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ESCUELA NAVAL DE CADETES
“ALMIRANTE PADILLA”
FACULTAD DE OCEANOGRAFÍA FÍSICA
FUNDAMENTOS DE BASES DE DATOS
¿Que es un dato?
Un dato es la representación de un hecho que nos interesa.
Ejemplo:
Nombre, Dirección, Caudal, Latitud, Profundidad, etc.
¿Qué es una base de datos?
 Colección de datos acerca de objetos localizados en una determinada área
de interés en la superficie de la tierra, organizados en una forma tal que puede
servir eficientemente a una o varias aplicaciones y gestionada por un software
conocido como DataBase Management System (DBMS).
Es una colección de archivos interrelacionados y un conjunto de programas
que permiten a los usuarios acceder y modificar estos archivos.
Una base de datos consiste en un grupo de datos relacionados que pueden
ser utilizados por una multitud de usuarios sirviendo a un amplio rango de
propósitos. Una base de datos es un componente de un sistema manejador de
una base de datos, el cual permite a la organización, almacenar y recuperar
datos estructurados.
Bases de Datos Geográficas
Los datos que maneja una base de datos geográfica
Un objeto SIG es cualquier elemento relativo a la superficie de la tierra, y
con una localización espacial.
 Gráficos
 Alfanuméricos
Bases de Datos Geográficas
Aplicaciones de una base de datos geográfica?
Producción y actualización de la cartografía básica.
Administración de servicios públicos.
Inventario y avaluó de predios.
Estratificación.
Atención de emergencias.
Prevención de desastres.
Redes viales.
Oceanografía
Hidrografía
Logística
Bases de Datos Geográficas
¿Qué es un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD)?
Es un conjunto de programas, procedimientos y lenguajes que proporcionan
a los usuarios las herramientas necesarias para operar una base de datos.
Los SGBD son los que actúan como “interfaz” entre la BD y los diferentes
niveles de gestión (usuarios) que se necesiten para la interacción con la base
de datos.
Las BD, no se manipula
directamente por los
usuarios, siempre se
debe tener un SGBD.
Bases de Datos Geográficas
Usuarios de un SGBD.
Informáticos (administradores, diseñadores, analistas)
Finales (habituales, esporádicos)
Bases de Datos Geográficas
Componentes de un SGBD.
Lenguaje de definición de datos DDL.
Lenguaje de manipulación de datos DML.
Lenguaje de consulta de datos SQL.
Conjunto de programas y procedimientos que permiten describir, manipular
y consultar la información de una base de datos a los diferentes tipos de
usuario, garantizando seguridad sobre esta información.
Bases de Datos Geográficas
Propiedades ACID
 Acrónimo inglés que se refiere a las siguientes propiedades de un SGBD
transaccional:
Atomicity (Atomicidad): Todas las operaciones de una transacción son
ejecutadas o ninguna.
 Consistency (Consistencia): Solo se ejecutan transacciones que dejen
a la base de datos en un estado consistente al final, es decir, que no
violen las reglas de integridad (integrity constraints).
 Isolation (Aislamiento): ninguna operación fuera de la transacción
puede ver el estado de los datos en un estado intermedio de esta.
 Durability (Durabilidad): una vez realizada la operación, ésta persistirá
y no se podrá deshacer aunque falle el sistema.
Estas propiedades permiten que los datos puedan ser compartidos de forma
segura.
Bases de Datos Geográficas
Ventaja de una Base de Datos.
 Control de redundancia de datos.
Los sistemas de ficheros almacenan copias de los mismos datos en varios
ficheros, con BD estas copias se reducen, casi eliminan.
Consistencia de datos.
Ya que se ha controlado redundancia, sabemos que los datos van a estar
solo una vez, y así a la hora de actualizarlos solo lo haremos una vez.
Bases de Datos Geográficas
Mas información sobre los datos.
Como todos los datos están integrados, se conoce mas
información sobre ellos mismos.
Compartición de datos.
Las bases de datos pueden compartir la información con
usuarios mas fácilmente por sus programas de aplicación.
los
Bases de Datos Geográficas
Mantenimiento de estándares.
