Prostorové databáze - cvičení

Obsah a cíle cvičení z předmětu Prostorové databáze

Data a jejich zpracování hrají významnou roli při práci geoinformatika. Cílem tohoto kurzu je předvést možnosti, které jsou k dispozici mimo "klasické" GIS prostředí.

Cvičení z předmětu Prostorové databáze je proto zaměřeno na získání zkušenosti se zpracováním prostorových dat v prostředí SŘBD. K pochopení principů využitých pro ukládání a manipulaci s prostorovou složkou dat, které jsou v databázích implementovány, slouží Oracle Locator. V něm je předvedena řada úloh s použitím SpatialSQL. K vizualizaci zpracovaných úloh slouží extenze v klientském prostředí SQLDevelopera s názvem GeoRaptor. Následně je požadováno využití SpatialSQL při samostatně řešených úlohách, kde je nutno principy uplatnit buď provedením úprav dle typu dat nebo vhodným způsobem zakomponovat jinou kombinaci prostorových operátorů.

Důraz je kladen na semestrální projekt, ve kterém studenti získané dovednosti předvedou v tematicky zaměřené úloze.

Požadavky na zápočet

Zápočet (33 bodů) je rozdělen následujícím způsobem:

1. Písemný test v průběhu semestru - 9 bodů
2. Semestrální projekt - úlohy s prostorovými operátory - 24 bodů

Body za aktivitu:

Schreier 1
Šajer 1
Karas 1
Frohlich 2 (bonusove za sql dotaz)

Bodove hodnoceni 2015 lze nalezt v soubory Body

Zadání zápočtového projektu je uvedeno na stránce s popisem úkolů.

Cvičení 1 - Instalace prostorové databáze a vizualizačního nástroje

Nejprve si připravíme pracovní prostředí, které si stejným způsobem můžete nainstalovat i na svých počítačích. Dodržte uvedené pořadí při instalování produktů, jednotlivé kroky na sebe navazují.

• Instalace databázového prostředí

Spustíte Virtual PC a ze stránek společnosti Oracle zvolíte download databáze. V případě, že budete poprvé používat produkt Oracle, je nutno odsouhlasit licenční podmínky a zaregistrovat se jako nový uživatel jejich produktů. Dále budete postupovat podle pokynů instalátoru. Jako velmi důležité je zapamatovat nebo si někam zapsat heslo administrátora, které bude během instalace požadováno. Bez tohoto hesla nebude možnost zpřístupnit demo databázi a pracovat nad připravenými daty.

• Instalace SQLDeveloper

Společnost Oracle nabízí nejnovější verzi klientského prostředí pro přístup k databázovému serveru. V našem případě budeme potřebovat verzi trojkovou, ve které pak bude možno využít vizualiční nástroj GeoRaptor. Lze stáhnout ze stránek SQLDeveloper 3. Po rozbalení zip souboru bude stačit spustit .exe soubor a klientské prostředí bude k dispozici.

• Instalace GeoRaptor

Posledním produktem je nástroj pro vizualizaci a manipulaci s prostororovými daty. Tento nástroj je ve Free licenci a je k dispozici na adrese GeoRaptor. Postup instalace je popsán na stránce Instalace GeoRaptor.

Vymezení funkčnosti Oracle Locator lze nalézt buď pro verzi 10.2 nebo pro verzi 11.2 v příloze B v dokumentaci k Oracle Database.

Zpět na začátek stránky

Cvičení 2 - Přístupy k databázi, prostředí klienta

Odemknutí uživatele HR

Pro práci s databází nejprve připojíme klientskou stranu k serveru. V prvním připojení změníme práva již definovaného uživatele "HR" a využijeme jej jako přístupový bod do databáze. Jak postupovat je popsáno v části Jak zprovoznit uživatele HR.

Přístupy k databázi

Ukážeme si různé možnosti, jak lze k databázi, uložené v prostředí Oracle přistupovat. Po instalaci Oracle, je možno komunikovat s prostředím databázového stroje přes webový prohlížeč. Jedná se o součást instalace a popis najdeme pod označením APEX.

Další možností je spojit se s databází přes příkazovou řádku, uvedeno na stránce Příkazová řádka nebo přes nainstalovaného klienta SQLDeveloper. Ke zvládnutí tohoto prostředí vytvořila firma Oracle tutoriál, který je umístěn na jejich stránkách Tutoriál SQLDeveloper.

