Geodatenbanksysteme in Theorie und Praxis: Einführung in objektrelationale Geodatenbanken unter besonderer Berücksichtigung von Oracle Spatial
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg [u.a.]
Wichmann
2008
|
| Ausgabe: | 2., überarb. und erw. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Klappentext |
| Beschreibung: | XII, 492 S. graph. Darst., Kt. |
| ISBN: | 9783879074723 3879074720 |
Internformat
MARC
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Vorwort......................................................................................................................
V
1 Einleitung................................................................................................................... 1
1.1 Geoinformationssysteme..................................................................................... 2
1.1.1 Anwendungen......................................................................................... 3
1.1.2 Aufbau von Geoinformationssystemen.................................................. 4
1.1.3 Entwicklung zu offenen Geoinformationssystemen............................... 4
1.2 Datenbanksysteme.............................................................................................. 6
1.2.1 Aufbau von Datenbanksystemen............................................................ 6
1.2.2 Datenbanksysteme versus Dateien......................................................... 6
1.3 Relationale Datenbanksysteme........................................................................... 9
1.3.1 Tabellen.................................................................................................. 9
1.3.2 Beziehungen........................................................................................... 12
1.3.3 Anfragen................................................................................................. 14
1.4 Objektrelationale Datenbanksysteme.................................................................. 18
1.4.1 Objekte................................................................................................... 19
1.4.2 Vererbung und
Polymorphic
.................................................................. 20
1.4.3 Objekte in objektrelationalen Datenbanken........................................... 23
1.5 Geodatenbanksysteme......................................................................................... 24
1.5.1 Anforderungen an Geodatenbanksysteme.............................................. 25
1.5.2 Speicherung von Geodäten in relationalen Datenbanken....................... 25
1.5.3 Objektrelationale Geodatenbanksysteme............................................... 29
2 Oracle......................................................................................................................... 33
2.1 Struktur von Oracle............................................................................................. 33
2.1.1 Datenbank-Server................................................................................... 33
2.1.2 Physische Datenbankstruktur................................................................. 34
2.1.3 Logische Datenbankstruktur................................................................... 35
2.1.4 Verbindung zwischen Clients und Datenbank-Server............................ 36
2.2 Besonderheiten von Oracle SQL........................................................................ 36
2.2.1 RowID.................................................................................................... 37
2.2.2
Large Objects (LOBs)
............................................................................ 38
2.2.3 Sequenzgeneratoren................................................................................ 39
2.3 Programmierung und Datenimport..................................................................... 40
2.3.1 PL/SQL................................................................................................... 40
2.3.2 Trigger.................................................................................................... 43
2.3.3 Programmierung externer Routinen mit Java......................................... 44
2.3.4 SQL*Loader........................................................................................... 45
2.4 Objektrelationale Erweiterungen in Oracle........................................................ 48
2.4.1 Felder...................................................................................................... 48
2.4.2 Klassen................................................................................................... 50
2.4.3 Vererbung und
Polymorphic
.................................................................. 56
VIII Inhaltsverzeichnis
3 Modellierung von Geodäten..................................................................................... 59
3.1 Eigenschaften von Geodäten............................................................................... 60
3.1.1 Thematische Eigenschaften.................................................................... 60
3.1.2 Geometrische Eigenschaften.................................................................. 62
3.1.3
Topologische
Eigenschaften................................................................... 63
3.1.4 Metainformationen................................................................................. 64
3.2 Standardisierang von Geodäten.......................................................................... 64
3.3 Feature-Geometry-Modell.................................................................................. 65
3.3.1 Teilpakete............................................................................................... 66
3.3.2 Paket
„Geometry
root ...........................................................................
67
3.3.3 Geometrische Primitive.......................................................................... 67
3.3.4 Koordinatenbehaftete Geometrien......................................................... 69
3.3.5 Geometrieaggregate................................................................................ 71
3.3.6 Komplexe Geometrien........................................................................... 72
3.4 Simple-Feature-Modell....................................................................................... 73
3.4.1 Geometrieschema................................................................................... 73
3.4.2 Repräsentationsformen........................................................................... 78
3.4.3 Basismethoden........................................................................................ 79
3.4.4
Topologische
Prädikate.......................................................................... 80
3.4.5 Geometrische Funktionen....................................................................... 84
3.4.6 Informationsschema............................................................................... 86
3.5
SQL/MM Spatial
................................................................................................. 87
