Definirea Unei Aplicatii Gis In Cadrul Bazelor de Date Spatiale
Definirea unei aplicatii GIS in cadrul bazelor de date spatiale
1. Introducere
Astăzi societatea modernă este confruntată cu o serie de provocări cum sunt protejarea mediului, securitatea sporită, asigurarea unui transport mai bun, dezvoltarea socială, iar serviciile la nivel ridicat pentru cetățeni solicită celor care iau decizii să identifice nevoile cele mai urgente, metodele cele mai eficiente, monitorizarea veniturilor și impactul evaluării. Pentru rezolvarea tuturor acestor cerințe, informația geografică este esențială. O astfel de informație nu numai că trebuie să existe ci și să fie ușor de identificat, să se analizeze dacă este folositoare scopului, cum poate fi obținută și dacă poate fi integrată într-un set de alte informații. De aceea, este nevoie să avem un set de strategii, aranjamente instituționale, tehnologii, date și un grup de oameni care să folosească eficient informația geografică. Conceptul de Infrastructură a datelor spațiale (SDI) include toate aceste lucruri.
Importanța unei SDI pentru o bună guvernare și dezvoltare economică și socială a determinat mai multe țări din toată lumea să se implice într-un proces de dezvoltare a unor asemenea structuri. Un program de survey, încheiat în Decembrie 2001, indică faptul că 120 din 129 de națiuni din întreaga lume lucrează la formarea unor infrastructuri de date spațiale; jumătate dintre aceste țări au deja cataloage de prezentare și surse de date principale pe pagini de Web.
Cu toate că există diferențe de calitate și de eforturi, acest program arată că SDI nu sunt numai un lux pentru țările bine dezvoltate dar sunt percepute ca un mod de dezvolatre strategică atât pentru țările foarte dezvoltate cât și pentru cele în curs de dezvoltare.
Cele mai multe țări din Europa sunt în procesul de dezvoltare a unor SDI la nivel național și /sau regional/local. Există numeroase exemple de bună calitate împreună cu dezvoltări sporadice care de-abia au început să facă progres vizibil. Aceste diferențe există parțial din cauza eterogenității culturale și instituționale dar și din cauza diferitelor nivele de mentalitate și sprijin politic din întregul continent. Pe măsură ce Europa devine din ce în ce mai integrată din punct de vedere social și economic se recunoaște că unele procese care trebuie să se desfășoare la nivel European cum ar fi: schimbările de mediu, securitea, transportul și domeniul social necesită un cadru de date spațiale pentru toată Europa cu cel puțin câteva elemente comune în toate țările.
Ținând cont de toate acestea, Comisia Europeană a lansat recent un proiect pentru a dezvolta Infrastructura datelor spațiale în Europa (INSPIRE). Acest proiect care constituie primul pas spre o SDI în Europa are în vedere faptul că:
Datele ar trebui adunate toate o dată și utilizate cât mai eficient.
Trebuie să existe posibilitatea de a combina date unitare din diferite surse din Europa care apoi să fie folosite de mai mulți utilizatori pe mai multe aplicații.
Trebuie să fie posibil ca informația odată adunată să fie folosită pe mai multe nivele, de exemplu la un nivel mai detaliat sau mai general;
Informația geografică are nevoie de o stabilitate la toate nivelele astfel încât să nu împiedice utilizarea ei intensă;
Trebuie să existe o cale rapidă de a vedea dacă informația geografică este disponibilă, potrivită unui scop anume și în ce condiții poate fi achiziționată și utilizată;
Informația geografică trebuie să fie înțeleasă și interpretată ușor pentru că poate fi vizualizată și selectată într-un context potrivit.
INSPIRE are ca scop dezvoltarea unui cadru legal care să sprijine crearea unei SDI europene pornind de la priorități din domeniul mediului înconjurător, este foarte important să se evalueze progresul și să se identifice problemele cheie care trebuie studiate pentru a asigura o complementaritate între dezvoltările la nivel European și național/regional.
Care sunt caracteristicile unei SDI de succes?
Considerăm că o aplicație SDI este de succes atunci:
Când este dezvoltată, utilizată și întreținută de câteva agenții responsabile principale de resurse de date inclusiv domeniul socio-economic, de mediu terenuri și proprietăți și date de referință (de exemplu: adrese, granițe județene, infrastructură fizică și elemente topografice);
Când este pregătită să fie corespunzătoare nevoilor reale în special în situații de urgență ca în cazul dezastrelor naturale sau celor provocate de om;
Când datele strategice sunt conform specificațiilor, actualizate și ușor de accesat;
Când este structurată pe mai multe nivele de la nivel local la nivel regional și național;
Când există o eterogenitate funcțională conform jurisdicției;
Când există o autoritate bine stabilită;
Când există o motivare a economiei.
Dacă aceste caracteristici prezentate mai sus sunt necesare pentru o funcționare completă SDI, experiența acumulată în dezvoltarea de SDI arătă că SDI-urile, de exemplu cele care se aproprie de aceste caracteristici și care s-au bucurat de succes au beneficiat și de un sprijin politic consistent. În schimb, mai multe experiențe sporadice în ceea ce privește acoperirea geografică și mai monotematice în conținut tind să se dezvolte într-un climat cu suport politic limitat.
Acest lucru desigur nu e o surpriză dar este bine să fie confirmat de un număr mare de experiențe naționale și internaționale, unele dintre acestea având 10 ani vechime. Două aspecte merită să fie subliniate:
1. Sprijinul politic la nivel înalt este crucial deoarece:
Cea mai mare parte a informațiilor geografice sunt strânse, păstrate și utilizate de către organizații din sectorul public care depind de strategiile stabilite de guvern luând în considerare prioritățile de organizare, finanțarea și cadru reglementar;
Informația geografică este un produs de o mare valoare dar care sprijină și un număr ridicat de servicii de stat pentru cetățeni. Astfel aceasta constituie o zonă de tensiune dintre strategiile care urmăresc sporirea veniturilor statului și cele de tip e-government care urmăresc mărirea beneficiilor cetățenilor. De aceea, pentru a rezolva aceste conflicte este necesar sprijinul politic.
Infrastructurile datelor spațiale (SDI) nu includ în principal tehnologie ci și dezvoltarea unui cadru clar de acorduri între agențiile guvernamentale și între stat, sectorul privat și cetățeni prin care să se utilizeze informația geografică în beneficiul tuturor. Aceste acorduri deseori necesită atenție și sprijin politic la cel mai înalt nivel.
De aceea guvernele au un rol crucial în dezvoltarea infrastructurilor datelor spațiale (SDI) și a unei Societăți de informație pentru simplul motiv că ele sunt în același timp producători, utilizatori, surse de strategii și autorități de reglementare care ajută la orientarea organizațiilor importante de sector public.
2. Sprijinul politic necesită planificare în timp
Prin natura lor, prioritățile politice se pot schimba datorită unor situații externe, schimbări în administrație sau chiar a unor persoane importante. Experiența celor mai multe SDI din lume indică faptul că și după mulți ani de dezvoltare acestea rămân sensibile la schimbări în organizare și conducere politică.
Ținând cont de aceste considerente, este foarte clar că una din prioritățile principale pentru dezvoltarea unei SDI e de avea sprijin politic continuu pe toate planurile din partea factorilor de decizie. Politicienii trebuie să sprijine acestea, să stabilească un cadru legal și să aloce resurse pentru a obține rezultate. Acest lucru necesită vinderea beneficiilor a SDI, fără a profita vreodată de ajutorul politic.
O SDI poate fi și ar trebui să fie dezvoltate la nivel local, regional, național, European și global. De aceea trebuie să ne adresăm politicienilor și factorilor de decizie la toate nivelele și să le demonstrăm beneficiile unei SDI.
Beneficiile acestora trebuie să se adreseze unor domenii de mare interes politic cum ar fi reducerea criminalității, sănătate, educație, planificarea spațială, protejarea mediului înconjurător și managementul dezastrelor. Trebuie demonstrat cum să se sprijine organizațiile de tip e-government și dezvoltarea economică generală, să se reducă repetarea, să se evite risipirea resurselor și să crească competitivitatea prin intermediul dezvoltării unor noi industrii care să includă servicii bazate pe localizare.
Ca să demonstrăm astfel de beneficii, pornim de la exemple și cazuri din toată lumea care sau adaptat adecvat nevoilor locale și întrucât SDI locală se dezvoltă, este important să ne concentrăm pe aplicații care aduc câștiguri rapide decât pe cheltuieli pe termen lung înainte de a vedea o modalitate de recuperare. La nivel european, există un număr mare de domenii care reprezintă bune exemple de oferire a beneficiilor datorate existenței unei SDI sau dimpotrivă de costuri datorate inexistenței acesteia. Acestea includ managementul dezastrelor (de exemplu explozia de la Toulouse sau Chernobyl), managementul mediului (direcția apelor, inundații din Italia sau de-a lungul Rinului) și transport (impactul tunelelor blocate din Alpi).
Unul dintre cele mai importante mesaje desprinse din experiențele pozitive pentru succesul SDI este necesitatea stabilirii așteptărilor. Dezvoltarea unei SDI necesită educație și un număr de schimbări în ceea ce privește aspectul cultural. Acestea sunt de obicei procese de durată lungă pentru multe organizații din sectorul public care au dificultăți de adaptare la schimbări.
Unele provocări cu care trebuie să ne confruntăm sunt să lucrăm în paralel cu departamente și agenții, să fim mai sensibili la cererile și nevoile clientului și să folosim mai eficient atât informația cât și abilitatea “de a-i da drumul” informație “mele.” Vânzarea beneficiilor trebuie să fie realistă nu bazată pe publicitate.
Coordonarea
Coordonarea este unul din aspectele cele mai importante în dezvoltarea unei SDI așa cum arată statistici din toate țările. Experiența țărilor care au infrastructuri naționale SDI cele mai dezvoltate, cum ar fi SUA și țările nordice sunt caracterizate prin sisteme puternice de coordonare ale agențiilor. Statele care au infrastructuri SDI naționale mai puțin dezvoltate, cum ar fi Spania, Belgia și Austria au cea mai slabă coordonare la nivel național. Aceste țări din urmă au în schimb infrastructuri SDI regionale pentru că la acest nivel funcționează un sistem bun de coordonare. Din aceste motive coordonarea are un rol crucial.
Rolurile unui grup de coordonare sunt numeroase și includ:
conducerea;
medierea conflictelor între organizații;
menținerea sprijinului politic;
vânzarea beneficiilor unui număr mare de clienți;
asigurarea de consultanță tehnică și stabilirea unor standarde comune;
conștientizarea și diseminarea rezultatelor.
Pe lângă acestea, coordonarea are un rol foarte util în identificarea diferențelor sau a inconsecvențelor legale și cadrului organizatoric sugerând guvernului acțiuni de remediere.
Dacă aceste activități sunt întreprinse de o singură organizație sau mai multe decât una, de exemplu una concentrându-se mai mult asupra implementării operaționale și alta asupra problemelor strategice și legale, depinde de situație. Nu există nici un dubiu că toate aceste activități sunt esențiale.
Activitatea principală a SDI nu trebuie să fie scumpă sau să să presupună multă birocrație. Luând SUA ca exemplu, Comitetul Federal al Datelor Geografice (FGDC) care coordonează SDI naționale îndeplinește toate funcțiile menționate mai sus cu un personal de 15 oameni și cu un buget de 3.6 milioane $ pe an din care aproximativ jumătate din sumă este cheltuită pe investiții pentru dezvoltarea metadatelor și a serviciilor acesteia și portale la nivel federal, național și local. De aceea nu constituie o structură vastă sau un buget mare ci doar un model de succes care să recupereze investițiile făcute.
Există trei alte lecții pe care le putem învăța din experiența americană și care o relevanță specială pentru Europa:
Chiar dacă sprijinul politic este de cel mai înalt nivel fără o coordonare fermă toate celelalte forțe a fiecărei agenții vor încerca să se impună și vor submina SDI. Nu subestima niciodată “departamentarea”!
Coordonarea are nevoie de propriul ei buget pentru a fi eficientă.
Ca la orice proiect complex, trebuie să ai gânduri mari și să acționezi pe un anumit canal, de exemplu păstrezi și promovezi ideea dar să faci treptat implementarea.
Implementare pe etape
Experiența implementării SDI în Europa arată că modele și abordări diferite rezultă din diferite sisteme culturale și instituționale. Unele țări acordă mai mult timp etapei de planificare, dezvoltând un model coerent conceptual de SDI și componenții ei înainte de implementare iar altele sumt mai pragmatice și încep cu orice e disponibil și dezvoltă pe parcurs. Nici un model nu seamănă cu altul.
Concentrându-și eforturile de a dezvolta o ESDI, o implementare care sprijină infrastructurile SDI naționale și regionale existente este crucială. Principiile cheie sunt colaborarea și complementaritatea. În același timp este evident că SDI naționale nu există în toate țările. De aceea, un cadru legal cerut de către statele membre EU care să dezvolte o SDI de bază pare necesară, lăsând deoparte detaliile asumării responsabilității naționale.
Pentru a sprijini dezvoltarea națională și regională a SDI și inter-operabilitatea la nivel european este nevoie și de capacitate de organizare și instituționalizare, de promovare a standardelor internaționale și celor mai bune metode, de furnizare a unei coordonări și sprijin tehnic. Acestea din urmă ar trebui să includă dezvoltarea specificațiilor europene pentru date existente mențind la nivel minim impactul bazelor de date naționale.
Pe lângă această muncă fundamentală există și nevoia de armonizare a stratelor de date pentru a obține o informație coerentă și unitară. Cantitatea de muncă necesară variază; ea depinde de numărul de straturi și acorduri încheiate în ceea ce privește producția conform regulilor și standardelor comune. Totuși, experiențele existente în Europa, în ceea ce privește bazele de date despre sol, suprafață, informație despre mediu, topografie și granițe administrative indică faptul că o armonizare substanțială este necesară și că fiecare organizație cu teme specifice trebuie să fie taxată pentru asumarea acestei responsabilități.
Astfel, implementarea ESDI trebuie să ia în considerare o serie de probleme cum ar fi:
Identificarea și selecția celor care vor fi însărcinați cu armonizarea straturilor,
Coordonarea acestor organizații în ceea ce privește tehnologia ESDI și a agențiilor existente
Cum va fi finanțat această activitate
Relația dintre datele originale și cele armonizate, probleme de IPR și acces.
La nivel național și european implementarea treptată a SDI e necesară pe două planuri top down (sus – jos) (strategii, coordonare) și bottom up (jos – sus) integrând ceea ce exista deja.
Este crucial ca serviciile implementate să fie la același nivel de realizare, de exemplu de interoperabilitate.
În contextul european (dar acest lucru e valabil și la alte nivele) GeoPortal este important pentru scopurile de demonstrare dar permite de asemenea și vizualizarea, procesarea și accesul la date. Acest serviciu trebuie să se bazeze pe nevoi clare ale utilizatorului, să fie disponibil în mai multe limbi pentru a fi accesibil la serviciile europene și furnizeze legături portalelor naționale bazate pe servicii. Pentru a realiza acest lucru cataloagele de prezentare existente cu servicii din diferite țări necesită să fie extinse prin producerea de softuri interdependente.
Valoarea unui asemenea Geoportal este de a demonstra ceea ce poate fi deja realizat făcând mai vizibile și mai accesibile datele pentru sectorul public, de a furniza servicii corespunzătoare nevoilor clientului și să identifice segmentele care trebuie îmbunătățite și golurile care trebuie umplute. El măsoară de asemenea ceea ce se întâmplă momentan cu progresul dezvoltării SDI prin intermediul indicatorilor cum ar fi numărul serviciilor și cataloagele de prezentare disponibile în timp dar și reacția utilizatorului.
