Geoinformacinės sistemos gis duomenų modeliai bei gis pritaikimas urbanistikoje
5 (100%) 1 vote

Geoinformacinės sistemos gis duomenų modeliai bei gis pritaikimas urbanistikoje

Turinys

Įvadas………………………………………………………………………………………………………………………….4

1. Informacinių sistemų apžvalga……………………………………………………………………………………5

1.1. Informacija ir informacinės sistemos…………………………………………………………………..5

1.2. Duomenys, informacija, žinios……………………………………………………………………………6

2. Geoinformacinės sistemos GIS)………………………………………………………………………………….9

2.1. Geoinformacinių sistemų tyrimo sritys………………………………………………………………..9

2.2. Geoinformacinių sistemų duomenys………………………………………………………………….11

3. Duomenų modeliai………………………………………………………………………………………………….12

3.1.Vektorinis duomenų modelis……………………………………………………………………………..12

3.1.1. „Spaghetti“ vektorinis duomenų modelis……………………………………………………14

3.1.2. Topologinis vektorinis duomenų modelis…………………………………………………..14

3.2. Rastrinis duomenų modelis……………………………………………………………………………….15

4. Geoinformacinių sistemų duomenų bankai…………………………………………………………………17

4.1. Duomenų bankų kūrimo principai……………………………………………………………………..17

4.2. Hierarchinės duomenų bazės…………………………………………………………………………….19

4.3.Tinklinės duomenų bazės………………………………………………………………………………….21

4.4. Reliacinės duomenų bazės………………………………………………………………………………..21

4.5. Hibridinis duomenų bazės modelis……………………………………………………………………22

5.Duomenų srautų analizė, naudojami metodai ir aprašymo būdai…………………………………….23

5.1. Duomenų srautų analizė ir naudojami metodai……………………………………………………23

5.2. Duomenų srautų aprašymo būdai………………………………………………………………………24

6. GIS technologijų taikymas urbanistikoje……………………………………………………………………25

6.1. GIS pritaikymas urbanistikoje…………………………………………………………………………..25

6.2. Leidimų statybai išdavimo sistema……………………………………………………………………27

6.2.1. Teisinis pagrindas……………………………………………………………………………………27

6.2.2. Leidimų statybai išdavimo tvarka……………………………………………………………..28

6.2.3. Statybos valstybinė priežiūra…………………………………………………………………….28

6.3. Leidimų statybai išdavimo informacinė sistema………………………………………………….29

6.3.1. Pradiniai duomenys…………………………………………………………………………………29

6.3.2. Teminės duomenų bazės sukūrimas ir prijungimas prie grafikos…………………..30

6.3.3. Urbanistinės informacinės sistemos naudojimas………………………………………….33

Išvados………………………………………………………………………………………………………………………34

Literatūra…………………………………………………………………………………………………………………..35

Įvadas

Informacinė sistema (IS) – tai sistema, paverčianti išorinius ir vidinius duomenis informacija, užtikrinanti informacijos kaupimą, saugojimą, apdorojimą ir perdavimą vartotojui reikiamu pavidalu, sudaranti galimybę priimti optimalius sprendinius.

Duomenys yra skaičiai, faktai, vaizdai ir garsai. Tai gali būti gaminių pavadinimai, jų charakteristikos, matavimų rezultatai, duomenys iš žinynų.

Informacija – tai duomenys, kurių turinys ir forma tinka tam tikram panaudojimui. Informacija gaunama apdorojus duomenis, tai gali būti jų formatavimas, filtravimas, sumavimas, analizė ar kitos sudėtingesnės operacijos.

Geografinė informacinė sistema (GIS) apima geografiškai orientuotus grafinius ir juos apibūdinančius atributinius (aprašomuosius) duomenis. Būtent tokio tipo duomenys reikalingi visų rūšių planavimui, t.y. bendrajam, specialiajam bei detaliajam. Šie duomenys sudaro galimybes tiksliai apibūdinti konkretaus objekto vietą, jo parametrus, žemės sklypų ribas, gretimybes. Vertinant urbanizuotų teritorijų užstatymą svarbu žinoti jose esančius pastatus, jų būklę, nusidėvėjimo laipsnį, rekonstrukcijos bei remonto galimybes, teritorijos panaudojimo reglamento ribojimus. Kitas svarbus aspektas – teritorijų, kurioms
išduoti leidimai statybai, naudojimas, statybų trukmė, savalaikis infrastruktūros vystymas.

