BASES DE DATOS ESPACIALES

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1 BASES DE DATOS ESPACIALES WALTER ANDRÉS LONDOÑO BUSTAMANTE 1 1 Estudiante de la Especialización en Sistema de Información Geográfica. Resumen Muchas disciplinas se han beneficiado de la tecnología subyacente en los Sistemas de Información geográfica. El activo mercado de los SIG se ha traducido en una reducción de costos y mejoras continuas en los componentes de Hardware y Software de los sistemas, esto ha provocado que el uso de esta tecnología haya sido asimilada por Universidades, Gobiernos, Empresas e Instituciones que lo han aplicado a sectores como los bienes raíces, la salud pública, la criminología, la defensa nacional, el desarrollo sostenible, los recursos naturales, la arqueología, la ordenación del territorio, el urbanismo, el transporte, la sociología o la logística, entre otras ciencias y aplicaciones del saber. Dentro de los software GIS, se distinguen siete grandes tipos de programas informáticos: 1) SIG de Escritorio; 2) Sistemas de Gestión de Base de Datos Espaciales o Geográficas [SGBD Espacial]; 3) Servidores Cartográficos; 4) Servidores SIG; 5) Clientes Web SIG; 6) Bibliotecas y Extensiones Espaciales y 7) SIG Móviles, sin embargo, el desarrollo del presente, se enfocará en SGBD espacial. Palabras clave: Sistemas de Información Geográfica, Base de Datos Espaciales o Geográficas, servidores, clientes, software. ESPACIAL DATA BASE Abstract Many disciplines have benefited from the technology behind Geographic Information Systems. The active GIS market has resulted in lower costs and continual improvements in hardware and software components of systems. This has led to the use of this technology has been assimilated by universities, governments, companies and institutions that have applied to sectors such as real estate, public health, criminology, national defense, sustainable development, natural resources, archeology, land use, urban planning, transportation, sociology and logistics, among other sciences and applications of knowledge. Within the GIS software, we distinguish seven major types of software: 1) Desktop GIS; 2) Management Systems Database or Geographical Space [Space DBMS]; 3) Mapping Servers; 4) GIS Servers; 5) GIS Web Customers; 6) Libraries and Spatial Extensions and 7) Mobile GIS, however, this development will focus on spatial DBMS Key words:gis, Spatial DatabaseandGeographical, servers, clients, software. 1. Introducción Con el desarrollo de los sistemas de información, muchas instituciones y empresas llegan a almacenar datos que en cierto momento deberán compartir o integrar con otras fuentes de datos. El planteamiento explicito de la necesidad de dicha integración ha generado varios estudios y se han obtenido así mismo, diferentes maneras de integración, que como resultado de estos se llegan a presentar modelos, esquemas, frameworks, lenguajes, protocolos y un sin fin de soluciones que como objetivo principal tienen el facilitar la integración de los datos. En el caso de fuentes de datos con característica espacial o espacio-temporal, la diferencia más clara con propuestas existentes de integración para un sistema integrado de base de datos, es la naturaleza misma de dichos datos, debido a que la semántica será diferente y el contenido de dicha información tiene diferencias palpables en el mismo inicio de integración. En el caso de Base de Datos espaciales existen tipos de datos geográficos, geométrico y alfanumérico, el reto está en integrar dichas características con una semántica válida y entendible para el sistema del que formaran parte estas bases de datos. 2. Sistema de Gestión de Bases de Datos - SGBD Un sistema de gestión de bases de datos (SGBD) consiste en el software que opera bases de datos, el almacenamiento, acceso, seguridad, copias de seguridad y otras instalaciones, se pueden clasificar de acuerdo con el modelo de base de datos que soportan, tales como relacional o XML, el tipo del equipo en el que se apoya, como un clúster de servidores o un teléfono móvil, el lenguaje de consulta que acceden a la base de datos, como SQL o XQuery, entre otros. Algunos SGBD utilizan comúnmente MySQL, PostgreSQL, Microsoft Access, SQL Server, FileMaker, Oracle, Sybase, dbase, Clipper, FoxPro, etc Casi todos los software de base de datos viene con una conectividad base de datos (ODBC) que permite a la base de datos integrarse con otras bases de datos. 1

