Bases de Datos Geográficos Conceptos Generales Instituto de Agrimensura - Facultad de Ingeniería Universidad de la República
Sistema de Información (SI) Sistema de Información (SI) Componentes: personas datos procedimientos recursos materiales Orientado a la recolección, almacenamiento, procesamiento y distribución de información, y con el objetivo satisfacer las necesidades de una organización. Problema a Resolver Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 2
Sistema de Información Geográfica (SIG) Componentes: Personas: usuarios, analistas de problemas geográficos, generadores de datos, desarrolladores de aplicaciones. Datos: fotografías aéreas, imágenes satelitales, modelos de terreno, parcelas o padrones, hidrografía, rutas. Procedimientos: las personas que operan un SIG emplean funciones, procedimientos y realizan evaluaciones. Recursos Materiales: hardware y software Orientado a analizar, manipular, procesar, almacenar, generar y visualizar todo tipo de información referenciada geográficamente. Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 3
Sistema de Información Geográfica (SIG) Tipos de preguntas que un SIG puede responder Qué existe en una ubicación dada? Ej: encontrar algo basado en la dirección, referencia geográfica, o un nombre. Dónde está algo que cumple con ciertas condiciones? Ej: buscar sección de terreno deforestada de al menos 2000 metros cuadrados, a una distancia de 100 metros de cierto camino, y con suelos aptos para la construcción de edificios. Qué cosas han cambiado desde cierto tiempo? Ej: incluye las dos anteriores, y busca diferencias en un area en datos de distinto tiempo. Qué patrones espaciales existen? Ej: Cancer es la mayor causa de muerte en localidades cerca de centrales nucleares. Qué ocurre si...? (Modelado y simulación) Ej: modelado matemático sobre una red de agua, algoritmos de ruteo sobre una red de transporte. Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 4
Sistema de Información Geográfica (SIG) Lo que un SIG no es Computadora para hacer mapas No almacena un mapa elaborado en ningún formato, ni una imagen particular o vista de un área geográfica Lo que SIG si es Una herramienta analítica, identifica relaciones entre elementos geográficos Almacena datos para elaborar una vista particular que cumpla con ciertos requerimientos Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 5
Sistema de Información Geográfica (SIG) Qué se puede hacer con un SIG? Mapa de Uso de suelo Válvula para aislar rotura de cañería de red de agua Mapa de caminos para bicicletas Mapa de patrones de crímenes Mapa de calidad de agua Impacto de la construcción de una represa Empresa de telecomunicaciones estudia el terreno para ubicar las antenas de celular. Una empresa de utilidades encuentra el camino de menor costo para ubicar sus cañerías. Marketing: patrones de concentración de clientes para estudiar nueva sucursal Un equipo de bomberos predice la evolución de un inicendio forestal usando datos del terreno y de clima Determinar la ruta óptima entre dos direcciones Biggest Drawing in the World. DHL + Suitcase + GPS (http://www.biggestdrawingintheworld.com/drawing.aspx) Realidad Aumentada. Ejemplo: Augmented Reality Sandbox with Real-Time Water Flow Simulation Monitoreo en tiempo real... Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 6
Base de Datos (BD) Definiciones del concepto Base de Datos base. ~ de datos. 1. f. Inform. Conjunto de datos organizado de tal modo que permita obtener con rapidez diversos tipos de información. Diccionario de la Real Academia Española Conjunto de datos relacionados entre sí y que tienen un significado implícito. Definición de Elmasri-Navathe Una base de datos es un conjunto de datos que pertenecen al mismo contexto almacenados sistemáticamente para su posterior uso. No es lo mismo una Base de Datos que un Sistema de Gestión de Bases de Datos, aunque suela utilizarse en el ambiente informático el concepto Base de Datos para referenciar un Sistema de Gestión de Bases de Datos. Una biblioteca puede considerarse una base de datos compuesta en su mayoría por documentos y textos impresos en papel e indexados para su consulta. Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 7
Sistema de Gestión de Bases de Datos (DBMS) Software que tiene como objetivo gestionar ("manejar") la información en una base de datos. Entre los métodos para "manejar" la información se encuentran: almacenamiento, modificación y extracción de la información de la base de datos mantener la integridad de los datos administrar el acceso de usuarios a los datos recuperar la información si el sistema se corrompe Esquema de una Base de Datos Describe qué datos hay en la base, cómo se relacionan esos datos entre sí y qué restricciones de integridad deben cumplir (Estructuras + Restricciones). Muy estable. Ejemplo: CURSOS(nro_curso, nombre, horas). ESTUDIANTES(CI, nombre, fecha_nacimiento). TOMA_CURSO(nro_curso, CI). Instancia de una Base de Datos Conjunto de datos almacenados en una base. Es el valor de base en un instante de tiempo. Si respetan todas las restricciones, se considera que la instancia es correcta. Muy volátil. Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 8