Šiame darbe analizuojama viena iš galimų naudoti informacinių sistemų, skirta įvertinti leidimų pastatų statybai ir griovimui išdavimą; šios sistemos naudojimo galimybes urbanistiniame planavime bei teritorijų valdyme.

Atkūrus Nepriklausomybę 1990 m., būsto statybos politika bei statybų eiga pasikeitė. Lietuvos valstybė, kurdama aprūpinimo būstais politiką, atsisakė monopolizuotos valstybinės butų statybos ir skirstymo, taip skatindama butų pirkimą ir statybą už gyventojų lėšas.

Dėl ekonomikos nuosmukio būstų bei kitos paskirties objektų statyba sumažėjo daugiau kaip 4 kartus – daugiausia dėl valstybės investicijų mažėjimo. Sustojo daugelio iš valstybės biudžeto finansuojamų daugiabučių ir visuomeninės paskirties objektų statymas. Didėja tik privataus kapitalo lyginamasis kiekis. Verslui patraukliose vietose pradėti statyti viešbučiai, moteliai, prekybos kompleksai, nemažai butų, gyvenamųjų namų paversta parduotuvėmis ir kitomis komercinėmis gyvenamomis patalpomis.

Ryškūs pokyčiai įvyko gyvenamųjų namų statyboje pagal finansavimo šaltinius. Gerokai sumažėjo valstybės sektoriaus ir padidėjo individualių statytojų bei kitų nebiudžetinių lėšų lyginamoji dalis. Ši tendencija liudija apie privačios iniciatyvos plėtotę įrengiant paslaugų, prekybos bei kitus privataus verslo objektus.

Ateityje valstybė numato skatinti pigesnių ir energetiškai taupių individualių (vienašeimių) namų statybą. Statant daugiabučius namus, ketinama pereiti prie mažesnių pastatų tūrių ir aukščių.

1. Informacinių sistemų apžvalga

1.1. Informacija ir informacinės sistemos

Formalios sistemos pagrįstos fiksuotais duomenų aprašais ir apibrėžtomis tų duomenų rinkimo, saugojimo, apdorojimo, perdavimo ir panaudojimo procedūromis.

IS yra organizacijų dalis. Skiriami trys organizacijos valdymo lygiai – operatyvinis, taktinis ir strateginis (1 lentelė). Kiekvienam lygiui naudojamos skirtingų tipų IS.

1 lentelė. Informacinių sistemų klasifikacija

Lygis Sistemos tipas Panaudojimo sritis

Strateginis Vadovų Strateginis prognozavimas ir planavimas

Taktinis Valdymo Organizacijų valdymas: planavimas, sprendimų priėmimas ir kontrolė

Sprendimų rengimo Duomenų paieška, modeliavimas, alternatyvų analizė, optimalių sprendimų formulavimas

Taktinis ir operatyvinis Žinių Specializuotos informacijos paieška, apdorojimas ir panaudojimas

Techninės Automatizuotas projektavimas, aparatūros kontrolė, objektų valdymas

operatyvinis Įstaigų aptarnavimo Darbas su tekstine, grafine ir vaizdine informacija

Transakcijų apdorojimo Kasdienės informacijos apdorojimas, suvestinių sudarymas

Didelės organizacijos turi keletą IS. Jos paprastai yra specializuotos gamybai, prekybai, apskaitai, finansams, personalui. Kiekvienos srities IS gali būti įvairių lygių.

Skirtingos organizacijos turi skirtingas IS toms pačioms funkcinėms sritims. Nėra gerų universalių IS, tinkančių visoms organizacijoms, netgi tokioje paprastoje srityje kaip prekių apskaita. Kiekviena organizacija turi savo specifiką, tikslus, struktūrą, ir tas pats darbas kiekvienoje iš jų atliekamas truputį skirtingai. Gera IS privalo būti individualizuota.

Norint kurti IS, reikalingos vadybos (organizacijų struktūra, valdymo funkcijos ir metodai), informatikos (aparatūra, ryšiai, duomenų valdymas, programavimas), sistemų teorijos, sistemų inžinerijos, psichologijos, sociologijos, teisės ir konkrečios IS panaudojimo srities žinios.