2 Los artículos deben tener título, resumen y palabras clave en español e inglés y después debe seguir el cuerpo del artículo 2.1. Bases de Datos Nativas Las bases de datos nativas definen un modelo lógico, almacenan y recuperan documentos de la misma manera que los XML. Se caracterizan principalmente por emplear como unidad lógica de almacenamiento el documento XML, así mismo preservar el orden del documento, las instrucciones de procesamiento, los comentarios, las cesiones CDATA y las entidades, pueden ser construidas sobre bases de datos relacionales,jerárquicas, orientadas a objetos o bien mediante formatos de almacenamiento. Son también de uso general para integrar los datos, si bien la integración de datos ha sido históricamente realizada a través de bases de datos relacionales, éstos requieren todas las fuentes de datos que se asigna al modelo relacional. Esto es claramente inviable para muchos tipos de datos y el modelo de datos XML proporciona una flexibilidad mucho mayor. Las bases de datos XML nativas también se ocupan de los cambios de esquema con más facilidad que las bases de datos relacionales. Si bien no proporcionan soluciones completas, por cualquier medio, proporcionan más flexibilidad que las bases de datos relacionales. Por ejemplo, las bases de datos XML nativa, no requieren los datos existentes que se van a migrar a un nuevo esquema, puede manejar los cambios de esquema para el que no tiene ninguna ruta de migración de datos y puede almacenar datos incluso cuando se ajusta a una versión desconocida de un esquema Casos de usos de bases de Datos Nativas Las aplicaciones utilizan documentos centrados en una variedad de maneras, pero la mayoría de usos se dividen en cuatro grandes categorías: gestión de documentos, búsqueda de documentos, recuperación de información y la reutilización de contenido Gestión de Documentos Muchas aplicaciones necesitan almacenar y recuperar documentos, por ejemplo, un sistema de gestión de contenido puede agregar un nuevo documento para su almacén de datos o un servidor Web puede recuperar un documento para su presentación. En el plano de una base de datos nativa XML, la gestión de documentos es muy sencilla, funciones más complejas, como el control de versiones, registro / salida y las instalaciones de flujo de trabajo que se encuentran en los sistemas de gestión de contenidos, normalmente se construye en la parte superior de la base de datos Búsqueda de Documentos Una amplia clase de aplicaciones tiene que encontrar documentos completos. Por ejemplo, un portal en Internet podría permitir a los usuarios buscar todos los documentos de una empresa en particular y un sistema de gestión de contenidos podría permitir a los usuarios para encontrar todos los documentos relativos a una parte determinada. La manera menos compleja para la búsqueda de documentos es con las búsquedas de texto completo. En bases de datos XML nativa, se trata de XML-enterado,es decir, distinguir entre el contenido (lo que se busca) y marcas (que no lo es). Por ejemplo, considere las siguientes consultas: Encontrar todos los libros que María López escribió: Por $ b en la colección ("libros") donde $ / b / Autor = "María López" retorno $ b Buscar todos los artículos escritos después de Junio 1 de 2004 con las palabras "elecciones presidenciales" en el título: de $ a en la recaudación ("artículos") donde $ a / / Fecha> 01/06/2004 y fn: contains ($ a / / Título, "elecciones presidenciales") retorno $ a Encontrar todos los procedimientos con más de siete pasos: por $ p en la colección (los "procedimientos") que s $: = $ p / / Paso donde fn: count ($ s)> 7 return $ p Aunque las preguntas son relativamente simples, no puede ser satisfecha por una búsqueda de texto completo: las dos primeras consultas de restringir la búsqueda a ciertas secciones del documento y el tercero ni siquiera se consulta el texto. También es interesante señalar que estas consultas no requieren todos los documentos, sólo requieren documentos que contienen ciertos elementos comunes que tienen aproximadamente el mismo significado Recuperación de la Información Aunque los documentos contienen datos útiles, no se han utilizado tradicionalmente como fuente 2

