Tema 6: Bases de datos geográficas

1. Tema 6: Bases de datos geográficas Bases de datos Máster en Tecnologías de Información Geográfica

2. Contenido • Introducción • Sistemas de geodatabases: ArcGIS • ArcSDE • Diseño de geodatabases • Consulta y modificación de datos con SQL • Administración de geodatabases • ArcGIS Server • Aplicaciones Web • Esquema XML de la geodatabase

3. 1. Introducción • Bases de datos geográficas (geodatabases) • ¿Qué es la geodatabase? • Una geodatabase es una colección de datasets de diversos tipos que se utiliza en ArcGIS y se administra en una carpeta de archivos o una base de datos relacional. • Es la fuente de datos nativa para ArcGIS y se utiliza para la edición y automatización de datos en ArcGIS.

4. GDBs como BDRs • Las geodatabases heredan los principios de las BDRs: • Datos organizados en tablas. • Tablas con filas. • Filas con el mismo número de columnas. • Cada columna con un tipo asociado. • Las relaciones asocian filas entre tablas. • Se imponen reglas de integridad relacional. • Si una GDB se implementa en un SGBDR: • SQL está disponible para operar sobre las tablas.

5. 2. Sistemas de geodatabases: ArcGIS

6. Otros sistemas de geodatabases • Otros sistemas comerciales: • Autodesk: Map 3D, Topobase, MapGuide para AutoCAD software package. • Bentley Systems: Bentley Map, Bentley PowerMap para MicroStation. • ERDAS IMAGINE: Leica Photogrammetry Suite, ERDAS ER Mapper, ERDAS ECW JPEG2000 SDK (formato de archivo ECW). • Intergraph: GeoMedia. • MapInfo: MapInfo Professional, Smallworld • Y también open-source: • GRASS GIS –U.S. Army Corps of Engineers • SAGA GIS. • Quantum GIS. • MapWindow GIS. • ILWIS – ILWIS (Integrated Land and Water Information System) • gvSIG –Java. • JUMP GIS / OpenJUMP

7. ArcGIS: Tipos de geodatabases • Geodatabases de archivosCada geodatabase se guarda en una carpeta de archivos y cada dataset se almacena como un archivo independiente en el disco. Las geodatabases de archivo proporcionan un rendimiento rápido y pueden escalar hasta archivos de gran tamaño (por ejemplo, cada dataset puede tener un tamaño de hasta un terabyte). • Geodatabases personalesLas geodatabases personales se almacenan y administran con Microsoft Access. Están ideadas para un único usuario que trabaje con datasets más pequeños y tienen una limitación de tamaño de 2 GB para la geodatabase completa. Las geodatabases personales sólo son compatibles con Microsoft Windows. • Geodatabases de ArcSDE Las geodatabases de ArcSDE administran datos espaciales en un RDBMS como DB2, Informix, Oracle, SQL Server, PostgreSQL y SQL Server Express. Las geodatabases de ArcSDE admiten entornos de edición multiusuario y pueden administrar datasets de muy gran tamaño. Además, admiten flujos de trabajo basados en versiones como replicación y archivado de geodatabases.

8. ArcGIS: Tipos de geodatabases

9. Características de los distintos tipos de geodatabases

10. Ventajas de las GDB de archivo • Alto rendimiento. • Menor demanda de almacenamiento que Access o un shapefile. • Gestión simplificada • Los bloqueos se imponen en los feature dataset o feature classes. • Formato comprimido: • Niveles: • Feature class • Feature dataset • GDB • Sólo lectura • Niveles de compresión de 2:1 a 25:1 • Visualización y consulta varias veces más rápido que Access

11. Elementos en una GDB

12. Almacenamiento en una GDB • Feature class: • Tabla con shape y atributos para features geométricas sencillas. • Contiene referencia espacial • Feature dataset: • Almacena feature classes relacionadas espacialmente. • Requerida para ciertos comportamientos (behaviours) • Tabla: • Almacena atributos, pero no geometrías (RDBs). • Datos raster • Imágenes en distintos formatos.

13. Tipos de datos y MS Access

14. Tipos de datos y SQL Server

15. 3. ArcSDE

16. Transacciones de geodatabase • Soporte para geodatabases de gran tamaño para un gran número de usuarios. • Administrar actualizaciones procedentes de varios editores a la vez. • Comprobar datos de un área y realizar actualizaciones en réplicas desconectadas. De forma periódica, las ediciones se contabilizan en la geodatabase principal. • Sincronizar varias réplicas de geodatabase distribuidas compartiendo actualizaciones de un solo cambio entre réplicas. Pueden encontrarse en distintos DBMS (como Oracle y SQL Server) y no es necesario conectarlas. • Crear y mantener archivos históricos, por ejemplo, para mostrar el estado de un conjunto de datos para una fecha determinada.