IS galima nagrinėti techniniu arba socialiniu požiūriu, tačiau kiekvienas jų, paimtas atskirai, yra ribotas. Šiuo metu IS traktuojamos kaip sociotechninės sistemos. Joms būdinga techninė aparatūra, konkreti technologija, bet tinkamam darbui būtinos socialinės, organizacinės ir intelektualinės investicijos. Sociotechninis požiūris leidžia sistemą pažinti ir įvertinti plačiau. Ją galima optimizuoti tik kaip visumą – jos techninius ir socialinius komponentus. Tai reiškia, kad technologija turi būti kuriama taip, kad tenkintų organizacijos ir individų reikmes. Šios reikmės yra svarbesnės už techninius parametrus.

Pagrindinė IS panaudojimo sritis yra verslas. IS leidžia efektyviau valdyti organizacijas ir kontroliuoti verslo procesą. Jos taupo laiką, resursus, lėšas, padeda prisitaikyti prie aplinkos pokyčių ir įgyti pranašumą prieš konkurentus.

IS tiesiogiai veikia verslo proceso dalyvius. Jų darbas gali tapti lengvesnis arba sunkesnis (intensyvesnis), įdomesnis arba nuobodesnis. IS gali lavinti vienus sugebėjimus, tuo pat metu kitus paversdama beverčiais, gali suteikti įdomios informacijos, bet gali ir klaidinti. Informacinė technologija sparčiai vystosi, ir jos vartotojai privalo nuolat atnaujinti savo žinias.

Geros IS yra tos, kurios ne tik sėkmingai apdoroja informaciją, bet ir teikia pasitenkinimą vartotojams. Tik tokios sistemos bus efektyviai panaudojamos.

1.2. Duomenys, informacija, žinios

Duomenys yra skaičiai, faktai, vaizdai ir garsai. Tai gali būti gaminių pavadinimai, jų charakteristikos, matavimų rezultatai, duomenys iš žinynų.

Informacija – tai duomenys, kurių turinys ir forma tinka tam tikram panaudojimui. Informacija gaunama apdorojus duomenis, tai gali būti jų formatavimas,
sumavimas, analizė ar kitos sudėtingesnės operacijos. Vienas iš IS uždavinių – duomenų vertimas į informaciją.

Norintys pasinaudoti informacija privalo turėti žinių. Žinios yra instinktų, idėjų, taisyklių ir procedūrų kombinacija, lemianti sprendimus ir veiksmus. Antras svarbus IS uždavinys – padėti pasinaudoti žiniomis sprendimų paieškai.

Ryšys tarp duomenų, informacijos ir žinių pavaizduotas 1 pav. Žmonės žinias naudoja duomenims apdoroti ir versti į informaciją. Jie įvertina informaciją, priima sprendimus, atlieka veiksmus. Sprendimų ir veiksmų rezultatai didina žinias, kurios bus panaudotos vėliau.

1 pav. Ryšys tarp duomenų, informacijos ir žinių

Skirtumas tarp duomenų ir informacijos paaiškina, kodėl sistemos, surenkančios daugybę duomenų, ne visada tenkina vadovų poreikius. Mat šie duomenys gali būti informacija tiems, kurie domisi kasdieninėmis operacijomis, bet jie bus beverčiai, norintiems gauti apibendrintus rodiklius. Informacija tampa duomenys, atitinkantys tam tikrą tikslą.

Duomenys yra gaunami iš išorinių ir vidinių šaltinių. Išoriniai duomenys (bankų sąskaitos, žinynų duomenys) paprastai jau yra paruošti naudojimui. Vidinius duomenis dažniausiai tenka išmatuoti ar surinkti. Tai atlieka žmonės arba automatinės sistemos – gamybos valdymo, apskaitos, kasos aparatų, matavimų ir pan. Duomenys turi būti tikslūs.

Informacija savyje vertės neturi. Ji įgyja vertę tik tuomet, kai atitinka sprendžiamą problemą, vartotojas ją supranta ir panaudoja.