Tvorba tabulky

Příkazem jazyka DDL pro vytvoření nové tabulky je CREATE TABLE. Způsob práce s tímto příkazem je uveden na stránce Tvorba tabulky.

Samostatný úkol

V prostředí SQLDeveloper vytvořte

• příkaz SELECT, který k vytvořené tabulce OSOBA naváže tabulku ODDELENI v souladu s již definovaným cizím klíčem.
• příkaz SELECT, kterým vytvoříte tabulku DITE, jako seznam dětí jednotlivých osob.
• příkaz INSERT, kterým vložíte do každé tabulky alespoň 5 záznamů.

Výsledky své práce ukažte pedagogovi.

Zpět na začátek stránky

Cvičení 3 - SQL I.

Vyhledávání je silnou stránkou databázových systémů. Příkaz SELECT, který je v různých SŘBD implementován, je součástí jazyka SQL. Popis implementace SQL SELECT v Oracle lze najít zde. Zopakujeme znalost základů SQL a tím položíme základ k porozumění jeho použití při prostorových dotazech.

Dotazování nad jednou tabulkou

Použití příkazu SELECT nad jednou tabulkou je popsáno na stránce Dotazy nad jednou tabulkou.

Agregační funkce

Po zopakování základního použití příkazu SELECT jej rozšíříme o Agregační funkce.

Samostatný úkol

V prostředí SQLDevelopera sestavte dotazy, kterými si vyzkoušíte své znalosti. Zadání dotazů je uvedeno na Opakování SQL. Výsledky své práce ukažte pedagogovi.

Zpět na začátek stránky

Cvičení 4 - SQL II.

Při zjišťování údajů z databáze je často nutné využít propojení dat mezi sebou, i když jsou uložené v několika tabulkách. K tomu se využívá referenční integrita zajištěná cizím klíčem nebo propojení tabulek na základě nadefinovaných podmínek.

Dotazy nad více tabulkami

Dotazování nad více tabulkami je popsáno na stránce Dotazy nad více tabulkami.

Vnořené dotazy

Vnořené dotazy

Zpět na začátek stránky

Cvičení 5 - Principy práce s prostorovými daty

Definice SDO_GEOMETRY

Princip práce s prostorovými daty v prostředí SŘBD Oracle je postaven na objektovém datovém typu SDO_GEOMETRY. Jeho definice a význam struktury je popsán na stránce SDO_GEOMETRY.

Samostatný úkol

Navrhněte tabulku, která bude obsahovat několik sloupců, z nichž jeden bude typu SDO_GEOMETRY. V prostředí Oracle tuto tabulku vytvořte a naplňte ji daty. Vytvořte záznamy, které budou obsahovat dvoudimenzionální geoobjekty. Uloženy budou bod, linie, řtězec linií, kruh, obdélník, polygon a polygon s dírou. Výsledky své práce ukažte pedagogovi.

Zpět na začátek stránky

Cvičení 6 - Tvorba a ukládání v ORACLE definovaných geometrií

Ukládání geometrií

Specifické kódy, které používá Spatial Oracle pro ukládání různých tvarů geometrií vyzkoušíme tvorbou tabulky jednoduchou strukturou a předpřipravenými ukázkami na stránce Ukázky geometrií. Pro vyjasnění kódů používaných v Spatial Oracle pro různé tvary geometrií použijeme příklad z dokumentace Oracle a prvky zobrazíme v prostředí Prohlížeče.

Samostatný úkol

V prostředí Oracle napište příkaz insert, který do vytvořené tabulky T1 vloží Vaše vlastní geometrie. Fantazii se meze nekladou. Výsledky své práce ukažte pedagogovi.

Zpět na začátek stránky

Cvičení 7 - Vizualizace dat s prostorovým kontextem

Vizualizace v prostředí GeoRaptor

Extenze GeoRaptor nainstalovaná v SQLDeveloperu umožňuje vizualizovat prostorová data podobně, jako v GIS aplikacích. První seznámení s tímto prostředím je popsáno na stránce Zobrazení prostorových dat v GeoRaptoru.

Úpravy a práce v prostředí GeoRaptor

GeoRaptor nabízí možnost různých úprav zobrazených dat a zpracování různých úloh nad prostorovými daty. Blíže uvedeno na stránce Prostředí GeoRaptor.

