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Bases de Datos Geográficos
Conceptos Generales
Instituto de Agrimensura - Facultad de Ingeniería
Universidad de la República
Sistema de Información (SI)
Sistema de Información (SI)
•
•
Problema a Resolver
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.
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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.
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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.
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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
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• 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
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Sistema de Información Geográfica
(SIG)
¿Qué se puede hacer con un SIG?
•
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•
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•
•
•
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
•
...
•
•
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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 biblioteca puede considerarse una base de
datos compuesta en su mayoría por documentos y
textos impresos en papel e indexados para su
consulta.
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.
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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.
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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.
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Sistema de Gestión de Bases de
Datos (DBMS)
Por qué usar un DBMS?
–
–
–
–
–
–
Por qué NO 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)
•
•
•
•
–
–
–
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).
Atomicity
Consistency
Isolation
Durability
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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
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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.
•
–
DML - Data Manipulation Language, para
manipulación de datos.
•
–
INSERT / UPDATE / DELETE
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>
QL - Query Language, para consultar datos.
•
–
CREATE / ALTER / DROP / RENAME /
TRUNCATE
•
SELECT
DCL - Data Control Language, para agegar
control de acceso a los datos
•
GRANT / REVOKE
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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.
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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).
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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)
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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 EntidadRelación (MER).
– Lógicos.
• Ejemplo: Modelo Relacional.
– Físicos.
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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
•
–
Diseño Lógico
•
–
Construye Esquema Conceptual (MER)
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.
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