2 pav. Informacinės sistemos schema

2. Geoinformacinės sistemos (GIS)

2.1. Geoinformacinių sistemų tyrimo sritys

Geografinės informacinės sistemos yra priemonė GIS sukūrimui. GIS apibrėžiama kaip organiška techninės įrangos, matematinio – programinio aprūpinimo, duomenų apie supančią erdvę bei personalo junginį, paruoštą efektyviam geografiniu požiūriu susijusios informacijos kaupimui, saugojimui, tvarkymui, atnaujinimui, analizei ir pateikimui. Tai kompiuterinė sistema, kuri gali saugoti, vaizduoti ir analizuoti realius objektus žemėje. Geoinformacinių sistemų tyrimų sritys pavaizduotos 3 pav.

Pagrindinis GIS bruožas yra tai, kad ji analizuoja geografiškai pateiktus duomenis. Pvz., kelių informacinė sistema bus geografinė, jei kelia bus pateikiami skaitmeniniame žemėlapyje. Kitas svarbus GIS požymis yra tai, kad ji analizuoja duomenis erdvėje, t.y. atlieka erdvines operacijas. Panašias paprastas operacijas gali atlikti elektroninių lentelių, statistiniai, automatizuoto projektavimo paketai.

GIS dažnai pavadinamos pagal paskirtį. Pvz., Krašto IS, Miestų IS, Kelių IS ir pan. Dar vienas GIS termino naudojimo aspektas yra programinių paketų pavadinimas. Tokie programiniai paketai, kurie skirti GIS kūrimui, vadinami geoinformacinių ar geografinių informacinių sistemų programų paketai ir rinkoje užima savitą vietą greta tekstų redaktorių, elektroninių lentelių, animacinių sistemų, automatizuotų projektavimo sistemų ar aptarnaujančių programų.

Lietuvoje planuojamos kelių lygių geoinformacinės sistemos:

o Geografinės (globalinės);

o Krašto (šalies, valstybės);

o Apskričių (regionų);

o Municipalinės (valsčių, miestų).

Visų šių IS sukūrimo priemonė yra GIS, o informacijos pagrindas – kraštotvarkos duomenų bankai.



3 pav. Geoinformacinių sistemų tyrimų sritys

2.2. Geoinformacinių sistemų duomenys

GIS beveik visada gali vaizduoti tik supaprastintą realaus pasaulio paveikslą, kadangi realybė yra irreguliari ir nuolat besikaičianti. Todėl realaus pasaulio atvaizdas priklauso nuo stebėtojo. Realus pasaulis gali būti vaizduojamas tik modeliais, kurie priklauso nuo GIS tikslų. Toks realybės interpretavimas, kai naudojami realaus pasaulio bei duomenų modeliai, vadinamas duomenų modeliavimu. Tokio modeliavimo principas pavaizduotas 4 pav.

Kaip matome, GIS naudoja supaprastintus realaus pasaulio modelius. Išskirtiniai reiškiniai suklasifikuojami ir aprašomi realaus pasaulio modeliu. Duomenų modelis perduodamas į duomenų bazę, kurioje duomenis galima apdoroti, analizuoti bei pateikti norima forma.

4 pav. Realaus pasaulio modeliavimo principas

3. Duomenų modeliai

3.1. Vektorinis duomenų modelis

Erdvinė informacija kaupiama ir pateikiama dviem būdais:

• vektoriniai duomenys (taškai, linijos, plotai);

• tinkliniai duomenys (vienodos sistemiškai apjungtos ląstelės).

Geometrinis duomenų pateikimas bendrai vadinamas skaitmeniniu žemėlapiu.

Kaip skaitmeninio žemėlapio duomenys saugojami įrašuose nusakoma duomenų formatais ir kitomis nuorodomis. Formatai nurodo, kaip kompiuteris turi įvesti duomenis į duomenų rinkinių laukus, apibrėžia simbolių kiekį laukeliuose, tarpų kiekį tarp laukelių, kurie laukeliai skirti tekstui, o kurie – skaičiams ir pan. (2 lentelė).

2 lentelė. Įrašų ir jų laukelių pavyzdys

Įrašai 1 laukelis 2 laukelis 3 laukelis

1 110 Oslo 10,61

2 115 Vilnius 7,00

3 116 Londonas 18,33

4 121 Stokholmas 9,15

…. … … …

Kiekvienas taškas žemėlapyje gali būti unikaliai nusakytas dviem ar trimis koordinatėmis, pvz., ilguma, platuma ir altitude priimtoje koordinačių ir aukščių sistemoje. Žemėlapiuose koordinačių sistema pažymima reguliariu tinkleliu ir jo koordinatėmis žemėlapio kraštuose.
žemės paviršiaus koordinačių sistema pažymėta geodezinio pagrindo taškais. Duomenys gali būti lengvai transformuojami iš vienos sistemos į kitą.

