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Themas Brinkheff

Geodaten ban ksysteme in Theorie und Praxis Einführung in objektrelationale Geodatenbanken unter besonderer Berücksichtigung von Grade Spatial 2., überarbeitete und erweiterte Auflage

@ Wichmann . Heidelberg

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1 Einleitung.. 1.1 Geoinformationssysteme........................... 1.1.1 Anwendungen......................................................................................... 1.1.2 Aufbau von Geoinformationssystemen 1.1.3 Entwicklung zu offenen Geoinformationssystemen.... 1.2 Datenbanksysteme 1.2.1 Aufbau von Datenbanksystemen 1.2.2 Datenbanksysteme versus Dateien 1.3 Relationale Datenbanksysteme 1.3.1 Tabellen 1.3.2 Beziehungen 1.3.3 Anfragen................................................................................................. 1.4 Objektrelationale Datenbanksysteme... 1.4.1 Objekte 1.4.2 Vererbung und Polymorphie 1.4.3 Objekte in objektrelationalen Datenbanken 1.5 Geodatenbanksysteme......................................................................................... 1.5.1 Anforderungen an Geodatenbanksysteme 1.5.2 Speicherung von Geodaten in relationalen Datenbanken....................... 1.5.3 Objektrelationale Geodatenbanksysteme

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2.1 StrukturvonOracle 2.1.1 Datenbank-Server. 2.1.2 Physische Datenbankstruktur 2.1.3 Logische Datenbankstruktur................................................................... 2.1.4 Verbindung zwischen Clients und Datenbank-Server............................ 2.2 Besonderheiten von Oracle SQL 2.2.1 RowID 2.2.2 Large Objects (LOBs) 2.2.3 Sequenzgeneratoren................................................................................ 2.3 Programmierung und Datenimport 2.3.1 PL/SQL................................................................................................... 2.3.2 Trigger 2.3.3 Programmierung externer Routinen mit Java......................................... 2.3.4 SQL*Loader 2.4 Objektrelationale Erweiterungen in Oracle 2.4.1 Felder...................................................................................................... 2.4.2 Klassen 2.4.3 Vererbung und Polymorphie

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Modellierung von Geodaten..................................................................................... 3.\

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Eigenschaften von Geodaten............................................................................... 3.1.1 Thematische Eigenschaften 3.1.2 Geometrische Eigenschaften 3.1.3 Topologische Eigenschaften................................................................... 3.1.4 Metainformationen Standardisierung von Geodaten Feature-Geometry-Modell 3.3.1 Teilpakete 3.3.2 Paket "Geometry root" 3.3.3 Geometrische Primitive 3.3.4 Koordinatenbehaftete Geometrien 3.3.5 Geometrieaggregate................................................................................ 3.3.6 Komplexe Geometrien Simple-Feature-Modell....................................................................................... 3.4.1 Geometrieschema 3.4.2 Repräsentationsformen 3.4.3 Basismethoden........................................................................................ 3.4.4 Topologische Prädikate 3.4.5 Geometrische Funktionen....................................................................... 3.4.6 Informationsschema SQL/MM Spatial................................................................................................. 3.5.1 Geometrieschema 3.5.2 Repräsentationsformen 3.5.3 Informationsschema Räumliche Bezugssysteme.................................................................................. 3.6.1 Kategorien von Koordinatensystemen 3.6.2 Beschreibung von räumlichen Bezugssystemen Lineare Bezugssysteme.......................................................................................

4 Datenbankschema von Orade Spatial 4. 1 Geometrieschema.......................................... 4.1.1 Klasse SDO GEOMETRY.................................................................... 4.1.2 Klasse ST GEOMETRY 4.1.3 Informationsschema 4.2 Operationen.. 4.2.1 Basismethoden und -funktionen 4.2.2 Geometrische Funktionen....................................................................... 4.2.3 Geometrische Aggregatfunktionen......................................................... 4.3 Räumliche Bezugssysteme........................ 4.3.1 Informationsschema 4.3.2 Verwendung von räumlichen Bezugssystemen...................................... 4.3.3 Koordinatentransformationen................................................................. 4.4 Lineare Bezugssysteme....................................................................................... 4.4.1 Repräsentation 4.4.2 Anfragen

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4.5 Iml 4.5 4.5.