Samostatný úkol

V prostředí GeoRaptor vyhledejte ve vlastnostech vrstvy záložku "Labelling". Změňte atribut "Label" tak, aby

• barva textu byla modrá,
• typ písma Italic,
• bezpatkové písmo,
• a umístěte popisek do levého dolního rohu.

Výsledky své práce ukažte pedagogovi.

Zpět na začátek stránky

Cvičení 8 - Práce s bodovými geoobjekty

Zpracování bodových dat

Princip tvorby prostorových dat uživatelem, jejich uložení do databáze a další manipulace s nimi je na příkladu bodových dat popsáno na stránce Points.

Samostatný úkol

V prostředí Oracle napište

• příkaz insert, který do vytvořené tabulky STORES vloží Vaše vlastní souřadnice v souladu s použitým SS a další informace o obchodu.
• příkaz insert, který do vytvořené tabulky CUSTOMERS vloží Vámi vytvořené informace o dalších zákaznících včetně souřadnic v souladu s použitým SS.
• příkaz vyhledávající nejbližšího zákazníka a zobrazíte, jak velká je vzdálenost od obchodu 101,
• příkaz, kterým najdete KOLIK zákazníků je v dosahu 50 km.

Výsledky své práce ukažte pedagogovi.

Zpět na začátek stránky

Cvičení 9 - Prostorové dotazy

Použití prostorových operátorů

Pro analýzy nad prostorovými daty budeme používat možnosti, které nabízí rozšíření SQL o prostorové funkce a operátory. Prostorové operátory ve formě seznamu a jejich významu převzatý ze stránek Oracle nám poslouží jako vodítko pro další práci. Na příkladu "minikatastru" Parcely si předvedeme využití vybraných operátorů.

Samostatný úkol

V prostředí Oracle si vyzkoušejte následující:

• Proveďte kontrolu validnosti pomocí metody SDO_GEOM.VALIDATE_GEOMETRY_WITH_CONTEXT (viz Ukázky geometrií). V případě chyby najděte význam chybové hlášky a pokuste se chybu opravit. Zdůvodněte případnou chybu a v datech ji nahraďte validními hodnotami.
• Příkaz insert, který do vytvořené tabulky PARCELA vloží parcelu ve tvaru obdélníka se souřadnicemi jednoho rohu

(0,0). Může mít tento úkol dvě různá řešení?

• Vložte do vytvořené tabulky PARCELA parcelu ve tvaru kruhu v souladu s již použitým SS.
• Příkaz insert, kterým vlastníkovi Janu Volnému přidělíte vlastnictví parcely s id=24. Zjistěte dále, zda na této parcele existuje nějaká stavba?
• Příkaz, kterým zjistíte všechny sousedy nové parcely pana Volného.

Výsledky své práce ukažte pedagogovi.

Zpět na začátek stránky

Cvičení 10 - Import dat s prostorovým kontextem

Import prostorových dat v prostředí GeoRaptor

Často se stává, že potřebujeme importovat prostorová data mezi různými aplikacemi. V prostředí GeoRaptoru je připraven uživatelsky přívětivý způsob, jak formát shapefile naimportovat do prostředí Oracle. Postup je popsán na stránce Loading shapefiles into Oracle Spatial.

Import prostorových dat v režimu příkazové řádky

Pokud prostředí GeoRaptor nemáme k dispozici, můžeme postupovat pomocí skriptu či příkazy z příkazové řádky, viz Import prostorových dat.

Samostatný úkol

Do prostředí Oracle naimportujte data z ArcCR, kraje, okresy a řeky.

• Vytvořte příkaz, který vyhledá všechny okresy v Severomoravském kraji.
• Vytvořte příkaz, který nalezne řeky, protékající okresem Vsetín.

Výsledky své práce ukažte pedagogovi.

Zpět na začátek stránky

Cvičení 11 - Zpracování vlastního projektu

Semestrální projekt je koncipován jako samostatně navržený tématický případ, kdy nad prostorovými daty bude vypracováno několik úloh s prostorovými operátory. Možnost výběru zadání je specifikována na stránce s popisem úkolů.

Zpět na začátek stránky

PostgreSQL a PostGIS

Nahrnuto

---

Financováno z projektu CZ.1.07/2.2.00/28.0308 Inovace bakalářských a magisterských studijních oborů na Hornicko-geologické fakultě VŠB-TUO, spolufinancovaného Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.