3 de datos. XML y los lenguajes de consulta XML hace que eso sea posible. Por ejemplo, considere las siguientes consultas: De un procedimiento para sintetizar un compuesto, la lista de las sustancias químicas necesarias: por $ p en la colección (los "procedimientos") volver <Chemicals Procedure="{$p/Title}"> {$ P / / Química} </ Química> Buscar los procedimientos de mantenimiento para una parte específica de repuesto de un tipo específico de avión con una efectividad específica: que hoy $ = fn: current-fecha () por $ proc en la colección ("maintenance_docs") / Procedimiento / que $ p = $ proc / / Parte donde $ p = "AX723" y $ p / / appliesto = "modelo 1023i" y fn: fecha-mayor que ($ hoy, $ p / / EffectivityStart) y nota de pie: la fecha, menos que ($ hoy, $ p / / EffectivityEnd) return $ proc Crear una tabla de contenido o índice de un documento de libro. Estas consultas son fundamentalmente diferentes a las consultas que devuelven documentos completos para ser leído o modificado, en su lugar, responder a las preguntas, crear informes, documentos o construir algún documento totalmente nuevo Reutilización de Contenido La reutilización representa una forma importante para que las empresas extiendan el valor de su inversión en contenidos. Por ejemplo: Empresas basadas en el conocimiento, tales como periódicos y editores científicos, empaquetan de manera habitual el contenido de reventa. Además, sus propios escritores pueden reutilizar el contenido, como para el fondo en un artículo de periódico o la base de una historia que evoluciona con rapidez en línea. Las compañías que fabrican sistemas complejos, tales como aviones y barcos, deben crear y mantener grandes cantidades de documentación. Dado que estos sistemas se han configurado para un cliente específico, cada uno debe tener su propia documentación. Por modularización de documentación, los manuales personalizados se pueden construir a partir de una colección de temas. Esto reduce la posibilidad de la documentación incompatible, así como los costos para la edición y traducción, en los casos que aplique la conversión a idiomas diferentes al inicial. Otros ejemplos son los contratos de construcción de las bibliotecas de texto repetitivo, blogs y publicar comunicados de prensa como los canales RSS y los documentos de la puesta a disposición a través de un portal web interno para la reutilización arbitraria Geodatabase Una geodatabase o base de datos espacial, soporta el almacenamiento físico de información geográfica, además la geodatabase requiere de una serie de procedimientos que permitan hacer un mantenimiento de ella. Dentro de esta, los datos espaciales son tratados como otro tipo de dato, por lo general como un tipo de dato geometry que guarda la ubicación del objeto con relación al mundo físico y los tipos de datos nativos para el almacenamiento de los atributos o datos no espaciales. Los datos puede ser del tipo vector, que a su vez se clasifican en tipo punto, línea o polígono, estos datos deber estar asociados con un sistema de referencia espacial, algunas geodatabase soportan el almacenamiento de información tipo raster. La principal ventaja de manejar información espacial en una geodatabase y no en archivos del sistema es que se aprovechan las ventajas SGDB relacionales, esta incluye: a. Restricciones de acceso y seguridad de la información. b. Soporte para SQL para realizar consultas espaciales complejas. c. La arquitecta cliente servidor de la base de datos permite que múltiples usuarios realicen consulta y edición simultánea. Figura 1. Capas de una Geodatabase Los sistemas de referencia espacial pueden ser de dos tipos: Georrefenciados (Aquellos que se establecen sobre la superficie terrestre. Son los que normalmente se utilizan, ya que es un dominio manipulable, perceptible y que sirve de referencia) y No georreferenciados (Son sistemas que tienen valor físico, pero que pueden ser útiles en determinadas situaciones). La construcción de una base de datos geográfica 3

4 implica un proceso de abstracción para pasar de la complejidad del mundo real a una representación simplificada que pueda ser procesada por el lenguaje de las computadoras actuales. Este proceso de abstracción tiene diversos niveles y normalmente comienza con la concepción de la estructura de la base de datos, generalmente en capas; en esta fase, y dependiendo de la utilidad que se vaya a dar a la información a compilar, se seleccionan las capas temáticas a incluir. La estructuración de la información espacial procedente del mundo real en capas conlleva cierto nivel de dificultad. En primer lugar, la necesidad de abstracción que requieren los computadores implica trabajar con primitivas básicas de dibujo, de tal forma que toda la complejidad de la realidad ha de ser reducida a puntos, líneas o polígonos. En segundo lugar, existen relaciones espaciales entre los objetos geográficos que el sistema no puede obviar; la topología, que en realidad es el método matemático-lógico usado para definir las relaciones espaciales entre los objetos geográficos puede llegar a ser muy compleja, ya que son muchos los elementos