Fácil manejo de los estándares internos de la empresa como de los
nacionales e internacionales.
Integridad de los datos.
La integridad se puede manejar gracias a la consistencia y a las
restricciones que se tengan con los datos almacenados.
Seguridad.
normalmente las bases de datos son seguras y esta misma
seguridad es la protección de toda la información contenida en
esta.
Bases de Datos Geográficas
Accesibilidad.
Los SGBD proporcionan interfaces de consulta para manejo de la
información.
 Productividad.
A la hora de programar consultas los SGBD proporcionan muchas
funciones para el manejo de los datos.
Bases de Datos Geográficas
Abstracción de la Información.
Los SGBD ahorran detalles a los usuarios acerca del
almacenamiento físico de los datos.
Independencia.
Se pueden hacer cambios sin afectar las aplicaciones.
Bases de Datos Geográficas
Desventajas de la Bases de Datos
 Complejidad.
Las BD y los SGBD son complejos por su gran funcionalidad.
Tamaño.
Por sus grandes funcionalidades requieren de buena memoria
para un excelente desempeño.
Bases de Datos Geográficas
Costos.
Algunos de los mejores SGBD cuestan demasiado dinero. O el
costo de tener un administrador (DBA) es costoso.
 Personal especializado.
Para el manejo administrativo de las bases de datos se requiere
personal con conocimientos de esta (DBA).
 Vulnerable a fallos.
Como todo esta centralizado, un fallo afecta casi todo.
Bases de Datos Geográficas
PostgreSQL
MySQL
Firebird
SQLite
Sybase ASE
dBase
FoxPro
Microsoft SQL server
Paradox
Oracle
PervasiveSQL
OpenAcces
Sybase ASE
Informix
MODELOS DE DATOS
Definición
Un Modelo de Datos, es un sistema formal y abstracto que permite
describir los datos de acuerdo con reglas y convenios predefinidos.
Son las herramientas que utilizamos para poder comunicar y plasmar
nuestras percepciones del mundo real.
Un MD es una combinación de tres componentes:
Estructuras de datos
Operadores o reglas > Consultar
Reglas de Integridad.
Objetivos
1. Formalizar:
Definir formalmente las estructuras permitidas y las restricciones a fin de
representar los datos de un Sistema de Información.
2. Diseño:
El modelo resultante es un elemento básico para el desarrollo de la
metodología de diseño de la base de datos.
Tipos de Modelos de Datos
MODELO ENTIDAD-RELACIÓN
Definición
Es una técnica de diseño de bases de datos gráfica, la cual se basa en una
percepción del mundo real, la cual esta formada por objetos básicos
llamados entidades, las relaciones entre estos objetos y los atributos de
esos objetos.
Una entidad es un objeto concreto o abstracto que presenta interés para
el sistema y sobre el que se recoge información la cual va a ser
representada en un sistema de base de datos.
Atributo: Es una unidad básica e indivisible de información acerca de una
entidad o una relación y sirve para identificar y describir a las mismas.
Ejemplo Entidad: Municipios, Veredas, Predios, etc..
Ejemplo Atributos: Municipio --> Nombre, área, No. Habitantes.
Predio --> Nombre, No. Cédula catastral, área.
Dominios
Los atributos de una entidad pueden tomar un conjunto de valores
permitidos al que se le conoce como dominio del atributo.
Ejemplo: Describir un conjunto de dominios para los atributos Código,
Nombre y No de habitantes para la entidad Municipio.
Conjunto de Relaciones
• Es la asociación que existe entre dos a más entidades.
• La cantidad de entidades en una relación determina el grado de la
relación .
Cardinalidades
Relación que expresa el número de entidades a las que otra entidad puede
estar asociada a través de un conjunto de relaciones.
Especifica los tipos de relaciones que existen entre las entidades en el
modelo E-R y establece con esto las validaciones necesarias para conseguir
que los datos correspondan con la realidad.