Dezvoltarea unei SDI trebuie să țină seama de următorii factori:
Susținerea politică. Este recomandabil ca politicienii să fie încurajați să aibă un rol activ în toate comitetele implicate în stabilirea și orientarea dezvoltării a unor SDI la nivel regioanl, național și european.
Susținerea financiară. Pentru a pune în funcțiune o ESDI, este recomandat ca suportul financiar inițial să provină de la guvernele naționale prin intermediul impozitării. Aceste investiții trebuie să fie percepute ca parte integrală a agendelor de tip e-Europe și e-Government deoarece SDI sprijină modernizarea guvernării și creșterea cantității de Informație pentru sectorul public. Odată ce este pusă la punct infrastructura inițială, stabilitatea ei financiară pe termen lung trebuie asigurată. Acest lucru poate necesită o combinație dintre investițiile publice și cele private dar și taxe de utilizare corespunzătoare scopului.
Cadrul legal; Este recomandabil ca un cadru legal comun să fie pus la punct pentru a sprijini dezvoltarea unei ESDI. Acest cadru cere:
din partea EC ca principiile ESDI să fie respectate în toate proiectele finanțate de EU, de exemplu dezvolatarea datelor și tehnologiei ar trebui să fie luate în considerare pentru a oferi anumite servicii,
din partea statelor membre să fie de acord asupra unei SDI de bază și a unor servicii prioritare (de exemplu Catalogul cu Servicii), utilă pentru serviciile existente și pentru crearea altor noi.
Coordonarea; Este recomandabil ca un sistem de funcționare la nivel european să fie stabilit pentru a se asigura că ESDI devine o realitate.
Coordinarea operațională:
Definirea specificațiilor europene pentru conținul și codificarea datelor; furnizarea de consultanță și servicii tehnice
Promovarea standardelor internaționale de inter-operabilitate
Coordonarea activităților organizațiilor însărcinate cu armonizarea datelor tematice
Utilizarea European GeoPortal
Coordonarea strategică
Sprijinirea dezvoltării unor SDI naționale prin organizarea de instituții și studii comparative a metodelor naționale dar și un cadru legal care să facă legătura între GI și SDI.
Asigurarea că strategiile și acțiunile la nivel european sunt conform dezvoltării ESDI (supraveghere politică)
Cooperarea cu organizațiile pentru informarea la nivel politic prin diseminarea cazurilor de utilizare și proiecte pilot care sunt direct legate de prioritățile politice cum ar fi mediul și organizațiile de tip e-government.
Se mai poate sugera ca fiecare dintre aceste funcții de coordonare sa fie sprijinite de alocarea unui buget bine stabilit pe mai mulți ani.
Implementare pe etape. Se recomandă adoptarea implementarii treptate bazată pe descentralizare pentru dezvoltarea unei SDI, de exemplu se fac deja eforturi în acest sens pe plan regional și național.
Pentru abordarea unei viziuni globale se recomandă mai ales următoarele:
GeoPortalul în mai multe limbi să fie stabilit în funcție de scop și să analizeze succesul dezvoltării ESDI. Un asfel de portal trebuie integrat în serviciile de tip e-government și localizare decât să furnizeze izolat servicii GI.
Serviciile și capabilitățile candidate ar trebuie să fie identificate din timp pentru a crea o ESDI de bază.
Comitetul tehnic ar trebui să fie stabilit la nivel european într-o primă etapă să definească specificațiile europene și să coordoneze tehnic ESDI.
Cadrul financiar și organizatoric pentru armonizarea datelor să fie stabilite de comun acord cu agențiile și organizațiile existente în Europa și comitetul tehnic al ESDI.
Capaciatea de producere să se concentreze pe serviciile SME necesare pentru a garanta implementarea la nivel local.
2. Baze de Date
Organizarea datelor
Economia națională constă într-un sistem complex, alcătuit din subsisteme distincte, între care există numeroase conexiuni și interdependențe, relații sub formă de fluxuri materiale, energetice, informaționale, inclusiv valorice care formează circuitul economic și permit funcționarea întregului sistem economic. Desfășurarea oricărei activități, presupune manipularea unui volum din ce în ce mai ridicat de informații, fapt ce a condus la apariția și dezvoltarea sistemelor informaționale, care au ajuns sa ocupe azi un loc important în funcționarea complexului mecanism reprezentat de societatea modernă.
Sistemele informaționale repezintă un ansamblu de tehnici și metode de organizare, manevrare și exploatare a inormațiilor specifice unui anumit domediu de activitate, de la generarea acestora p`nă la ștergerea sau stocarea lor. Apariția calculatorului electronic a permis automatizarea acestor activități conduc`nd la apariția sistemelor informatice.
Sistemele informatice sunt sisteme de organizare, manevrare și exploatare a informațiilor (respectiv a datelor), specifice unui anumit domeniu de activitate, cu ajutorul calculatorului. Pentru a rezolva problemele legate de manevrarea informațiilor, reprezentate prin intermediul datelor, apare ca o necesitate existența unor modele și mecanisme de organizare a datelor deoarece, de modul în care sunt organizate datele depinde eficiența sistemului informatic. Bazele de date, ca principale componente ale sistemelor informatice, oferă tocmai aceste modele și mecanisme de organizare a datelor.
Datele sunt reprezentări simbolice ale unor fenomene, procese, obiecte etc. susceptibile a fi stocate pe un suport de memorie externă, și care pot fi manevrate folosind diverse mijloace tehnice (exemple de date: cifre, șiruri de caractere, imagini, culori etc.).
Conform definiției lui Devlin din lucrarea „Data Warehouse from Architecture to Implementation” (1997), datele reprezintă ceea ce componentele sistemelor informaționale crează, stochează și furnizează. Datele care au fost prelucrate prin adăugarea sau crearea de noi semnificații ori cunoștințe utile devin informație.
Informația reprezintă sensul pe care oamenii îl acordă datelor (astfel că aceeași dată poate reprezenta diverse informații, funcție de cei care o folosesc)
Scopul informației îl reprezintă diminuarea incertitudinii, iar calitatea acesteia este apreciată din perspectiva următorilor factori:
– relevanța – o informație este relevantă dacă aceasta poate fi utilizată (de exemplu, prețul acțiunilor unui operator de telefonie la bursă este extrem de relevant pentru adoptarea unei decizii referitoare la cumpărarea sau vânzarea de acțiuni, în schimb este irelevant pentru lansarea unei comenzi de aprovizionare cu materii prime);
– corectitudinea – o informație este corectă dacă este fundamentată pe date reale;
– acuratețea – măsoară gradul de apropiere față de valoarea reală;
– precizia – reprezintă acuratețea maximă cu care poate fi reprezentată o informație;
– completitudinea – se referă la încorporarea tuturor elementelor necesare pentru fundamentarea deciziei, precum și la faptul că fiecare dintre acestea trebuie să se bazeze pe factorii relevanți;
– sincronizarea în timp – presupune analizarea următoarelor aspecte:
• momentul când este necesară informația;
• momentul când informația devine disponibilă;
– utilizabilitatea – reflectă ușurința în exploatarea informației pentru scopul prevăzut;
– accesibilitatea – se referă la timpul necesar obținerii informației, cu un nivel acceptabil de efort, din locul în care utilizatorul se așteaptă să o regăsească pe aceasta;
– consistența – indică faptul că toate elementele care intră în componența unei informații se bazează pe aceleași presupuneri, perioade de timp etc.;
– conformitatea cu așteptările – măsoară ecartul între caracteristicile informației obținute și caracteristicile previzionate;
– costul – reprezintă resursele cheltuite de organizație în scopul obținerii informației.
Organizarea datelor presupune efectuarea următoarele activități:
– definirea, structurarea, ordonarea și gruparea datelor;
– stabilirea legăturilor ( relațiilor ) între date, între elementele unei colecții de date și între colecții de date;
– stocarea datelor pe un suport informațional, prelucrabil într-un sistem de calcul.
Organizarea datelor se realizează pentru a permite regăsirea lor automată după anumite criterii șă forme.
Obiectivele urmărite la organizarea datelor sunt:
realizarea unui acces rapid la date stocate pe diferite suporturi de memorie;
spațiul de memorie internă și externă ocupat să fie cât mai mic (economie de memorie);
datele să apară o singurădată în sistem (unicitatea datelor);
modul de organizare a datelor săreflecte, pe cât posibil, toate legăturile dintre obiectele, fenomenele, procesele pe care acestea le reprezintă;
schimbarea structurii datelor și a relațiilor dintre ele să se facă fără a modifica programele ce le gestionează (flexibilitatea datelor).
Conceptele de bază utilizate în activitatea de organizare a datelor sunt: entitate, atribut, valoare.
Entitatea reprezintă un obiect concret sau abstract, caracterizat de proprietățile sale și reprezentat distinct în baza de date.
O proprietate a unui obiect poate fi exprimată printr-o pereche (atribut, valoare). Spre exemplu: „studentul X este în anul de studii II”, unde „anul de studii” reprezintă atributul, iar „II” reprezintă valoarea. Deoarece o entitate este caracterizată de proprietățile sale înseamnă că ea se poate reprezenta prin mai multe perechi (atribut, valoare).
Un atribut nu caracterizează doar o entitate, ci poate caracteriza o clasă de entități numită entitate grup. Un atribut este o proprietate ce descrie un anumit aspect al obiectului ce se înregistrează în baza de date.
Atributele mai sunt cunoscute și sub numele de câmpuri sau caracteristici.
Un atribut este caracterizat de mulțimea valorilor pe care le poate lua. Aceste valori pot fi numerice, alfanumerice (șiruri de caractere) etc. În general atributele au valori elementare, dar pot exista și situații de atribute compuse (formate prin înlănțuirea mai multor atribute elementare).
Atributele care identifică în mod unic o anumită entitate se numesc atribute cheie, celelalte atribute numindu-se atribute non-cheie.
Atributele pot fi de mai multe tipuri, după cum urmează:
atribut compus (bloc). Acesta este un atribut format din cel puțin două alte atribute. Valoarea sa este reprezentată de valorile atributelor componente.
atribut calculat (dedus). Acesta reprezintă un atribut a cărui valoare nu este cunoscută direct, ci se calculează pe baza valorilor altor atribute.
atribut simplu atribut care nu este nici compus și nici calculat. Valorile sale sunt valori atomice, adică nu mai pot fi descompuse în elemente componente.
atribut repetitiv multivaloare. Acesta este un atribut format din mai multe valori care se repetă de mai multe ori pentru aceeași entitate. De exemplu: entitatea STUDENT poate fi caracterizată de atributele simple NUME și GRUPĂ precum și de atributul repetitiv DISCIPLINĂ, NOTĂ care este identic pentru toate disciplinele audiate de un student.
atribut de identificare (cheie). Reprezintă un atribut care se caracterizează prin unicitatea valorii sale pentru fiecare instanță a entității căreia îi aparține.
2.1.1. Structuri de date
Prelucrarea și manevrarea eficientț a datelor impune folosirea unor structuri de date complexe. Tipurile de structuri de date folosite în sistemele informatice depind de sistemul informațional automatizat și de tehnologiile de prelucrare a datelor folosite.
Structura de date este definită ca o colecție de date între care s-au stabilit o serie de relații care conduc la un anumit mecanism de selecție și identificare a componentelor. Mulțimea de date asociată structurii poate fi alcătuită din datele unui tip sau mai multor tipuri de entități. Componentele unei structuri de date pot fi individualizate și identificate prin nume (identificator) sau prin poziția pe care o ocupă în structură.
După modul de localizare al unei componente, o structură de date poate avea acces direct sau secvențial. Accesul secvențial presupune parcurgerea tuturor componentelor structurii, aflate înaintea componentei căutate, în timp ce accesul direct permite localizarea unei componente fără a ține seama de celelalte componente.
Elementele care formează o structură de date pot fi date elementare sau pot fi ele însele structuri de date.
Operațiile care se pot efectua asupra structurilor de date se referă la valori și/sau la structură. Dintre acestea, cele mai frecvente sunt:
crearea datelor (memorarea datelor în forma inițială pe suportul de memorie);
consultarea datelor (accesul la componentele structurii în vederea prelucrării valorilor);
actualizarea datelor (schimbarea stării structurii prin adăugarea, ștergerea unor elemente componente, modificarea valorii unor elemente, modificarea relațiilor dintre elemente);
sortarea datelor (aranjarea elementelor unei structuri după anumite criterii);
ventilarea structurii (spargerea structurii în două sau mai multe structuri);
fuzionarea (formarea unei noi structuri din două sau mai multe structuri);
copierea;
interclasarea etc.
Structurile de date sunt mulțimi ordonate de date între care s-au stabilit anumite relații și pentru realizarea operațiilor se folosește un grup de operatori de bază cu o anumită semantică.
Clasificarea structurilor de date se poate realiza după mai multe criterii.
A. După tipul componentelor:
– structuri omogene, în care componentele sunt toate de același tip;
– structuri eterogene, în care componentele sunt de tipuri diferite.
Dacă o structură se poate descompune în structuri de același tip atunci avem o structură recursivă.
B. După posibilitatea de modificare a structurii:
– structuri statice, care pe tot parcursul existenței lor au același număr de componente în aceeași ordine;
– structuri dinamice, care permit modificarea numărului de componente sau a poziției acestora în structură, prin aplicarea operatorilor specifici strucutrii. Aceste structuri pot avea, teoretic, un număr nelimitat de componente și de aceea se mai numesc structuri cu cardinalitate infinită.
Asemănător, structurile statice se consideră că sunt structuri cu cardinalitate finită.
C. Din punct de vedere al nivelului de structurare al datelor există:
structura logică, care se referă la modul de ordonare al datelor și la operatorii folosiți pentru tratarea datelor;
structura fizică, ce se referă la modul de implementare, de reprezentare efectivă pe un suport de memorie;
Principalele tipuri de structuri logice de date sunt: structura punctuală; structura liniară; structura arborescentă; structura rețea; structura relațională.
Structura punctuală este reprezentată de o entitate grup izolată, care nu are legături cu alte entități.
Structura liniară (lista) este o structură care definește o relație de ordine totală între elementele unei colecții de date. După cum am văzut mai înainte, o relație de ordine totală este o relație care există între oricare două elemente ale unei colecții de date. Structura liniară presupune că fiecare element al structurii conține, pe lângă informațiile care trebuiesc manevrate, informațiile necesare pentru a realiza o legătură (relație) cu alt element al aceleiași structuri.
O structură este arborescentă sau ierarhică (descendentă) dacă între elementele sale există o relație de ordine. Aceasta înseamnă că fiecare element (cu o singură excepție) provine din alt element aflat pe un nivel ierarhic superior.
Un arbore în care fiecare nod are strict numai doi succesori se numește arbore binar.
Structura de tip rețea este o structură în care între elementele componente există o relație de preordine. În acest caz elementele sunt legate unele de altele prin legături multiple.
Caracteristicile acestui tip de structură de date sunt:
– o rețea este un graf în care, între două noduri, există legături bidirecționale;
– un nod are mai mulți predecesori și el însuși poate fi predecesor pentru propriul său predecesor, caz în care apar cicluri în rețea. Un ciclu este un drum în care nodul inițial este același cu nodul final.
– între elementele rețelei se stabilesc legături de tipul “m la n”.
O rețea în care există doar legături univoce între elemente se numește rețea “simplă”. În caz contrar rețeaua spunem că este o rețea complexă. Într-o rețea simplă nu există cicluri.
Structura relațională a datelor consideră că acestea sunt organizate la nivel logic sub formă de tabele (relații, tablouri) de date elementare, între care nu sunt legături explicite. Fiecare linie dintr-un asemenea tabel se numește înregistrare și fiecare element al unei înregistrări ce corespunde unei anumte coloane se numește câmp.