que interactúan sobre cada aspecto de la realidad Aplicaciones Normalmente las bases de datos espaciales están asociadas a sistemas SIS (Sistemas de Información Estratégicos) o SIG (Sistemas de Información Geográfica). La información geográfica contiene una referencia territorial explicita como latitud y longitud o una referencia implícita como domicilio o código postal. Las referencias implícitas pueden ser derivadas de referencias explicitas mediante geo codificación. La información geográfica es a su vez el elemento diferenciador de un Sistema de Información Geográfica frente a otro tipo de Sistemas de Información; así, la particular naturaleza de este tipo de información contiene dos vertientes diferentes: por un lado está la vertiente espacial y por otro la vertiente temática de los datos. Mientras otros Sistemas de Información contienen sólo datos alfanuméricos (nombres, direcciones, números de cuenta, etc.), las bases de datos de un SIG integran además la delimitación espacial de cada uno de los objetos geográficos. Las implementaciones de bases de datos espaciales se dividen en tres campos SIG Puros Son bases de datos espaciales sin ninguna capa intermedia, realizan las operaciones de selección espacial de manera nativa. Son modulares, extensibles y normalmente con una interfaz amigable. Aunque también son capaces de generar una interfaz gráfica amigable para las bases de datos comunes, de tal manera de utilizar datos espaciales ya almacenados en estas tecnologías Ad-hoc Son sistemas desarrollados para alguna aplicación determinada, que utilizan un sistema de manejo de archivos propio y por ende un sistema de administración de datos propio. Es por eso que no son modulares, ni reutilizables. La ventaja es que son muy eficientes Bases de datos con extensiones de datos espaciales Son sistemas de bases de datos normales a los cuales se les agrega una capa para el manejo de la geometría y hacer el "traspaso" desde datos comunes a datos espaciales transparente al usuario Middleware Inicialmente las middleware fueron utilizadas para la gestión de conexión de redes, para cuando las tecnologías en redes alcanzaron una penetración y visibilidad suficiente, las middleware habían evolucionado en conjunto de paradigmas y servicios, de esta forma estaban ofreciendo una manera más fácil, robusta y controlable para construir aplicaciones distribuidas. Las middleware se pueden clasificar en dos grandes categorías, una según ls integración y la segunda según la aplicación, las cuales a su vez se dividen. Figura 2. Taxonomía de las Middleware Clasificación según la Integración El tipo de integración que incluyen, posee la capacidad de unirse con sistemas heterogéneos. Cada middleware posee diferentes protocolos de comunicación o formas de operar en diferente software Orientados a procedimiento o procesos Los middleware que son orientados a procesos, utilizan una comunicación sincronizada (como por ejemplo el teléfono). Una de las características de estos, es que utilizan el Client Stub y el Server Skeleton. El primero, convierte la petición en un mensaje que es mandado al servidor, luego el segundo recibe el mensaje, lo convierte en la peti- 4

5 Los puntos fuertes del Middleware orientado a componentes es que es configurables y reconfigurables ción y llama a la aplicación del servidor donde esta es procesada. Terminado el procesamiento el proceso inverso ocurre. El client stub chequea los errores, envía los resultados al software que inicio la petición y entonces suspenden el proceso. Las ventajas de estos middleware es que usan un tipo estándar en nombres de servicios, procesos remotos, pueden retornar respuesta aun con problemas en la red, pueden manejar múltiples tipos de formatos para datos y niveles heterogéneos niveles de sistemas de servicio. Entre tanto las desventajas son que no poseen escalabilidad, no pueden retornar la información a un programa diferente del que realizo la solicitud (reflexión) y poseen procesos muy rígidos Orientado a objetos Soportan pedidos de objetos distribuidos. La comunicación entre los objetos puede ser sincronizada, sincronizada diferida o no sincronizada. Soportan múltiples pedidos similares realizados por múltiples clientes en una transacción. La forma de operar es primero con el objeto cliente que llama a un método lógico para obtener un objeto remoto. Un ORB Proxy (también conocido como stub) pone en orden la información y la transmite a través del agente (broker). El agente actúa como punto medio que contacta un número de fuentes de información, obtener sus referentes IDs, recolectar