Objektų erdviniai duomenys vektoriniame duomenų modelyje nusakomi dvejopai: taškais su jų koordinatėmis ir matematinėmis formulėmis (pvz., apskritimais, parabolėmis ir pan.). Tokiu būdu GIS duomenis sudaro ir lygčių parametrai, pvz., apskritimų spinduliai, naudojami linijų lenktoms dalims aprašyti. Kartu su taškų koordinatėmis dar reikalinga informacija, kuriuose taškuose prasideda ir baigiasi linijos, kurie taškai yra atskiri (5 pav.).

5 pav. Vektorinis duomenų modelis

Matematiškai vektorius yra tiesi linija, nusakoma skaitmenine reikšme ir kryptimi. Taigi tiesi linija tarp dviejų koordinuotų taškų žemėlapyje yra vektorius. Tai sudaro GIS vektorinio duomenų modelio koncepciją.

Taškinius objektus lengva patalpinti duomenų bazėje, kadangi kiekvienas toks objektas aprašomas vienodu kiekiu atributų. Daug sudėtingiau yra su linijų ar plotų duomenų bazių sudarymu, kadangi kinta taškų, kurie sudaro liniją ar plotą, skaičius (3 lentelė).

3 lentelė. Vektorinio duomenų modelio duomenų bazės fragmentas.

Geometriniai duomenys Identifikatorius Atributai Geodezinių koordinačių poros

Taškas 1 A B 4,3

Linija 10 C D 5,9 7,6 11,5 12,1

Plotas 100 C E 7,14 10,12 12,8 14,10 12,15 7,14

Erdvinė ir atributinė informacija apie taškus dažniausiai saugoma skirtingose duomenų bazėse (6 pav.), todėl vienas ir tas pats objektas vienoje ir kitoje duomenų bazėje turi turėti vienodą identifikatorių, požymį ar kodą.

6 pav. GIS duomenų bazės struktūra

3.1.1. „Spaghetti“ vektorinis duomenų modelis

Vektoriniai duomenys dažniausiai saugomi pagal „spaghetti“ arba topologinį modelį. Kaip pavaizduota 5 pav., skaitmeninio žemėlapio duomenis sudaro informacija apie taškus, kurie gali būti pavieniai ar aprašyti linijas bei plotus. „Spaghetti“ tipo duomenys yra rinkinys taškų ir linijų segmentų be kokių nors realių ryšių. Pvz., ilga linija žemėlapyje bus sudaryta iš keleto linijų segmentų, kurie aprašyti duomenų bazėje. Tokiame modelyje nebus taškų, kurie pažymėtų linijų sankirtas, ar kitų specialių ryšių tarp objektų.

„Spaghetti“ vektorinis duomenų modelis dažniausiai priimamas digitalizuojant žemėlapius ar fotogrametrinę medžiagą. „Spaghetti“ duomenys suprantami kaip eilė skaitmeninių duomenų. Tokie duomenys ne visai tinka grafiniam vaizdavimui, todėl tokio modelio panaudojimas GIS yra ribotas. Tačiau surinkti šio tipo duomenis yra kur kas lengviau ir greičiau nei, pvz., topologinio tipo duomenis. Čia nereikia gaišti laiko tokiems veiksmams kaip bendrų ribų suradimui, sankryžų identifikavimui, taškų priskyrimui geografiniam plotui. Tačiau tokios būtinos GIS operacijos kaip persidengimų suradimas ar tinklų analizė yra sunkiai įvykdomos.

3.1.2. Topologinis vektorinis duomenų modelis

Topologija yra mokslas, tiriantis bendriausias geometrinių figūrų savybes, kurių nepakeičia tolydžios figūrų transformacijos (maigymas, tampymas). Topologiniame modelyje jungtys ir ryšiai tarp objektų aprašomi nepriklausomai nuo jų koordinačių. Topologinį modelį sudaro taškai (mazgai, viršūnės) ir linijos (atkarpos, briaunos). Mazgu gali būti taškas, kuriame susikerta dvi linijos, ar linijos galinis taškas, ar šiaip linijos taškas. Atkarpos yra linijų segmentai tarp dviejų mazgų. Viena su kita atkarpos jungiasi tik taškuose. Kiekvienam mazgui ir atkarpai suteikiamas unikalus identifikatorius, o prie jų siejami atributiniai duomenys.