3.5.1 Geometrieschema................................................................................... 88
3.5.2 Repräsentationsformen........................................................................... 91
3.5.3 Informationsschema............................................................................... 92
3.6 Räumliche Bezugssysteme.................................................................................. 92
3.6.1 Kategorien von Koordinatensystemen................................................... 92
3.6.2 Beschreibung von räumlichen Bezugssystemen.................................... 94
3.7 Lineare Bezugssysteme....................................................................................... 96
4 Datenbankschema von Oracle
Spatial
.................................................................... 99
4.1 Geometrieschema................................................................................................ 99
4.1.1 Klasse SDOGEOMETR
Y
............................... .. ... . . . .. . ... .................. 99
4.1.2 Klasse STGEOMETRY....................................................................... 107
4.1.3 Informationsschema............................................................................... 109
4.2 Operationen.........................................................................................................
Ц2
4.2.1 Basismethoden und
-funktionen
............................................................. 113
4.2.2 Geometrische Funktionen....................................................................... 118
4.2.3 Geometrische Aggregatfunktionen......................................................... 131
4.3 Räumliche Bezugssysteme............................................................................. 134
4.3.1 Informationsschema............................................................................... 134
4.3.2 Verwendung von räumlichen Bezugssystemen...................................... 136
4.3.3 Koordinatentransformationen................................................................. 140
4.4 Lineare Bezugssysteme....................................................................................... 141
4.4.1 Repräsentation...................................................................................... 141
4.4.2 Anfragen................................................. 143
Inhaltsverzeichnis
IX
4.5
Import
von Geodäten.......................................................................................... 146
4.5.1 Import von Punktdaten........................................................................... 147
4.5.2 Import von Flächen................................................................................ 149
5 Anfragebearbeitung und Approximationen........................................................... 151
5.1 Räumliche Basisanfragen.................................................................................... 151
5.2 Mehrstufige Anfragebearbeitung........................................................................ 153
5.2.1
Charakteristika
von Geodäten................................................................ 153
5.2.2 Prinzip der mehrstufigen Anfragebearbeitung....................................... 153
5.3 Filterung über Approximationen......................................................................... 154
5.3.1 Konservative und progressive Approximationen................................... 155
5.3.2 Einelementige Approximationen............................................................ 156
5.3.3 Mehrelementige Approximationen......................................................... 158
5.4 Approximationen in Oracle
Spatial
.................................................................... 159
5.4.1
Fixed Indexing
........................................................................................ 159
5.4.2 Hybrid
Indexing
..................................................................................... 160
6 Indexierung von Geodäten....................................................................................... 161
6.1 Indexierung in Datenbanksystemen.................................................................... 161
6.1.1 B- und B+- Bäume.................................................................................. 163
6.1.2
Hash-
Verfahren...................................................................................... 168
6.2 Indexierung von Geodäten.................................................................................. 172
6.2.1
Clipping
.................................................................................................. 174
6.2.2 Transformation in den höherdimensionalen Raum................................ 175
6.2.3 Einbettung in den eindimensionalen Raum............................................ 177
6.2.4 Überlappende Blockregionen................................................................. 179
6.2.5 Mehrschichtentechnik............................................................................ 180
6.2.6 Fazit........................................................................................................ 180
6.3
Quadtrees
............................................................................................................ 181
6.3.1
PR-Quadtrees..........................................................................................
181
6.3.2 Lineare
Quadtrees
................................................................................... 182
6.3.3 Verwendung in Oracle
Spatial
............................................................... 187
6.4 Gridfiles.............................................................................................................. 192
6.4.1 Struktur und Suchanfragen..................................................................... 192
6.4.2 Dynamisches Verhalten.......................................................................... 192
6.4.3 Speicherung von Rechtecken................................................................. 196
6.4.4 Organisation des
Grid Directorys
........................................................... 198
6.5 R-Bäume............................................................................................................. 201
6.5.1 R-Baum.................................................................................................. 201
6.5.2 R*-Baum................................................................................................ 206
6.5.3 Weitere Varianten................................................................................... 210
6.5.4 Verwendung in Oracle
Spatial
............................................................... 212
6.6 Filterung in Oracle
Spatial
.................................................................................. 214
6.6.1 SDO_FILTER........................................................................................ 214
6.6.2 SDO
WITHIN DISTANCE..................................................................
