE 254 Verarbeitung komplexer Basisanfragen Geometrischer Verbund Geometrischer Verbund ohne Index Geometrischer Verbund zwischen R-Bäumen Geometrischer Verbund mittels z-ordnung Anwendung in Oracle Spatiai Nächste-Nachbarn-Anfrage Algorithmus von Hjaltason und Samet Anwendung in Oracle Spatiai 269 Anwendungsprogrammierung Zugriff auf Datenbanken Datenbankzugriffsschnittstellen Datenbankkopplung an eine Programmiersprache Zugriff auf die Daten Java und JDBC JDBC-Treiber JDBC-API Zugriff auf Geodäten Zugriff auf SQL-Objekte Bibliothek oracle.spatiai Zugriff über Geotools 294

6 XI 10 Repräsentation von Geodäten mit XML Bestandteile von XML Extensible Markup Language (XML) Document Type Definition XML Schema XSL-Transformation (XSLT) Verarbeitung von XML-Dokumenten Geography Markup Language (GML) Geometry Schema Feature Schema Nutzung Datenbanken und XML Grundsätzliche Verfahren XPath XQuery Oracle GML in Oracle Erzeugung von GML Bearbeitung räumlicher Anfragen auf GML-Dokumenten Topologie Netzwerkdatenbanken Begriffe Netzwerkanalyse Zerlegung von Netzwerken Oracle Spatiai Topologiedatenbanken TIGER/Line-Datenmodell Oracle Spatiai Rasterdaten Konzepte Speicherung von Rasterdaten durch BLOBs Abspeichern von Rasterdaten Georeferenzierung Lesen von Rasterdaten Oracle Spatiai GeoRaster Datenmodell Einsatz 393

7 XII Inhaltsverzeichnis 13 Aktuelle Trends D-Geodatenbanken Datenbankmodell Räumliche Basisanfragen und Indexstrukturen Algorithmische Geometrie Spatio-temporale Datenbanken Datenbankmodell Basisanfragen Indexe TPR-Baum Spatiai Data Mining Data Mining Spatiai Data Mining Oracle Spatiai Mobile Geodatenbanken Sensornetzwerke und Datenströme 425 Literaturverzeichnis 427 Abkürzungsverzeichnis 437 Übersetzung englischer Begriffe 443 SQL-Index 447 Java-Index 451 Sachwörterverzeichnis 453