2.2. Baze de date
Informațiile din lumea ce ne înconjoară sunt structurate în diverse moduri. Adesea structura o impunem sau o chiar inventăm noi în procesul de memorare, în încercarea de a transforma informațiile cu care suntem bombardași în cunoștințe. Sistemul de structurare a datelor care intervine cel mai frecvent este tabelul, iar în cazul volumelor mari vorbim depre baze de date. Baza de date reprezintă una sau mai multe colecții de date aflate în interdependență împreună cu descrierea datelor și a relațiilor dintre ele.
Pentru a avea acces cât mai simplu și mai rapid la aceste informații, fie că sunt ofertele unui magazin virtual, fie conturi bancare, Baza de date se istalează pe un server – accesibil în rețeaua locală, intranet sau Internet. Pentru aceasta s-au elaborat și se folosesc SGBD-uri precum Oracle, SQL Server, MySQL, PostFix,…
Complexitatea actuală a aplicațiilor de management al bazelor de date face necesară o combinație aprocesării tranzacțiilor on-line, a încărcării și a creșterii sprijinului decizional. În scopul satisfacerii acestor necesități, este nevoie de baze de date scalabile și performante care pot fi ajustate dinamic pentru a realiza un compromis între bazele de date (mai mari) și utilizatorii simultani (mai mulți). De asemenea, sunt necesare tehnologii pentru baze de date proiectate pentru a maximiza capacitățile configurației hardware/software disponibile (incluzând arhitecturi simplu și multi-procesor), precum și pentru valorificarea unor arhitecturi hardware (cum ar fi clustere cuplate larg și mașini paralele puternice).
Conceptul de bază de date a apărut în 1969 cu ocazia prezentării primului raport CODASYL în cadrul unei conferințe pe probleme de limbaje de gestiune a datelor.
Evoluția metodelor și tehnicilor de organizare a datelor a fost determinată de necesitatea de a avea un acces cât mai rapid și ușor la un volum din ce în ce mai mare de informații precum și de perfecționarea echipamentelor de culegere, memorare, transmitere și prelucrare a datelor.
Ideea principală a organizării datelor în baze de date se sprijină pe existența unui fișier de descriere globală a datelor prin care se realizează independența programelor față de date și a datelor față de programe.
În sistemele de baze de date definirea datelor se separă de programele aplicație, utilizatorii văd doar definiția externă a unui obiect fără a cunoaște modul în care e definit acesta ăi cum funcționează. În acest mod, definiția internă a obiectului poate fi modificată fără a afecta utilizatorii acestuia dacă nu se modifică definiția externă. De exemplu, dacă sunt adăugate noi structuri de date sau sunt modificate cele existente, atunci programele aplicație nu sunt afectate dacă nu depind direct de ceea ce se modifică.
În bazele de date are loc o integrare a datelor, în sensul că mai multe fișiere sunt privite în ansamblu, eliminându-se pe cât posibil informațiile redondante. De asemenea, se permite accesul simultan la aceleași date, situate în același loc sau distribuite spațial, a mai multor persoane de pregătiri diferite, fiecare cu stilul personal de lucru.
Accesul oricărui utilizator la baza de date se realiza prin intermediul fișierului de descriere globală a datelor. Fișierul de date conținea colecțiile de date și legăturile dintre ele.
În esență, conceptul de bază de date poate fi definit ca fiind una sau mai multe colecții de date (Ki), aflate în interdependență, împreună cu descrierea datelor și a relațiilor dintre ele, (B={K1, K2, …})
O bază de date astfel definită trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
să asigure o independență sporită a datelor față de programe și invers;
structura bazei de date trebuie astfel concepută încât să asigure informațiile necesare și suficiente pentru a satisface cerințele informaționale și de decizie ale utilizatorului;
să asigure o redundanță minimă și controlată a datelor;
să permită accesul rapid la informațiile stocate în bază.
Arhitectura generală a bazelor de date a fost standardizată internațional și cuprinde următoarele elemente componente:
baza de date propriu-zisă în care se memorează colecția de date;
sistemul de gestiune al bazei de date, care este un ansamblu de programe ce realizează gestiunea și prelucrarea complexă a datelor;
un set de proceduri manuale și automate, precum și reglementările administrative, destinate bunei funcționări a întregului sistem;
un dicționar al bazei de date (metabaza de date)), ce conține informații despre date, structura acestora, elemente de descriere a semanticii, statistici, documentație etc.
echipamentele de calcul (hardware) utilizate (comune sau specializate);
personalul implicat (categorii de utilizatori: finali sau de specialitate, analiști-programatori, gestionari, operatori).
Bazele de date sunt extrem de variate în funcție de criteriile de apreciere considerate. În continuare sunt prezentate câteva criterii de clasificare:
după orientare: generalizate, specializate;
după modelul de date folosit: ierarhice, în rețea, relaționale, orientate obiect;
după amploarea geografică: locale, distribuite;
după limbajele utilizate: autonome (cu limbaje proprii), cu limbaj gazdă, mixte.
Componentele bazei de date pot fi structurate pe trei nivele, în funcție de clasa utilizatorilor implicați:
– nivelul logic. Este dat de viziunea programatorului de aplicații, care realizează programele de aplicații pentru manipularea datelor și structura logică (subschema) corespunzătoare descrierii datelor aplicației;
– nivelul conceptual (global). Este dat de viziunea administratorului bazei de date, care realizează structura conceptuală (schema) corespunzătoare descrierii bazei de date și administrează componentele bazei de date pentru manipularea datelor;
– nivelul fizic. Este date de viziunea inginerului de sistem care realizează structura fizică corespunzăroare descrierii datelor pe suportul fizic.
2.3. Sisteme de gestiune a bazelor de date
Sistemul de programe care permite construirea unor baze de date, introducerea informațiilor în bazele de date și dezvoltarea de aplicații privind bazele de date se numește sistem de gestiune a bazelor de date (SGBD).
Un SGBD dă posibilitatea utilizatorului să aibă acces la date folosind un limbaj de nivel înalt, apropiat de modul obișnuit de exprimare, pentru a obține informații, utilizatorul făcând abstracție de algoritmii aplicați privind selecționarea datelor implicate și a modului de memorare a lor. SGBD-ul este o interfață între utilizatori și sistemul de operare.
O bază de date poate fi privită ca o colecție de date stocate pe suporți de memorie externă adresabile de către mai mulți utilizatori și care satisface cerințele de informare ale acestora.
Sistemul de gestiune al bazei de date reprezintă ansamblul de programe (software) care permite îndeplinirea scopului pentru care a fost creată baza de date.
El trebuie să asigure realizarea următoarelor activități:
– definirea structurii bazei de date;
– încărcarea bazei de date;
– accesul la date (interogare, actualizare);
– întreținerea bazei de date (colectarea și refolosirea spațiilor goale, refacerea bazei de date în cazul unui incident);
– reorganizarea bazei de date ( restructurarea și modificarea strategiei de acces);
– protejarea datelor.
Într-un alt sens, sistemul de gestiune al bazei de date se constituie într-o interfață între utilizator și baza de date, reprezentând mecanismul prin intermediul căruia acesta are acces la date.
Pentru a-și putea îndeplini funcțiunile prevăzute, unui sistem de gestiune al bazei de date modern îi revin o serie de obiective de îndeplinit, cum sunt:
1. Asigurarea independenței datelor. Aceasta presupune că modificarea strategiei de memorare a datelor sau a strategiei de acces la date nu trebuie să afecteze aplicația care prelucrează aceste date. Independența datelor față de aplicație este necesară deoarece: diferite aplicații au nevoie de viziuni diferite ale acelorași date; administratorul bazei de date trebuie să aibă libertatea de a schimba structura de memorare sau strategia de acces, ca răspuns la cerințe (schimbări de standarde, prioritățile aplicațiilor, schimbarea unităților fizice de memorare etc.), fără a modifica aplicațiile existente; baza de date existentă, precum și programele de exploatare a ei reprezintă o investiție importantă la care nu trebuie să se renunțe prea ușor.
Independența datelor trebuie privită din două puncte de vedere: independența fizicț și independența logică a datelor.
Independența fizică a datelor implică modificarea tehnicilor fizice de memorare a datelor fără a necesita rescrierea programelor de aplicație.
Independența logică a datelor se referă la posibilitatea adăugării de noi articole de date sau extinderea structurii conceptuale (globale), fără ca aceasta să impună rescrierea programelor existente.
2. Asigurarea unei redundanțe minime și controlate a datelor din baza de date. Redundanța se referă la numărul de apariții în baza de date a unei date. În general, stocarea datelor în baze de date ar trebui săse facă astfel încât fiecare dată să apară o singură dată. Totuși, există cazuri în care, pentru a reduce timpul de căutare al unei date și implicit timpul de răspuns la solicitările utilizatorilor, se acceptă o anumită redundanță a datelor. Această redundanță trebuie controlată automat, prin program, pentru a se asigura coerența datelor din bază.
3. Asigurarea unor facilități sporite de utilizare a datelor. Aceasta presupune:
– folosirea datelor de către mai mulți utilizatori în diferite aplicații;
– accesul cât mai simplu al utilizatorilor la date, fără ca aceștia să fie nevoiți să cunoască structura întregii baze de date, acest lucru rămânând în sarcina administratorului bazei de date;
– existența unor limbaje performante de regăsire a datelor, care permit exprimarea sub forma unei conversații, a unor criterii de selecție a datelor și indicarea unor reguli cât mai generale pentru editarea informațiilor solicitate;
– utilizarea unui limbaj cât mai apropiat de limbajul natural, cu posibilitatea exploatării bazei de date în regim conversațional, lucru care ar oferi posibilitatea exploatării bazei de date și de către utilizatori neinformaticieni.
4. Sporirea gradului de securitate a datelor împotriva accesului neautorizat la ele. În condițiile bazelor de date, administratorul bazei de date poate prevedea ca acesul la baza de date să se facă numai prin canalele corespunzătoare, și poate, totodată, defini verificări de autorizare, realizate oricând se încearcă accesul neautorizat la anumite date.
5. Asigurarea integrității datelor împotriva unor ștergeri intenționate sau neintenționate, prin intermediul unor proceduri de validare, a unor protocoale de control concurent și a unor proceduri de refacere a bazei de date după incidente.
6. Asigurarea partajabilității datelor. Partajabilitatea datelor trebuie înțeleasă nu numai sub aspectul asigurării accesului mai multor utilizatori la aceleași date, ci și acela al posibilității dezvoltării unor aplicații fără a se modifica structura bazei de date.
2.3.1. Funcțiile unui sistem de gestiune a bazelor de date
Sistemele de gestiune a bazelor de date au o multitudine de sarcini de îndeplinit. Grupând aceste sarcini se obțin activitățile și apoi funcțiile sistemului de gestiune al bazei de date. ținând seama de complexitatea sistemului de gestiune, de facilitățile oferite, de limbajele utilizate și tipul bazei de date ce urmează a fi gestionată gruparea activităților pe funcții poate avea un caracter relativ.
În continuare sunt prezentate câteva funcții mai importante ale sistemelor de gestiune a bazelor de date, funcții cu caracter de generalitate, valabile pentru toate tipurile de sisteme de gestiune a bazelor de date.
1. Funcția de descriere a datelor, care permite definirea structurii bazei de date cu ajutorul unui limbaj de definire. Definirea datelor poate fi realizată la nivel logic, conceptual și fizic. La nivelul acestei funcții se descriu multitudinea atributelor (câmpurilor) din cadrul structurii bazei de date, legăturile dintre entitățile bazei de date sau dintre atributele aceleiași entitțăi, se definesc eventualele criterii de validare a datelor, metodele de acces la date, aspectele referitoare la asigurarea integrității și confidenăialității datelor etc.
2. Funcția de manipulare a datelor este cea mai complexă funcție și realizează următoarele activități:
– crearea bazei de date;
– încărcarea bazei de date;
– adăugarea de noi înregistrări (tupluri);
– ștergerea unor înregistrări;
– modificarea valorilor corespunzătoare unor câmpuri;
– căutarea, sortarea și editarea parțială sau totală a unei înregistrări virtuale etc.
3. Funcția de utilizare asigură mulțimea interfețelor necesare pentru comunicarea tuturor utilizatorilor cu baza de date. În cadrul realizării acestei funcții apar mai multe categorii de utilizatori:
– utilizatori “liberi” sau conversaționali. Aceștia reprezintă categoria beneficiarilor de informații (utilizatori finali) care utilizează limbajele de interogare a bazei de date într-o formă simplistă. Ei apar ca utilizatori neinformaticieni.
– utilizatori programatori, care utilizează limbaje de manipulare, realizând proceduri complexe de exploatare a bazei de date;
– administratorul bazei de date, care este un utilizator special având un rol hotărâtor în ceea ce privește funcționarea optimă a întregului ansamblu.
4. Funcția de administrare a bazei de date. Aceasta apare ca o funcție complexă și este de competența administratorului bazei de date.
Proiectarea bazelor de date
Proiectarea unei baze de date reprezintă procesul care trebuie parcurs în vederea pregătirii creării fizice a unei baze de date. Etapele acestui proces includ identificarea operațiunilor comerciale pe care le va gestiona baza de date, precum și crearea proiectului fizic al bazei de date.
Proiectarea corespunzătoare a bazei de date este vitală pentru buna funcționare a bazei de date și a oricărei aplicații care utilizează baza de date. În lipsa unei proiectări corecte a bazei de date, aceasta poate prezenta următoarele deficiențe:
– integritatea datelor este compromisă deoarece restricțiile de integritate nu pot fi proiectate sau implementate corect;
– datele devin redundante, iar aplicațiile individuale se aglomerează în încercarea de a se asigura sincronizarea datelor;
– performanțele sunt afectate deoarece este posibil ca pentru finalizarea unei instrucțiuni select să fie necesare interogări suplimentare;
Pentru a realiza o bază de date este necesară parcurgerea unor etape care nu depind de tipul bazei de date create. Aceste etape sunt:
– analiza sistemului informatic pentru care se realizează baza de date și a cerințelor informaționale solicitate de acest sistem;
– proiectarea structurii bazei de date (schema conceptuală, externă și internă);
– încărcarea datelor în baza de date;
– exploatarea și întreținerea bazei de date.
Conținutul acestor etape, respectiv activitățile implicate și modul lor de desfășurare depind, în general, de tipul bazei de date precum și de domeniul de activitate pentru care se construieăte baza de date. Există însă o serie de aspecte cu caracter general care nu sunt influențate de specificul unui anumit domeniu de activitate sau de caracteristicile unui anumit tip de baze de date. În continuare vor fi prezentate aceste aspecte generale, aspectele specifice urmând a fi tratate atunci când vor fi tratate diferite tipuri de baze de date.
Realizarea unei baze de date presupune și folosirea unor metode și tehnici de analiză (tehnica normalizării relațiilor, a diagramelor de dependență riguroasă etc.), de programare precum și a unor instrumente de lucru (limbaje de descriere a datelor – LDD, limbaje de manipulare a datelor – LMD etc.) specifice.
Modelul funcțional este rezultatul analizei cerințelor informaționale ale utilizatorilor, mai precis a tranzacțiilor (aplicațiilor) prin care pot fi satisfăcute aceste cerințe.
Perspectiva diferită din care este realizată analiza explică de ce rezultatele obținute pot să difere fiind necesară o coordonare, deci o integrare a lor.
În cadrul etapei de integrare a modelelor sistemului se stabilește în ce măsura modelul structural și cel dinamic stisfac necesitățile diferitelor aplicații, verific`ndu-se completitudinea (existența elementelor informaționale solicitate) și consecința lor (în ce masură componentele modelelor sunt necesare și suficiente în raport cu procesele de prelucrare). Se verifică dacă relațiile dintre componentele sistemului sunt stabilite în mod corespunzător, pentru a face posibilă regăsirea informațiilor din mai multe entități. Se determină, de asemenea, dacă legăturile dintre entități asigură coerența informațiilor, posibilitatea efectuării de actualizări concomitente asupra datelor redundante.