17. Versionado (Versioning) • El versionado permite que varios usuarios editen los mismos datos en una geodatabase de ArcSDE sin aplicar bloqueos o duplicar datos. • Los usuarios siempre acceden a una geodatabase de ArcSDE mediante una versión. Cuando se conecta a una geodatabase multiusuario, especifica la versión a la que se conectará. Por defecto, se conectará a la versión DEFAULT.

18. Ejemplo

19. Réplicas (Replication) • Distribución de datos entre dos o más geodatabases. • Permite que dos o más grupos de usuarios trabajen en los mismos datos en ubicaciones separadas. • Los datos se distribuyen para mejorar la disponibilidad y el rendimiento, reduciendo la contención del servidor. • Útil para: • Operaciones de lectura. • Usuarios móviles que puedan llevar la geodatabase al campo para editarla, desconectándose completamente de la red durante un periodo indefinido de tiempo. • Réplica ArcSDE vs. Réplica SGBDR: • La replicación de la geodatabase es compatible con todos los objetos avanzados de la geodatabase, tales como topologías, relaciones y redes geométricas. • La replicación de geodatabase sincroniza los cambios de versiones específicas de geodatabases de ArcSDE. La replicación de DBMS, cuando se utiliza con una geodatabase de ArcSDE, aplica cambios a todas las versiones de la geodatabase.

20. 4. Diseño de geodatabases • Puntos de partida: • Mapas predefinidos. • Plantillas de centros de recursos. • Modelos de datos. • Etapas de diseño: • Conceptual. • Lógico. • Físico.

21. Etapas de diseño

22. Diseño físico

23. Esquema físico

24. Herramientas CASE para el diseño • CASE (Computer-Aided Software Engineering) • UML (Unified Modeling Language) para modelar: • Feature datasets • Feature classes • Tablas • Pasos: • Microsoft Visio/Rational Rose: Modelo UML • Exportar a XML Metadata Interchange (XMI) • Importar XMI en ArcCatalog con herramientas CASE

25. Herramientas CASE para el diseño • ArcGIS Diagrammer

26. Documentación del diseño • Importancia de la documentación • Elementos en el diseño • Datasets • Clases de relación • … • Microsoft Visio y Geodatabase Diagrammer

27. Elementos en el diseño • Datasets • Son las especificaciones que indican cómo registrar las propiedades de las clases de entidad, rásteres y tablas de atributo, así como el conjunto de columnas en cada tabla. • En las representaciones espaciales, se verán algunas propiedades geométricas (como puntos, líneas y polígonos, así como tipos de coordenadas). • Los datasets aparecen en azul.

28. Elementos en el diseño • Clases de relación: • Las relaciones de atributo, al igual que en todas las aplicaciones SGBDR, definen la forma en que las filas de una tabla se pueden asociar con filas de otra tabla. • Las relaciones tienen una dirección de cardinalidad y otras propiedades (por ejemplo, si se trata de relaciones de uno a uno, uno a muchos o de muchos a muchos). • Las relaciones y sus propiedades aparecen en verde.

29. Elementos en el diseño • Dominios: • Representan la lista o rango de valores válidos para las columnas de atributos. • Estas reglas controlan la forma en que el software mantiene la integridad de los datos en ciertas columnas de atributos. • Los dominios aparecen en rojo

30. Elementos en el diseño • Relaciones espaciales y reglas espaciales: • Las topologías, dataset de red, localizador de direcciones, terrenos, representaciones cartográficas, redes geométricas y muchos otros tipos avanzados de geodatabase, proporcionan un mecanismo SIG fundamental y muy utilizado para habilitar los comportamientos espaciales y hacer cumplir la integridad en las bases de datos SIG. • Éstas reglas aparecen en naranja.

31. Elementos en el diseño • Capas de mapa: • Divisiones lógicas de la información geográfica. • Las capas no se administran en geodatabases pero representan un aspecto importante para ayudar a definir algunas propiedades de dataset clave en un esquema de geodatabase. • Las especificaciones de capa aparecen en amarillo.