217
X
Inhaltsverzeichnis
7
Geometrische
Algorithmen...................................................................................... 219
7.1 Algorithmische Geometrie.................................................................................. 219
7.1.1 Algorithmische Entwurfsmethoden........................................................ 220
7.1.2 Behandlung numerischer Probleme........................................................ 223
7.2 Konvexe Hülle.................................................................................................... 228
7.2.1 Berechnung der konvexen Hülle............................................................ 228
7.2.2 Minimal umgebende konvexe Polygone................................................ 234
7.3 Inklusionsprobleme............................................................................................. 234
7.3.1 Punkt-in-Polygon-Test........................................................................... 234
7.3.2 Polygon-in-Polygon-Test....................................................................... 236
7.4 Schnittprobleme.................................................................................................. 237
7.4.1 Schnitt von Rechtecken.......................................................................... 237
7.4.2 Schnitt von Strecken............................................................................... 242
7.4.3 Schnitt von Polygonen............................................................................ 247
7.5 Objektzerlegung.................................................................................................. 253
7.5.1 Trapezzerlegung..................................................................................... 253
7.5.2 Triangulation.......................................................................................... 254
7.5.3 Verwaltung der Zerlegungskomponenten.............................................. 257
7.6 Verfeinerungsschritt in Oracle
Spatial
................................................................ 258
7.6.1 SDO_RELATE....................................................................................... 258
7.6.2 SDO_WiTHINJDISTANCE.................................................................. 260
8 Verarbeitung komplexer Basisanfragen................................................................. 261
8.1 Räumlicher Verbund........................................................................................... 261
8.1.1 Räumlicher Verbund ohne Index........................................................... 262
8.1.2 Räumlicher Verbund zwischen R-Bäumen............................................ 263
8.1.3 Räumlicher Verbund mittels z-Ordnung................................................ 267
8.1.4 Anwendung in Oracle
Spatial
................................................................. 269
8.2 Nächste-Nachbarn-Anfrage................................................................................ 272
8.2.1 Algorithmus von Hjaltason und
Samet
.................................................. 273
8.2.2 Anwendung in Oracle Spatial................................................................. 275
9 Anwendungsprogrammierung................................................................................. 279
9.1 Zugriff auf Datenbanken..................................................................................... 279
9.1.1 Datenbankzugriffsschnittstellen............................................................. 279
9.1.2 Datenbankkopplung an eine Programmiersprache................................. 280
9.1.3 Zugriff auf die Daten.............................................................................. 280
9.2 Java und JDBC.................................................................................................... 282
9.2.1 JDBC-Treiber......................................................................................... 283
9.2.2 JDBC-API.............................................................................................. 285
9.3 Zugriff auf Geodäten........................................................................................... 292
9.3.1 Zugriff auf SQL-Objekte........................................................................ 292
9.3.2 Bibliothek oracle.spatial......................................................................... 294
9.3.3 Zugriff über GeoTools............................................................................ 301
Inhaltsverzeichnis
XI
10 Repräsentation von Geodäten mit XML................................................................ 303
10.1 Bestandteile von XML........................................................................................ 303
10.1.1
Extensible
Markup
Language
(XML).................................................... 303
10.1.2
Document
Type Definition..................................................................... 308
10.1.3 XML Schema......................................................................................... 309
10.1.4
XSL-Transformation (XSLT)
................................................................. 312
10.1.5 Verarbeitung von XML-Dokumenten.................................................... 314
10.2
Geography
Markup
Language (GML)
................................................................ 315
10.2.1
Geometry
Schema.................................................................................. 315
10.2.2 Feature Schema...................................................................................... 321
10.2.3 Nutzung.................................................................................................. 322
10.3 Datenbanken und XML....................................................................................... 325
10.3.1 Grundsätzliche Verfahren....................................................................... 325
10.3.2 XPath...................................................................................................... 326
10.3.3 XQuery................................................................................................... 329
10.3.4 Oracle..................................................................................................... 330
10.4 GML in Oracle.................................................................................................... 341
10.4.1 Erzeugung von GML.............................................................................. 342
10.4.2 GML-Konstruktoren............................................................................... 343
10.4.3 Bearbeitung räumlicher Anfragen auf GML-Dokumenten.................... 343
11
Topologie
.................................................................................................................... 349
11.1 Grundbegriffe...................................................................................................... 349
11.1.1 Netzwerke und Graphen......................................................................... 350
11.1.2 Mosaike und Gebietsaufteilungen.......................................................... 351
11.2
Topologische