información y a veces reorganizarla. El objeto servidor recibe el mensaje desde el agente y el proxy remoto (también conocido como Skeleton) desordena la información. La información es ingresada a un objeto servidor sirviente en donde un particular procesos es realizador. El resultado es devuelto de forma inversa a lo explicado. Las ventajas es que permiten generar reflexión y escalabilidad. También opera con múltiples tipos de información y estados y soporta procesos múltiples. Las desventajas incluyen pre vínculos antes de la ejecución y la necesidad de un código contenedor para algunos sistemas heredados Orientados a middleware (MOM) Se pueden dividir en dos tipos, espera y publicación/suscripción. El paso de espera se puede dividir en mensaje y espera. El paso de mensaje, inicia con que la aplicación envía un mensaje a uno o más clientes, con el MOM del cliente. El servidor MOM, recoge las peticiones de la cola (Message Broker) en un orden o sistema de espera predeterminado. Los actos del servidor MOM son como un router y usualmente no interactúan con estas. El MOM de publicación y suscripción actúa de manera ligeramente diferente. Es más orientado a eventos. Si un cliente quiere participar por primera vez, se una al bus de información. Dependiendo de su función, si es como publicador, suscriptor y ambas, este registra un evento. El publicador envía una noticia de un evento al bus de memoria. El servidor MOM envía un anuncio al subscriptor registrado cuando la información es disponible Orientado a componentes Un componente es un programa que realiza una función específica y está diseñada de tal manera de operar fácilmente con otros componentes y aplicaciones. El middleware en este caso en una configuración de componentes. Los puntos fuertes de este middleware es que es configurable y reconfigurables. La reconfiguración se puede realizar en tiempo de ejecución, lo que ofrece una gran flexibilidad para satisfacer las necesidades de un gran número de aplicaciones Agentes Los agentes son un tipo de middleware que posee varios componentes: entidades, los medios de comunicación y las leyes. Las entidades pueden ser objetos o procesos, los medios pueden ser canales, tuberías, etc. Mientras que las leyes identifican la naturaleza interactiva de los agentes, como son la sincronización o el tipo de esquema. Las fortalezas de los middleware agentes son que pueden realizar una gran cantidad de tareas en nombre del usuario y que pueden cubrir una amplia gama de estrategias basadas en el entorno que les rodea. Sin embargo su implementación es complicada debido a la complejidad y dificultades que se necesita para entender las operaciones que manejan Clasificación según la aplicación La clasificación por aplicación incluye los middleware que son ajustados para aplicaciones específicas Middleware para acceso a información - DAM Los middleware para acceso a información (Data Access middleware DAM), tienen la caracterís- 5

6 tica de poder interactuar con diversas fuentes de datos. En este tipo de middleware se encuentren los que procesan transacciones, gateways de bases de datos y sistemas distribuidos de transacción/procedimiento. Las fortalezas que posee este tipo de middleware es la comunicación que tiene entre múltiples fuentes de datos, la conversión del lenguaje de programación de la aplicación a un lenguaje aceptado por la fuente de datos de destino y la capacidad de respuesta en un formato y lenguaje aceptable para el solicitante Middleware de escritorio Los middleware de escritorio pueden hacer variaciones en la presentación de la información pedida por el usuario por aplicaciones de rastreo y asistencia, controlar cualquier servicio de transporte y provee una copia de seguridad y otras operaciones de fondo. Otras pueden ser mantención e gráficas, ordenamientos, directorios de servicios, manejo de información de la base de datos, manejo de procesos, calendarización de trabajos, notificación de eventos de servicios, manejo de instalación de software, servicios de encriptamiento y control de accesos Middleware basados en la web Este tipo de middleware asiste al usuario con la navegación web, el uso de interface que le permiten encontrar páginas de su interés y detectar cambios de interés del usuario basado en su historial de búsquedas. Provee de un servicio de identificación para un gran número de aplicaciones y comunicación interprocesos independiente del sistema operativo, protocolo de red y plataforma de hardware. Los middleware que se encuentran fuertemente unido a la red se llaman servidores de aplicaciones, ya que