Se urmărește ca toate elementele informaționale participante la diferitele tranzacții să fie înregistrate ca atribute ale diferitelor entități.
Pe baza acestei analize integrate se efectuează adăugările și/sau corelările necesare între modelele sistemului.
În final se ajunge ca modelul structural și cel dinamic să nu mai fie complet independente de aplicații, iar modelul funcțional să nu mai fie orientat exclusiv pe aplicații.
2.4.1. Proiectarea structurii bazei de date
Modelele obținute în urma analizei sistemului informațional sunt modele ale datelor despre sistem. O caracteristică esențială a acestor modele (denumite și modele conceptuale sau semantice) este faptul că sunt independente de instrumentul, respectiv SGBD-ul prin intermediul căruia devin operaționale.
Etapa de analiză a sistemului informatic este important să se realizeze independent de un SGBD specificat. Orientarea pe conceptele proprii unui anumit SGBD prezintă numeroase dezavantaje cum sunt:
schimbarea SGBD-ului impune reproiectarea Bazei de Date;
conceptele tehnice ale SGBD-ului pot influența negativ activitatea de analiză și modelare, prin restricții impuse de acesta, care pot încuraja sau descuraja anumite reprezentări;
fixând ca punct de plecare facilitățile unui SGBD, utilizatorul neinformatician care nu stăpânește acest SGBD nu își poate exprima cerințele în deplină cunoștință de cauză.
Trecerea la proiectarea structurii bazei de date impune luarea în considerare a SGBD-ului cu ajutorul căruia va fi implementată și exploatată baza de date. Acesta deoarece baza de date reprezintă un model al datelor exprimat cu ajutorul conceptelor specifice unui anumit SGBD, ceea ce face ca proiectarea structurii bazei de date să reprezinte transpunerea modelelor conceptuale în termenii unui model al datelor suportat de un anumit tip de SGBD (model ierarhic, rețea, relațional, orientat obiect etc.).
Etapa de proiectare a structurii bazei de date constă în următoarele activități:
alegerea SGBD-ului care va fi utilizat pentru implementarea și exploatarea bazei de date;
proiectarea schemei conceptuale a bazei de date;
proiectarea schemei externe (subschemei) a bazei de date;
proiectarea schemei interne (de memorare) a bazei de date.
Deoarece aceste activități sunt puternic influențate de tipul bazei de date care se proiectează, în continuare sunt prezentate aspectele generale, valabile indiferent de tipul bazei de date proiectate. Aspectele particulare urmează a fi prezentate atunci când vor fi prezentate diferite tipuri de baze de date.
Alegerea sistemului de gestiune a bazei de date
Alegerea unui SGBD presupune realizarea următoarelor activități:
1. Stabilirea cerințelor utilizatorilor, sub aspectul:
tipurilor de aplicații dorite;
timpului de răspuns;
confidențialității datelor;
securității datelor;
ușurinței de utilizare și altele.
2. Stabilirea cerințelor de ordin tehnic privind realizarea bazei de date, cum sunt:
portabilitatea SGBD-ului, adică posibilitatea folosirii SGBD-ului pe diferite sisteme de calcul;
portabilitatea colecțiilor de date și a programelor. Aceasta înseamnă că datele pregătite cu ajutorul unui calculator să poată fi transferate direct pe alt tip de calculator, împreună cu programele aferente, fără alte operații auxiliare;
facilitățile de încărcare, exploatare și întreținere a bazei de date care trebuiesc asigurate (modalitățile de descriere a datelor, tehnicile de organizare și regăsire a datelor etc.) și altele.
3. Stabilirea cerințelor de ordin economic, privind:
încadrarea în bugetul alocat pentru realizarea bazei de date;
timpul necesar pentru pregătire utilizatorilor și trecerea la exploatarea curentă a bazei de date.
4. Ierarhizarea cerințelor de la punctele anterioare, în funcție de importanța (prioritatea) acordată fiecărei cerințe în parte.
5. Analiza comparativă a SGBD-urilor disponibile și/sau posibil de achiziționat, în funcție de caracteristicile pe care le prezintă aceste SGBD-uri.
6. Stabilirea corespondenței între cerințele formulate la punctele 1-3 și caracteristicile diferitelor SGBD-uri analizate, pentru a determina măsura în care diferitele SGBD-uri analizate permit satisfacerea cerințelor formulate.
7. Alegerea propriu-zisă a SGBD-ului care va fi folosit la realizarea bazei de date.
Proiectarea schemei conceptuale
Proiectarea schemei conceptuale a bazei de date presupune următoarele activități:
stabilirea colecțiilor de date și definirea detaliată a conținutului acestora;
determinarea legăturilor dintre colecțiile de date și a modului de reprezentare a acestora în cadrul schemei conceptuale;
testarea schemei obținute și revizuirea acesteia, dacă este cazul;
descrierea schemei conceptuale în limbajul de descriere a datelor de care dispune SGBD-ul și încărcarea acestei descrieri în baza de date.
La realizarea acestor activități sunt utilizate, în principal, modelul structural și cel dinamic al sistemului analizat.
Colecția de date reprezintă un ansamblu de date organizat după anumite criterii. La stabilirea colecțiilor de date (a componentelor schemei conceptuale) se pleacă de la entitățile identificate în etapa de analiză a sistemului. Fiecărei entități îi corespunde, de obicei, o colecție de date în cadrul schemei conceptuale. În aceste colecții vor figura atributele specifice entităților plus eventual o serie de atribute pentru exprimarea legăturilor cu celelalte componente ale sistemului real, atribute cunoscute sub numele de chei externe.
Deoarece nu întotdeauna există o corespondență strictă între entitățile din modele semantice și colecțiile de date din schema conceptuală a bazei de date și din considerente de ameliorare a lucrului pe aceste colecții de date se poate decide <spargerea> unei entități în două sau mai multe colecții de date. Acest lucru duce la o creștere a flexibilității de operare cu colecțiile de date respective.
„Spargerea” unei entități în două sau mai multe colecții de date se realizează ținând seama de cerințele informaționale ale sistemului și de durata de existență a datelor în cadrul sistemului. Astfel, datele care sunt solicitate mai des de către utilizatori, cele care se modifică la intervale reduse de timp sau cele care, deși nu se modifică prea des, sunt solicitate frecvent de către programe pentru a genera alte date (prin calcul sau în alt mod), pot constitui colecții separate de date pentru a reduce timpul necesar regăsirii informațiilor căutate.
Un alt motiv pentru care apare necesară descompunerea unei colecții de date în două sau mai multe colecții derivă din legăturile care apar între atributele unei entități. Aceste legături conduc la dependențe între date datorită cărora, la momentul exploatăii bazei de date pot apare o serie de disfuncăionalități, așa numitele „anomalii” de actualizare. Se impune deci reducerea la minimum a dependențelor (condiționărilor) dintre atributele unei colecții de date, lucru realizat, de obicei prin descompunerea colecției în două sau mai multe colecții de date cu un număr mai mic de atribute.
Rezultatele obținute prin prelucrări costisitoare efectuate asupra datelor din baza de date pot fi memorate folosind colecții de date special introduse, astfel încât aceste rezultate să nu fie recalculate ori de câte ori sunt solicitate de utilizatori.
Determinarea legăturilor dintre colecțiile de date și a modului de reprezentare a acestorase realizează, în principiu, pe baza legăturilor dintre entitățile identificate în cadrul etapei de analiză a sistemului și a cerințelor informaționale. Este necesar să se determine, de asemenea și legăturile dintre colecțiile care nu au un corespondent direct în entitățile care compun sistemul, dar care la rândul lor se află în asociere, unele cu altele.
Modul de reprezentare a legăturilor dintre colecțiile de date depinde de modelul datelor suportatde SGBD. Astfel, modelul ierarhic și cel rețea utilizează pointeri (adrese de legătură) pentru înlănțuirea datelor în cadrul diferitelor colecții.
Modelul relațional reprezintă legăturile dintre colecțiile de date (relații) cu ajutorul cheilor externe sau cu ajutorul unor colecți de date distincte. Această reprezentare uniformă a datelor și a asocierilor între date prin intermediul relațiilor constituie o caracteristică a modelului relațional, care conferă acestuia o mare simplitate și flexibilitate.
Testarea schemei conceptuale presupune verificarea completitudinii și consistenței schemei conceptuale, adică determinarea gradului în care schema conține elementele informaționale necesare satisfacerii cerințelor informaționale ale diferiților utilizatori și măsura în care legăturile stabilite între aceste elemente informaționale reflectă raporturile naturale dintre componentele sistemului real. De asemenea, prin testarea schemei conceptuale trebuie să se verifice dacă redundanța datelor este la un nivel minim și poate fi controlată.
Testarea schemei conceptuale permite identificarea unor eventuale erori de proiectare care fac necesară revizuirea schemei. În acest caz se va relua etapa de proiectare a structurii bazei de date, și, uneori, chiar și etapa de analiză a sistemului și a cerințelor informaționale.
Descrierea schemei conceptuale a bazei de date se realizează în limbajul de descriere a datelor de care dispune SGBD-ul folosit. Rezultatul acestei descrieri îl constituie proiectul bazei de date sau schema bazei de date.
Compilatorul limbajului de descriere a datelor permite aducerea schemei bazei de date în forma la care aceasta să poată fi memorată în baza de date.
Proiectarea schemei externe
Schema externă a bazei de date reprezintă forma sub care apare schema conceptuală pentru utilizatori. Ea este formată din multitudinea viziunilor (vederilor) utilizator. O vedere utilizator reprezintă acea parte din schema conceptuală pe care o poate vedea un anumit utilizator.
Programele de aplicație operează asupra schemei conceptuale prin intermediul schemei externe, având acces doar la acele elemente care sunt incluse în schema externă.
Folosirea vederilor reprezintă mecanismul prin care sunt satisfăcute cererile de informații ale utilizatorilor (deoarece un utilizator nu este interesat de toate informațiile stocate în baza de date) asigurând totodată și protecția datelor contra accesului neautorizat la date (folosind vederile se limitează accesul fiecărui utilizator doar la acele date care îi sunt necesare)
Proiectarea schemei interne
Schema internă reprezintă modul în care sunt memorate datele pe suport fizic. Schema conceptuală folosește diferite structuri de date: liniară, arborescentă, rețea, relațională în timp ce memorarea datelor pe suport fizic se poate face numai sub forma unei structuri linare. Din această cauză, la proiectarea schemei interne a bazei de date se pune problema modului în care să fie liniarizată schema conceptuală.
Metoda de liniarizare a schemei conceptuale depinde de SGBD-ul folosit. Există astfel SGBD-uri care fac apel la metodele de memorare ale datelor pe suportul fizic de memorare pe care le folosesc și sistemele de operare gazdă și SGBD-uri care utilizează metode proprii de stocare a datelor pe suportul fizic. Aceste SGBD-uri depind mai puțin de sistemul de operare gazdă, ceea ce le oferă o portabilitate sporită, comparativ cu SGBD-urile din prima categorie.
2.4.2. Încărcarea datelor în baza de date
Aceasta este etapa în care se realizează popularea masivă cu date a bazei de date. Deși conținutul acestei etape este relativ simplu, fără dificultatea și creativitatea reclamate de activitățile de analiză și proiectare, încărcarea datelor în baza de date reprezintă totuși o activitate dificil de realizat datorită volumului mare de date care se transferă în baza de date de la diferite surse de date.
Sursele de alimentare cu date a bazei pot fi:
documente primare (facturi, bonuri, chitanțe etc);
colecții de date, gestionate prin diverse instrumente informatice, de exemplu preluarea datelor într-o bază de date creată anterior, folosind un SGBD cu care nu se mai lucreaza în continuare.
Indiferent de sursa datelor, se recomandă ca, în scopul încărcării bazei de date, să se constituie colecții temporare de date (fișiere). În situația în care datele se preiau din documente primare este necesară utilizarea unor colecții temporare pentru a se deplasa activitatea de validare a datelor cât mai devreme în procesul de încărcare a datelor în baza de date. Programele de încărcare a bazei de date, scrise în limbajul de manipulare a datelor de care dispune SGBD-ul trebuie să conțină cât mai puține validări deoarece aceste validări încetinesc mult execuția programelor și determină apariția unor “puncte albe” în baza de date, de exemplu, legături neconstituite datorită inexistenței datelor corespunzătoare.
Pe de altă parte, în situația în care datele se preiau din colecții gestionate prin alte instrumente informatice, este necesară utilizarea colecțiilor temporare pentru a se putea adapta cât mai bine structura acestor colecții la modul de organizare a datelor în baza de date. Programele de încărcare vor fi în acest caz mai simple și mai robuste, asigurând un transfer mai rapid al datelor în baza de date.
2.4.3. Exploatarea și întreținerea bazei de date
Exploatarea bazelor de date de către diferiți utilizatori finali are ca scop satisfacerea cerințelor informaționale ale acestora. SGBD-urile sprijină utilizatorii finali în exploatrea bazelor de date oferind o serie de mecanisme și instrumente pentru descrierea cerințelor de date, cum ar fi limbaje de manipulare a datelor etc.
Întreținerea bazei de date este o activitate complexă care are ca scop actualizarea datelor din baza de date, recuperarea datelor pierdute accidental, reproiectarea structurii bazei de date și orice alte activități necesare menținerii funcționalității bazei de date. Întreținerea bazei de date este realizatăîn principal de către administratorul acesteia.
Baze de date relaționale
Ideea bazelor de date relaționale a fost lansată pentru prima dată de către D. F. Childs care a subliniat faptul că orice structurăde date poate fi reprezentată printr-una sau mai multe tabele de date, în cadrul cărora este necesar să existe și informații de legătură, pentru a se asigura legăturile între tabele. Bazele modelului de date relațional au fost puse de către Codd E.F., în 1970 care are meritul de a fi articulat și dezvoltat ideile cu privire la utilizarea teoriei apartenenței la ansambluri sub forma unui model coerent de structurare a datelor – modelul relațional. Acest nou model s-a dezvoltat pornind de la un articol, „A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks” (Un model relațional al datelor pentru bănci mari de date folosite în comun), scris de Dr. E. F. Codd în anul 1970. Ideea lui Codd pentru un sistem de administrare a bazelor de date relaționale folosește conceptele matematice de algebră relațională pentru a grupa datele în mulțimi și a stabili relații între submulțimile (domeniile) comune.
În plus față de dezvoltarea unui model de bază de date relațională, alte două tehnologii au condus la dezvoltarea rapidă a ceea ce acum este numit un sistem de baze de date client/server.
Prima tehnologie importantă a fost calculatorul personal, care a făcut posibil ca aplicații ieftine, ușor de folosit, să permită utilizatorilor crearea documentelor și administrarea datelor rapid și corect.
A doua tehnologie importantă a fost dezvoltarea rețelelor locale de calculatoare (LAN). Deși utilizatorii erau obșnuiți cu terminalele conectate la calculatorul mainframe comun, acum fișierele procesate puteau fi stocate local și accesate de la orice calculator atașat în rețea.
