Geodatenbankenentwurf mit UML und Visio

- allgem. Aufbau - Überblick: UML und Visio

Vortrag I

GeodatenbankenDas Entstehen von GeodatenbankenUML (Unified Modeling Language) -

kurzer RückblickCASE - Tools in ArcInfo

Geodatenbanken

Was ist eine Geodatenbank ?

Geodatenbanken sind die Datengrundlagen eines jeden GIS (engl.: geodatabase)

Beispiel: Verkehrsnetz für einen Routenplaner

Zwei Fragestellungen zu Beginn

Was macht eine gute Datenbank aus ?

Wofür soll die spezielle Geodatenbank verwendet werden ?

Alle nötigen Daten sind vorhandenGute Organisation der Daten

( mehrere Benutzer sollten auf dieselben Daten zugreifen können)

Flexible und übersichtliche Nutzungsmöglichkeiten

Möglichst wenig SpeicheraufwandZukunftsorientierte Nutzbarkeit

Modellentwicklung

Zielsetzung: Welche Funktionen sollen mit Hilfe der Datenbank ausgeführt werden

Ermittlung oder zusammentragen der benötigten Daten

Organisieren der Daten in logische Gruppen

Zielsetzungen und Datengrundlagen

Routenplanung Straßennetz

Kataster Flurstücke, Besitzer

Bodenordnung Bodenschätzung

Bauleitplanung ...

Datenquellen

Daten Datenquelle

Grundstück Katasteramt

Grundstücksbeschrei-bung

Landtitel

Besitzer Grundbuch

Adresse Telefonbuch

Zusammenfassen

StraßenGeländeartenGewässerGrundstücke

Objektklassen (UML)

Definieren von Objekten

Bsp.: Gebäudeinformationssystem

Raum: Arbeitsplatz für PersonFlur: verbindet 2 oder mehr RäumeEtage: Komposition aus Räumen und

FlurenLabor: Spezialfall eines Raumes

(Unterklasse)

Beziehungen

Viele Klassen haben direkte Beziehungen zueinander

Bsp.: GebäudeinformationssystemEin Raum listet einen einen

bestimmten „Benutzer“ aufEine Person arbeitet in einem

bestimmten Raum

Dokumentation in UML (Geoinformation I)

Flur Raum

Verbindet 2...*

0...*

Raum

Labor Büro

Oberklasse

Unterklasse

Name

Kardinalität

Beachte:

Unterklassen:

... Spezialisieren das Konzept einer Oberklasse

... „erben“ Attribute und Methoden der jeweiligen Oberklasse

Kardinalitäten:

1 genau 1 0...4 0 bis 4 3,7 3 oder 7 0...* größer

oder gleich null

0...3,7...9 ...

Aggregation vs. Komposition

Aggegation:

eine Aggregation ist eine spezielle Assoziation, deren beteiligte Klassen eine Ganzes - Teile Hierarchie darstellen

Komposition:

eine Komposition ist strenge Form der Aggregation, bei der die Teile vom Ganzen existenzabhängig sind

... In Visio

Aggregation in Visio (UML-Darstellung)

Komposition: Ganzes und Teile sind existenzabhängig

Attribute und Methoden

Attribute: Attribute stellen die

speziellen „Eigenschaften“ einer Klasse dar.

Bsp.: Länge, Breite, XY-Koordinaten ...

Attribute sind nur innerhalb der Klasse sichtbar

privat vs. public

Methoden:

Methoden stellen die „Operatoren“ einer Klasse dar

Bsp.: getLänge, getBreite, anzeigen, verschieben, entfernen ...

Klassen und Methoden

Kreis

- Mittelpunkt- Radius

+ anzeigen+ entfernen+ verschieben

Klassenname

Attribute

Methoden

Nach öffnen von neuem Dokument zur Schablonenauswahl zurückkehren

Visio

Aber Vorsicht...

Symbolik für „Aggregat“ und „Verfeinerung“ sind vertauscht

Erkennbar an:

KardinalitätenPfeil- /

Rautensymbol

!

Verfeinerung Unterklasse) mit Pfeilsymbol und ohne Kardinalitäten

Aggregat (bzw. hier eine Komposition) mit Rautensymbol und Kardinalitäten

Aber...

„Oh glücklich wer noch Hoffen kann, aus diesem Meer des Irrtums aufzutauchen!“

Goethe, Faust (Der Tragödie erster Teil), Vor dem Tore

Idee:

Übersichtliche Planung und einfache Veranschaulichungfür Mitarbeiter undKunden bzw. User

Darstellung der Objekte

Unterschiedliche Repräsentierung der unterschiedlichen Klassen

Alphanumerisch repräsentierte KlassenGeometrisch repräsentierte Klassen

Alphanumerisch: Texte, Werte, Zahlen...

Geometrische Darstellungen von Klassen

Punkt: repräsentiert die Lage eines Objekts mit min. Ausdehnung

Linie: repräsentiert die Lage eines Objekt welches zu schmal für eine Fläche ist

Fläche: repräsentiert ein Polygon

Oberfläche: wie Fläche, jedoch auch Erhebungen (Berg)

Raster: ... Eine Fläche die in rechteckige Felder unterteilt ist (für Analysen brauchbar)

Bild/Photo: ...jedes andere digitale Bild

Hefte raus: Klassenarbeit (Aufgabe 1)

Pünktlich zum neuen Semester will die Uni Bonn zur Orientierung der Erstsemester einen Routenplaner für die Poppelsdorfer Institute.