5 Anfrage 5.1 Räu 5.2 Me! 5.2. 5.2.; 5.3 Filte 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.4 Appr 5.4.1 5.4.2

6 Indexieru 6.1 Index

6. I. 1

6.1.2 6.2 Indexi 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6 6.3 Quadtn 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.4 Gridfile 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4 I 6.5 R-Bäum 6.5.1 I 6.5.2 I 6.5.3 6.5.4 6.6 Filterung 6.6.1 S 6.6.2 S

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4.5 Import von Geodaten 4.5.1 Import von Punktdaten 4.5.2 Import von Flächen

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5 Anfragebearbeitung und Approximationen 5.1 Räumliche Basisanfragen.................................................................................... 5.2 Mehrstufige Anfragebearbeitung 5.2.1 Charakteristika von Geodaten 5.2.2 Prinzip der mehrstufigen Anfragebearbeitung 5.3 Filterung über Approximationen......................................................................... 5.3.1 Konservative und progressive Approximationen 5.3.2 Einelementige Approximationen............................................................ 5.3.3 Mehrelementige Approximationen 5.4 Approximationen in Orac1e Spatial 5.4.1 Fixed Indexing 5.4.2 Hybrid Indexing

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6 Indexierung von Geodaten 6.1 Indexierung in Datenbanksystemen 6.1.1 B- und B+- Bäume 6.1.2 Hash-Verfahren 6.2 Indexierung von Geodaten 6.2.1 Clipping 6.2.2 Transformation in den höherdimensionalen Raum 6.2.3 Einbettung in den eindimensionalen Raum............................................ 6.2.4 Überlappende Blockregionen 6.2.5 Mehrschichtentechnik 6.2.6 Fazit. 6.3 Quadtrees 6.3.1 PR-Quadtrees.......................................................................................... 6.3.2 Lineare Quadtrees................................................................................... 6.3.3 Verwendung in Oracle Spatial 6.4 Gridfiles 6.4.1 Struktur und Suchanfragen 6.4.2 Dynamisches Verhalten.. 6.4.3 Speicherung von Rechtecken 6.4.4 Organisation des Grid Directorys........................................................... 6.5 R-Bäume 6.5.1 R-Baum 6.5.2 R*-Baum 6.5.3 Weitere Varianten 6.5.4 Verwendung in Orac1e Spatial 6.6 Filterung in Orac1e Spatial.................................................................................. 6.6.1 SDO FILTER 6.6.2 SDO WITHIN DISTANCE..................................................................

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7 Geometrische Algorithmen 7.1 Aigorithmische Geometrie 7. 1.1 Aigorithmische Entwurfsmethoden........................................................ 7.1.2 Behandlung numerischer Probleme.............................................. 7.2 Konvexe Hülle 7.2.1 Berechnung der konvexen Hülle 7.2.2 Minimal umgebende konvexe Polygone 7.3 Inklusionsprobleme 7.3.1 Punkt-in-Polygon-Test 7.3.2 Polygon-in-Polygon-Test 7.4 Schnittprobleme 7.4.1 Schnitt von Rechtecken 7.4.2 Schnitt von Strecken 7.4.3 Schnitt von Polygonen 7.5 Objektzerlegung 7.5.1 Trapezzerlegung 7.5.2 Triangulation 7.5.3 Verwaltung der Zerlegungskomponenten 7.6 Verfeinerungsschritt in Orac\e Spatial................................................................ 7.6.1 SDO_RELATE 7.6.2 SDO_WJTHIN_DISTANCE.................

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8 Verarbeitung komplexer Basisanfragen 8.1 Räumlicher Verbund 8.1.1 Räumlicher Verbund ohne Index 8.1.2 Räumlicher Verbund zwischen R-Bäumen 8.1.3 Räumlicher Verbund mittels z-Ordnung 8.1.4 Anwendung in Oracle Spatial.................................... 8.2 Nächste-Nachbam-Anfrage 8.2.1 Algorithmus von Hjaltason und Samet 8.2.2 Anwendung in Oracle Spatial.................................................................