mejorar el rendimiento, disponibilidad, escalabilidad, seguridad, recuperación de información, y soportan la administración colaborativa y su uso. Los middleware pueden contactar directamente a la aplicación ganando mejor comunicación entre el servidor y el cliente. Otros servicios importantes dados por este tipo de middleware son servicios de directorios, s, cadenas de suministros de gran tamaño, accesos remotos a información, descargar archivos, accesos a programas y acceso aplicaciones remotas Middleware a tiempo real La información en tiempo real es caracterizada por que la información correcta de este instante, puede no serlo en otro. Los middleware en tiempo real soportan las peticiones sensibles al tiempo y políticas de planificación. Esto se realiza con servicios que mejoran la eficiencia de las aplicaciones de usuario. Los middleware en tiempo real se pueden dividir en diferentes aplicaciones (aplicación de base de datos en tiempo real, sensor de procesamiento y transmisión de información). La información que pasa a través de un middleware en tiempo real se ha incrementado dramáticamente con la introducción de Internet, redes inalámbricas, y las nuevas "aplicaciones basadas en la difusión". Las fortalezas de este tipo de middleware son que proveen un proceso de decisión que determinar el mejor criterio para resolver procesos sensibles al tiempo y puedes ayudar a los sistemas operantes en la localización de recursos cuando tienen tiempos límites de operación Middleware especialistas En muchos casos los middleware proveen una tarea muy específica que no se puede ajustar a las categorías anteriores. Un ejemplo serían middlewares médicos Aplicaciones de los middleware Los servicios de middleware proporcionan un conjunto más funcional para permitir una aplicación a: Localizar claramente a través de la red, proporcionando así una interacción con otro servicio o aplicación Los datos filtrados para que sean utilizables en un ambiente público a través de anonymization process para la protección de la privacidad(por ejemplo) Ser independiente del servicio de red Ser fiable y siempre disponible Añadir los atributos complementarios como semántica en comparación con el sistema operativo y servicios de red. Middleware ofrece algunas ventajas únicas tecnológicas para los negocios y la industria. Por ejemplo, los sistemas tradicionales de bases de datos suelen ser desplegados en entornos cerrados, donde los usuarios acceden al sistema sólo a través de una red restringida o intranet (por ejemplo, red interna de una empresa). Con el crecimiento de la World Wide Web - WWW, los usuarios pueden acceder prácticamente a cualquier base de datos para las que tengan derechos de acceso adecuados desde cualquier 6

7 Los SGBD permiten mantener la seguridad mediante el establecimiento de claves para identificar al personal autorizado a utilizar la base de datos. parte del mundo. Middleware aborda el problema de diferentes niveles de interoperabilidad entre las estructuras de base de datos diferente. Middleware facilita el acceso a la herencia de un sistema de gestión de bases de datos (DBMS) o aplicaciones a través de un servidor web, sin tener en cuenta las características específicas de base de datos 3. Ventajas e inconvenientes de los SGDB Los SGDB presentan grandes ventajas, las cuales e pueden clasificar en dos grupos: las que se deben a la integración de datos y las que se deben a la interfaz común que proporciona el SGDB Ventajas por la integración de los datos Control sobre la redundancia de datos Los sistemas de ficheros almacenan varias copias de los mismos datos en ficheros distintos. Esto hace que se desperdicie espacio de almacenamiento, además de provocar la falta de consistencia de datos. En los sistemas de bases de datos todos estos ficheros están integrados, por lo que no se almacenan varias copias de los mismos datos. Sin embargo, en una base de datos no se puede eliminar la redundancia completamente, ya que en ocasiones es necesaria para modelar las relaciones entre los datos, o bien es necesaria para mejorar las prestaciones Consistencia de datos Eliminando o controlando las redundancias de datos se reduce en gran medida el riesgo de que haya inconsistencias. Si un dato está almacenado una sola vez, cualquier actualización se debe realizar sólo una vez y está disponible para todos los usuarios inmediatamente. Si un dato está duplicado y el sistema conoce esta redundancia, el propio sistema puede encargarse de garantizar que todas las copias se mantienen consistentes. Desgraciadamente, no todos los SGBD de hoy en día