Контрольная работа по "Информатике". 69

Задание на контрольную  работу по дисциплине

«Информационные технологии в ландшафтной архитектуре»

 

Вариант № 17

 

1. Языки баз данных

 

2. Понятие геоинформационного картографирования

 

3. Для данной схемы базы данных составить запросы:

• найти насаждения, которые плодоносят в сентябре;

• найти на плане вини и сливы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Задание № 1: Языки баз  данных………………………………………………………4

1. Текстовые базы данных.........................................................................................4

2. Реляционные базы данных

2.1. Обзор языка SQL..............................................................................................7

2.2. Основы синтаксиса языка SQL.....................................................................11

2.3. Типы данных языка SQL…………………………………………………...11

Задание № 2: Понятие геоинформационного картографирования………………...14

Задание № 3: Для схемы базы данных составить запросы…………………………17

Список используемой литературы………………………………………………..20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание № 1: Языки баз данных

 

База данных – это  организованное собрание данных, которые обладают свойствами структурированности и взаимосвязанности, а также независимости от прикладных программ. Простым примером неэлектронной базы данных  является обычная библиотека, в которой хранятся  книги, периодические издания и прочие документы.

История развития компьютерной техники – это история непрерывного движения от языка и уровня коммуникации машины к уровню пользователя. Если первые машины требовали от пользователя оформления того, что ему нужно (то есть написания программ в машинных кодах), то языки программирования четвертого уровня (4GLs) позволяли конечным пользователям, не являющимся профессиональными программистами, получать доступ к информации без детального описания каждого шага, но только со встроенными предопределенными типами данных – например, таблицами.

 

1. Текстовые базы данных

 

Основной целью любой  текстовой БД является хранение, поиск  и выдача документов, соответствующих  запросу пользователя. Такие документы принято называть релевантными. Ввиду того, что автоматизированный поиск документов на естественных языках достаточно затруднен, возникает вопрос о проектировании некоторых формальных языков, предназначенных для отображения основного смыслового содержания документов и запросов в БД.

Такие языки называют информационно-поисковыми. В настоящее время разработано достаточно большое количество информационно-поисковых языков, которые отличаются не только по своим изобразительным свойствам, но и по степени семантической силы.

В основе подхода к  построению классификационных языков лежит представление о том, что накопленные знания могут быть разделены на взаимоисключающие классы и подклассы. Существует система правил, которой должен подчиняться любой язык классификационного типа, в частности:

• деление отраслей знаний на классы и подклассы проводится по одному основанию;
• подклассы должны исключать друг друга;
• при делении классов на подклассы должна соблюдаться непрерывность.

Информационно-поисковые языки, получившие название дескрипторных, основаны на применении принципов координатного индексирования, при котором смысловое содержание документа может быть с определенной степенью точности и полноты задано списком ключевых слов, содержащихся в тексте.

Дескрипторные языки привязаны к лексике текстов. Ключевые слова из текстов выбираются исходя из разных целей, соответственно, критерии выбора могут различаться. Для построения дескрипторного языка критерием отбора ключевых слов, как правило, служат информативность слова и частота его встречаемости в тексте.

Универсальными структурами  дескрипторного языка являются лексические  единицы, парадигматические и синтагматические отношения.

Лексическая единица – наименьшая смысловая единица, задаваемая при построении языка.

В большинстве автоматизированных информационных систем при индексировании документов и запросов применяется контроль с помощью тезауруса. Контроль может осуществляться в автоматизированном или ручном режиме. По сути дела тезаурус представляет собой словарь-справочник, в котором присутствуют все лексические единицы дескрипторного информационно поискового языка с введенными парадигматическими отношениями. Парадигматические отношения могут задаваться как:

• отношения вид – род  (вышестоящий дескриптор);
• отношения род – вид  (нижестоящие дескрипторы);
• синонимы;
• ассоциативные связи

В тезаурусы помещаются дескрипторы и недескрипторы, хотя существуют тезаурусы только из дескрипторов.