2.5.1. Modelul de date relaționale
Dr. Codd a definit 13 reguli, referite destul de ciudat ca cele 12 reguli ale lui Codd, care caracterizează modelul relațional:
– Un sistem relațional de administrare a bazelor de date trebuie să poată administra bazele de date în întregime prin funcțiile sale relaționale;
– Regula informației; Toate informațiile dintr-o bază de date relațională (inclusiv numele de tabel și de coloană) sunt reprezentate explicit ca valori în tabele;
– Suportul sistematic al valorii nule; SGBD asigură un suport sistematic pentru tratamentul valorii nule (date necunoscute sau neaplicabile), diferit de valorile prestabilite;
– Catalogul relațional activ on-line; Descrierea bazei de date și a componentelor sale este reprezentată la nivel logic sub formă de tabele și de aceea poate fi interogată folosind limbajul bazei de date.;
– Sub-limbajul multilateral al datelor; Trebuie să existe cel puțin un limbaj acceptat care să aibă o sintaxă bine definită să fie multilateral, prin faptul că suportă definirea și manipularea datelor, reguli de integritate, autorizarea și tranzacțiile;
– Regula actualizării vederilor; Toate vederile care pot fi actualizate pot fi actualizate în cadrul sistemului;
– Inserarea, actualizarea și ștergerea la nivel de mulțimi; SGBD suportă nu numai regăsirea datelor la nivel de mulțimi, ci și inserări, actualizări și ștergeri;
– Independența fizică a datelor; Programele de aplicații și cele create pe moment nu sunt afectate din punct de vedere logic la deteriorarea metodelor de acces fizic sau a structurilor de memorare;
– Independența logică a datelor; Programele de aplicații și cele create pe moment nu sunt afectate din punct de vedere logic când sunt făcute modificări în structura tabelelor;
– Independența integrității; Limbajul bazei de date trebuie să poată defini regulile de integritate. Acestea trebuie să fie memorate în catalogul on-line și nu pot fi încălcate;
– Independența distribuției; Programele de aplicații și cererile momentane nu sunt afectate din punct de vedere logic la prima distribuire a datelor sau la o distribuire ulterioară.
– Nesubversiunea; Nu trebuie să fie posibil să fie încălcate regulile de integritate definite prin limbajul bazei de date prin folosirea limbajelor de nivel inferior.
Ideea lui Codd pentru un sistem de administrare a bazelor de date relaționale (SGBDR) folosește conceptele matematice de algebră relațională pentru a grupa datele în mulțimi și a stabili relații între submulțimile (domeniile) comune.
Componentele modelului relațional sunt:
1. Structura relațională a datelor. Aceasta înseamnă că, în bazele de date relaționale, datele sunt organizate sub forma unor tablouri bidimensionale (tabele) de date, numite relații. Asocierile dintre relații se reprezintă explicit prin atribute de legătură. Aceste atribute figurează într-una din relațiile implicate în asociere (de regulă, în cazul legăturilor de tip “unu la mulți”) sau sunt plasate într-o relație distinctă, construită special pentru exprimarea legăturilor între relații (în cazul legăturilor de tip “mulți la mulți”). O bază de date relațională (BDR) reprezintă un ansamblu de relații, prin care se reprezintă atât datele cât și legăturile dintre date.
2. Operatorii modelului relațional. Aceștia definesc operațiile care se pot executa asupra relațiilor, în scopul realizării funcțiilor de prelucrare asupra bazei de date, respectiv consultarea, inserarea, modificarea și ătergerea datelor.
3. Restricțiile de integritate ale modelului relațional. Permit definirea stărilor coerente ale bazei de date.
În comparație cu modelele ierarhice și în rețea, modelul relațional prezintă o serie de avantaje, precum:
Asigurarea unui grad sporit de independență a programelor de aplicație față de modul de reprezentare internă a datelor și metodele de acces la date. În precizarea prelucrărilor asupra datelor, programele de aplicație nu fac apel la pointeri, fișiere inverse sau alte elemente ale schemei interne a bazei de date. În ceea ce privește independența logică, aceasta nu este complet rezolvată nici cu ajutorul modelului relațional. O deficiență a modelului relațonal este aceea că nu permite modelarea comportamentului dinamic al datelor, ceea ce face ca o mare parte din semantica aplicațiilor să fie codificată în programe și nu în schema conceptuală a bazei de date.
Furnizarea unor metode și tehnici eficiente de control a coerenței redundanței datelor, cu o bună fundamentare teoretică Modificările pe care le suferă în timp datele ridică probleme serioase la întreținerea bazei de date, în ceea ce privește controlul actualizărilor, reflectarea modificărilor din structura mediului economic real în structura datelor etc. Modelul relațional, prin tehnica normalizăii relațiilor permite definirea unei structuri conceptuale optime a datelor, prin care se minimizează riscurile de eroare la actualizare, reducându-se redundanța datelor.
Oferirea unor facilități multiple de definire și manipulare a datelor. În primul rând, modelul relațional oferă posibilitatea utilizării unor limbaje procedurale, bazate pe algebra relațională, precum și a unor limbaje neprocedurale având la bază calculul relațional. Limbajele neprocedurale (declarative) contribuie la îmbunătățirea semnificativă a comunicării dintre sistem și utilizatorii neinformaticieni. În al doilea rând, manipularea datelor se realizează la nivel de ansamblu (relație), fiind posibilă utilizarea paralelismului în prelucrarea datelor.
Ameliorarea integrității și confidențalităț datelor. Modelul relațonal realizează cest lucru prin mecanisme flexibile și eficace de specificare și utilizare a restricțiilor de integritate și a relațiilor virtuale.
2.5.2. Proiectarea bazelor de date relaționale
Proiectarea bazelor de date relaționale se realizează conform cu cele prezentate în capitolul anterior. Diferențe apar la activitățile legate de proiectarea schemelor conceptuale, interne și externe, de încărcarea, exploatarea și întreținerea bazei de date.
Proiectarea schemei conceptuale
La proiectarea bazelor de date relaționale se folosește frecvent termenul de “schemă conceptuală optimă”, prin care se înțelege acea schemă conceptuală care înlătură posibilitățile apariției de anomali în lucrul cu baza de date, asigurând totodată facilități și performanțe sporite la încărcarea, exploatarea și întreținerea bazei de date.
Anomaliile care apar la lucrul cu baze de date se manifestă îndeosebi la întreținerea bazei de date, fiind cunoscute și sub numele de anomalii de actualizare a datelor. Ele se manifestă nu numai în cazul bazelor de date relaționale, ci și la celelalte tipuri de baze de date. În cadrul teoriei relaționale a bazelor de date, anomaliile de actualizare sunt puse în legătură cu dependențele care se manifestă între date. Abordarea anomaliilor de actualizare a permis, pe de o parte caracterizarea riguroasă a relațiilor după gradul de “perfecțiune” pe care îl prezintă (așa numitele “forme normale” ale relațiilor) și pe de altă parte a făcut posibilă definirea unor tehnici formale pentru înlăturarea anomaliilor de actualizare.
Avand la baza teoria matematica a relațiilor (algebra relaționala ș colectie de operatori ce au ca operanzi relații), modelul a facilitat tratarea algoritmica a problemei proiectarii bazelor de date, numită și problema normalizării (normalizarea pornește de la o mulțime de atribute/c`mpuri și o mulțime de dependențe funcționale între acestea pentru a obține asistat de calculator schema conceptuala a bazei de date).
Anomaliile care apar în lucrul cu baze de date relaționale se produc datorită dependențelor “nedorite” care se manifestă între datele din cadrul relațiilor bazei de date. Aceste dependențe determină creșterea redundanței datelor și reducerea flexibilității structurii bazei de date, efect manifestat prin:
– limitarea posibilităților de inserare a datelor; apare când anumite date despre o entitate nu pot fi introduse în baza de date datorită lipsei altor date, relative la aceeași entitate, și fără de care, datele noi nu pot fi introduse datorită dependențelor dintre aceste date;
– pierderi de date la ștergere; apar atunci când, în urma unei ștergeri din baza de date sunt șterse și altele, care nu mai pot fi obținute (reconstituite) din baza de date;
– apariția unor inconsistențe la modificarea datelor; adică menținerea, pentru unele atribute, a unor valori neactualizate alături de valorile actualizate.
Formele normale ale relațiilor dintr-o bază de date relațională sunt definite în raport de anomaliile care pot apare în lucrul cu aceste relații, deci în funcție de dependențele “nedorite” care se manifestă în cadrul acestor relații.
La proiectarea bazelor de date relaționale se pot defini cinci forme normale, formând cinci nivele de normalizare a relațiilor.
O relație R este în forma normală unu, FN1, dacă domeniile pe care sunt definite atributele relației sunt constituite numai din valori atomice (elementare). În plus, un tuplu nu trebuie să conțină atribute sau grupuri de atribute repetitive.
O relație R este în forma normală doi, FN2, dacă este în FN1 și oricare dintre atributele noncheie este dependent funcțional complet de cheia primară a relației.
O relație R este în forma normală trei, FN3, dacă este în FN2 și atributele noncheie nu sunt dependente tranzitiv de cheia primară a relației.
Relația R este în forma normală patru, FN4, dacă este în FN3 și în cadrul ei nu se manifestă mai mult de o dependență multivaloare.
Spunem că relația R este în forma normală cinci, FN5, dacă fiecare dependență joncțiune este implicată printr-un candidat cheie al lui R.
Avantajele modelului relațional:
– ușor de ințeles (număr redus de concepte) și de controlat (sistemele ajung la o interfață prietenoasă);
– scalabilitatea sa este generoasă, fiind și singurul model care cunoaște implementări de baze de date distribuite;
– legi de integritate (reguli pentru protejarea datelor și structurilor) ușor de ințeles și de dezvoltat;
– spațiu de stocare și redundanța relativ reduse;
– independența structurilor logice ale bazei de date de modul de stocare fizică a datelor (aplicațiile sunt independențe de modul de inregistrare a datelor) – excepțiile au apărut doar motivate de creșteri ale performantelor;
– limbaje simple bazate pe algebra relațională sau pe calcul relațional.
Dezavantajele modelului relațional:
– încercările modelului de a inmagazina și informații multimedia nu au ajuns la un numitor comun standardizat.
Etapele procesului de proiectare a schemei conceptuale:
1. Determinarea formei normale în care trebuie să se afle relațiile din baza de date (a nivelului de “perfecțiune” impus schemei conceptuale). Relațiile aflate în forme normale superioare determină apariția unui număr redus de anomali în lucrul cu baza de date, comparativ cu relațiile nenormalizate sau aflate în primele forme normale, dar conduc todată la creșterea timpului de acces la date. Aceasta deoarece relațiile aflate în forme normale superioare conțin, de regulă, un număr mai mic de atribute, lucru care impune creșterea numărului de relații din baza de date, deci interogarea simultană a mai multor relații pentru a găsi anumite informații.
În determinarea formei normale la care trebuiesc aduse relațiile din bazele de date relaționale se vor avea în vedere următoarele:
– ponderea operațiilor de interogare și a celor de actualizare în lucrul cu bazele de date relaționale;
– exigențele de performanță și flexibilitate impuse de utilizatorii finali la interogarea și, respectiv la actualizarea bazelor de date relaționale.
2. Stabilirea relațiilor care să facă parte din baza de date, în forma normală stabilită anterior. Aceasta presupune definirea relațiilor și a restricțiilor de integritate asociate, lucru realizat pe baza modelelor conceptuale ale sistemului, modele obținute în etapa de analiză a sistemului și a cerințelor informaționale asociate. În cadrul acestei etape se pot aplica mai multe tehnici de proiectare (tehnica normalizării, tehnica diagramelor de dependență riguroasă etc.).
3. Testarea schemei conceptuale obținute și revizuirea acesteia, dacă este cazul;
4. Descrierea schemei conceptuale în limbajul de descriere a datelor utilizat de SGBD-ul relațional folosit și încărcarea acestei descrieri în baza de date relațională.
Proiectarea schemei externe
Schema externă a unei baze de date relaționale reprezintă ansamblul relațiilor (tabelelor de date) la care are acces un utilizator (un program de aplicație). Deși mai mulți utilizatori pot lucra cu o aceeași schemă externă, în general, se consideră pentru o bază de date relațională atâtea scheme externe câți utilizatori există la un moment dat, scheme care trebuiesc proiectate și apoi făcute operaționale.
Schema externă reprezintă modul de organizare, structurare, a datelor de care are nevoie un anumit utilizator pentru a-și satisface toate cerințele informaționale. Deoarece, de cele mai multe ori, un utilizator nu are nevoie de ansamblul datelor memorate în cadrul bazei de date ci numai de o parte a acestor date, se consideră schema externă drept o partiție logică a schemei conceptuale a bazei de date. Din această cauză, schema externă a unei baze de date mai este cunoscută și sub numele de subschemă a bazei de date.
Modul de structurare a datelor în cadrul schemei externe poate fi cel din cadrul schemei conceptuale sau poate să fie diferit. Acest lucru se explică prin faptul că structurarea datelor în cadrul schemei conceptuale are ca obiectiv optimizarea structurii de ansamblu a bazei de date relaționale, în raport de ansamblul cerințelor informaționale ale tuturor utilizatorilor, în timp ce structurarea datelor în cadrul schemei externe urmărește facilitarea satisfacerii cerințelor informaționale pentru un anumit utilizator.
La proiectarea unei scheme externe a unei baze de date relaționale se parcurg următoarele etape:
Determinarea zonei (ariei) de interes pentru un anumit utilizator din cadrul sistemului informatic reflectat informațional cu ajutorul bazei de date;
Analiza structurală, dinamică și funcțională a acestei zone din domeniul activității economice reprezentate prin sistemul informatic pentru care se realizează baza de date;
Proiectarea schemei externe, pe baza analizei anterioare, în modul de lucru descris la proiectarea schemei conceptuale a bazei de date relaționale, ținând cont de faptul că aceeași schemă poate apare drept o schemă conceptuală, dacă sistemul de referință este întregul domeniu economic analizat, sau drept o schemă externă, dacă sistemul de referință este o parte din domeniul economic analizat;
Testarea schemei externe și modificarea acesteia, dacă este cazul;
Aducerea schemei externe în forma operațională. Acest lucru se realizează în mod diferit față de schema conceptuală a bazelor de date, pentru care operaționalizarea presupune descrierea sa cu ajutorul limbajului de descriere a datelor utilizat de SGBDR, compilarea acestei descrieri și încărcarea acestei descrieri compilate în cadrul bazei de date. Pentru ca o schemă externă să devină operațională, să poată fi aplicată, utilizatorul căruia îi este destinată trebuie să primească drepturi de acces asupra tabelelor de date care compun schema externă.
3. Baze de date spațiale
Creșterea preocupărilor asupra problemelor cu care se confruntă omenirea în mediul înconjurător, fizic și uman, precum și avalanșa de informații care descriu în prezent caracteristici ale pământului, au orientat cercetarea geografică spre noi metode de studiu, mai eficiente.
Tehnologia sistemelor de informații geografice (GIS) poate fi folosită în investigațiile științifice, managementul resurselor și planificarea dezvoltărilor. De exemplu, GIS permite celor care planifică intervenții în caz de urgențe să calculeze timpul de răspuns în cazul unor dezastre naturale sau poate fi folosit la delimitarea zonelor umede care au nevoie de protecție împotriva poluării.
Un GIS (Geographical Information System) este un sistem informatic pentru păstrarea, trierea, prelucrarea, analiza și expunerea unor date geografice de referință. Aceste date pot include informații fizice, biologice, culturale, demografice sau economice, și ca urmare, acest sistem este un instrument valabil în științele naturale, sociale, medicale și inginerești, ca și în afaceri sau planificare.
3.1. Istoricul GIS
În decada (l970-l980) s-a dezvoltat o industrie GIS viguroasă, cu lider incontestabil, SUA. Pornind de la recensamântul SUA din anul l965 se punea problema introducerii datelor respective într-un program de geografie computerizată; ideea de bază a constat în codificarea topologiei segmentelor de străzi cu intersecții numerotate la fiecare capăt al segmentelor de străzi, numerotîndu-se în același timp și ariile ocupate de construcții sau parcuri, de o parte și de cealaltă, a străzilor.
A fost o inovație tehnologică majoră , care a revoluționat GIS. Astfel a luat naștere DIME (Dual Independent Map Enconding ), care a evoluat în GBF- DIME (Geographic Base File, Dual Independent Map Enconding) și s-a dezvoltat după l990, devenind TIGER (Topologically Integrated Geographic Enconding Referencing ) sistem, care constituie o parte importantă din NSDI (National Spatial Data Infrastructure).
