Geodatenbanksysteme in Theorie und Praxis
Einführung unter besonderer Berücksichtigung von PostGIS und Oracle
Thomas Brinkhoff
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Thomas Brinkhoff, Geodatenbanksysteme in Theorie und Praxis (2021), Wichmann Verlag, Berlin, ISBN: 9783879076956
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Beschreibung / Abstract
Geodatenbanken sind essenzieller Bestandteil von Geoinformationssystemen und anderen Anwendungen, die räumliche Daten verarbeiten oder bereitstellen. Geodatenbanksysteme dienen der Modellierung und Speicherung von Geodaten. Im Rahmen von offenen Geoinformationssystemen ersetzen sie dateibezogene und proprietäre Datenverwaltungskomponenten, wodurch eine integrierte Verwaltung von Sach- und Geodaten möglich wird und sich der Datenaustausch zwischen verschiedenen Anwendungsprogrammen vereinfacht. So beruhen webbasierte Geodienste in der Regel direkt auf Geodatenbanken. Inzwischen erlauben Geodatenbanksysteme nicht nur die Speicherung von einfachen 2D-Vektordaten, sondern auch von dreidimensionalen Geometrien, von georeferenzierten Rasterkarten und von topologischen Datenmodellen. Dabei stellen Geodatenbanksysteme auch geometrische und topologische Verschneidungs- und Analysefunktionalitäten zur Verfügung.
Dieses Lehrbuch bringt allen, die sich mit Geodaten beschäftigen, die Grundkenntnisse für einen kompetenten Umgang mit Geodatenbanksystemen näher. Dabei wird neben theoretischen Grundlagen auch die Praxis unter besonderer Berücksichtigung von PostGIS und Oracle Spatial vermittelt. Somit wird in der 4., überarbeiteten und erweiterten Auflage neben Oracle mit PostGIS jetzt auch ein Geodatenbanksystem unter einer Open-Source-Lizenz ausführlich behandelt. Nach einer Einführung in die Grundprinzipien von Datenbank- und Geodatenbanksystemen werden Standards zur Geodatenmodellierung, wie ISO 19107 Spatial Schema, das Simple-Feature-Modell (ISO 19125) und SQL/MM Spatial, vorgestellt. Ausführlich wird auf deren konkrete Umsetzung in PostGIS und Oracle Spatial eingegangen. Im Weiteren behandelt das Buch Theorie und Praxis der räumlichen Anfragebearbeitung und Indexierung sowie Verfahren der Algorithmischen Geometrie. Darauf basierend werden die Nutzung von Geodatenbanken über Programmiersprachen (insbes. Java) sowie Raster-, Netzwerk-, Topologie- und 3D-Geodatenbanken konzeptionell und praktisch dargestellt. Zum Schluss geht das Buch auf weiterführende Themen, wie Anfragesprachen für Geodienste, Modellierung von Freiformkurven, spatio-temporale Datenbanken, Spatial Data Mining, Sensordaten, eingebettete Geodatenbanken sowie die Verwendung von NoSQL-Datenbanken für räumliche Daten, ein. Angereichert wird der Text durch viele konkrete SQL- und Programmbeispiele, die auch auf der Website zum Buch als Download bereitstehen.
Das Buch richtet sich an Praktiker, Studierende und Lehrende der Fachrichtungen Geoinformatik, Informatik, Geodäsie, Geographie und Geowissenschaften. Es eignet sich gleichermaßen für die Ausbildung wie auch zum Selbststudium.