Как дескрипторы, так  и недескрипторы приводят к единой грамматической форме. Как правило, дескрипторы употребляются в форме существительных или именных словосочетаний. Тезаурус может быть построен по принципу дескрипторных статей, состоявших из заглавного дескриптора и списка дескрипторов и недескрипторов с обозначением парадигматических отношений. Тезаурус может быть двуязычным. В этом случае эквивалентный дескриптор на иностранном языке должен быть обозначен.

Парадигматические отношения представляют собой внетекстовые отношения между лексическими единицами. На их основании происходит группировка лексических единиц в парадигмы.

Синтагматические  отношения представляют собой отношения лексических единиц в тексте, т.е. они выражают семантику контекста.

При переводе основного  смыслового содержания документов и  запросов с естественного языка  на дескрипторный информационно – поисковый язык существуют определенные правила, называемые системой индексирования. Результатом перевода документа является поисковый образ документа, а запроса – поисковый образ запроса.

Из перечисленных информационно-поисковых языков именно дескрипторные языки наилучшим образом приспособлены для описания документов и запросов при автоматизированном поиске в текстовых БД. Языки эти обладают таким преимуществом, как гибкость, открытость, близость к естественному языку; это языки двухуровневые (уровень ключевых слов и уровень дескрипторов). Дескрипторные информационно – поисковые языки позволяют формулировать документы  и запросы в разных терминах. К основным недостаткам языков данного класса можно отнести недостаточную полноту описания смыслового содержания документов и запросов.

 

 

 

2. Реляционные базы данных

 

В реляционных базах данных (Relational Database System, RDBS) все данные отображаются в двумерных таблицах. База данных, таким образом, это ни что иное, как набор таблиц. Для обеспечения комбинирования таблиц, для определения связей между данными, используется языки, подобные SQL (IBM), Quel (Ingres) и RDO (Digital Equipment), причем стандартом отрасли в настоящее время стал язык SQL, поддерживаемый всеми производителями реляционных систем управления базами данных (СУБД).

 

1.  Обзор языка SQL

 

Язык SQL (Structured Query Language – Структурированный Язык Запросов) представляет собой стандартный высокоуровневый язык описания данных и манипулирования ими в системах управления базами данных (СУБД), построенных на основе реляционной модели данных.

Язык SQL был разработан фирмой IBM в конце 70-х годов. Первый международный стандарт языка был  принят международной стандартизирующей  организацией ISO в 1989 г., а новый (более  полный) – в 1992 г. В настоящее время все производители реляционных СУБД поддерживают с различной степенью соответствия стандарт SQL92.

Единственной структурой представления данных (как прикладных, так и системных) в реляционной  базе данных (БД) является двумерная  таблица. Любая таблица может рассматриваться как одна из форм представления теоретико-множественного понятия «отношение» (relation), отсюда название модели данных – реляционная.

В реляционной модели данных таблица обладает следующими основными свойствами:

• идентифицируется уникальным именем;
• имеет конечное (как правило, постоянное) ненулевое количество столбцов;
• имеет конечное (возможно, нулевое) число строк;
• столбцы таблицы идентифицируются своими уникальными именами и номерами;
• содержимое всех ячеек столбца принадлежит одному типу данных (т.е. столбцы однородны), содержимым ячейки столбца не может быть таблица;
• строки таблицы не имеют какой-либо упорядоченности и идентифицируются только своим содержимым (т.е. понятие номер строки не определено);
• в общем случае ячейки таблицы могут оставаться пустыми (т.е. не содержать какого-либо значения), такое их состояние обозначается как NULL.

На содержимое таблиц допустимо накладывать ограничения  в виде:

• требования уникальности содержимого каждой ячейки какого-либо столбца и/или совокупности ячеек в строке, относящихся к нескольким столбцам;
• запрета для какого-либо столбца (столбцов) иметь пустые (NULL) ячейки.