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9 Anwendungsprogrammierung................................................................................. 9.1 Zugriff auf Datenbanken..................................................................................... 9.1.1 Oatenbankzugriffsschnittstellen 9.1.2 Oatenbankkopplung an eine Programmiersprache................................. 9.1.3 Zugriff auf die Daten 9.2 Java und JOBC.................................................................................................... 9.2.1 JOBC-Treiber 9.2.2 JOBC-API 9.3 ZugritI auf Geodaten.. 9.3.1 Zugriff auf SQL-Objekte 9.3.2 Bibliothek oracle.spatial 9.3.3 Zugriff über GeoTools

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10 Repräsenl 10.1 Besta 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.1.5 10.2 Geogr; 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.3 Datenc 10.3.1 10.3.2 10.3.3 10.3.4 10.4 GML ir 10.4.1 10.4.2 10.4.3

11 Topologie.... 11.1 Grundbt 11.1.1 1 11.1.2 ~ 11.2 Topolog 11.2.1 F 11.2.2 S 11.2.3 T 11.3 Netzwed 11.3.1 A 11.3.2 P 11.4 Orade Sr 11.4.1 N 11.4.2 A

12 Rasterdaten ... 12.1 Konzepte 12.2 Speicheru 12.2.1 Al 12.2.2 Gt 12.2.3 Lt 12.3 Orac1e Sp: 12.3.1 D~ 12.3.2 Eil

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10 Repräsentation von Geodaten mit XML 10.1 Bestandteile von XML 10.1.1 Extensible Markup Language (XML) 10.1.2 Document Type Definition..................................................................... 10.1.3 XML Schema 10.1.4 XSL-Transformation (XSLT)...................... 10.1.5 Verarbeitung von XML-Dokumenten 10.2 Geography Markup Language (GML) 10.2.1 Geometry Schema 10.2.2 Feature Schema 10.2.3 Nutzung 10.3 Datenbanken und XML. 10.3.1 Grundsätzliche Verfahren 10.3.2 XPath 10.3.3 XQuery 10.3.4 Oracle 10.4 GML in Oracle 10.4.1 Erzeugung von GML 10.4.2 GML-Konstruktoren 10.4.3 Bearbeitung räumlicher Anfragen auf GML-Dokumenten

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11 Topologie.................................................................................................................... 11.1 Grundbegriffe...................................................................................................... 11.1.1 Netzwerke und Graphen 11.1.2 Mosaike und Gebietsaufteilungen 11.2 Topologische Datenmodelle 11.2.1 Feature-Geometry-Modell 11.2.2 SQL!MM Spatial.................................................................................... 11.2.3 TIGER/Line-Datenmodell...................................................................... 11.3 Netzwerkdatenbanken......................................................................................... ) 1.3.1 Analyseoperationen 11.3.2 Physische Organisation 11.4 Oracle Spatial 11.4.1 Netzwerk-Datenbankschema 11.4.2 Allgemeines Topologie-Datenbankschema............................................

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12 Rasterdaten................................................................................................................ 397

12.1 Konzepte 12.2 Speicherung von Rasterdaten durch BLOBs 12.2.1 Abspeichem von Rasterdaten 12.2.2 Georeferenzierung 12.2.3 Lesen von Rasterdaten 12.3 Oracle Spatial GeoRaster.... 12.3.1 Datenmodell 12.3.2 Einsatz

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13 3D-Geodatenbanken . 13.1 Datenmodelle . 13.1.1 Feature-Geometry-Modell . 13.1.2 Simple-Feature-Modell und SQL/MM Spatial... . 13.2 Anfragebearbeitung . 13.2.1 Räumliche Basisanfragen und Indexstrukturen . 13.2.2 Algorithmische Geometrie .. . 13.3 3D in Grade Spatial .. 13.3.1 Datenrepräsentation und Anfragen 13.3.2 Punktwolken ........................................................................................... 13.3.3 Dreiecksvermaschungen .

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14 Aktuelle Trends . 14.1 Spatio-temporale Datenbanken . 14.1.\ Datenbankschema . 14.1.2 Basisanfragen . .. 14.1.3 Indexe 14.1.4 TPR-Baum .............................................................................................. 14.2 Spatial Data Mining . .. 14.2.1 Data Mining 14.2.2 Spatial Data Mining . . 14.2.3 Grade Spatial 14.3 Mobile Geodatenbanken . 14.4 Sensornetzwerke und Datenströme .

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Literaturverzeichnis ................................................................................................. 451 Abkürzungsverzeichnis

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Übersetzung englischer Begriffe.

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SQL-Index

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Java-Index

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Stichwortverzeichnis

. 477

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