se encargan de mantener automáticamente la consistencia Información de la cantidad de datos Al estar todos los datos integrados, se puede extraer información adicional sobre los mismos Compartición de datos En los sistemas de ficheros, los ficheros pertenecen a las personas o a los departamentos que los utilizan. Pero en los sistemas de bases de datos, la base de datos pertenece a la empresa y puede ser compartida por todos los usuarios que estén autorizados. Además, las nuevas aplicaciones que se vayan creando pueden utilizar los datos de la base de datos existente Mantenimiento de estándares Gracias a la integración es más fácil respetar los estándares necesarios, tanto los establecidos a nivel de la empresa como los nacionales e internacionales. Estos estándares pueden establecerse sobre el formato de los datos para facilitar su intercambio, pueden ser estándares de documentación, procedimientos de actualización y también reglas de acceso Ventajas por la existencia de SGDB (Interfaz) Mejora en la Integridad de datos La integridad de la base de datos se refiere a la validez y la consistencia de los datos almacenados. Normalmente, la integridad se expresa mediante restricciones o reglas que no se pueden violar. Estas restricciones se pueden aplicar tanto a los datos, como a sus relaciones, y es el SGBD quien se debe encargar de mantenerlas Mejora en la seguridad La seguridad de la base de datos es la protección de la base de datos frente a usuarios no autorizados. Sin unas buenas medidas de seguridad, la integración de datos en los sistemas de bases de datos hace que éstos sean más vulnerables que en los sistemas de ficheros. Sin embargo, los SGBD permiten mantener la seguridad mediante el establecimiento de claves para identificar al personal autorizado a utilizar la base de datos. Las autorizaciones se pueden realizar a nivel de operaciones, de modo que un usuario puede estar autorizado a consultar ciertos datos pero no a actualizarlos, por ejemplo Mejora en la accesibilidad a los datos Muchos SGBD proporcionan lenguajes de consultas o generadores de informes que permiten al usuario hacer cualquier tipo de consulta sobre los datos, sin que sea necesario que un programador escriba una aplicación que realice tal tarea Mejora en la productividad El SGBD proporciona muchas de las funciones estándar que el programador necesita escribir en un sistema de ficheros. A nivel básico, el SGBD proporciona todas las rutinas de manejo de fiche- 7

8 ros típicas de los programas de aplicación. El hecho de disponer de estas funciones permite al programador centrarse mejor en la función específica requerida por los usuarios, sin tener que preocuparse de los detalles de implementación de bajo nivel. Muchos SGBD también proporcionan un entorno de cuarta generación consistente en un conjunto de herramientas que simplifican, en gran medida, el desarrollo de las aplicaciones que acceden a la base de datos. Gracias a estas herramientas, el programador puede ofrecer una mayor productividad en un tiempo menor Mejora en el mantenimiento debido a la independencia de los datos En los sistemas de ficheros, las descripciones de los datos se encuentran inmersas en los programas de aplicación que los manejan. Esto hace que los programas sean dependientes de los datos, de modo que un cambio en su estructura, o un cambio en el modo en que se almacena en disco, requiere cambios importantes en los programas cuyos datos se ven afectados. Sin embargo, los SGBD separan las descripciones de los datos de las aplicaciones. Esto es lo que se conoce como independencia de datos, gracias a la cual se simplifica el mantenimiento de las aplicaciones que acceden a la base de datos Aumento de la concurrencia En algunos sistemas de ficheros, si hay varios usuarios que pueden acceder simultáneamente a un mismo fichero, es posible que el acceso interfiera entre ellos de modo que se pierda información o, incluso, que se pierda la integridad. La mayoría de los SGBD gestionan el acceso concurrente a la base de datos y garantizan que no ocurran problemas de este tipo Mejora en los servicios de copias de seguridad y recuperación en caso de fallos Muchos sistemas de ficheros dejan que sea el usuario quien proporcione las medidas necesarias para proteger los datos ante fallos en el sistema o en las aplicaciones. Los usuarios tienen que hacer copias de seguridad cada día, y si se produce algún fallo, utilizar estas copias para restaurarlos. En este caso, todo el trabajo realizado sobre los datos desde que se hizo la última copia de seguridad se pierde y se tiene que volver