Cardinalidades
Relación uno a uno
Ejemplos:
• Un auto es conducido por una persona
• Una persona solo posee una cedula
• Un país sólo posee una capital
Relación uno a muchos
Ejemplos:
• País puede contener muchas ciudades
• Una vereda puede tener muchos predios
• Cliente puede poseer muchas cuentas bancarias
Relación muchos a uno
Ejemplos:
• Muchas Ciudades pueden conformar un país
• Muchos predios pueden conformar una vereda
• Muchos empleados conforman una empresa
Relación muchos a muchos
Ejemplos:
• Empleado - Proyectos
• Departamento - ríos.
• Estudiante - Materias
Diagrama Entidad – Relación
Es la representación gráfica de un modelo de base de datos.
Entidades
Atributos
Relaciones
Unen atributos – Entidades
Entidades - Relaciones
LLAVES O CLAVES.
Una clave es una referencia que se utiliza para identificar los registros de
forma única y está formada por uno o mas atributos (columnas) de los
registros.
Llave candidata: Atributo o atributos que pueden distinguir de forma
unívoca una tupla o registro dentro de una tabla. Puede haber varias
claves candidatas para distinguir una misma entidad. Se elegirá como
clave candidata aquel atributo que posea un dominio en el que se tenga
valores únicos. Si esto no es posible, entonces usaremos como clave
candidata la combinación de varios atributos, de manera que esta
combinación sí sea única.
Llave principal: Es aquella de las claves candidatas que es designada para
distinguir de forma unívoca una tupla o registro dentro de una tabla.
Llave foránea: Se trata de un atributo que es llave o clave principal en
otra tabla.
Llaves Primarias (pk)
Es importante porque permite acceder a cada uno de los elementos de la
Base de Datos por direccionamiento asociativo mediante la combinación
de tres factores:
El nombre de la Tabla.
La columna.
El valor de la clave.
Ejemplo: para la entidad persona, la pk (primary key) corresponde a la
cédula de ciudadanía. Para una Estación, el código.
Un conjunto de entidades que no tiene suficientes atributos para formar
una clave primaria se denomina conjunto de entidades débiles.
MODELO RELACIONAL
Definición
Una BD que se ajuste a un esquema ER se puede representar por una
colección de tablas.
Convertir un MER a un modelo de tablas = Diseño relacional.
Modelo Relacional se basa en la creación de tablas de dos dimensiones.
Las filas son llamadas tuplas o registros.
Cada tabla debe tener varias columnas cada una con un nombre único.
Leyes básicas de los SBDR
La B de D contendrá generalmente muchas Tablas.
Una Tabla sólo contiene un número fijo de Campos.
El nombre de los Campos que componen una Tabla es distinto.
Cada Registro de una Tabla es único.
El orden de los Registros y el orden de los Campos de una Tabla no
está determinado.
• Para cada Campo existe un conjunto de valores posibles (Dominio).
•
•
•
•
•
Reducción de un diagrama ER a
Tablas y llaves foráneas
Llaves Foráneas:
Cuando la llave o identificador conduce a otra tabla.
Una tabla puede heredar la llave primaria de otra tabla con la cual posee
una relación.
Reglas para traducir un MER en un
Modelo Relacional
Si la cardinalidad es 1:1 existe la posibilidad de unir las dos tablas en
una sola.
Si la cardinalidad es 1:M se agrega el identificador de la entidad padre
como un atributo de la entidad hija.
Si la cardinalidad es M:M se crea una tercera tabla que contiene
únicamente los identificadores (llaves) de las dos tablas a ser
relacionadas.
EL LENGUAJE ESTRUCTURADO DE
CONSULTAS (SQL)
Definición
El lenguaje SQL (Structured Query Language) es un lenguaje de
base de datos normalizado utilizado por los diferentes motores
de bases de datos para realizar determinadas operaciones
sobre los datos o sobre la estructura de los mismos.
Componentes?
comandos, cláusulas, operadores y funciones de agregado
Qué permite?
crear, actualizar y manipular las bases de datos.
Definición
Qué tipos de Comandos existen?
DDL que permiten crear y definir nuevas tablas,
campos, índices y otros objetos de la base de datos.
DML que permiten generar consultas para ordenar,
filtrar y extraer datos de la base de datos al igual que
actualizar datos y eliminar registros.