Topologinį modelį gali sudaryti trejopos lentelės:

• poligonų, kurią užpildo atkarpos, aprašančios poligonus;

• mazgų, kurioje yra visos linijos, sueinančios į atitinkamus mazgus;

• atkarpų, kurią užpildo informacija apie pradinius ir galinius mazgus, bei kairėje ir dešinėje esančius poligonus.

Pridėjus prie topologinių lentelių dar atkarpų ar mazgų koordinačių lentelę, galima atlikti įvairius skaičiavimus, pvz., apskaičiuoti atstumus, plotus, sankirtas ir pan. Taigi galima atlikti skaitmeninę erdvinę analizę: persidengimų ir tinklų skaičiavimus, ribojimosi ir jungčių tyrimus.

Topologinis duomenų modelis turi ir trūkumų. Pirmiausia, mazgų ir atkarpų paieška užima daug laiko. Antra, atnaujinant duomenų bazę, vėl reikia peržiūrėti topologines lenteles ir jas redaguoti. Tačiau topologinis duomenų modelis visgi daug panašesnis už „spaghetti“ duomenų modelį ir naudojamas beveik visose geoinformacinėse sistemose.

3.2. Rastrinis duomenų modelis

Dažniausiai rastrinis duomenų modelis sudaromas skenuojant jau esančius žemėlapius, apdorojant skaitmeninius palydovinius vaizdus, automatiškai braižant, kai braižytuvas sukuria rastrinius duomenis. Žinoma, rastrinis duomenų modelis priimtinas ir realaus pasaulio modelio aprašymui.

Rastrinis duomenų modelis vaizduoja realybę per parinktus paviršius, kurie sudalinami reguliariu tinkleliu. Tinklelio akis (ląstelė) gali būti kvadratinė, stačiakampė, trikampė ar šešiakampė.

Skiriamoji rastro geba priklauso nuo ląstelės dydžio. Plačiausiai naudojama 10*10m, 100*100m ir 1*1km ląstelės.

Rastrinio modelio ląstelės aprašomos stačiakampėmis matricomis, pradedant numeraciją nuo apatinio kairiojo kampo. Taigi
geometrinė ląstelės vieta apibrėžiama matricos elementų indeksais. Rastrinį modelį galima įsivaizduoti kaip tinklelį, dengiantį vietovę. Kiekviena ląstelė turi kodą, kuris aprašytas duomenų bazėje.

Viena rastrinio modelio ląstelė gali turėti tik vieną reikšmę, todėl realaus pasaulio modeliui sudaroma daug tematinių rastrinių sluoksnių. Praktiškai reikia sudaryti tiek rastrinių sluoksnių, kiek objektai turi atributų. Tuo jie skiriasi nuo vektorinio duomenų modelio, kuriame atributinė informacija priskiriama tiesiog objektams.

Tiek vektorinis, tiek rastrinis duomenų modeliai turi ir pranašumų, ir trūkumų. Kai kurios modelių charakteristikos pateiktos 4 lentelėje.

4 lentelė. Rastrinio ir vektorinio duomenų modelių palyginamosios charakteristikos.

Palyginamosios charakteristikos Rastrinis duomenų modelis Vektorinis duomenų modelis

Duomenų kaupimas Greitas Lėtas

Duomenų bazės dydis Didelis Mažas

Grafinis vaizdavimas Vidutinis Geras

Duomenų struktūra Paprasta Sudėtinga

Geometrinis tikslumas Žemas Aukštas

Tinklinė analizė Silpna Gera

Plotų analizė Gera Vidutinė

Generalizacijos atlikimas Paprastas Sudėtingas

Dažnai vienas ar kitas duomenų modelis parenkamas priklausomai nuo žemėlapio mastelio, tai parodyta 7 pav. GIS naudoja ir vektorinį, ir rastrinį duomenų modelį, tai liečia ir programinę įrangą.

Duomenų modelis

7 pav. Duomenų modelio priklausomybė nuo skaitmeninio žemėlapio mastelio

4. Geoinformacinių sistemų duomenų bankai

4.1. Duomenų bankų kūrimo principai

Kiekvienos informacinės sistemos pagrindas yra automatizuotas duomenų bankas (ADB), kurį sudaro duomenų bazės (DB) ir duomenų bazių vadybos sistema (DBVS).

