Untersuchung und Bewertung zur Interoperabilität von Geodaten in räumlichen Datenbanken

Die Daten werden bei relationalen Datenbanken mengenorientiert in Form einer Tabellenstruktur, in der alle Datentypen und Beziehungen definiert werden, in Tabellen (Relationen) gespeichert. Für eine ausführliche Einleitung in Relationen siehe [Hei01]. Kennzeichen dieser Datenbanken ist, dass sie eine Drei-Ebenen-Architektur nach dem ANSI-SPARC Modell besitzen. Dadurch ist eine strikte Trennung von Daten (auf der Festplatte), Datenlogik (Verwaltung übernimmt das Datenbankmanagementsystem (DBMS)) und Anwendungslogik (z. B. GIS-Client) gewährt. Außerdem existiert eine einheitliche Datenbanksprache zur Definition, Abfrage und Manipulation der Daten (z. B. SQL), eine Einbettung dieser Sprache in kommerzielle Programmiersprachen (SQLJ), kontrollierter Mehrbenutzerbetrieb sowie Datensicherheitsmechanismen. Relationale Datenbanken sind optimiert auf schnelle, kurzlaufende Abfragen und Transaktionen für folgende einfache Datentypen: • • • • Integer Float Character, String Datum und Uhrzeit, Zeitintervall [...]

Abschließend folgt ein ausführlicher Vergleich mit den Vor- und Nachteilen der drei Datenbanksysteme. Kapitel 3 gibt eine Einführung in die drei GI-Systeme MapInfo Professional 6.5, Geomedia Professional 4.0 und ArcView3.2/ArcSDE 8.1. Es wird die Anbindungen der GI-Systeme an die Datenbanken beschrieben und analysiert. Dabei wird primär auf die Unterstützung vorhandener Ansätze zur Speicherung der räumlichen Daten in den Datenbanksystemen und deren räumlichen Indizierungen eingegangen. Bei einigen GISystemen erfolgen diesbezüglich auch eigene Implementierungen, die über die vorhandenen Möglichkeiten der Datenbanksysteme hinausgehen. Abschließend zu jedem GI-System erfolgt ein Vergleich zwischen den realisierten Anbindungen an die Datenbanksysteme. Kapitel 4 baut auf die im vorherigen Kapitel erläuterten Anbindungen auf. Hier werden die Anbindungen allerdings nicht von der GISystemseite, sondern aus der Datenbanksicht betrachtet. Zu jedem der in Kapitel 2 vorgestellten drei Datenbanksysteme erfolgt ein ausführlicher Vergleich der realisierten Anbindungen, die in Kapitel 3 vorgestellt wurden. Kapitel 5 beschäftigt sich mit Überlegungen zur Realisierung von Interoperabilität zwischen den in Kapitel 3 beschriebenen Anbindungen. Es werden Szenarien aufgestellt und diskutiert, die es ermöglichen, räumliche Daten durch direkte Anbindung zwischen verschiedenen GI-Systemen, verschiedenen Datenbanken auszutauschen und zu bearbeiten. In Kapitel 6 erfolgte eine abschließende Bewertung und ein Fazit zu den bestehenden Möglichkeiten zur Interoperabilität von Geodaten in räumlichen Datenbanken. [...]

Geodaten, bei welchen es sich um räumliche Daten handelt, liegen heutzutage in einer Vielzahl von digitalen Vektorformaten vor. Diese können von verschiedenen GISystemen gelesen werden. Somit besteht die Möglichkeit, die Daten zu visualisieren, zu analysieren oder auch zu verändern. Die räumlichen Daten werden als einzelnes File auf dem Sekundärspeicher (Festplatte) gespeichert. Mittlerweile hat sich allerdings als nicht zu übersehende Alternative die Speicherung der räumlichen Daten in Datenbanken kommerzieller Anbieter entwickelt. Vorhandene GI-Systeme können nun direkt an die Datenbanken angebunden werden, um räumliche Daten zu lesen und zu schreiben. Wünschenswert wäre es nun, dass GI-Systeme von verschiedenen Anbietern auf ein und denselben räumlichen Datenbestand in der Datenbank zugreifen könnten und diesen gemeinsam visualisieren, analysieren und verändern können. Dieses gemeinsame Bearbeiten der räumlichen Daten steht in direktem Zusammenhang mit dem Begriff der Interoperabilität. Hierzu eine Definition des Begriffes: „Interoperabilität bezeichnet die Möglichkeit, verschiedenartige Daten in einem einzelnen Arbeitsablauf zu integrieren. Dies setzt voraus, dass Syntax und Semantik der Daten dem Anwender in einheitlicher Form zur Verfügung gestellt werden. Interoperabilität erlaubt den transparenten Zugang zu mehreren raumbezogenen Datenund Verarbeitungsressourcen innerhalb eines einzigen Arbeitsablaufes, ohne sie in einen Datenbestand zu überführen.“ ([Bil99]) Wäre eine Interoperabilität zwischen vorhandenen GI-Systemen und Datenbanksystemen möglich, so ergeben sich erhebliche Einsparungspotenziale, da räumliche Daten nicht doppelt erfasst werden müssen und auch ein wesentlich beschleunigter Workflow in vielen Bereichen des Handels, der Industrie und der öffentlichen Hand möglich wäre, da räumliche Daten zentral und ohne Informationsverluste bearbeitbar sind. Darüber hinaus kommt es zu einer erheblichen Beschleunigung des Wachstums des Geodatenmarktes. Eine Untersuchung der Ansätze und die Bewertung zur Interoperabilität von Geodaten in räumlichen Datenbanken soll in dieser Diplomarbeit erfolgen. In Kapitel 2 werden dazu bereits bestehende Ansätze zur Speicherung räumlicher Daten in Datenbanken erläutert und verglichen. Ein Vergleich findet auch mit der bestehenden Speicherung als File auf Sekundärspeichern statt. Daran anschließend werden die durch die Speicherung in Datenbanken möglichen räumlichen Indizierungen erklärt und verglichen. Somit lassen sich Anfragen an den räumlichen Datenbestand beschleunigen. Nach diesen allgemeinen, eher theoretischen Grundlagen, werden die drei Datenbanksysteme Informix Dynamic Server, Microsoft SQL Server und Oracle 9i als Möglichkeit zur Speicherung räumlicher Daten vorgestellt. Dabei wird neben der Installation, der Administration und den Schnittstellen der Datenbank besonders auf vorhandene Ansätze zur Haltung und Indizierung von räumlichen Daten eingegangen. [...]