Ограничение в виде требования уникальности тесно связано с  понятием ключа таблицы. Ключом таблицы называется столбец или комбинация столбцов, содержимое ячеек которого(ых) используется для прямого доступа (быстрого определения местоположения) к строкам таблицы. Различают ключи первичный (он может быть только единственным для каждой таблицы) и вторичные. Первичный ключ уникален и однозначно идентифицирует строку таблицы. Столбец строки, определенный в качестве первичного ключа, не может содержать пустое (NULL) значение в какой-либо своей ячейке. Вторичный ключ определяет местоположение, в общем случае, не одной строки таблицы, а нескольких подобных (в любом случае ускоряя доступ к ним, хотя не в такой степени как ключ первичный).

Ключи используются внутренними механизмами  СУБД для оптимизации затрат на доступ к строкам таблиц (путем, например, их физического упорядочения по значениям ключей или построения двоичного дерева поиска).

 

 

Основными операциями над таблицами являются следующие.

1. Проекция – построение новой таблицы из исходной путем включения в нее избранных столбцов исходной таблицы.
2. Ограничение – построение новой таблицы из исходной путем включения в нее тех строк исходной таблицы, которые отвечают некоторому критерию в виде логического условия (ограничения).
3. Объединение – построение новой таблицы из 2-ух или более исходных путем включения в нее всех строк исходных таблиц (при условии, конечно, что они подобны).
4. Декартово произведение – построение новой таблицы из 2-ух или более исходных путем включения в нее строк, образованных всеми возможными вариантами конкатенации (слияния) строк исходных таблиц. Количество строк новой таблицы определяется как произведение количеств строк всех исходных таблиц.

Перечисленные выше 4 операции создают базис, на основе которого может быть построено большинство (но не все) практически полезных запросов на извлечение информации из реляционной БД.

Кроме перечисленных выше в языке SQL реализованы операции модификации  содержимого строк таблицы и  пополнения таблицы новыми строками (что теоретически может рассматриваться  как операция объединения), а также операции управления таблицами.

Рассмотренные выше операции над таблицами реляционной БД обладая функциональной полнотой, будучи реализованы на практике в своем  чистом каноническом виде, как правило, крайне неэкономичны (в первую очередь  это относится к комбинации операций ограничения и декартового произведения). Разработчики реальных реляционных СУБД прибегают к всевозможным приемам и ухищрениям для уменьшения вычислительных затрат (в первую очередь, машинного времени) при выполнении этих операций. Общим способом, нашедшим отражение в языке SQL, повышения эффективности выполнения запросов в реляционных СУБД  являются использование ключей индексов.

Индексом называется скрытая от пользователя вспомогательная управляющая структура, обеспечивающая прямой (или квази-прямой) метод доступа к строкам таблицы, позволяющий исключить последовательный просмотр всех строк таблицы для обнаружения отвечающих некоторому критерию поиска. Индексы неявным образом (скрытно от пользователя) автоматически создаются для всех ключей таблицы.  

В настоящее время  наибольшее распространение получили реляционные SQL СУБД двух групп:

1. мощные крупные коммерческие СУБД, ориентированные на хранение огромных объемов информации (от гигабайт);
2. мобильные компактные свободно распространяемые (в том числе и в исходных кодах) СУБД, использование которых оправдано и для БД объемом всего лишь в десятки килобайт.

SQL-сервер реализует  собственно хранение данных и манипулирование ими. Он принимает запросы на языке SQL от своих клиентов, выполняет их и возвращает результаты (чаще всего в виде вновь построенных таблиц) клиентам. Для общения с клиентами используется специальный протокол (как правило, реализованный в виде протокола прикладного уровня стека сетевых протоколов TCP/IP).

Клиентскую часть СУБД составляют клиенты трех основных типов.

1. Интерактивные клиенты, обеспечивающие пользователю-человеку возможность общения с SQL-сервером непосредственно с помощью языка SQL.
2. ИПП-клиенты, обеспечивающие интерфейс прикладного программирования (ИПП) прикладным программам, использующим средства SQL-сервера. Такой ИПП может быть средством общения прикладной программы с SQL-сервером на языке SQL или набором стандартных функций доступа к реляционной SQL БД без формирования символьных строк запросов (например, стандартный интерфейс ODBC).
3. WWW-клиенты, встраиваемые в World Wide Web-сервера и обеспечивающие доступ к информационным возможностям SQL-сервера пользователям сети Internet по протоколу HTTP (протоколу передачи гипертекстовых документов).