O instituție cheie în apariția și dezvoltarea GIS este reprezentată de Laboratorul Harvard pentru Grafică Computerizată și Analiză Spațială. Laboratorul a favorizat permanent interacții ale profesioniștilor din diverse domenii : arhitectură, geografie, planificare, știința regională și programare, într-un context particular istoric/geografic. În lucrarea /3/ din bibliografie sunt prezentate și alte centre de importanță în dezvoltarea GIS în SUA.
3.2. Componentele unui GIS
Un sistem GIS este un sistem folosit pentru modelarea informației, proceselor și structurilor, care reflectă lumea reală, inclusiv evenimentele trecute, pentru a putea înțelege, analiza și gestiona resurse și facilități.
Un sistem GIS poate fi descris ca sistem de gestiune a unei baze de date, care de regulă prezintă utilizatorului datele într-un mod interactiv grafic, care poate fi interogată și analizată.
În general, datele dintr-un sistem GIS pot fi împărțite în date de adâncime și de suprafață, corespunzând unei hărți de bază și, respectiv, obiectelor din lumea reala care sunt reprezentate în sistem.
GIS este o tehnologie bazată pe calculator pentru cartografierea șî analiza entităților de pe o superafață terestră.
Fig. 1. Componentele unui sistem GIS
Un GIS care lucrează cuprinde cinci componente cheie :
hardware – computerul cu care operează sistemul. Software-ul GIS funcționează pe un domeniu larg de tipuri de hardware, de la computer server centralizat la computere desktop utilizate singure sau în configurații de rețele.
software – prevede funcțiuni și instrumente necesare pentru stocarea, analiza, afișarea informațiilor geografice. Componentele sale cheie sunt :
instrumente pentru input și prelucrarea informațiilor geografice;
sistem de administrare a bazei de date (SGBD);
instrumente care susțin întrebarea geografică, analiza și vizualizarea;
un utilizator grafic interfață (GUI) pentru acces mai ușor la instrumente.
date – reprezintă cel mai important component. Datele geografice și tabelele înrudite pot fi colectate de la o sursă comercială de date. Un GIS integrează date spațiale cu alte resurse de date și poate utiliza chiar un SGBD, pentru a organiza și a stoca informațiile.
oameni (personalul) – tehnologia GIS are o valoare limitată fără oamenii care administrează sistemul și dezvoltă planuri pentru aplicarea GIS în problemele lumii reale;
metode – un GIS de succes operează în concordanță cu planuri bine proiectate și legi de afaceri, care sunt modele și practici operaționale, unice pentru fiecare organizație.
Baza activității de integrare a resurselor informaționale și a mediului funcțional de utilizare pentru toți participanții procesului creării GIS trebuie să fie principiile abordării de sistem, ca bază conceptuală de creare și aplicare a sistemului, metodologia de cercetare și proiectare, metoda științifică de elaborare a tehnologiilor efective computaționale.
Principiile de bază ale integrării resurselor informaționale
Complexitatea problematicii și a obiectului de cercetare
Obiectul de cercetare se examinează ca un sistem complex integru, alcătuit dintr-un șir de subsisteme și care dispune de dependență funcțională și legături în subsisteme și între subsistemele lui.
Modularea structurii
Schema tehnologică a sistemului se prezintă ca un complex informațional de producere al subsistemelor, ce prevede împărțirea funcțiilor. Subsistemele pot fi realizate de subdiviziunile structurilor diverse ce va permite succedarea principiilor eficacității economice și demonopolizării producerii și exploatării sistemelor.
Dezvoltarea sistemului pe etape în aspirația modelului proiectat
Dezvoltarea sistemului și optimizarea ei se va realiza în măsura: extinderii domeniului de aplicare a datelor și posibilităților funcționale; intensificarea bazei de date din contul măririi cantității sistemelor integrate și sporirea complexității structurii informației, a sistemelor deja intrate; desăvirsirea complexului tehnic de program pentru soluționarea sarcinilor analitice aplicate, tehnico-economice și inginerești.
Standardizarea identificării (codificării) obiectelor
Geocodificarea obiectelor, ce reprezintă domeniul concret al conținutului sistemelor geoinformaționale, identificarea obiectelor a mediului natural și tehnogen se realizează în corespundere cu standardele.
Resursele informaționale integrate se alcătuiesc în baza asigurării compatibilității informațional-tehnologice, susținînd codificatorii unici și formatele de prezentare și schimb a datelor spațial-repartizate.
În sistem se stabilesc legături între codificarea geografică, poștală, cadastrală și de adresă a obiectelor, precum și între identificarea persoanelor și unităților de drept.
Modelarea structurală
Ca metodă de cercetare și demonstrare a diverselor structuri, funcții, procese prin intermediul imitării simplificate a lor; primirea cu ajutorul aparatului matematic de descriere formalizată a legăturilor reciproce între elementele sistemului și dinamica funcționării lui, avînd ca scop alcătuirea schemei structurale cu ajutorul mijloacelor computaționale.
Pentru sistemele geoinformaționale se utilizează modelarea matematico-cartografică ce constă în alcătuirea și analiza modelelor matematice după date, extrase din hartă; crearea hărților noi de producere în baza modelelor matematice, utilizarea sistemelor hărților electronice ca modalitate de reflectare a elementelor și obiectelor de teren.
Gestionarea datelor cartografice digitale
În sisteme se poate forma producție și documentație diversă: hărțile electronice cu informații speciale, programe, pronosticuri analitice, decizii inginerești a sarcinilor de utilizare.
Sistemul trebuie să asigure îndeplinirea operațiilor și procedurilor la soluționarea sarcinilor orientate problematic, stipulînd posibilitatea adresării concomitente, multiutilizatoare și în repetate rînduri la date și funcții.
Pentru eficacitatea prelucrării datelor de tip divers, trebuie să fie asigurată păstrarea lor corectă și accesul la nivel logic și nu fizic, asigurînd selectarea sistemului posibilității raționale de completare a interpelărilor fără de a modifica datele inițiale.
Colectarea extrem de completă, ce lichidează prelucrarea analitico-sintetică a datelor spațiale și utilizarea lor în repetate rînduri de către un număr mare de utilizatori.
Procesul de modelare și analiză trebuie să fie condițional separat de colectarea și monitoringul datelor. Proiectarea geoinformațională sau elaborarea programelor specializate de utilizare pot să se producă în baza utilizării, repetate a acelorași date, dar în diverse combinări. Informația integrată și utilizată, ce se conține în baza de date, poate să rămînă ne-modificată.
Inițial se creează baza tematică (de proiectare) de date, utilizînd instrumentele corespunzătoare. Apoi, prin intermediul mijloacelor programatice corespunzătoare se generează proiectul geoinformațional, în cadrul căruia se descriu toate reglările, ce țin de specificul informației prelucrate. Deoarece proiectarea geoinformațională este separată de baza de date, pot fi create cîteva proiecte în baza unei baze de date unice.
Fiecare proiect poate fi destinat pentru îndeplinirea operațiilor determinate cu baza comună de date și poate fi examinată ca un oarecare mediu cu caracteristicile lui individuale, care se pot modifica în corespundere cu destinația condiționată a produsului final.
În procesul prelucrării informației cartografice digitale se alcătuiește modelul electronic, din care datele pot fi transmise utilizatorilor în aspect electronic sau pot fi tipărite pe purtători rigizi.
Ierarhia infrastructurii sistemului
Gestionarea și coordonarea lucrărilor, privind crearea și dezvoltarea sistemului, posesiunea cu resursele informaționale integrate, se realizează de către centrul coordonator competent.
Baza centrală de date a sistemului conține date integrate a sistemelor corporative, ce sunt implicate în procesul de funcționare a sistemului în corespundere cu condițiile tehnico-economice ale schimbului informațional.
Accesibilitatea sistemului
Participarea la funcționarea și exploatarea sistemului și accesul la anumite masive a informației se realizează în baza determinării corecte a intereselor și sarcinilor participanților la procesul de creare și dezvoltare a sistemului, de asemenea, și a utilizatorilor.
Cerințe față de informația spațială
Datele, ce se conțin în GIS se reprezintă în tip de model spațial electronic a localității cu posibilitatea de modelare, de analiză spațială și soluționare a sarcinilor inginerești.
Masivele datelor spațiale din sistem se păstrează ca hărți electronice, ce reprezintă obiecte grafice a localității și fenomenele în complex cu informația adițională și de descriere.
Sistemul reprezintă totalitatea hărților electronice, unite prin intenții comune; reglementat și coordonat după scări, sistemele coordonatelor, conținut și semne convenționale; cu posibilități funcționale determinate a mediului de program.
Informația digitală despre teren trebuie să corespundă următoarelor cerințe:
1. Să se creeze în sistemele oficiale aprobate a coordonatelor și a proiecției cartografice:
2. Să se utilizeze clasificarea elementelor și obiectelor localității, corespunzătoare clasificării adoptate pentru harta topografică de bază la o scară de proporții mari.
3. Să dispună de structura necesară, minimală și reală a obiectului pentru soluționarea sarcinilor de utilizare.
4. Să asigure posibilitatea primirii automatizate a datelor despre așezarea obiectelor și caracteristica lor.
5. Să se formeze sub formă de date structurate în cadrul foii tradiționale de nomenclatură.
6. Să se asigure integrarea reprezentării după elemente și obiecte în regiuni separate, ce reprezintă foile tradiționale de nomenclatură sau a părților lor.
7. Să se asigure, pe cale programatică, transformarea informațiilor din forma raster în vector și invers.
8. Structura prezentării datelor în masive trebuie să asigure acces la orice element sau obiect și să asigure posibilitatea introducerii modificărilor și completării fără denaturarea datelor.
Mijloacele tehnice de creare a datelor spațiale
Pentru crearea GIS se utilizează mijloacele tehnice ce prevăd:
1. Primirea informației primare despre obiectele terenului combinînd următoarele posibilități de bază:
a) teledetecția: tipurile diverse de vederi și ridicările aeriene și cosmice, sub aspect analogic și digital;
b) digitizarea materialelor cartografice;
c) măsurările instrumentale;
d) ridicările foto și video, alte materiale grafice;
e) introducerea automată sau manuală a informației atributive și de serviciu.
Specificul utilizării setului enumerat a surselor de informații constă în deosebirea lor mare după plenitudine, caracter și exactitate, specificul reflectării terenului și proprietăților metrice.
2. Adaptarea sistemului semnelor convenționale tridimensionale cartografice, imaginii reale și concrete a obiectelor regiunii și metodicii descrierii a raporturilor logico-spațiale între ele;
3. Metodele de formare a modelelor digitale cu utilizarea informației cartografice primare și informației cu caracter informativ, care trebuie să asigure atît operativitatea vizualizării în dispozitivele buffer al sistemelor computerizate, cît și plenititudinea necesară, exactitatea și caracterul imaginii tridimensionale și dinamica lui conform condițiilor date.
4. Crearea sistemului de expert a formării conținutului modelului spațial al regiunii, ce asigură soluționarea sarcinilor de proiectare a imaginilor spațiale pe cale de turație a structurii de obiecte, generalizarea lui, simbolizarea și proiectarea pe ecran în proiecție cartografică necesară;
5. Reflectarea și analiza modelului spațial al terenului în stațiile grafice de muncă prin intermediul resurselor programatice specializate;
6. Posibilitățile soluționării sarcinilor de calcul, reieșind din componența și conținutul lor, determinate de către utilizatorii informației.
Tehnologia crearii datelor spațiale
Procedee tehnologice de bază ale creării hărților electronice sunt:
a) determinarea automată a imaginilor;
b) generalizarea cartografică;
c) utilizarea resurselor programatice multimedia;
d) utilizarea aparatelor sistemelor de expert;
e) instalarea telecomunicației logico-spațiale.
Condițiile de integrare a resurselor informaționale
Pentru crearea infrastructurii unice a datelor spațiale este necesară existența proceselor ce constituie:
1. Standardele de prezentare și de schimb cu date spațiale.
2. Existența datelor spațiale omogen identificate în sistemele informaționale.
3. Mediul favorabil de funcționare.
Standardul datelor spațiale
Indiferent de selectarea modelului de prezentare și de schimb cu date spațiale, standardele, oficial acceptate ca naționale, trebuie să prevadă pentru toate sistemele informaționale integrate regulile unice de prezentare, identificare și descriere a obiectelor.
Standardele includ domeniile de aplicare, referințele normative, definiții, semnificațiile și abrevierile; cerințele față de sistemul de clasificare și codificare, cerințele față de descrierea digitală, față de formatele schimbului de date, față de sistemul semnelor convenționale; datele bibliografice.
Standardele trebuie să reflecte următoarele aspecte de bază:
1. Modelele conceptuale și logice ale datelornumerice și a hărților digitale ce stau la baza reprezentării datelor.
2. Descrierea celor utilizate: terminologiei, tipurilor de hărți electronice și digitale, scării, proiecțiilor, linierilor, sistemelor de coordonate.
3. Reguli de identificare, clasificare, codificare, reprezentare digitală a informației cartografice.
4. Metode de reprezentare și codificare a informației despre calitatea datelor (exactitate, plenitudine, concordanță) și informații ce descriu datele numerice (metadate).
5. Descrierea tipurilor și metodelor de codificare a datelor spațiale utilizate și primitivelor ne-spațiale.
6. Descrierea structurii datelor.
7. Descrierea structurii fișierelor de schimb.
8. Lista purtătorilor de utilizare a datelor.
9. Descrierea mecanismului (protocolului) schimbului de date între consumatori.
10. Bibliotecile semnelor convenționale și fonturilor.
Standardizarea prezentării și schimbului de date spațiale; se referă la orice tip de informație (geometrică și de descriere) și la toate sistemele informaționale de orice nivel, ce aparține integrării în GIS Aceasta se referă la standardizarea viitoarelor sisteme și sistemelor deja existente (sau ca minimum – standardizarea schimbului de date între sistemele informaționale).
Mediul de funcționare
Mediul de funcționare trebuie să asigure corectitudinea și raționalitatea utilizării informației și funcțiilor, respectarea intereselor participanților procesului de creare, funcționare și exploatare a sistemului.
Principalele aspecte de activitate, care determină mediul de existență a GIS sînt:
1. Juridic care determină procesul de dezvoltare și armonizare a mediului juridico-normativ de dezvoltare și exploatare.
2. Economic care se deduce în determinarea și realizarea eficacității de creare și dezvoltare, condițiile de reciprocitate, accesibilității utilizării informației.
3. Tehnic ca asigurare metodico-tehnologică a tuturor proceselor, documentarea și realizarea tehnică a sistemului.
4. Instituțional care include crearea infrastructurii resurselor informaționale interamurale și deciziile ce țin de personal.
Prelucrarea definitivă a tuturor aspectelor enumerate va permite realizarea în întregime a sistemului și componentele lui, ca un organism unic într-un mediu armonios.
Particularitățile procesul de integrare a resurselor informaționale
În plan tehnologic GIS reprezintă un complex informațional de telecomunicații, care conține informația spațială și pachetul programelor funcționale aplicate de utilizare.
Condițiile tehnico-economice de integrare trebuie să prevadă utilizarea comună și reciproc avantajoasă a informației complexe și a complexului funcțional al sistemului.
Structura complexului funcțional
Resursele programatice de utilizare în GIS pot fi divizate în câteva grupe:
1. Nucleul sistemului geoinformațional (ca instrument de prelucrare a informației spațiale), ce realizează funcțiile de bază ale cartografiei tematice și electronice și prelucrării de sistem a datelor geografice:
a) introducerea datelor grafice și de descriere de pe diverse utilaje;
b) transformarea formatelor;
c) asigurarea păstrării datelor de tip divers;
d) redactarea și convertirea datelor;
e) prelucrarea interpelărilor la datele spațiale;
f) asigurarea interfeței și instrumentelor de utilizare.
