Введение к работе
Актуальность темы. В современных условиях информационного общества и в науке, и в народном хозяйстве существуют устойчивые тенденции роста объемов обрабатываемой информации и увеличения ее разнородности При этом информация является разнородной как по источникам ее получения и способам представления, так и по требованиям к ее хранению и обработке
Универсальным средством для хранения структурированной информации являются базы данных (БД), работающие под управлением систем управления базами данных (СУБД) Из них наибольшее распространение получили реляционные СУБД (РСУБД), которые обладают мощным декларативным языком описания запросов для поиска информации (SQL) и способны выполнять запросы, не предусмотренные изначально при создании структуры базы данных
РСУБД традиционно ориентированы на работу с элементами числовых, символьных и временных типов данных, имеющими простую внутреннюю структуру и занимающими небольшой объем памяти, и позволяют эффективно выполнять над этими данными поисковые и вычислительные операции Информационные системы некоторых других классов, например, географические информационные системы (ГИС) и системы автоматизированного проектирования (САПР), напротив, специализируются на представлении и обработке распределенных пространственных объектов, обычно имеющих достаточно сложную иерархическую структуру и занимающих большой объем памяти Однако эти информационные системы не имеют такого арсенала средств эффективного хранения больших объемов данных, оптимизации выполнения поисковых запросов и обеспечения многопользовательской работы, как РСУБД
Для решения актуальных народнохозяйственных задач необходимо использование различных типов данных, в том числе и геометрических - для описания расположения распределенных объектов Средства, применяемые для решения таких задач, должны предоставлять инструментарий для хранения данных этих типов и выполнения над ними поисковых и вычислительных операций РСУБД, выбираемая в качестве универсального хранилища данных, требует серьезной доработки с целью поддержки работы с пространственной информацией и взаимодействия с другими информационными системами, обеспечивающими визуальное представление этой информации
Существующие международные стандарты содержат требования к СУБД в отношении поддержки работы с пространственной информацией, удовлетворение которых необходимо для обеспечения совместимости СУБД с другими информационными системами В то же время стандарты не касаются таких важных вопросов, как подготовка пространственных данных для хранения их в реляционной БД, эффективность хранения и извлечения этих данных с точки зрения занимаемого объема памяти и скорости обработки, индексация пространственных данных для обеспечения быстродействия поисковых операций, разграничение доступа к пространственной информации Необходимо решение этих вопросов - как теоретическое, с учетом результатов анализа существующих подходов и выработкой собственных методов, так и практическое, заклю-
чающее в воплощении этих методов в конкретной разрабатываемой СУБД В связи с хранением в базах данных стратегически важной информации и возникающими при этом вопросами информационной безопасности, ключевым моментом является использование СУБД, основанной на оригинальных отечественных разработках Этим и определяется актуальность темы исследования
Диссертационная работа соответствует одному из основных научных направлений Воронежской государственной лесотехнической академии - «Ресурсосберегающие и экологически перспективные технологии и материалы лесного комплекса с системами компьютерной поддержки».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка математических и программных средств для создания представлений распределенных объектов и манипулирования этими представлениями в реляционной СУБД
Для достижения цели исследования необходимо решить следующие задачи
-
Проведение сравнительного анализа существующих методов создания представлений распределенных объектов и манипулирования ими в реляционных СУБД
-
Создание математической модели представления распределенных объектов в реляционной СУБД
-
Разработка и реализация алгоритмов манипулирования предложенными представлениями распределенных объектов, включая алгоритмы преобразования картографической информации из различных стандартных представлений в предложенные представления и обратно, с целью повышения эффективности поисковых операций
-
Разработка способов представления структур БД и формирования компонентов реляционной СУБД, необходимых для поддержки хранения и обработки предложенных представлений распределенных объектов
-
Разработка языковых средств манипулирования представлениями распределенных объектов для включения их в диалект языка SQL реляционной СУБД
Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, дискретной математики, теории алгоритмов, теории формальных языков программирования, методы структурного и модульного программирования, методы обработки вычислительных экспериментов
Научная новизна. В процессе диссертационного исследования получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной
-
Математическая модель представления распределенных объектов, отличающаяся сочетанием векторного и политомического подходов Политоми-ческий подход представляет собой специальное разбиение координатной плоскости ортогональной сеткой с целью представления каждого распределенного объекта в виде совокупности фрагментов, каждый из которых принадлежит определенному квадрату данной сетки и имеет векторное представление
-
Способ организации хранения политомических представлений распределенных объектов в реляционной СУБД, отличающийся использованием ап-
парата таблиц и индексов РСУБД и элементов иерархической организации данных
-
Алгоритмы манипулирования векторными и политомическими представлениями распределенных объектов, отличающиеся учетом особенностей используемых представлений
-
Структура подсистемы реляционной СУБД, предназначенной для хранения представлений распределенных объектов и манипулирования ими, отличающаяся учетом архитектурных особенностей СУБД "Линтер"
-
Языковые средства манипулирования представлениями распределенных объектов, интегрированные в компилятор языка SQL реляционной СУБД и отличающиеся поддержкой политомических представлений объектов
Практическая значимость работы Практическая значимость диссерта-ционой работы заключается в обеспечении возможности использования реляционной СУБД, модифицированной в соответствии с основными научными положениями и выводами диссертации, для хранения и обработки информации о распределенных объектах
Реализация и результаты внедрения. Основные теоретические и практические результаты работы внедрены и используются в НПП "РЕЛЭКС" при разработке программных средств, входящих в состав реляционной СУБД "ЛИНТЕР", а также используются в НПП "РЕЛЭКС" в процессе обучения сотрудников предприятия с целью повышения уровня их компетенции в области взаимодействия РСУБД с информационными системами других классов
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и семинарах Международной научно-практической конференции "Опыт и проблемы природопользования при реализации президентских программ в Черноземье" (Воронеж, 2005), Международном симпозиуме "Надежность и качество" (Пенза, 2006)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК РФ, получено 2 свидетельства о регистрации программ В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем предложены [2] - описание общих принципов построения компилятора языка SQL, [4,5] - обзор существующих стандартов поддержки ГИС в СУБД и методов их реализации, [7,8] - разработка нотации описания представлений распределенных объектов и способов манипулирования ими, [9,10] - описание аспектов использования СУБД в процессе реализации разработанных методов, [6,11,12] - описание реализации подсистемы геоданных в РСУБД Линтер, [И,14] - разработка и реализация компилятора языка SQL и алгоритмов обработки запросов в ядре СУБД
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 127 страницах, списка литературы из 101 наименования и приложений на 9 страницах, содержит 19 рисунков и 14 таблиц