Dieses Lehrbuch bringt allen, die sich mit Geodaten beschäftigen, die Grundkenntnisse für einen kompetenten Umgang mit Geodatenbanksystemen näher. Dabei wird neben theoretischen Grundlagen auch die Praxis unter besonderer Berücksichtigung von PostGIS und Oracle Spatial vermittelt. Somit wird in der 4., überarbeiteten und erweiterten Auflage neben Oracle mit PostGIS jetzt auch ein Geodatenbanksystem unter einer Open-Source-Lizenz ausführlich behandelt. Nach einer Einführung in die Grundprinzipien von Datenbank- und Geodatenbanksystemen werden Standards zur Geodatenmodellierung, wie ISO 19107 Spatial Schema, das Simple-Feature-Modell (ISO 19125) und SQL/MM Spatial, vorgestellt. Ausführlich wird auf deren konkrete Umsetzung in PostGIS und Oracle Spatial eingegangen. Im Weiteren behandelt das Buch Theorie und Praxis der räumlichen Anfragebearbeitung und Indexierung sowie Verfahren der Algorithmischen Geometrie. Darauf basierend werden die Nutzung von Geodatenbanken über Programmiersprachen (insbes. Java) sowie Raster-, Netzwerk-, Topologie- und 3D-Geodatenbanken konzeptionell und praktisch dargestellt. Zum Schluss geht das Buch auf weiterführende Themen, wie Anfragesprachen für Geodienste, Modellierung von Freiformkurven, spatio-temporale Datenbanken, Spatial Data Mining, Sensordaten, eingebettete Geodatenbanken sowie die Verwendung von NoSQL-Datenbanken für räumliche Daten, ein. Angereichert wird der Text durch viele konkrete SQL- und Programmbeispiele, die auch auf der Website zum Buch als Download bereitstehen.
Das Buch richtet sich an Praktiker, Studierende und Lehrende der Fachrichtungen Geoinformatik, Informatik, Geodäsie, Geographie und Geowissenschaften. Es eignet sich gleichermaßen für die Ausbildung wie auch zum Selbststudium.
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
- Geodatenbanksysteme in Theorie und Praxis
- Ihre Meinung zählt!
- Impressum
- Vorwort
- 1 Einleitung
- 1.1 Geoinformationssysteme und -dienste
- 1.2 Datenbanksysteme
- 1.3 Geodatenbanksysteme
- 2 SQL
- 2.1 SQL für relationale Datenbanken
- 2.2 PostgreSQL
- 2.3 Oracle
- 3 Datenmodelle für Geodaten
- 3.1 Geodaten
- 3.2 Feature-Geometry-Modell
- 3.3 Simple-Feature-Modell
- 3.4 SQL/MM Spatial
- 3.5 Räumliche Bezugssysteme
- 3.6 Lineare Bezugssysteme
- 4 Modellierung von Geodaten in SQL
- 4.1 PostGIS
- 4.2 Oracle Spatial
- 5 Räumliche Anfragebearbeitung
- 5.1 Räumliche Basisanfragen
- 5.2 Mehrstufige Anfragebearbeitung
- 5.3 Räumlicher Index
- 5.4 Filterung über Approximationen
- 5.5 Räumliche Anfragen in SQL
- 6 Indexierung von Geodaten
- 6.1 Indexierung in Datenbanksystemen
- 6.2 Indexierung von Geodaten
- 6.3 Binäre Raumpartitionierung und Quadtrees
- 6.4 Gridfiles
- 6.5 R-Bäume
- 7 Komplexe Basisanfragen
- 7.1 Räumlicher Verbund
- 7.2 Nächste-Nachbarn-Anfrage
- 8 Geometrische Algorithmen
- 8.1 Algorithmische Geometrie
- 8.2 Konvexe Hülle
- 8.3 Inklusionsprobleme
- 8.4 Schnittprobleme
- 8.5 Objektzerlegung
- 9 Anwendungsprogrammierung
- 9.1 Zugriff auf Datenbanken
- 9.2 Java und JDBC
- 9.3 Zugriff auf Geodaten
- 10 Topologie
- 10.1 Grundbegriffe
- 10.2 Topologische Datenmodelle
- 10.3 Netzwerkdatenbanken
- 10.4 Topologie in PostGIS
- 10.5 Topologie in Oracle Spatial
- 11 Rasterdaten
- 11.1 Konzepte
- 11.2 Speicherung von Rasterdaten durch BLOBs
- 11.3 PostGIS Raster
- 11.4 Oracle Spatial GeoRaster
- 12 3D-Geodatenbanken
- 12.1 Datenmodelle
- 12.2 Anfragebearbeitung
- 12.3 3D in PostGIS
- 12.4 3D in Oracle Spatial
- 13 Weiterführende Themen
- 13.1 Spatial Data Mining
- 13.2 Freiformkurven
- 13.3 Spatio-temporale Datenbanken
- 13.4 Geodienste
- 13.5 Internet der Dinge
- 14 NoSQL-Datenbanksysteme
- 14.1 Einführung
- 14.2 MongoDB
- 14.3 Neo4j
- Literaturverzeichnis
- Abkürzungsverzeichnis
- Übersetzung englischer Begriffe
- SQL-Index
- Stichwortverzeichnis
- Zum Autor