2. Modulele de asigurare a legăturii cu sistemul ales de gestionare a bazelor de date.
3. Modulele de extindere destinat pentru indeplinirea funcțiilor specifice de prelucrare a informației spațiale:
a) analizarea și modelarea spațială tridimensională;
b) alcătuirea suprafețelor și diagramelor statistice pentru analizare;
c) extinderea posibilității de tipărire a hărților;
d) geocodificarea, adică fixarea automată de adrese;
e) comprimarea raster-elor și crearea mozaicului;
f) crearea prezentărilor animate.
4. Mijloacele de asigurare a accesului multiutilizator și concomitent a accesului lichidat la depozitul de date spațiale.
5. Resursele programatice de utilizare, destinate realizării funcțiilor, care lipsesc în modulele standardizate ale sistemului.
Tendințele de bază ale dezvoltării integrate a sistemului
Tendința dezvoltării de bază constă în sporirea permanentă a funcțiilor nucleului geoinformațional și mărirea cantității modulelor de extindere.
Posibilitățile funcționale ale sistemului, care permit realizarea cercetărilor, analizării și modelarea, se elaborează de către persoanele care au creat sistemul conform sarcinilor utilizatorilor, în corespundere cu sarcinile lor tehnice sau setul–tip a celor mai aparente, soluționate prin intermediul utilizării datelor geoinformaționale.
Modul cel mai rațional de soluționare a sarcinilor de utilizare constă în utilizarea maximală a modulelor standardizate de program, asigurate de către persoanele care elaborează sistemul.
În scopul economisirii timpului și resurselor financiare, excluderii dublării și paralelismul elaborărilor departamentale de sistem, este necesară excluderea practicii elaborării produselor programatice de utilizare, care se dublează, sau mijloacele internaționale licențiate de program (brand name), în privința soluționării sarcinilor aplicate de utilizare.
Sarcinile de utilizare, ne-soluționate de mijloacele standardizate a resurselor programatice a mediului GIS, trebuie soluționate în baza extinderii posibilităților standardizate prin intermediul elaborării modulelor funcționale, suplimentare, aplicative și de utilizare.
Sarcinile specifice de utilizare pot să necesite elaborarea resurselor programatice specializate și suplimentare, care în nucleul său se bazează pe funcțiile standardizate. Totodată, este necesară realizarea cercetării existenței modulelor de program, necesar în alte sisteme informaționale departamentale.
Proiectarea geoinformațională, cu destinație specială, se realizează individual după sarcina concretă (sau complexul de sarcini), în baza sarcinii tehnice în care sînt descrise detaliat cerințele față de posibilitățile funcționale ale resurselor programatice aplicate de utilizare, conținutul și parametrii informației inițiale, prezentate de către client, în baza căruia se va realiza analizarea, calculul, modelarea.
Soluționarea sarcinilor de utilizare se realizează de către departamentele de ramură, în privința problemelor referitor la competența lor.
În cazul, cînd soluționarea sarcinilor necesită consolidarea informației a cîteva departamente de ramură sau prelucrarea funcțiilor de utilizare a sistemului pentru un cerc larg de utilizatori, lucrările pot fi îndeplinite de către subdiviziunile de producere ale Departamentului Tehnologii Informaționale, în bază de contract cu departamentele implicate.
Interdependența între baza centrală de date și resursele departamentale se alcătuiesc după principiul de excludere a dublării elaborării funcțiilor aplicate; și utilizarea după posibilități, elaborărilor departamentale suplimentare și complicate în măsura dezvoltării cerințelor față de lista și componența sarcinilor de utilizare soluționate centralizat.
La elaborarea principiilor de alcătuire comună a spațiului informațional unic, vor fi maximal utilizate și luate în considerație soluționările existente în instituții. Modificării pot fi supuse numai structurile datelor și modulele de program, incluse în nucleul informațional integrat, și numai la acel compartiment, în care aceasta împiedică utilizării lor în nucleu.
Coordonarea procesului de integrare
În condițiile limitării resurselor financiare, de timp și de personal sporește necesitatea consolidării mijloacelor în privința utilizării practice a tehnologiilor actuale efective, prin intermediul structurii competente, pentru coordonarea procesului integrării sistemelor informaționale într-un spațiu informațional unic.
Luînd în considerație dimensiunile reduse ale statului, structura autorității executive, dezvoltarea insuficientă a telecomunicației, este utilă crearea unei bănci unice de date a sistemului, proprietarul căreia este Departamentul Tehnologii Informaționale în calitate de organ de stat, răspunzător de informatizarea republicii. Implementarea unei astfel de abordări va permite micșorarea timpului și cheltuielilor la crearea sistemului.
Lasând drepturile și obligațiile elaborării sistemelor informaționale în competența departamentelor, centrul competent de coordonare trebuie să ia asupra sa misiunea consolidării resurselor, coordonării și integrării lucrărilor de asigurare a departamentelor cu regulile identificării unice a obiectelor informaționale, structurilor și conținutul clasificatoarelor și codificatorilor de utilizare comună, descrierea obiectelor informaționale în bazele de date textuale și grafice.
Prelucrarea nemijlocită a sarcinilor enumerate și crearea proiectelor actelor normative trebuie să se realizeze în comun cu structurile cointeresate.
Crearea sistemului se alcătuiește în baza activității comune conform principiului structurii repartizate. Bazele de date, registrele, cadastrale, Sistemele informaționale geografice regionale și de ramură trebuie să fie create de elementele structurale ale sistemului de gestiune GIS conform procedurii determinate. Toate elaborările de stat trebuie să se realizeze ca module standardizate de program și seturi a datelor textuale și grafice.
În eforturile comune, ale Departamentului Tehnologii Informaționale și departamentelor cointeresate, urmează să se descrie detaliat structura integrată a GIS, cu determinarea corelației între subdiviziunile departamentale de aplicare comună și subsistemele speciale, destinate administrării și realizării funcțiilor integrate. Concomitent vor fi determinate condițiile de interdependență tehnico-economică, costul realizării tuturor problemelor și surselor.
Schema de integrare a resurselor informaționale prezentată presupune coordonarea corectă cu principiile calculării reciproce ale departamentelor pentru informația prezentată și utilizată.
3.3. Cum funcționează un GIS
Legarea informațiilor din diferite surse
Dacă îmbinăm folosirea informațiilor referitoare la drumurile din județul Prahova cu utilizarea fotografiilor aeriene, vom putea preciza în care zone se vor construi noi drumuri în anumite luni ale anului. Un GIS poate utiliza informații provenind din surse diferite, în formate diferite și vă poate ajuta să operați asemenea analize. Condiția esențială pentru datele sursă este aceea ca locațiile pentru variabile să fie cunoscute. Poziționarea poate fi reprezentată prin coordonatele x,y si z longitudine, latitudine și înălțime, ori prin sisteme precum coduri poștale sau marcaje de autostrăzi. Oricare dintre variabilele care pot fi identificate spațial pot fi incluse într-un sistem GIS. Diferite tipuri de informații sub forma de hărți pot fi integrate într-un sistem GIS.
Fig. 2. Date digitale liniare privind drumuri
Un GIS poate, de asemenea, să convertească informațiile digitale existente, care nu sunt sub formă de hărți, în formate pe care să le recunoască și să le folosească. De exemplu, imaginile digitale provenite de la sateliți, pot fi analizate în scopul de a produce un strat de informații digitale despre zonele cu vegetație.
Fig.3. Imagine satelitară în format raster
Date pentru GIS
Fig.5. Tipuri de date pentru GIS.
Captarea datelor
Cum utilizează un GIS informațiile dintr-o hartă? Dacă datele ce urmează a fi utilizate nu sunt încă în format digital, adică într-o formă recunoscută de către calculator, există mai multe tehnici prin care aceste informații pot fi capturate. Harțile pot fi digitizate, sau trasate cu ajutorul mouse-ului, pentru a colecta coordonatele diferitelor elemente .
Dispozitivele electronice de scanare pot de asemenea converti liniile și punctele de pe o hartă în format digital.
Un GIS poate fi utilizat pentru a evidenția corelațiile spațiale existente între obiectele ce sunt reprezentate pe hartă. În vreme ce un sistem CAD tradițional utilizat în mapping reprezintă un drum ca o simplă linie, un sistem GIS poate recunoaște acest drum ca și granița între terenuri extravilane și dezvoltările urbane sau ca și legătură între Main Street și Blueberry Lane.
Captura datelor – introducerea datelor în sistem – este componenta cu cele mai mari cerințe din punctul de vedere al resurselor de timp din cadrul unui GIS. Fiecare apariție a obiectelor dintr-o hartă trebuie specificată; la fel și relațiile spațiale dintre ele. Editarea informației capturate automat poate fi, de asemenea, dificilă. Scanerele electronice înregistrează petele de pe o hartă cu aceeași acuratețe cu care capturează elementele interesante de pe hartă. De exemplu, o astfel de pată poate duce la conectarea a două linii care nu ar trebui să se întâlneasca. Astfel de informații nedorite trebuiesc editate sau eliminate din fișierul de date.
Integrarea datelor
Fig. 7. Integrarea datelor într-un GIS
Un GIS poate face posibilă legarea, sau integrarea, unor informații dificil de reprezentat în orice altă formă. Deci, un GIS poate utiliza combinații ale variabilelor cartografiate pentru a construi sau analiza noi variabile.
În funcție de subiectul studiului elaborat se pot culege datele geospațiale din :
Hărți de bază – ale străzilor și soselelor principale; granițe pentru recensământ, poștă, arii politice, râuri și lacuri, parcuri și marcaje între proprietăți, etc.
Hărți și date în legătură cu afaceri – date referitoare la recensământ/demografie, consumatori de produse, servicii financiare, asistență medicală, avere imobilă, telecomunicații, servicii de urgență, criminalistică, reclame, inființare de afaceri, transport.
Hărți și date referitoare la mediul înconjurător – date referitoare la mediul înconjurător, imagini din satelit, topografie, resurse naturale.
Hărți generale – hărți ale lumii și ale țării.
Pe baza acestor tipuri de informații, în urma prelucrării și analizei lor, produsul final al GIS se poate prezenta ca : hărți topografice, hărți geologice, imagini hard-copy sau digitale, fotografii aeriene, modele trasate digital, tabele tip database, hărți izoterme, rapoarte statistice, formate multimedia, etc.
Fig. 8. Relația GIS cu datele inițiale și cu produsele sale
Tipurile de date necesare unui proiect GIS trebuie prelucrate pentru a fi compatibile cu sistemul. De exemplu informațiile geografice sunt disponibile la diferite scări, grade de detalii sau grade de precizie. Înainte de a fi integrate, trebuie transformate la aceeași scară. Aceasta transformare se realizează temporar – pentru o afișare propusă, sau permanent – pentru analiză.
Tehnologia GIS oferă mai multe instrumente pentru prelucrarea datelor spațiale și pentru înlăturarea celor inutile. Astfel, dacă informațiile culese nu sunt în format digital, se convertesc. De exemplu scanarea unei hărți, convertește liniile și punctele de pe o hartă în informații digitale.
Fig. 9. Distribuirea datelor geografice pe straturi de informații
Este practic ca stocarea datelor spațiale să se realizeze în straturi. De exemplu, pentru un județ :
stratul l = proprietăti de graniță și tipuri de pământ (hărți de arii)
stratul 2 = rețele de drumuri și căi ferate (hărți de linii)
stratul 3 = caracteristici de teren (hărți de contur)
stratul 4 = localizare de școli și spitale (hărți de puncte)
Natura oricăror activități economice, sau de orice alt tip cu dimensiune spațială, nu poate fi ințeleasă propriu-zis, fără să ne referim la caracteristicile lor spațiale, care sunt de două tipuri :
localizarea – coordonatele locului, numele locului, codul poștal,etc.
atributele – caracteristici sau proprietăți asociate cu localitatea, păstrate în tabele, de exemplu populația, venituri anuale, vegetația, etc.
Proiecții și întregistrări
O hartă reprezentând proprietățile poate fi la o scară diferită de o hartă a solului. Informațiile geografice dintr-un GIS trebuiesc prelucrate (înregistrate) astfel încât să se potrivească cu informatiile din alte hărți. Înainte ca datele digitale să poată fi analizate, ele trebuie să suporte și alte modificări – conversie a proiecției, de exemplu – care fac posibilă integrarea lor în GIS.
Proiecția este o componentă fundamentală a procesului de realizare a unei hărti. Proiecția reprezintă o interpretare matematică a translației informației din suprafetele curbe tridimensionale ale Pământului în format bidimensional – ecran, hârtie. Proiecții diferite sunt utilizate pentru diferite tipuri de hărți deoarece fiecare proiecție în parte este portivită unui anumit tip de utilizare. De exemplu, o proiecție ce reprezintă cu precizie forma continentelor va distorsiona dimensiunile lor relative.
În timp ce cea mai mare parte a informației dintr-un GIS provine din hărțile existente, acesta utilizează puterea de calcul a computerelor pentru a integra informația digitală, provenită din surse diferite într-un proiect comun.
Fig. 10. O hartă a proprietăților este prezentată în verde și suprapusă peste o hartă a
solului, în roșu. Cele două hărți au scări și proiecții diferite.
Proiecția hărții ( în verde) a
fost modificată pentru a se potrivi cu scara și proiecția hărții solului (în roșu)
Structura datelor
Poate o hartă a proprietăților să fie legată de o imagine satelitară, un indicator temporal pentru utilizarea terenurilor? Da, dar întrucât datele digitale sunt colectate și stocate în moduri diferite, două surse pot să nu fie în întregime compatibile. Deci, un GIS trebuie să fie capabil să convertească datele dintr-o structură în alta.
Imaginile satelitare care au fost interpretate cu ajutorul computerului pentru a produce o hartă a utilizării terenului pot fi “citite” de GIS într-un format raster. Fișierele de tip raster constau în rânduri de celule uniforme codificate în funcție de valoarea datelor (fig.). Un exemplu ar putea fi clasificarea acoperirii terenului.
Fig. 11. Exemplu de fișier de tip raster Fig. 12. Exemplu de fișier de tip vector
În general, seturile de date vector sunt economice în termeni de “dimensiunea fișierului” și au un grad ridicat de precizie pozițională, dar sunt relativ dificil de utilizat în computerizarea matematică. Seturile de date de rețea tind să ocupe mai mult loc in fișier și au o rezoluție mai slabă, dar se lucrează mai ușor, matematic.
Fișierele de date de tip raster pot fi manipulate cu ușurință de computer , dar ele sunt adesea mai puțin detaliate și pot fi mai slab vizualizate în comparatie cu fișierele de date de tip vector (fig.), care pot aproxima mai bine hârtile tradiționale. Datele vectoriale digitale au fost capturate ca puncte, linii (serii de puncte de coordonate), sau suprafețe (forme mărginite de linii).
Fig. 13. Vedere mărită a aceluiași fișier GIS, văzut atât în format raster cât și în format vectorial
Restructurarea datelor poate fi făcută de GIS care convertește datele în diferite formate. De exemplu, GIS poate fi folosit pentru a converti o imagine satelitara într-o structură vectorială generând linii în jurul tuturor celulelor de acelasi tip determinâd în același timp relații spațiale de celule, de exemplu alăturare sau includere.
3.4. Tehnici de procesare și analiză
Un GIS funcțional și elaborat trebuie să realizeze produse noi și să se adapteze la integrarea diverselor tipuri de date, precum și la alegerea tipurilor de probleme.
Unele tipuri de instrumente analitice utilizate în rezolvarea unor sarcini (Tasks) GIS :
1. Analiza de vecinatate (proximity analysis):
Se utilizează un proces denumit “ buffering” (zonare) pentru a determina relația de vecinătate dintre elemente geografice distinctive. (de exemplu inventarirea parcelelor de-a lungul unei șosele, evaluarea pagubelor în urma unui cutremur).