a realizar. Sin embargo, los SGBD actuales funcionan de modo que se minimiza la cantidad de trabajo perdido cuando se produce un fallo Inconvenientes de los sistemas de bases de datos Complejidad Los SGBD son conjuntos de programas muy complejos con una gran funcionalidad. Es preciso comprender muy bien esta funcionalidad para poder sacar un buen partido de ellos Tamaño Los SGBD son programas complejos y muy extensos que requieren una gran cantidad de espacio en disco y de memoria para trabajar de forma eficiente Costos Economía Los costos de un SGBD varían dependiendo del entorno y de la funcionalidad que ofrece. Por ejemplo, un SGBD para un ordenador personal puede costar 500 euros, mientras que un SGBD para un sistema multiusuario que dé servicio a cientos de usuarios puede costar entre y euros. Además, hay que pagar una cuota anual de mantenimiento que suele ser un porcentaje del precio del SGBD Costos de equipamiento adicional Tanto el SGBD, como la propia base de datos, pueden hacer que sea necesario adquirir más espacio de almacenamiento. Además, para alcanzar las prestaciones deseadas, es posible que sea necesario adquirir una máquina más grande o una máquina que se dedique solamente al SGBD. Todo esto hará que la implantación de un sistema de bases de datos sea más cara Costos de la conversión En algunas ocasiones, los costos del SGBD y los del equipo informático que sea necesario adquirir para su buen funcionamiento, es insignificante comparado al costo de convertir la aplicación actual en un sistema de bases de datos. Este costo incluye el de enseñar a la plantilla a utilizar estos sistemas y, probablemente, el costo del personal especializado para ayudar a realizar la conversión y poner en marcha el sistema. Este costo es una de las razones principales por las que algunas empresas y organizaciones se resisten a cambiar su sistema actual de ficheros por un sistema de bases de datos Prestaciones Un sistema de ficheros está escrito para una aplicación específica, por lo que sus prestaciones suelen ser muy buenas. Sin embargo, los SGBD están escritos para ser más generales y ser útiles 8

9 en muchas aplicaciones, lo que puede hacer que algunas de ellas no sean tan rápidas como antes Vulnerabilidad a fallos El hecho de que todo esté centralizado en el SGBD hace que el sistema sea más vulnerable ante los fallos que puedan producirse. 4. Bibliografía Peng, C, Chen, S, Chung, J, Roy- Chowdhury, A, and Srinivasan, V. (1998). Accessing existing business data from the World Wide Web. IBM Systems Journal, 37(1), Retrieved March 7, 2009, from ABI/INFORM Global database. (Document ID: ) Burrough, P.A. and R.A. McDonnel, Principles of geographical information systems 1998, Oxford: Oxford University Press 333 Howe, D.R., Data analysis for data base design. 2nd ed 1989, London: Edward Arnold 317. Bosque Sendra, J., 1992, Sistemas de Información Geográfica: Rialp, S.A., Madrid. Burrough, P.A., 1986, Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assesment: Clarendon, Oxford. Calvo Melero, M., 1993, Sistemas de información geográfica digitales. Sistemas geomáticos: IVAP, Vitoria. Healeym, R.G., 1991, Database Management Systems: Longman Group, Essex. Sacks Davies, R., McDonell, K.J., Ooi, B.C., 1987: GEOSQL a query language for geographical information systems. Royal Melbourne Institue of Technology, Melbourne. Data on theweb. From relations to semistructured data and XML Abiteboul S., Buneman P. Y Suciu Dan Morgan Kaufmann, 2000 The Object Database Standard: ODMG 3.0. Rick Cattell et al. Morgan Kaufmann, Succeeding withobject Databases: A practical look at today s implementations with Java and XML. A. Chaudhri y R. Zicari et al. John Wiley & Sons, XQuery 1.0: An XML Query Language W3C Working Draft 5. Páginas de Interés m _ref-1 abases.htm eprods.htm Walter Andrés Londoño Bustamante Nació en Sincelejo, Colombia. Es Ingeniero Civil de la Universidad Sucre, de Sincelejo, Colombia. Se desempeñó como funcionario público en el Instituto Geográfico Agustín Codazzi, territorial Sucre, en el área de Sistemas, durante dos años, donde estuvo llevando a cabo la actualización digital de la información cartográfica y catastral de esta entidad. Actualmente se desempeña como Gestor inmobiliario en CODENSA, adelantando proyectos de gestión y control de la propiedad inmobiliaria de esta compañía a nivel nacional. Se encuentra adelantando estudios de postgrado en Sistemas de Información Geográfica en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas en Bogotá DC, Colombia. 9

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