Datenmodelle............................................................................... 352
11.2.1 Feature-Geometry-Modell...................................................................... 352
11.2.2
SQL/MM Spatial
.................................................................................... 355
11.2.3 TIGER/Line-Datenmodell...................................................................... 356
11.3 Netzwerkdatenbanken......................................................................................... 358
11.3.1 Analyseoperationen................................................................................ 358
11.3.2 Physische Organisation.......................................................................... 365
11.4 Oracle
Spatial
...................................................................................................... 367
11.4.1 Netzwerk-Datenbankschema.................................................................. 367
11.4.2 Allgemeines Topologie-Datenbankschema............................................ 375
12 Rasterdaten................................................................................................................ 397
12.1 Konzepte............................................................................................................. 397
12.2 Speicherung von Rasterdaten durch BLOBs...................................................... 399
12.2.1 Abspeichern von Rasterdaten................................................................. 399
12.2.2 Georeferenzierang.................................................................................. 401
12.2.3 Lesen von Rasterdaten............................................................................ 402
12.3 Oracle
Spatial GeoRaster
.................................................................................... 403
12.3.1 Datenmodell........................................................................................... 403
12.3.2 Einsatz.................................................................................................... 405
XII Inhaltsverzeichnis
13 SD-Geodatenbanken................................................................................................. 417
13.1 Datenmodelle...................................................................................................... 418
13.1.1 Feature-Geometry-Modell...................................................................... 419
13.1.2 Simple-Feature-Modell und
SQL/MM Spatial
....................................... 420
13.2 Anfragebearbeitung............................................................................................. 420
13.2.1 Räumliche Basisanfragen und Indexstrukturen...................................... 420
13.2.2 Algorithmische Geometrie..................................................................... 421
13.3 3D in Oracle
Spatial
............................................................................................ 421
13.3.1 Datenrepräsentation und Anfragen......................................................... 421
13.3.2 Punktwolken........................................................................................... 427
13.3.3 Dreiecksvermaschungen......................................................................... 431
14 Aktuelle Trends......................................................................................................... 435
14.1
Spatio-temporale
Datenbanken........................................................................... 435
14.1.1 Datenbankschema................................................................................... 435
14.1.2 Basisanfragen......................................................................................... 438
14.1.3 Indexe..................................................................................................... 439
14.1.4 TPR-Baum.............................................................................................. 440
14.2
Spatial Data
Mining............................................................................................ 442
14.2.1 Data Mining............................................................................................ 442
14.2.2
Spatial Data
Mining................................................................................ 443
14.2.3 Oracle
Spatial
......................................................................................... 444
14.3 Mobile Geodatenbanken..................................................................................... 447
14.4 Sensornetzwerke und Datenströme..................................................................... 448
Literaturverzeichnis................................................................................................. 451
Abkürzungsverzeichnis............................................................................................ 459
Übersetzung englischer Begriffe.............................................................................. 465
SQL-Index................................................................................................................. 469
Java-Index................................................................................................................. 475
Stichwortverzeichnis................................................................................................ 477
Prof. Dr. Thomas Brinkhoff stu¬
dierte Informatik an der Universi¬
tät Bremen. Nach dem Studium
war er wissenschaftlicher Mitar¬
beiter am Institut für Informatik
der Ludwig-Maximilians-Universi-
tät München. Er promovierte dort
1994 mit einer Arbeit auf dem Ge¬
biet der räumlichen Anfragebear¬
beitung. Im
Anschluss war
er Pro¬
jektleiter für GIS-basierte Ver-
kehrstelematiksysteme bei der
Mannesmann Autocom GmbH in
Düsseldorf. Seit 1999 ist er Profes¬
sorfür Geoinformatik an der FH Ol-
denburg/Ostfriesland/Wiihelms-
haven. Seine Forschungsschwer¬
punkte liegen in der Anfragebear¬
beitung in Geodatenbanken und
der Entwicklung ortsbezogener
Dienste und mobiler Geoinforma-
tionssysteme. Er ist Autor von
rund 50 Veröffentlichungen und
Gutachter für zahlreiche wissen¬
schaftliche Konferenzen und Zeit¬
schriften.
Geodatenbanken sind essenzieller Bestandteil von Geoinfor-
mationssystemen und anderen Anwendungen, die räumliche
Daten verarbeiten. Sie dienen der Modellierung, Speicherung
und Anfrage von Geodäten. Im Rahmen des Übergangs zu of¬
fenen Geoinformationssystemen werden dateibezogene und
proprietäre Datenverwaltungskomponenten durch standar¬
disierte objektrelationale Geodatenbanksysteme ersetzt. Da¬
mit wird eine integrierte Datenhaltung von Sach- und Geodä¬
ten möglich und ein Datenaustausch zwischen verschiede¬
nen Anwendungsprogrammen vereinfacht. Inzwischen er¬
lauben objektrelationale Geodatenbanksysteme nicht nur die
Speicherung von einfachen ZD-Vektordaten, sondern auch
von dreidimensionalen Geometrien, von georeferenzierten
Rasterkarten, von XML-basierten Geodäten und von topolo-
gischen Datenmodellen. Dabei stellen solche Geodatenbank¬
systeme auch geometrische und
topologische Verschnei-
dungs- und Analysefunktionalitäten zur Verfügung, die bis¬
lang nur Geoinformationssysteme aufwiesen.