2. Analiza suprapusa (overlay analysis):
Se integrează diverse straturi de date, prin superpoziționare sau asamblare spatială (de exemplu două sau mai multe straturi de hartă, utilizate pentru a se realiza un nou strat de hartă; metoda se preteaza la studii pe soluri, vegetație sau, proprietate de terenuri cu evaluare de taxe, etc.)
Fig. 16. Prezentare schematică a unei analize suprapuse
3. Analiza de retea (network analysis):
Sunt explorate legăturile dintre elemente geografice distincte (de exemplu pentru o rețea de drumuri: timpul de călătorie, accesibilitatea sau impedanța de-a lungul sistemului de drumuri, riscurile accidentelor, etc.)
4.Analiza digitala de teren (digital terrain analysis):
GIS poate construi modele tridimensionale în care topografa unei localizări geografice se reprezintă în coordonate x,y,z; datele de teren sunt astfel vizualizate tridimensional.
5.Vizualizarea
Pentru multe tipuri de operații geografice rezultatul final este mai bine vizualizat ca hartă sau ca grafice. Afișarea hărții poate fi integrată cu comentariu sonor, vedere tridimensională, imagini fotografice, multimedia, etc.
3.5. GIS și alte sisteme de informare geografică
Fig. 17. Natura interdisciplinară a GIS
O serie de informații geospațiale se pot obține prin metode moderne oferite de observarea aeriană a pământului:
1.Sistemul de poziționare globală – GPS (Global Positioning System) GPS reprezintă un sistem de sateliți ai pământului care prevăd informații de timp și spațiu; aceste informații permit receptoarelor GPS să calculeze poziții pe pământ. Semnalele pot fi primite de la cel puțin trei sateliți cu scopul de a stabili poziția receptorului în coordonate latitudine/longitudine (sau în coordonatele unui sistem național de coordonate). Măsurătorile de la un al patrulea satelit sunt necesare pentru a calcula altitudinea poziției vizate. În principiu, configurația GPS constă din trei componente:
“n” sateliți ( n=<3 )
receptor aerian mobil
receptor într-o bază de poziție geografică cunoscută (necesar pentru efectuarea corecțiilor diferențiale ale semnalelor inițiale de la sateliți).
Fiecare satelit are la bord un computer și un ceas atomic foarte precis. Computerul calculează orbita satelitului pentru o săptămână, de exemplu, și prezice condițiile ionosferice pentru acest interval. Consultându-și ceasul și datele generate de computer, satelitul își anunță poziția pe cer , la fiecare microsecundă.
2.Senzori electronici aerieni (Remote sensing)studiază fenomene percepute din aer sau de la sateliți. Se pot supraveghea arii foarte întinse, la un cost relativ scăzut. Asfel, este vorba de zonele arctice, deșerturi, arii împădurite, mlaștini și regiuni muntoase. Acest studiu prevede interpreți experimentați, cu cunoștințe de condițiile pământului (geomorfologie, vegetație, soluri și compoziție minerală).
Senzorii utilizați pot fi de două tipuri :
senzori pasivi – operează asemănător ochiului omensc, prin detectarea radiației reflectate de către obiectele observate (radiație de la soare sau de la altă sursă de iluminare ).
senzori activi – observarea activă se realizează într-o manieră inversă: energia este transmisă de către senzor însuși, reflectându-se înapoi la impactul cu obiectul ( ecou “backscatter”) și este inregistrată de către senzor. În remote sensing, radarul de microunde ( Radio Detection And Ranging) operează prin senzori activi.
O imagine radar oferă posibilitatea observării unor fenomene sau aspecte ale suprafeței pământului prin obstacole ca : nori, apă, zăpadă sau vegetație subțire. Radarul este deasemeni foarte util, din cauză că accentuează neregularitățile de la suprafața pământului, observate pe imaginile obținute prin remote sensing.
3.6. Managementul unui GIS
Un factor deosebit de important pentru funcționarea eficientă a unui GIS îl constituie administrarea volumului mare de date spațiale. Această administrare se află într-un sistem complex de relații cu : structura de date, problema propusă pentru studiu, platformele hardware și software, dar, nu în ultimul rând, și cu managementul interfeței umane. Administrarea instalațiilor GIS poate implica deasemeni protejarea și instrucția personalului. Interfața umană poate fi adesea trecută cu vederea dând preferință poate, specificațiilor hardware sau cumpărării de noi database digitale.
Este la fel de importantă cunoașterea organizației personal ca și considerarea valorilor și beneficiilor funcționării GIS. Ca urmare, managementul GIS trebuie să includă programe de pregătire interne și externe, publicații referitoare la personal, ca și cele referitoare la hardware, software și date.
In legatură cu evoluția unui GIS, cu cât acesta este mai integrat într-o organizație largă de sisteme informaționale, forma de “output” se poate schimba. Rezultatele analizei GIS pot fi trecute direct în asfel de sisteme; astfel, output-ul poate lua mai repede forma ( ca hartă ,tabel, raport), ca un fișier care prevede direct input într-un alt sistem-computer.
Fig.18. Schema utilizării GIS de către autoritățile locale
Numeroase companii care au utilizat GIS în afacerile lor, au remarcat :
– fluidizarea serviciilor pentru clienți
– reducerea costurilor achizițiilor de teren, printr-o mai bună analiză
– reducerea costurilor de întreținere a flotei, printr-o logistică mai bună
– analize rapide de date, care au permis luarea de decizii optime
GIS reprezintă un instrument ideal pentru practicieni într-un domeniu larg de câmpuri de aplicare. În prezent este utilizat constant în departamentele guvernamentale, autorități locale, organizații comerciale, organizații preocupate de mediul înconjurător.
4. Studiu de caz
4.1. Definirea unei aplicații GIS
Toate simbolurile grafice ce alcatuiesc o harta sau o aplicatie GIS se numesc obiecte. Aceste obiecte sunt impartite atat dupa semnificatia lor cat si dupa figura geometrica cu care sunt desenate.
Impărțirea obiectelor în nivele(clase) și subnivele(subclase)
Definirea structurii unei aplicatii GIS trebuie obligatoriu sa faca parte dintr-un subnivel . De asemenea orice subnivel va trebui sa apartina unei nivel. De exemplu in nivelul numit "Nivel 1 – Contur" vom avea subclasele:”Delimitare judet Prahova” si “Lac Paltin”. “Nivel 2 – Trasee”este un nivel care cuprinde subnivelele „Sosele”, „Ape”, „Cai Ferate” , iar “Ape” este un subnivel care cuprinde apele: ”Prahova” , ”Doftana” , ”Teleajen” , „Tohaneanca” , „Cricovu Sarat”.
Deci obiectele ce deseneaza traseul apelor vor apartine nivelului “Nivel 2 – Trasee”.Principala caracteristica a unei subclase este aceea ca toate obiectele care ii apartin vor fi desenate cu acelasi simbol geometric : punct, poligon, linie franta, retea sau text. Din cadrul unei clase pot face parte subclase ce au simboluri diferite. Fiecare obiect adaugat intr-o subclasa mosteneste obligatoriu simbolul geometric de desenare (punct, poligon, retea sau text) , dar poate sa aiba propriile atribute: culoare, marime, etc.Utilizatorul poate dezvolta structura unei aplicatii prin adaugarea de noi clase si subclase.
Aplicația Editor GIS
Există un domeniu inepuizabil de aplicare a studiilor geografice bazate pe utilizarea GIS. Capitolul 2 se referă la programul denumit Editor Gis ce oferă un prim pas în reprezentarea diverselor elemente geografice de interes statistic, economic, turistic, sau didactic.
Scurtă prezentare a programului
Aplicația Editor Gis este un program care se încadrează în tehnologia GIS de gestionare și prelucrare a informațiilor geografice folosind un model hibrid de stocare a datelor spațiale.
Programul este capabil să deseneze și să editeze hărți pornind de la baze de date de tip SQL (Interbase) ce respecta structura bazei de date implicite(ROGIS.GBD)
Ca funcții specifice se asigură urmatoarele:
– vizualizare, micșorare, mărire;
– deschidere,cautare, localizare harta;
– editare retele, texte;
Fig. 19. Ecranul aplicației EDITOR GIS
Descrierea modului de lucru cu programul
Sistemul include functii de tip GIS, precum si informatii specifice bazelor de date relationale.
Ecranul principal al sistemului este format din urmatoarele componente:
Meniul de sus – se activeaza cu mouse-ul.
Meniul „Deschide Harta” – deschide o alta harta dintre cele instalate pe calculator. Se deschide o fereastra in care sint afisate hartile existente. Se selecteaza cea dorita, si se apasa butonul de OK. Harta implicita (harta care se incarca la pornirea programului) este cea a Judetului Prahova (Prahova.gdb).
Meniul „Vizualizare” permite selectarea obiectelor care vrem sa fie afisate. Astfel , daca dorim sa se afiseze decat conturul judetului si orasele vom deselecta de la submeniul „Nivel 1 – Contur” subclasa ”Lac Paltin” ,deselectam si meniul „Nivel 2 – Trasee” si de la submeniul Nivel 3 – Localitati” vom deselecta subclasele Comune si Municipiu.Astfel harta va fi afisata astfel:
Fig. 20. Reprezentarea localităților
Funcții de mărire-micșorare
Afișarea hărții se va face la o scară care să permită vizualizarea întregii hărți. Pentru a mări o anumită zonă se folosește meniul Dimensiuni și se selectează una din opțiunile „Mărire” sau „Micșorare”. Redimensionarea hărții se mai poate face si cu tastele „+” si „-”.
Funcții de deplasare
Pentru deplasarea in cadrul hartii se pot folosi sagetile.Acestea asigura o deplasare in toate directiile.
Programul Editor Gis permite editarea claselor si subclaselor.La pornirea programului modul de editare este pornit. Prin actionarea meniului „Mod Editare” se poate renunta la editarea coordonatelor siculorilor de afisare si ramane activ doar modul de vizualizare.
Editarea
Atunci când se dorește editarea anumitor subnivele se poate face acest lucru prin folosirea meniului „Editare puncte”. Se va alege nivelul dorit si va aparea o fereastra pentru selectarea unui obiect: un anumit rau , o anumita sosea, conturul judetului Prahova, conturul lacului Paltin, sau coordonatele unei localitati.
Fig. 21. Editare puncte
Programul se pozitioneaza pe prima coordonata a subnivelului .Daca se doreste editarea altui punct se va actiona unul din meniurile „<<” , „>>” sau „1” apoi se va actiona meniul „Edit”.
Pentru editarea culorilor cu care se afiseaza fiecare subnivel se foloseste meniul „Editare tipuri”.
Adaugarea unui obiect
Pentru adaugarea unui obiect se actioneaza meniul „Adaugari” se va selecta din submeniu daca se doreste un contur , un nou traseu sau o noua localitate precum si tipul traseului sau al localitatii.
Va aparea o fereastra in care trebuie scrisa denumirea noului obiect si apoi se foloseste meniul „Edit”.Implicit orice contur sau traseu trebuie sa aiba minim 3 coordonate.Pentru a definii mai mult de trei coordonate se va folosii meniul „Adaugare Puncte”.
Meniul „Legendă” oferă posibilitatea de a ascunde Legenda atunci cand aceasta acopera harta. Atentie! Daca se modifica culorile obiectelor legenda nu va mai corespunde.
Meniul „Ajutor” oferă informații despre modul de lucru cu programul.
5. Concluzii
Lucrarea prezintă aspecte teoretice referitoare la utilizarea GIS în diverse domenii din societate contribuind prin produsele sale la adoptarea celor mai bune decizii de importanță pentru organizarea vieții.
Studiul de caz prezintă o aplicație GIS de mici dimensiuni. S-a ales ca subiect de lucru desenarea hărții judetului Prahova,dar ofera și posibilitatea de a deschide și trasa o altă hartăa.
Acest proiect de nucleu pentru un sistem GIS se poate dezvolta ulterior, cu includerea și a altor elemente geografice de interes, ca obiective turistice, relief , rețele de transport petrol, etc.
Un astfel de proiect poate fi utilizat în studiul geografiei pe calculator, în scop didactic. De asemeni poate servi ca model de executare și a unor proiecte de interes pentru autoritățile locale, în realizarea unor hărți de cadastru sau a unor situații referitoare la structura populației, extinderea spațiilor de locuit sau organizarea serviciilor de urgență pentru necesitățile populației.
GLOSSAR
ADDRESS MATCHING – mecanism de punere în relație a două fișiere, folosind adrese (stradă, cod poștal) cu diferite obiecte (obiecte în comun ).
AERIAL PHOTOGRAPHY – proces prin care sunt luate fotografii ale suprafeței pământului, de pe o platformă aeriana (de obicei avion). Obținerea de fotografii pe verticală, care sunt parțial suprapuse (imagine stereoscopică).
ALGORITHM – procedeu utilizat în computer pentru a rezolva probleme matematice; constau de obicei dintr-un set de reguli scrise in limbaj de computer.
AMERICAN NATIONAL STANDARDSS INSTITUTE (ANSI)- standardele ANSI au fost stabilite pentru mai multe elemente GIS și sisteme computerizate.
ANALOGUE – un semnal electronic variat continuu (contrast cu binary sau digital); termenul este utilizat deasemeni pentru a descrie produse tradiționale, hărți și fotografii aeriene.
ARC – o linie care uneste un set de puncte care pot forma o latură a unui poligon; punctele de la de la capătul arcului se numesc noduri.
AREA – o unitate fundamentală a informației geografice definită prin granițe continui, închise; deasemeni cunoscută ca poligon. Exemplele includ câmpuri, țări, lacuri, domenii locale de autoritate, districte școlare, etc.
ATTRIBUTES – Categorii de informații asociate cu elementele geografice- trăsaturi carcteristice de natură geografică; de exemplu, atributele unei linii reprezentînd un râu, pot include : numele râului, clasa râului, tipul de suprafață și agenția service.
AUTOMATED CARTOGRAPHY – proces de trasare a hărților cu ajutorul unor procedee afișate bazate pe computer, ca plotters sau monitoare.
AUTOMATED MAPPING/ FACILITIES MANAGEMENT (AM/FM) – sisteme folosite de autoritățile publice și alte grupuri, pentru administrarea unor database prevăzute să organizeze rețele de șosele, conducte sau rețele de cabluri.
BUFFERING – o operație analitică în GIS care generează o caracteristică sau un set de caracteristici definite printr-o distanță specifică în jurul unui element geografic.
COMPUTER AIDED DESIGN (CAD) – software folosit pentru generarea unui desen sau hărți; combinația dintre un pachet CAD cu o database, poate fi utilizată pentru a crea un GIS.
DATA – observații raportate care fac legătura între elemente ale lumii reale; datele pot fi cantitative (numerice) sau calitative (ne-numerice)
DATABASE- un set de date raportate , care fac legatura între grupuri de elemnte în lumea reală ; "geographical database se răsfiră în "inima" oricărui GIS."
NETWORK- o serie înlănțuită de șiruri de elemente; rețele de străzi, de râuri, de șosele .
PIXEL – o celulă de rețea , într-o rețea regulată; blocul de bază al construcției în modelul raster.
RASTER DATA – date geografice organizate în formă de rețea; fiecare celulă rețelei (pixel) conține un număr reprezentând valoarea sau clasa unui element.
REMOTE SENSING – procesul prin care imaginile suprafeței pământului se procură prin senzori electronici montați la bordul sateliților.
SPATIAL DATA – date geografice conținînd elemente ce descriu localizarea pe suprafața pământului.
VECTOR DATA – reprezentarea realității în formă de elemente discrete (puncte, linii sau arii) a căror localizări sunt stocate sub forma coordonatelor x,y.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Definirea Unei Aplicatii Gis In Cadrul Bazelor de Date Spatiale (ID: 149698)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.