 

2.  Основы синтаксиса языка SQL

 

Программа на языке SQL представляет собой простую линейную последовательность операторов языка SQL. Язык SQL в своем чистом виде операторов управления порядком выполнения запросов к БД (типа циклов, ветвлений, переходов) не имеет.

Операторы языка SQL строятся с применением:

• зарезервированных ключевых слов;
• идентификаторов (имен) таблиц и столбцов таблиц;
• логических, арифметических и строковых выражений, используемых для формирования критериев поиска информации в БД и для вычисления значений ячеек результирующих таблиц;
• идентификаторов (имен) операций и функций, используемых в выражениях.

Все ключевые слова, имена  функций и, как правило, имена  таблиц и столбцов представляются 7-мибитными  символами кодировки ASCII (иначе говоря – латинскими буквами).

В языке SQL не делается различия между прописными (большими) и строчными (маленькими) буквами, т.е., например, строки SELECT, Select, select представляют собой одно и то же ключевое слово.

Для конструирования  имен таблиц и их столбцов допустимо  использовать буквы, цифры и знак «_» подчеркивание), но первым символом имени обязательно должна быть буква.

Запрещено использование  ключевых слов и имен функций в  качестве идентификаторов таблиц и  имен столбцов. Полный список ключевых слов и имен функций (а он весьма обширен) можно найти в документации на конкретную СУБД.  

Оператор начинается с ключевого слова-глагола (например, CREATE - создать, UPDATE - обновить, SELECT - выбрать и т.п.) и заканчивается знаком «;» (точка с запятой). Оператор записывается в свободном формате и может занимать несколько строк.

Допустимыми разделителями лексических единиц в операторе являются:

• один или несколько пробелов,
• один или несколько символов табуляции,
• один или несколько символов «новая строка».

 

3.  Типы данных языка SQL

 

Типы данных, используемые в языке SQL для хранения информации в столбцах таблиц БД, весьма разнообразны.

В качестве базовых  принято считать следующие типы данных:

INT (len) – целое число длиной 4 байта, представляемое при выводе максимально len цифрами;

SMALLINT (len) – целое число длиной 2 байта, представляемое при выводе максимально len цифрами;

FLOAT (len,dec) – действительное число, представляемое при выводе максимально len символами с dec цифрами после десятичной точки;

CHAR (size) – строка символов фиксированной длины размером size символов;

VARCHAR (size) – строка символов переменной длины максимальным размером до size символов;

BLOB (Binary Large OBject) – массив произвольных (двоичных) байтов (максимальный размер зависит от реализации, обычно это 65535 байт); этот тип данных может использоваться, например, для хранения изображений;

DATE – астрономическая дата;

TIME – астрономическое время.

Символьные константы (типа CHAR и VARCHAR) записываются как последовательности символов, заключенные в одиночные  апострофы, например brass (латунь). 

Десятичные константы (типа FLOAT) могут записываться в научной нотации как последовательности следующих компонент:

• знак числа;
• десятичное число с точкой;
• символ «е»;
• знак (+ или -) показателя степени;
• целое число, играющее роль показателя степени числа 10.

Например, десятичное число -0,123 может быть записано как -12.3е-2.

Отличие типов данных CHAR и VARCHAR заключается в том, что  для хранения в таблице строк  символов типа CHAR используется точно size байт (хотя содержание хранимых строк  может быть значительно короче), в то время как для строк типа VARCHAR незанятые символами строк (пустые) байты в таблице не хранятся.

Величины len и dec (в отличие от size) не влияют на размер хранения данных в таблице, а только форматируют вывод данных из таблицы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание № 2: Понятие геоинформационного картографирования

 

Картография, имеющая  богатые традиции отображения пространственной информации на картах, на которые ранее  возлагалась и задача ее хранения, представляет основные источники данных для геоинформационных систем (ГИС). Поэтому традиционные методы картографии имеют основополагающее значение для них. В то же время можно выделить основные области ГИС-приложений для картографии:

• автоматизация создания картографического произведения;
• обновление и создание производных карт как результат анализа, преобразования данных и моделирования на основе ГИС-технологий;
• новые методы использования карт как в ГИС, так и например, при построении динамических картографических анимаций.