Dieses Lehrbuch bringt allen, die sich mit Geodäten beschäf¬
tigen, die Grundkenntnisse für einen kompetenten Umgang
mit Geodatenbanksystemen näher. Dabei wird neben theore¬
tischen Grundlagen auch die Praxis unter besonderer Berück¬
sichtigung von Oracle
Spatial
11g vermittelt. Nach einer Ein¬
führung in die Grundprinzipien objektrelationaler (Geo-)Da-
tenbanken werden ISO 19107
Spatial
Schema, das Simple-
Feature-Modell (ISO 19125) und
SQL/MM Spatial
als Geoda-
tenmodelle und deren konkrete Umsetzung vorgestellt. Im
Weiteren behandelt das Buch Theorie und Praxis der räumli¬
chen Anfragebearbeitung und Indexierung sowie Verfahren
der Algorithmischen Geometrie. Darauf basierend werden
die
(Geo-)Datenbankprogrammierung
mit Java und die
Geo¬
graphy
Markup
Language
sowie Raster-, Netzwerk-,
Topolo¬
gie-
und BD-Geodatenbanken konzeptionell und praktisch
dargestellt. Zum Schluss zeigt das Buch Themen wie mobile
Geodatenbanken,
spatio-temporale
Datenbanken und
Sensornetzwerke als aktuelle Entwicklungstrends auf.
Angereichert wird der Text durch viele konkrete SQL- und
Java-Beispiele, die auch auf der Website zum Buch -
http://www.geodbs.de
- als Download bereitstehen.
Das Buch richtet sich an Praktiker, Studierende und Lehrende
der Fachrichtungen Geoinformatik, Informatik, Geodäsie,
Geographie und Geowissenschaften. Es eignet sich gleicher¬
maßen für die Ausbildung wie auch zum Selbststudium.
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| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
Vorwort.
V
1 Einleitung. 1
1.1 Geoinformationssysteme. 2
1.1.1 Anwendungen. 3
1.1.2 Aufbau von Geoinformationssystemen. 4
1.1.3 Entwicklung zu offenen Geoinformationssystemen. 4
1.2 Datenbanksysteme. 6
1.2.1 Aufbau von Datenbanksystemen. 6
1.2.2 Datenbanksysteme versus Dateien. 6
1.3 Relationale Datenbanksysteme. 9
1.3.1 Tabellen. 9
1.3.2 Beziehungen. 12
1.3.3 Anfragen. 14
1.4 Objektrelationale Datenbanksysteme. 18
1.4.1 Objekte. 19
1.4.2 Vererbung und
Polymorphic
. 20
1.4.3 Objekte in objektrelationalen Datenbanken. 23
1.5 Geodatenbanksysteme. 24
1.5.1 Anforderungen an Geodatenbanksysteme. 25
1.5.2 Speicherung von Geodäten in relationalen Datenbanken. 25
1.5.3 Objektrelationale Geodatenbanksysteme. 29
2 Oracle. 33
2.1 Struktur von Oracle. 33
2.1.1 Datenbank-Server. 33
2.1.2 Physische Datenbankstruktur. 34
2.1.3 Logische Datenbankstruktur. 35
2.1.4 Verbindung zwischen Clients und Datenbank-Server. 36
2.2 Besonderheiten von Oracle SQL. 36
2.2.1 RowID. 37
2.2.2
Large Objects (LOBs)
. 38
2.2.3 Sequenzgeneratoren. 39
2.3 Programmierung und Datenimport. 40
2.3.1 PL/SQL. 40
2.3.2 Trigger. 43
2.3.3 Programmierung externer Routinen mit Java. 44
2.3.4 SQL*Loader. 45
2.4 Objektrelationale Erweiterungen in Oracle. 48
2.4.1 Felder. 48
2.4.2 Klassen. 50
2.4.3 Vererbung und
Polymorphic
. 56
VIII Inhaltsverzeichnis
3 Modellierung von Geodäten. 59
3.1 Eigenschaften von Geodäten. 60
3.1.1 Thematische Eigenschaften. 60
3.1.2 Geometrische Eigenschaften. 62
3.1.3
Topologische
Eigenschaften. 63
3.1.4 Metainformationen. 64
3.2 Standardisierang von Geodäten. 64
3.3 Feature-Geometry-Modell. 65
3.3.1 Teilpakete. 66
3.3.2 Paket
„Geometry
root".