SQL
Comandos y Cláusulas
Comandos DDL
SQL
Comandos y Cláusulas
Comandos DML
SQL
Comandos y Cláusulas
Cláusulas.
SQL
Operadores
Operadores lógicos
SQL
Operadores
Operadores de Comparación.
SQL
Funciones de valor agregado
Las funciones de agregado se usan dentro de una
cláusula SELECT en grupos de registros para devolver
un único valor que se aplica a un grupo de registros.
Funciones de Agregación
Sintaxis.
1. Creación de tablas.
CREATE TABLE nombre_tabla (
Columna tipodato,….,);
Ejemplo:
CREATE TABLE empleados(
Codigo int(10), nombre varchar(30),
Telefono varchar(10), salario int(10));
Sintaxis.
2. Eliminar una tabla.
DROP TABLE tabla;
Ejemplo:
DROP TABLE empleado;
Sintaxis.
1. Recuperación de datos.
SELECT [distinct] {*,columnas}
FROM Tabla(s)
WHERE Condición.
Sintaxis.
2. Inserción de filas.
INSERT INTO tabla [Columnas]
VALUES [Valor];
Ejemplo:
INSERT INTO depto (codigo, nombre)
VALUES (100,’Sistemas’);
Sintaxis.
3. Modificación de filas.
UPDATE tabla SET columna=valor
WHERE condición;
Ejemplo:
UPDATE empleado
SET salario=salario*1.10
WHERE departamento=40;
Sintaxis.
4. Eliminación de filas.
DELETE FROM tabla
WHERE condición;
Ejemplo:
DELETE FROM empleado
WHERE departamento=10;
SISTEMAS DE
BASES DE DATOS
GEOGRÁFICA
Escuela Naval de Cadetes “Almirante Padilla” - Ing. José Luis Payares - 2008
CREACIÓN DE
BASES DE DATOS
GEOGRÁFICA
Escuela Naval de Cadetes “Almirante Padilla” - Ing. José Luis Payares - 2008
ETAPAS EN EL DISEÑO DE UNA BASE DE DATOS
Evaluación de necesidades
Diseño Conceptual y Lógico
Diseño Físico
Plan de Automatización
Proyecto Piloto
Implementación
Ing. José Luis Payares - 2008
EVALUACIÓN DE NECESIDADES
 Definir el objetivo
 Decidir el alcance
 Hacer las preguntas correctas a las personas correctas
DATOS
Tareas
SIG
Base de
Datos
SIG
USUARIOS
Ing. José Luis Payares - 2008
…EVALUACIÓN DE NECESIDADES
• Qué tareas se realizan usando datos espaciales.
• Qué tareas se realizan actualmente sin usar datos espaciales, pero
tienen un componente espacial.
• Qué tareas no se realizan actualmente, pero se desean.
• Qué tipos de productos el sistema necesitará producir (mapas,
reportes, etc.).
• Qué aplicaciones necesitará desarrollar.
• Qué datos se necesitan para satisfacer las tareas indicadas.
• Los datos se compartirán entre múltiples usuarios
• Qué medidas especiales de seguridad son necesarias.
Ing. José Luis Payares - 2008
DISEÑO CONCEPTUAL Y LÓGICO
 Identificar entidades geográficas y atributos
 Organizar entidades geográficas en capas temáticas
Entidades
del mundo
real
Calles
Tipos de suelo
Parcelas
Arboles
Clase entidad
Líneas
Polígonos
Polígonos
Puntos
Atributos
Nombre
Clase
Tipo
Permeabilidad
Uso
Zona
Especies
Edad
Comportamiento
Reglas de
Conectividad
Dominio para
clase de suelo
Subtipo de
Espacio abierto
No
El diseño conceptual es el nivel más alto que permite determinar cómo
trabajará las base de datos. El diseño lógico es un esquema detallado
que completa el diseño conceptual en acuerdo con un modelo de datos
Ing. José Luis Payares - 2008
específico.
DETERMINAR EL FORMATO DE ALMACENAMIENTO
 Escoja el formato que cumpla con sus necesidades
 Puede convertir entre formatos si es necesario
 Piénselo a largo plazo.