Brangiausias ir daugiausiai laiko užimantis procesas IS kūrime yra duomenų surinkimas ir sutvarkymas, t.y. DB sukūrimas. Čia svarbu gerai apgalvoti duomenų ir apsikeitimo jais standartus, formatus ir specifikacijas. Tai leidžia decentralizuoti ir dekoncentruoti duomenų kaupimo ir naudojimo darbus skirtingose žinybose.

Tradiciškai duomenys užrašomi specialiose formose, t.y. simboliais eilutėse ant popieriaus ir saugomi lentynose, dėžėse, stalčiuose ir pan. Tokiu būdu sudarytus duomenų bankus galima fiziškai tvarkyti ar peržiūrėti. Tačiau tokie duomenų bankai turi daug trūkumų:

o Duomenys išsklaidyti. Jie saugomi daugelyje organizacijų ir skirtingose vietose net ir toje pačioje įstaigoje. Duomenys neparuošti perdavimui, transportavimui ar saugojimui kitose organizacijose.

o Netapati duomenų struktūra ir saugojimo būdai. Duomenų kaupimo ir saugojimo būdai yra tokie skirtingi ir įvairūs, kad duomenų neįmanoma panaudoti kitiems tikslams be intensyvaus ir milžiniško papildomo darbo.

o Negarantuotas patikimumas. Nėra neabejotinų būdų duomenų užrašymui ir autentiškumo nustatymui.

o Lėtas duomenų pataisymas ir redagavimas. Esant reikalui, fizinė paieška ir dokumentų transportavimas atima daug laiko.

o Duomenys paprastai prieinami tik keliems vartotojams.

o Duomenys panaudojami tik tiems tikslams, kuriems iš pradžių jie buvo sukaupti. Tokių duomenų panaudojimas kitiems uždaviniams yra sunkus, jeigu visai neįmanomas.

ADB skiriasi nuo tradicinių tuo, kad visi duomenys sukaupiami skaitmenine forma ir fiziškai saugomi magnetiniuose ar optiniuose nešėjuose. Iš pradžių atrodo, kad tokie duomenys blogiau prieinami už tradicinius, kadangi jų neįmanoma fiziškai apdoroti ar pamatyti. Yra ir daugiau trūkumų:

o Duomenų panaudojimui reikalinga ekspertizė.

o Gaunami rezultatai yra santykinai blogi.

o Vartotojai turi priprasti prie kitokio duomenų srauto ir organizavimo, kurie skiriasi nuo tradicinių.

o Duomenys lengvai gali būti panaudoti neteisingai.

o Kaupiant ir naudojant duomenis nesunkiai galima piktnaudžiauti.

o Duomenys lengvai prarandami, reikalingos specialios apsaugos priemonės.

Tačiau ADB turi nemažai pranašumų:

o Duomenis galima saugoti vienoje ar keliose vietose, tai neturi didelės įtakos.

o Duomenys kaupiami struktūriškai ir standartizuotai.

o Duomenis iš skirtingų šaltinių galima sujungti ir naudoti kartu.

o Duomenys paklūsta tikrinimui.

o Duomenys greitai pasiekiami.

o Duomenis gali vartoti daug vartotojų.

o Duomenis gali naudoti skirtingos taikomosios programos, net jei duomenys buvo sukurti kitiems tikslams.

Duomenys gali būti kaupiami ir saugomi paprastose bylose, įrašytose magnetiniuose ar optiniuose informacijos nešėjuose. Jas sudaro įrašai, kurie susideda iš laukų. Įrašai byloje eina nuosekliai, nauji įrašai talpinami bylos pabaigoje. Įrašai gali būti skirtingo ilgio, ir tuo atveju įrašo pradžioje nurodoma informacija apie jo ilgį. Tai nebūtina, jei įrašai yra fiksuoto ilgio. Paprastose bylose paieška atliekama sunkiai ir ilgai. Jose nepalaikoma kokia nors hierarchija ar kiti vidiniai ryšiai.