Welche Daten werden zur Routenplanung benötigt und aus welchen Quellen können diese Daten gewonnen werden?

Dokumentiert die Ergebnisse in einfachen UML - Diagrammen

Problem:

Leider ist Visio nur auf „Wolga“ installiertVorschlag: bastelt die UML - Diagramme

in PowerPoint zusammenBeispielklassen und Relationen findet Ihr

unter V:/Dennis/Aufgabe 1, Kardinalitäten müssen mit Textfeldern ergänzt werden

Vervollständigt das UML - Diagramm mit eigenen Klassen und Relationen

Mögliche Lösung

Grundstück

Straße

FakultätInstitut

Name

Enthält

Gehört zu

Bezeichnet

Liegt an

Bezeichnet

Bezeichnet

Liegt an1...n

0...n

1...n

0...n

1..1

0..n

1..1

1..1

1..1

1..11..1

1..1

1..1

1..1

1..n

Erstellen von Datenpaketen

Wie sollen Daten in ArcInfo repräsentiert werden ?

Umsetzen der Benutzeransprüche in ein Datenbank Schema

Möglichkeiten in ArcInfo

Punktklassen:Punkt: ein nichtverbundener Punkt

(Statuen etc.)Knoten: ein verbundener Punkt

(Straßenkreuzungen etc.)Komplexer Knoten: ein verbundener

Punkt mit eigener inneren Topologie (Wasseraufbereitungsanlagen etc.)

Möglichkeiten in ArcInfo

Punkt:

Knoten:

Komplexer Knoten:

Möglichkeiten in ArcInfo

Linienhafte Klassen:

Linie: alleinstehende Linie (Zäune etc.)Kante: ein verbundenes Teil eines

Liniensystems (wie in einem Straßennetz)

Komplexe Kante: Lineare Klasse mit verbundenen Sektionen (Polylinie)

Möglichkeiten in ArcInfo

Linie:

Kante:

Komplexe Kante:

Möglichkeiten in ArcInfo

Flächenhafte Klassen:

Polygon: alleinstehende Fläche (Parks etc.)

Auch für platzausfüllende Gebiete, wie ausgebreitete Vegetation (Wälder etc.)

Möglichkeiten in ArcInfo

Oberflächenklassen:

TIN (Triangulated Irregular Network)(siehe Vortrag): detaillierte

Darstellung des Terrains Raster: geeignet für größere Gebiete

(gröbere Auflösung, geringere Datenmengen)

Organisieren der Struktur (Schritt 1)

Gruppierung der Klassen in logische Zusammenhänge (Datensätze)

Eine einzelne Klasse kann durchaus eine eigene Gruppe sein, falls sie sich nicht zuordnen läßt

Datensatz „Straßen“

Klasse Bezug zu Typ ArcInfoStraße - Linie KanteBrücke - Punkt KnotenName Straße Text TextAmpel - Punkt Punkt

Bus Route - Linie Kompl.Kante

Haltestelle - Punkt Punkt

Topologische Regeln

Alle Klassen eines geometrischen Netzwerkes müssen sich im gleichen Datensatz befinden (Straßen vs. Wasserleitungen)

Klassen, die ganze Flächen einnehmen, oder wenn sich überschneidende Elemente eine Kreuzung haben sollen, sollten sie im selben Datensatz gespeichert werden.

Mögliche Topologien

Fall 1: sich kreuzende Linien haben

Kreuzungsknoten

Fall 2: Linien können „untereinander“

verlaufen ohne sich zu schneiden

Organisieren der Struktur (Schritt 2)

Zusammenfassen der einzelnen Datensätze in Geodatenbanken

Geodatenbank enthält schließlich alles um einen speziellen Bereich zu Modellieren (siehe Beispiel: Stadt)

Einbetten in Geodatenbanken

Umgebung Grundstücke Straßen

Stadt

Geodatenbank

Datensatz

UML in ArcInfo: CASE - Tools

CASE - Tools: Computer Aided Software Engineering

Software - EntwicklungsumgebungCASE - Tools fassen sonst isolierte

Software -Entwicklungswerkzeuge (z.B. Editoren, Übersetzer, Verwaltungsprogramme) in einer vollständigen benutzerfreundlichen Arbeitsumgebung zusammen

... Und nicht nur für UML

Weitere Einsatzmöglichkeiten:

Datenflußpläne, Netze ...In Visio auch Modellierung von

Kartenobjekten möglich

Die Strategie von CASE - Tools (1)

Das hier angewandte: 1. Entwurf der Geodatenbank in UML -

Diagrammen 2. Benutzen des Creation Wizard in

ArcCatalog um Schema der Geodatenbank Aufgrund des UML - Diagramms zu erstellen

3. Benutzen von ArcMap - Tools zur Integration ins Programm

Die Strategie von CASE - Tools (2)

Der umgekehrte Ansatz: 1. Importieren bereits vorhandener

Daten (ArcCatalog, ArcToolbox) 2. Aufbau des geometrischen

Netzwerkes 3. Hinzufügen des UML - Diagramms zu

den existierenden Daten mittels des CreationWizards

Graphisch:

MS Repository

Shape FilesCoverages

Geodatenbank

CreationWizardImport von Daten

Hinzufügen des UML

Erstellen des UML-Schemas

... Das war´s für´s erste

Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit

Viel Spaß mit Till