32. Proceso de documentación

33. Proceso de documentación

34. Proceso de documentación

35. Restricciones en la geodatabase • Además de las restricciones derivadas de las bases de datos relacionales, incluyen restricciones espaciales:(topology_rules_poster.pdf)

36. Restricciones en la geodatabase • Ejemplo: No solapamiento

37. Restricciones en la geodatabase • Ejemplo: Cobertura

38. Restricciones en la geodatabase • Ejemplo: Intersección de líneas

39. Restricciones en la geodatabase • Ejemplo: Cobertura de puntos por líneas

40. Restricciones en la geodatabase • Ejemplo: Tolerancia de agrupaciones

41. 5. Consulta y modificación de datos con SQL • Soporte del estándar ANSI/ISO SQL 92 • Otros posteriores: SQL-1999 … SQL-2008 • Diferencias entre los tipos de geodatabases: • Operador LIKE: • ‘%’ (ArcSDE) – ‘*’ (MS Access) • ‘_’ (ArcSDE) – ‘?’ (MS Access) • Modificación de datos: • ArcSDE impone y vigila las reglas de validación • En un SGBDR no hay soporte directo para estas reglas • ¡Ojo! Se pueden modificar datos con SQL de forma que se cree una geodatabase inconsistente con respecto a las reglas de validación.

42. Consulta y modificación de datos con SQL • Sin embargo, las modificaciones de la geodatabase con SQL son aconsejables debido al rendimiento de: • Actualizaciones masivas de atributos. • Operaciones de carga de datos • … siempre que estas actualizaciones no sean parte de restricciones de comportamiento o reglas de validación.

43. Consulta y modificación de datos con SQL • Directrices: • No modificar tuplas con SQL en datos versionados (ArcSDE; MS Access no lo soporta). • Comprometer (COMMIT) o retroceder (ROLLBACK) después de cada instrucción SQL de modificación. • Evitar modificar datos no versionados que afecten a otros objetos de la BD (e.g., anotaciones asociadas a features y clases de relación). • Evitar usar SQL para modificar geometrías de feature classes que participen en objetos o funcionalidades de la geodatabase (redes geométricas, topologías y relaciones) • No modificar nunca el campo ObjectID con SQL

44. 6. Administración de geodatabases • Tareas de gestión alrededor de las GDB en ArcSDE: • Añadir un servidor de bases de datos (SGBDR) • MS SQL Server • DB2 • PostgreSQL … • Añadir usuarios al SGBDR • Cargar datos • Modificar datos en la GDB o el SGBDR • Copias de seguridad de la GDB • Actualización de la GDB

45. Administración de geodatabases • Tareas de los administradores de ArcSDE: • Mantener el SGBDR • Gestión de espacio en disco • Copias de seguridad • Gestión de réplicas • Seguridad (usuarios y permisos) • Crear y mantener GDBs • Tablas (tables, feature classes, …) • Índices espaciales • Relaciones • Restricciones (reglas)

46. Administración de geodatabases (Práct. 6. ArcSDE.pdf) • Ejercicio 1: Añadir un SGBD al árbol del Catálogo de ArcMap y crear una GDB • Ejercicio 2: Cargar datos en una GDB y actualizar las estadísticas • Ejercicio 3: Adjuntar una GDB, crear una copia de seguridad y actualizarla • Ejercicio 4: Añadir usuarios y administrar sus permisos • Ejercicio 5: Versiones. Editar datos sin versionar • Ejercicio 6: Restauración de una GDB • Ejercicio 7: Versiones. Crear versiones • Ejercicio 8: Versiones. Editar datos versionados • Ejercicio 9: Comprimir una GDB, reconstruir los índices y desfragmetarla (shrink) • Ejercicio 10: Desconectar una GDB

47. 7. ArcGIS Server • Compartir datos geográficos en la empresa y fuera de ella • Aplicaciones Web

48. ArcGIS Explorer • Cliente para ArcGIS Server:

49. Desarrollo de aplicaciones • Aplicaciones Web • Servicios Web • Aplicaciones móviles (no para teléfonos móviles  ) • Aplicaciones de escritorio. • SDKs (Software Development Kit) • APIs (Application Programming Interface) (Asignatura del máster “Programación” con Java)

50. 8. Aplicaciones Web • ArcGIS Server Manager • Aplicaciones Web para edición de datos en GDBs • Pasos: • Hacer disponible la GDB en ArcSDEEj: MS SQL Server 2008 • Crear un mapa a partir de los datos y simbolizarlo • Publicar el mapa en ArcGIS Server • Crear y configurar la aplicación Web Práct. Adicional 3.pdf. Requiere ArcGIS Server Manager