Sistema de Gestión de Bases de Datos (DBMS) Pueden clasificarse desde diferentes puntos de vista Según el Modelo de Datos: Relacional. Orientado a Objetos. Otros: Redes, Jerárquico, Deductivo,... Según el porte: Desktop (escritorio) / mono-usuario. Por ejemplo: MS-ACCESS, OpenOffice Base. Servidor / multi-usuario. Según distribución de la BD: Centralizado. Distribuido. En este documento cuando mencionamos DBMS vamos a estar refiriéndonos a un Sistema Manejador de Bases de Datos Relacional. Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 9
Sistema de Gestión de Bases de Datos (DBMS) Por qué usar un DBMS? Evita inconsistencia entre los datos. Ahorra espacio de almacenamiento. Control de acceso a los datos. Seguridad y Recuperación ante fallas. Control de concurrencia (mecanismos de locking). Soporte de transacciones ACID (commit, rollback) Atomicity Consistency Isolation Durability Por qué NO usar un DBMS? Alto costo en inversión (hardware, software, capacitación técnica). El costo de administración del DBMS y de las Bases de Datos. No se justifica usar DBMS cuando son pocos datos los datos (se pueden gestionar con planillas). Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 10
Sistema de Gestión de Bases de Datos (DBMS) Lenguajes e Interfases en "Ambientes" de Bases de Datos Lenguajes Provistos por DBMS Definición de esquemas de Bases de Datos Manipulación de los datos las Bases de Datos Lenguajes de programación Lenguajes host (anfitrion) Lenguajes 4GL Interfaces especializadas Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 11
SQL Structured Query Languge Es una especificación estándar de un lenguaje declarativo de acceso a bases de datos relacionales. Lo implementan y respetan en mayor medida los DBMS relacionales. Brinda operaciones DDL - Data Definition Language, para definición de esquemas. CREATE / ALTER / DROP / RENAME / TRUNCATE DML - Data Manipulation Language, para manipulación de datos. INSERT / UPDATE / DELETE QL - Query Language, para consultar datos. SELECT DCL - Data Control Language, para agegar control de acceso a los datos GRANT / REVOKE La estructura básica de las consultas es Select <lista de Salida> From <lista de tablas> Where <condiciones sobre tuplas> Group by <lista de atributos> Having <condiciones sobre grupos> Order by <lista de atributos> Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 12
Base de Datos Geográfica (BDG) El DBMS maneja información georeferencial (geométrica/espacial). La construcción comienza con la concepción del esquema de la base de datos generalmente en capas, que se seleccionan dependiendo de la utilidad que se vaya a dar a la información. Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 13
Base de Datos Geográfica (BDG) La estructuración de la información espacial en capas conlleva cierto nivel de dificultad. La abstracción implica trabajar con modelos de datos. Hay básicamente dos: vectorial y raster. La topología puede llegar a ser muy compleja ya que son muchos los elementos que interactúan sobre cada aspecto de la realidad. Las capas pueden ser de diferente tipo (raster, vectorial) y forma de almacenamientos (archivos, bases de datos), pero deben estar en el mismo sistema de referencia espacial). Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 14
Base de Datos Geográfica (BDG) Se va a trabajar con PostGIS: Es una extensión del DBMS objeto-relacional PostreSQL. Certificado por OGC con el estándar "Simple Features for SQL 1.2.1. Es gratuito y se publica bajo la licencia pública general de GNU. El documento Taller introducción base de datos geográfica Postgis2 muestra un tutorial para instalar PostgreSQL y PostGIS (3era_jornadas_gvSIG-Taller_Postgis.odp) Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 15
Modelo de Datos Un modelo de datos es un lenguaje usado para especificar y manipular Bases de Datos. Estructuras de datos de la base. Restricciones de integridad. Operaciones de manipulación de los datos (insertar, borrar, modificar y recuperar los datos de la base). Clasificación según el nivel de abstracción. Conceptuales. Ejemplo: Modelo Entidad- Relación (MER). Lógicos. Ejemplo: Modelo Relacional. Físicos. Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 16
Proceso de Diseño de una Base de Datos Descripción simplificada del proceso de diseño de una base de datos Recopilación y Análisis de Requisitos Diseño Conceptual Construye Esquema Conceptual (MER) Diseño Lógico Construye Esquema Lógico (Modelo Relacional) Diseño Físico Se especifican las estructuras de almacenamiento interno, los índices, las rutas de acceso y la organización de los archivos para la base de datos. Facultad de Ingeniería Bases de Datos Geográficos - IA 17