67
3.3.3 Geometrische Primitive. 67
3.3.4 Koordinatenbehaftete Geometrien. 69
3.3.5 Geometrieaggregate. 71
3.3.6 Komplexe Geometrien. 72
3.4 Simple-Feature-Modell. 73
3.4.1 Geometrieschema. 73
3.4.2 Repräsentationsformen. 78
3.4.3 Basismethoden. 79
3.4.4
Topologische
Prädikate. 80
3.4.5 Geometrische Funktionen. 84
3.4.6 Informationsschema. 86
3.5
SQL/MM Spatial
. 87
3.5.1 Geometrieschema. 88
3.5.2 Repräsentationsformen. 91
3.5.3 Informationsschema. 92
3.6 Räumliche Bezugssysteme. 92
3.6.1 Kategorien von Koordinatensystemen. 92
3.6.2 Beschreibung von räumlichen Bezugssystemen. 94
3.7 Lineare Bezugssysteme. 96
4 Datenbankschema von Oracle
Spatial
. 99
4.1 Geometrieschema. 99
4.1.1 Klasse SDOGEOMETR
Y
.".'.'.'.'.'.".".'. 99
4.1.2 Klasse STGEOMETRY. 107
4.1.3 Informationsschema. 109
4.2 Operationen.
Ц2
4.2.1 Basismethoden und
-funktionen
. 113
4.2.2 Geometrische Funktionen. 118
4.2.3 Geometrische Aggregatfunktionen. 131
4.3 Räumliche Bezugssysteme. 134
4.3.1 Informationsschema. 134
4.3.2 Verwendung von räumlichen Bezugssystemen. 136
4.3.3 Koordinatentransformationen. 140
4.4 Lineare Bezugssysteme. 141
4.4.1 Repräsentation. 141
4.4.2 Anfragen. 143
Inhaltsverzeichnis
IX
4.5
Import
von Geodäten. 146
4.5.1 Import von Punktdaten. 147
4.5.2 Import von Flächen. 149
5 Anfragebearbeitung und Approximationen. 151
5.1 Räumliche Basisanfragen. 151
5.2 Mehrstufige Anfragebearbeitung. 153
5.2.1
Charakteristika
von Geodäten. 153
5.2.2 Prinzip der mehrstufigen Anfragebearbeitung. 153
5.3 Filterung über Approximationen. 154
5.3.1 Konservative und progressive Approximationen. 155
5.3.2 Einelementige Approximationen. 156
5.3.3 Mehrelementige Approximationen. 158
5.4 Approximationen in Oracle
Spatial
. 159
5.4.1
Fixed Indexing
. 159
5.4.2 Hybrid
Indexing
. 160
6 Indexierung von Geodäten. 161
6.1 Indexierung in Datenbanksystemen. 161
6.1.1 B- und B+- Bäume. 163
6.1.2
Hash-
Verfahren. 168
6.2 Indexierung von Geodäten. 172
6.2.1
Clipping
. 174
6.2.2 Transformation in den höherdimensionalen Raum. 175
6.2.3 Einbettung in den eindimensionalen Raum. 177
6.2.4 Überlappende Blockregionen. 179
6.2.5 Mehrschichtentechnik. 180
6.2.6 Fazit. 180
6.3
Quadtrees
. 181
6.3.1
PR-Quadtrees.
181
6.3.2 Lineare
Quadtrees
. 182
6.3.3 Verwendung in Oracle
Spatial
. 187
6.4 Gridfiles. 192
6.4.1 Struktur und Suchanfragen. 192
6.4.2 Dynamisches Verhalten. 192
6.4.3 Speicherung von Rechtecken. 196
6.4.4 Organisation des
Grid Directorys
. 198
6.5 R-Bäume. 201
6.5.1 R-Baum. 201
6.5.2 R*-Baum. 206
6.5.3 Weitere Varianten. 210
6.5.4 Verwendung in Oracle
Spatial
. 212
6.6 Filterung in Oracle
Spatial
. 214
6.6.1 SDO_FILTER. 214
6.6.2 SDO
WITHIN DISTANCE.