ADB yra sistema informacinių, matematinių, programinių, kalbinių, organizacinių ir techninių priemonių, skirtų centralizuotam duomenų kaupimui ir daugiaplaniam panaudojimui. Tokiame ADB vieną dalį funkcijų atlieka skaičiavimo technika, o kitą – žmogus. ADB sudaro šie komponentai:

• duomenų bazė (gali būti kelios);

• duomenų bazės vadybos sistema (gali būti kelios);

• ADB administratorius;

• duomenų žodynas;

• skaičiavimo sistemos aptarnaujantis personalas
pav.).

8 pav. Automatizuotos duomenų bazės pagrindiniai komponentai

Duomenų bazė – tai duomenų rinkinys, sudarytas pagal loginius dėsnius ir aprašantis realaus pasaulio, objekto informacinį modelį. DB susideda iš vienos ar kelių bylų, kurios struktūrizuotos DBVS ir tik jos pagalba pasiekiamos, prieinamos.

Duomenų bazių valdymo sistema – tai specialus programų paketas, kurio pagalba valdoma duomenų bazė, kaupiami ir naudojami duomenys. DBVS sudaro duomenų aprašymo ir duomenų manipuliavimo kalbų transliatoriai. Duomenų aprašymo kalba skirta DB schemos sudarymui. Jos pagalba aprašomi duomenų tipai, jų struktūra ir tarpusavio ryšiai. Duomenų manipuliavimo kalbą sudaro komandų sistema, pvz., duomenų kaupimo ir šalinimo komandos, duomenų išrinkimo pagal duotas sąlygas komandos ir pan. Duomenų žodynas skirtas centralizuotos informacijos apie DB duomenų resursus saugojimui. Tai gali būti žinios apie objektus, jų savybes ir ryšius, apie duomenis, jų pavadinimus, struktūrą, ryšius, apie duomenų formatus, kaupimo šaltinius, saugumo kodus, slaptažodžius ir pan.

Automatizuotos duomenų bazės administratorius- tai asmuo (ar grupė asmenų), kurie atlieka ADB vadybos funkcijas.

Priklausomai nuo duomenų loginių ryšių sudarymo būdų ir nuo DBVS tipo, duomenų bazės skirstomos į tris rūšis: hierarchines, tinklines ir reliacines.

4.2. Hierarchinės duomenų bazės

Hierarchinės DB remiasi grafų teorija, konkrečiai medžių taikymu ryšių tarp duomenų interpretavimui. Kasdieniniame gyvenime tokio tipo ryšiai tarp duomenų naudojami klasifikatoriuose, valdyme ir pan. Duomenys suskirstomi į skirtingus lygius, o pakliūti į žemesnį lygį galima tik peržiūrėjus aukštesniuosius (9 pav.).

Kiekvieno lygio įrašas turi informaciją apie sekančio lygio įrašus, bet nėra jokių ryšių tarp įrašų tam pačiam lygyje. Taigi įraše turi būti laukelis, apibrėžtas kaip raktas, organizuojantis hierarchiją. Hierarchinės struktūros sudarymas pradedamas nuo pagrindinio objekto, kuris vadinamas viršūne. Visos objekto charakteristikos, priklausomai nuo svarbumo, talpinamos skirtinguose lygiuose.

9 pav. Hierarchinės duomenų paieškos kelias

Geografiniai duomenys gali būti saugomi hierarchinėse DB, kadangi tai aiškiai atspindi realųjį pasaulio modelį, pvz., administravimas vyksta nuo šalies iki regiono, rajono, miesto ir t.t.

Hierarchinės DB lengvai plečiamos ir atnaujinamos. Tačiau daug atminties užima indeksų failai, be to, daug duomenų turi kartotis. Paieška vyksta greitai, bet paieškos procedūros yra fiksuotos ir apspręstos DB struktūros. Be to, negalima paieška tarp to paties lygio įrašų, neįmanoma sudaryti naujų ryšių ar paieškos procedūrų. Griežta hierarchinė organizacija apsprendžia tai, kad visos užklausos žinomos iš anksto ir tuo remiantis kuriama DB struktūra bei kaupiami duomenys. Tačiau tai riboja GIS galimybes, todėl dažniausiai hierarchinės DB naudojamos GIS skaitmeninių žemėlapių saugojimui (10 pav.).

Šiuo metu Jūs matote 51% šio straipsnio.
Matomi 3663 žodžiai iš 7189 žodžių.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA (kaina 1,45 €) ir įveskite gautą kodą į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.