Fagstoff

GIS og databaser

Publisert: 03.10.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

GIS-data hentes fra tabeller i store databaser og regneark og omgjør disse til lettleselige kart. Det finnes mange metoder og teknikker for å lagre og organisere data i digital form. Elektronisk lagring krever spesiell organisering og struktur på dataene dersom de skal kunne hentes fram og kobles raskt. I forbindelse med GIS gjelder dette både de geometriske objektene og egenskapene som er knyttet til disse.

Det er utviklet en rekke generelle systemer for elektronisk lagring. Slike systemer kalles databaser. GIS kjennetegnes som regel ved en mer komplisert datastruktur enn generelle databaser.

KartobjektKartobjekt
Opphavsmann: Narom

Fordelen med lagring i databaser er blant annet at dataene er lagret et sted, de er strukturerte, standardiserte og kontrollerte. Data kan raskt hentes frem, de kan kobles og sammenstilles, og de er tilgjengelige for mange.

Ulempene, i forhold til manuell lagring, er blant annet at databaselagring krever kompetanse, er relativt kostbart, krever kvalitetssikring og spesielle sikkerhetsrutiner.

Illustrasjonen viser identifiserte kartobjekter som lagres i ulike databasesystemer.

Når man organiserer data i GIS, er det vanlig å skille mellom tre databasestrukturer: hierarkiske systemer, nettverkssystemer og relasjonssystemer.

Hierarkisk databasemodell

Hierarkisk databasemodellHierarkisk databasemodell
Opphavsmann: Narom

I denne modellen er dataene lagret i forskjellige nivåer med forbindelse mellom nivåene, men ikke mellom data på samme nivå. Dataene har en-til-mange-forhold til hverandre.

Fordeler ved modellen: enkle å utvide og oppdatere (enkel programmering), vanligvis raske søk i enkel struktur.

Ulemper ved modellen: store indeksfiler som ofte må vedlikeholdes, dobbeltlagring, databasedesign krever høy kompetanse, begrensede søkermuligheter.

Illustrasjonen viser skisse av hierarkisk databasemodell.
Hierarkisk databasemodell brukes i en del GIS til lagring av de digitale kartdataene.

Nettverksmodellen

Hensikten med nettverksmodellen er å forbedre fleksibiliteten og redusere dobbeltlagring av data, slik som i den hierarkiske modellen. Dataene har et mange-til-mange-forhold til hverandre. I nettverksmodellen er det forbindelse mellom flere elementer både i nivået over og nivået under, samt til elementer som har en nivåforskjell større enn en. Punkt og linjer blir lagret bare en gang.

NettverksmodellSkisse av nettverksmodell
Opphavsmann: Narom
Når en søker, slipper en å gå gjennom alle nivå, men kan ta snarveier. Men mengden av pekedata er større enn i den hierarkiske modellen.

Fordeler ved modellen: reduserer dobbeltlagring, lettere å få knyttet sammen data som rent fysisk ligger lagret på forskjellige steder på disken, bedre søkermuligheter.

Ulemper ved modellen: komplisert å vedlikeholde, vanskelig programmering, mer indeksdata enn i hierarkimodellen, ikke så rask respons som i hierarkisk modell.


Lagring av kartobjekter i et hiearkisk systemLagring av kartobjekter i et hiearkisk system
Opphavsmann: Amendor

Nettverksmodellen er bedre egnet for lagring av geografiske data enn den hierarkiske modellen, men den har likevel ikke fått spesielt stor utbredelse innen GIS.

Illustrasjonen viser lagring av kartobjekter i et hierarkisk system (Amendor).



Relasjonsmodellen

En relasjonsmodell består av tabeller (tabelldatabase). I relasjonsmodellen er det mulig å relatere alle objekt og egenskaper til hverandre. Svakheten er at tallet på peketabeller blir svært stort dersom det er mange objekt med kompliserte relasjoner.

RelasjonsmodellRelasjonsmodell
Opphavsmann: Narom
All kommunikasjon mellom tabellene skjer via egne, interne peketabeller. Dette gjør at relasjonsdatabasene lett blir store i volum og noe seine i bruk. Mangelen på egne pekere i hver basistabell gjør at det må gjennomsøkes sekvensielt for å lete frem til riktig post eller felt. Dette gjør at relasjonsdatabaser ikke er så raske som den hierarkiske modellen og nettverksmodellen.

Fordeler ved modellen: enkel og fleksibel oppbygning, store muligheter for manipulasjon av data med standardisert definisjon og søk (SQL, Structured Query Language), takler komplekse relasjoner, lite dobbeltlagring.

Ulemper ved modellen: lang søkertid, kan bli store volum, lavere ytelse (sen respons).
Illustrasjonen viser lagring av kartobjektene i et relasjonssystem (Amendor).

Relasjonsmodellen er svært populær innen GIS, og da spesielt til attributtdata.

Skisse av objektorienterte daSkisse av objektorienterte databaser
Opphavsmann: Amendor

Tradisjonelt har GIS-produkter implementert sine egne databaseløsninger. Dette skyldes nok at de tilgjengelige databaseprodukter ikke har vært egnet for geodata eller andre komplekse datatyper. Men utviklingen går raskt når det gjelder teknologi for håndtering av geografiske data i databasehåndteringssystemer.

I de senere år har objektorienterte databaser, og objekt-relasjonsdatabaser endret dette bildet. Objekt-relasjonsdatabaser er en utvidelse til relasjonsdatabaser, først og fremst med støtte for komplekse objekter. I en objektrelasjonsdatabase er den geometriske informasjonen og egenskapene lagret sammen i objekter. Det vil si at relasjonene (tabellene) kan inneholde egendefinerte komplekse objekter, og at det kan utføres operasjoner på disse.
Programutviklerne kan utvide databasen med nye datatyper tilpasset applikasjonen (f.eks. GIS) og metoder på disse. Viktig for GIS er også nye aksessmetoder (indekseringsmetoder) som støtter romlige indekser.
Kommersielle systemer i dag er såkalte hybride systemer, hvor geometrien og egenskapene er lagret hver for seg med pekere innimellom. Her blir geometrien lagret i en egen database (ofte en nettverksdatabase), mens egenskapene blir lagret i en relasjonsdatabase. Brukeren opererer i begge systemer innenfor det samme brukergrensesnitt.

Det er viktig at databasen som velges, kan tilby effektiv og kontrollert adgang til geodata, selv med mange samtidige brukere og en stor samlet datamengde. Raske søk basert på elementer som er indeksert i rommet, krever ofte elementer av alle systemer som er nevnt over. Databasene i GIS kan derfor ofte kalles hybride DBMS (DataBase Managment Systems).

Den generelle utviklingen av databaser ser imidlertid ut til å skje med basis i relasjonsmodellen eller varianter av denne der elementer av nettverksmodellen og hierarkiske modeller inngår. Det finnes i dag et stort antall relasjonsorienterte produkter på markedet fra PC til stormaskin. Flere hierarkiske- og nettverksorienterte baser har dessuten kommet med påbygninger som bygger på relasjonskonseptet. I GIS er relasjonskonseptet mest interessant i forbindelse med tabelldata for egenskapene.

 

Relatert innhold

Generelt