217
X
Inhaltsverzeichnis
7
Geometrische
Algorithmen. 219
7.1 Algorithmische Geometrie. 219
7.1.1 Algorithmische Entwurfsmethoden. 220
7.1.2 Behandlung numerischer Probleme. 223
7.2 Konvexe Hülle. 228
7.2.1 Berechnung der konvexen Hülle. 228
7.2.2 Minimal umgebende konvexe Polygone. 234
7.3 Inklusionsprobleme. 234
7.3.1 Punkt-in-Polygon-Test. 234
7.3.2 Polygon-in-Polygon-Test. 236
7.4 Schnittprobleme. 237
7.4.1 Schnitt von Rechtecken. 237
7.4.2 Schnitt von Strecken. 242
7.4.3 Schnitt von Polygonen. 247
7.5 Objektzerlegung. 253
7.5.1 Trapezzerlegung. 253
7.5.2 Triangulation. 254
7.5.3 Verwaltung der Zerlegungskomponenten. 257
7.6 Verfeinerungsschritt in Oracle
Spatial
. 258
7.6.1 SDO_RELATE. 258
7.6.2 SDO_WiTHINJDISTANCE. 260
8 Verarbeitung komplexer Basisanfragen. 261
8.1 Räumlicher Verbund. 261
8.1.1 Räumlicher Verbund ohne Index. 262
8.1.2 Räumlicher Verbund zwischen R-Bäumen. 263
8.1.3 Räumlicher Verbund mittels z-Ordnung. 267
8.1.4 Anwendung in Oracle
Spatial
. 269
8.2 Nächste-Nachbarn-Anfrage. 272
8.2.1 Algorithmus von Hjaltason und
Samet
. 273
8.2.2 Anwendung in Oracle Spatial. 275
9 Anwendungsprogrammierung. 279
9.1 Zugriff auf Datenbanken. 279
9.1.1 Datenbankzugriffsschnittstellen. 279
9.1.2 Datenbankkopplung an eine Programmiersprache. 280
9.1.3 Zugriff auf die Daten. 280
9.2 Java und JDBC. 282
9.2.1 JDBC-Treiber. 283
9.2.2 JDBC-API. 285
9.3 Zugriff auf Geodäten. 292
9.3.1 Zugriff auf SQL-Objekte. 292
9.3.2 Bibliothek oracle.spatial. 294
9.3.3 Zugriff über GeoTools. 301
Inhaltsverzeichnis
XI
10 Repräsentation von Geodäten mit XML. 303
10.1 Bestandteile von XML. 303
10.1.1
Extensible
Markup
Language
(XML). 303
10.1.2
Document
Type Definition. 308
10.1.3 XML Schema. 309
10.1.4
XSL-Transformation (XSLT)
. 312
10.1.5 Verarbeitung von XML-Dokumenten. 314
10.2
Geography
Markup
Language (GML)
. 315
10.2.1
Geometry
Schema. 315
10.2.2 Feature Schema. 321
10.2.3 Nutzung. 322
10.3 Datenbanken und XML. 325
10.3.1 Grundsätzliche Verfahren. 325
10.3.2 XPath. 326
10.3.3 XQuery. 329
10.3.4 Oracle. 330
10.4 GML in Oracle. 341
10.4.1 Erzeugung von GML. 342
10.4.2 GML-Konstruktoren. 343
10.4.3 Bearbeitung räumlicher Anfragen auf GML-Dokumenten. 343
11
Topologie
. 349
11.1 Grundbegriffe. 349
11.1.1 Netzwerke und Graphen. 350
11.1.2 Mosaike und Gebietsaufteilungen. 351
11.2
Topologische
Datenmodelle. 352
11.2.1 Feature-Geometry-Modell. 352
11.2.2
SQL/MM Spatial
. 355
11.2.3 TIGER/Line-Datenmodell. 356
11.3 Netzwerkdatenbanken. 358
11.3.1 Analyseoperationen. 358
11.3.2 Physische Organisation. 365
11.4 Oracle
Spatial
. 367
11.4.1 Netzwerk-Datenbankschema. 367
11.4.2 Allgemeines Topologie-Datenbankschema. 375
12 Rasterdaten. 397
12.1 Konzepte. 397
12.2 Speicherung von Rasterdaten durch BLOBs. 399
12.2.1 Abspeichern von Rasterdaten. 399
12.2.2 Georeferenzierang. 401
12.2.3 Lesen von Rasterdaten. 402
12.3 Oracle
Spatial GeoRaster
. 403
12.3.1 Datenmodell. 403
12.3.2 Einsatz. 405
XII Inhaltsverzeichnis
13 SD-Geodatenbanken. 417
13.1 Datenmodelle. 418
13.1.1 Feature-Geometry-Modell. 419
13.1.2 Simple-Feature-Modell und
SQL/MM Spatial
. 420
13.2 Anfragebearbeitung. 420
13.2.1 Räumliche Basisanfragen und Indexstrukturen. 420
13.2.2 Algorithmische Geometrie. 421
13.3 3D in Oracle
Spatial
. 421
13.3.1 Datenrepräsentation und Anfragen. 421
13.3.2 Punktwolken. 427
13.3.3 Dreiecksvermaschungen. 431
14 Aktuelle Trends. 435
14.1
Spatio-temporale
Datenbanken. 435
14.1.1 Datenbankschema. 435
14.1.2 Basisanfragen. 438
14.1.3 Indexe. 439
14.1.4 TPR-Baum. 440
14.2
Spatial Data
Mining. 442
14.2.1 Data Mining. 442
14.2.2
Spatial Data
Mining. 443
14.2.3 Oracle
Spatial
. 444
14.3 Mobile Geodatenbanken. 447
14.4 Sensornetzwerke und Datenströme. 448
Literaturverzeichnis. 451
Abkürzungsverzeichnis. 459
Übersetzung englischer Begriffe. 465
SQL-Index. 469
Java-Index. 475
Stichwortverzeichnis. 477
Prof. Dr. Thomas Brinkhoff stu¬
dierte Informatik an der Universi¬
tät Bremen. Nach dem Studium
war er wissenschaftlicher Mitar¬
beiter am Institut für Informatik
der Ludwig-Maximilians-Universi-
tät München. Er promovierte dort
1994 mit einer Arbeit auf dem Ge¬
biet der räumlichen Anfragebear¬
beitung. Im
Anschluss war
er Pro¬
jektleiter für GIS-basierte Ver-
kehrstelematiksysteme bei der
Mannesmann Autocom GmbH in
Düsseldorf. Seit 1999 ist er Profes¬
sorfür Geoinformatik an der FH Ol-
denburg/Ostfriesland/Wiihelms-
haven. Seine Forschungsschwer¬
punkte liegen in der Anfragebear¬
beitung in Geodatenbanken und
der Entwicklung ortsbezogener
Dienste und mobiler Geoinforma-
tionssysteme. Er ist Autor von
rund 50 Veröffentlichungen und
Gutachter für zahlreiche wissen¬
schaftliche Konferenzen und Zeit¬
schriften.