ГИС базируется на анализе  картографической информации и позволяет преодолеть ограниченность «ручного» анализа. С другой стороны, появляется возможность составления производных карт по имеющимся, например, морфометрических карт по картам рельефа, карт изменений на основе разновременных карт. ГИС, использующая для создания слоев множество тематических карт, представляет хорошее средство их согласования.

Компьютерная картография  разрабатывает методы цифрового  представления картографических характеристик. Современные ГИС-пакеты обладают средствами форматирования карт и размещения надписей, огромными библиотеками знаков и шрифтов, управления дорогостоящими устройствами, обеспечивающими высокое качество конечной продукции. Получило развитие новое направление в картографии – геоинформационное картографирование (ГК), занимающееся автоматизированным составлением и использованием карт на основе геоинформационных технологий и баз географических данных и знаний. В то же время новые научные направления – геоинформатика и ГК – сами продолжают интенсивно развиваться, активно взаимодействуя с новыми сферами деятельности и профессиональных знаний: науки, техники, образования, управления, маркетинга и др.

 

Характерной чертой геоинформационного картографирования является многовариантность создания карт для специфических потребностей пользователя, оперативность, приближающуюся к реальному времени, интерактивность, предоставление новых средств анализа данных, снижение временных и экономических затрат на производство карт, разработку новых видов и типов карт и пр.

Геоинформационное картографирование не сводится только к использованию ГИС-технологий. Это, прежде всего картографирование объектов и явлений, основанное на методах анализа и синтеза их содержательной сущности.  
Однако карты обладают ограниченными аналитическими средствами по сравнению с ГИС. В отличие от данных для ГИС, форма хранения картографических данных не обеспечивает, например, возможности анализа взаимосвязей между различными феноменами, если они не отображены на карте. Некоторые вопросы могут вызвать затруднения или потребовать много времени для ответа, например, «какова площадь этого озера?», «что показано на определенной тематической карте для данной точки на этой топографической карте?».

Перевод карт и других источников пространственной информации в цифровую форму и ГИС-технологий ее анализа открывают новые пути манипулирования географическими знаниями и их отображения (визуализации). Карты для ГИС поставляют разную информацию и в ГИС они используются по-разному. Топографические карты, показывающие контуры объектов на поверхности Земли, чаще всего являются основой для БД ГИС, для привязки и отображения другой дополнительной информации. Тематические карты служат средством изображения географических явлений, поставляя информацию для тематических слоев БД ГИС, служат основой для пространственного анализа взаимосвязей, отраженных на картах.

Существенное значение для ГИС имеет использование  тематических карт и фотокарт, созданных  на основе данных дистанционного зондирования.  
При использовании карт в ГИС нужно постоянно помнить их важные особенности:

• изображение на картах абстрактно и генерализовано, что требует их весьма осторожной интерпретации;
• карты показывают только статичную картину, один временной срез;  
  от масштаба карты зависит не только как, но и какие объекты изображены, а большая часть ГИС не учитывает различий между наборами данных, полученных с разномасштабных карт;
• при показе сферической поверхности Земли на плоском листе карты неизбежны искажения; наименьшие искажения возникают, когда на карте изображены небольшие территории, наибольшие - когда на карте стремятся показать всю поверхность Земли.

Свойства карт, заложенные при их создании, переносятся и  на данные, полученные с этих карт, а  обнаруживаются часто лишь при последующей  обработке цифровых данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание № 3: Для данной схемы базы данных составить запросы:

 

3.1. Найти насаждения, которые плодоносят в сентябре                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Найти на плане вини и сливы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

1. Бугаевский Л.М., Цветков В.Я. Геоинформационные системы: Учебное пособие для вузов – М.: 2000 – 222 с.: ил. 28,;

 

2. Дж. Мартин. Организация баз данных в вычислительных системах. – М.; Мир, 1980. – 662 с.;

 

3. Лурье И. К. Основы геоинформационного картографирования: Учебное пособие. М., 2000.