Shapefile
Cobertu
ra
CAD
Raster
Base de
Datos
SIG
Geodatabas
e
Ing. José Luis Payares - 2008
DISEÑO FÍSICO
 Esquema detallado de los pasos conceptuales y lógicos
 Clarificar el esquema de la base de datos
 Estructura Tabular
 Relaciones
 Codificaciones
 Dominios y subtipos
 Documentación de procedimientos
 Convenciones para nombres
 Actualización de metadatos
Ing. José Luis Payares - 2008
ESQUEMA DE LA BASE DE DATOS
 Diseño y estructura de la base de datos.
 Pensar a futuro ahorra esfuerzos después.
El esquema es similar a los planos de un casa. La clave es conocer
que se quiere antes de empezar a planear.
Ing. José Luis Payares - 2008
PLAN DE AUTOMATIZACIÓN
Compra de Datos
Conversión y
edición de Datos
Captura de Datos
Agregación
de Datos
Ing. José Luis Payares - 2008
PROYECTO PILOTO
 Una prueba enfocada con parte de los datos.
 Determina si el diseño funciona.
 Es mejor devolverse en el diseño que ir hacia delante y fallar.
La conducción de al menos un estudio piloto permite evaluar el
diseño de la base de datos a un costo relativamente bajo antes de
una implementación completa. El diseño debe ser probado en
funcionalidad, desempeño y flexibilidad.
Ing. José Luis Payares - 2008
Ing. José Luis Payares - 2008
DISEÑO DE LA BASE DE DATOS
 La representación más relevante de los datos geográficos
Realidad
Proceso de Diseño
Diseño de la
BD
Geodatabase
Ing. José Luis Payares - 2008
HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO
 Algunos procesos básicos son diseñados en la base de datos
GIS
 Nuevas herramientas (OOAD y UML) brindan nuevas
alternativas para pensar y transmitir procesos tradicionales
Ing. José Luis Payares - 2008
…HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO
 Análisis y Programación Orientada a Objetos (OOAD)
 Un proceso se idealiza a través de un problema
 Se usa partes de OOAD en el modelamiento
 Modelo Unificado de Lenguaje (UML)
 Una forma de escribir procesos y resultados
 Un lenguaje de modelamiento Standard de la industria
 Algunos procesos han adoptado UML
Ing. José Luis Payares - 2008
EL DISEÑO LO REALIZA UN EQUIPO
 Diseñar requiere de muchas habilidades
 Destrezas en diseño – manejo del diseño
 Manejo de personal – en conocimiento y comunicación
 Administración – detalles a tratar
 Habilidades en diseño – procesos, herramientas y
anotaciones
 Habilidades GIS – Conocimiento de conceptos y software
SIG
 Programación – escribir las aplicaciones
 Personalización – diseño de GUI para las aplicaciones
 Administradores de bases de datos – ArcSDE, Oracle
 Plataformas – computadores y redes
 Se necesita un equipo
Ing. José Luis Payares - 2008
IMPLEMENTACION DE UNA BD
Evaluación inadecuada de
necesidades
Falta de tiempo y dinero
PRINCIPALES
FALLAS
Cambio del personal
Datos imprecisos
Ing. José Luis Payares - 2008
...IMPLEMENTACION DE UNA BD
Evaluación deficiente del
estado de arte
Elección del sistema que lo
hace todo
PRINCIPALES
ERRORES
Creación de falsas
expectativas
Subvaloración de la
inversión requerida
Ing. José Luis Payares - 2008
...IMPLEMENTACION DE UNA BD
No certeza sobre verdaderas
capacidades del sistema
Cajas negras durante el
diseño
PRINCIPALES
ERRORES
Exceso de burocracia
Cajas negras durante la
producción
No consideración de los
costos de mantenimiento
de equipos y del sistema
Ing. José Luis Payares - 2008
…IMPLEMENTACION DE UNA BD
Adquisición de datos
DECISIONES
CRITICAS
Esquema de clasificación de
los datos (Modelo conceptual)
Centralización o
descentralización
Acceso a usuarios y
confidencialidad
Ing. José Luis Payares - 2008
 El éxito de un proyecto depende de:
 Su habilidad y experiencia
 Sus preguntas bien enfocadas