Geodatenbanken sind essenzieller Bestandteil von Geoinfor-
mationssystemen und anderen Anwendungen, die räumliche
Daten verarbeiten. Sie dienen der Modellierung, Speicherung
und Anfrage von Geodäten. Im Rahmen des Übergangs zu of¬
fenen Geoinformationssystemen werden dateibezogene und
proprietäre Datenverwaltungskomponenten durch standar¬
disierte objektrelationale Geodatenbanksysteme ersetzt. Da¬
mit wird eine integrierte Datenhaltung von Sach- und Geodä¬
ten möglich und ein Datenaustausch zwischen verschiede¬
nen Anwendungsprogrammen vereinfacht. Inzwischen er¬
lauben objektrelationale Geodatenbanksysteme nicht nur die
Speicherung von einfachen ZD-Vektordaten, sondern auch
von dreidimensionalen Geometrien, von georeferenzierten
Rasterkarten, von XML-basierten Geodäten und von topolo-
gischen Datenmodellen. Dabei stellen solche Geodatenbank¬
systeme auch geometrische und
topologische Verschnei-
dungs- und Analysefunktionalitäten zur Verfügung, die bis¬
lang nur Geoinformationssysteme aufwiesen.
Dieses Lehrbuch bringt allen, die sich mit Geodäten beschäf¬
tigen, die Grundkenntnisse für einen kompetenten Umgang
mit Geodatenbanksystemen näher. Dabei wird neben theore¬
tischen Grundlagen auch die Praxis unter besonderer Berück¬
sichtigung von Oracle
Spatial
11g vermittelt. Nach einer Ein¬
führung in die Grundprinzipien objektrelationaler (Geo-)Da-
tenbanken werden ISO 19107
Spatial
Schema, das Simple-
Feature-Modell (ISO 19125) und
SQL/MM Spatial
als Geoda-
tenmodelle und deren konkrete Umsetzung vorgestellt. Im
Weiteren behandelt das Buch Theorie und Praxis der räumli¬
chen Anfragebearbeitung und Indexierung sowie Verfahren
der Algorithmischen Geometrie. Darauf basierend werden
die
(Geo-)Datenbankprogrammierung
mit Java und die
Geo¬
graphy
Markup
Language
sowie Raster-, Netzwerk-,
Topolo¬
gie-
und BD-Geodatenbanken konzeptionell und praktisch
dargestellt. Zum Schluss zeigt das Buch Themen wie mobile
Geodatenbanken,
spatio-temporale
Datenbanken und
Sensornetzwerke als aktuelle Entwicklungstrends auf.
Angereichert wird der Text durch viele konkrete SQL- und
Java-Beispiele, die auch auf der Website zum Buch -
http://www.geodbs.de
- als Download bereitstehen.
Das Buch richtet sich an Praktiker, Studierende und Lehrende
der Fachrichtungen Geoinformatik, Informatik, Geodäsie,
Geographie und Geowissenschaften. Es eignet sich gleicher¬
maßen für die Ausbildung wie auch zum Selbststudium. |
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Inhaltsverzeichnis
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| Exemplar 1 | ausleihbar Verfügbar Bestellen |
Würzburg Teilbibliothek Röntgenring - KV, Raum C.2.05
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1300 RB 10104 B858(2) |
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| Exemplar 1 | nicht ausleihbar Verfügbar |