Модели системы управления базой данных (СУБД)

Модели системы управления базой данных (СУБД) — комплексы программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования баз данных.

Выбор формальной модели пространственных объектов определяет физическую структуру базы данных и программную модель управления ею в компьютерной реализации. Языковые средства СУБД в совокупности с программными используются для выполнения  различных операций с данными, включая ввод, хранение, манипулирование, обработку запросов к БД, поиск, выборку, сортировку, обновление, защиту данных от несанкционированного доступа или потери.

Как правило, ГИС создаются на основе уже существующих коммерческих СУБД. Приобретение или аренда СУБД составляет основную часть затрат на программное обеспечение системы. Выбор стандартной СУБД объясняется двумя обстоятельствами: к началу разработок в области ГИС сложные программные средства управления базами данных были уже хорошо отработаны и широко использовались в разных информационных системах; СУБД выполняет множество функций, которые в противном случае следовало бы программировать в ГИС.

Наиболее распространенными моделями БД и их СУБД являются иерархическая, сетевая, реляционная.

В иерархической модели записи данных образуют древовидную структуру, при этом каждая запись связана только с одной записью, находящейся на более высоком уровне. В этой модели взаимосвязь между данными описывается отношением «один ко многим». Доступ к любой записи осуществляется по строго определенным «веткам» и узлам такого дерева.

В сетевых моделях каждая запись в каждом из узлов сети может быть связана с несколькими другими узлами (как город связан с другими городами множеством дорог). Сетевые модели используют отношение «многие ко многим».

Реляционные модели СУБД завоевали самую широкую популярность. Они свободны от всех ограничений, связанных с организацией хранения данных и спецификой запоминающих устройств. Эти модели имеют табличную структуру: строки таблицы соответствуют одной записи информации об объекте, а столбцы — поля — содержат однотипные характеристики всех объектов. Таким образом атрибуты объектов группируются в строках в виде так называемых отношений (relations), поскольку каждая строка связывает их между собой. Всевозможные способы индексации данных существенно сокращают время поиска информации и время запроса к данным. К числу наиболее известных СУБД реляционного типа относятся dBASE, Clipper, Foxbase, Paradox, Oracle (последняя особенно подходит для больших объемов данных).

ГИС добавляет географический аспект к уже традиционно существующим в СУБД методам поиска и запроса. Сложность и разнообразие представления данных в ГИС, различимость в представлении позиционной и атрибутивной составляющей информации, необходимость ее обработки в контексте пространственной близости предъявляют своеобразные и повышенные требования к СУБД. Поэтому в ГИС различают два типа их использования для создания физической структуры данных:

1. Часть данных – обычно таблицы атрибутов и их отношений, доступны и управляются СУБД, поскольку их структура вполне соответствуют реляционной модели, а к другой части – данным о пространственной локализации объектов, хранящимся в обычных текстовых файлах, доступ прямой, т.к. наборы пар координат различны по объему, и их не очень удобно хранить и обрабатывать в табличной форме. Такие модели баз данных получили название геореляционных.

2. Все данные о пространственных объектах хранятся в реляционной таблице (единое хранилище) и все операции, как с данными, так и с объектами полностью выполняются через СУБД. Такие модели баз данных называются объектно-ориентированными.