База геоданных – это "контейнер", использующийся для хранения совокупности наборов данных. Существует три типа баз геоданных:
- Файловые базы геоданных – хранятся как папки в файловой системе. Каждый набор данных хранится в виде файла, который может увеличиваться вплоть до 1 ТБ по размеру. Этот тип БГД рекомендуется использовать вместо персональных баз геоданных.
- Персональные базы геоданных – все наборы данных хранятся в виде файла базы данных Microsoft Access, который имеет ограничение по размеру в 2 ГБ.
- Многопользовательские базы геоданных – также известные как корпоративные, не имеют ограничений по размеру и количеству пользователей. Хранятся в реляционной базе данных с использованием Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2, IBM Informix или PostgreSQL.
Сравнение трех типов баз геоданных
| Ключевые характеристики | Многопользовательская база геоданных | Файловая база геоданных | Персональная база геоданных |
|---|---|---|---|
Описание | Совокупность различных типов наборов данных ГИС хранится в виде таблиц в реляционной базе данных. Это рекомендуемый собственный формат данных хранения и управления в реляционной базе данных в ArcGIS. | Коллекция различных типов наборов ГИС-данных, хранящихся в папках файловой системы.(Это рекомендуемый собственный формат данных хранения и управления в системных папках файлов в ArcGIS.) | Изначально базы геоданных ArcGIS хранились в файлах данных Microsoft Access.(Этот формат ограничивает размер базы и работает только в операционной системе Windows.) |
Количество пользователей | Многопользовательский: Множество пользователей на чтение и запись | Один пользователь или небольшая рабочая группа: Один набор классов объектов, отдельный класс пространственных объектов или таблицу одновременно может читать сколько угодно, а редактировать – только один пользователь. Одновременное совместное использование любого специфического файла, в конечном счете, приводит к нестабильной работе при большом количестве пользователей в режиме чтения данных. | Один пользователь и небольшие рабочие группы с небольшими наборами данных: несколько читателей и один редактор. Одновременное совместное использование данных, в конечном счете, приводит к нестабильной работе при большом количестве пользователей в режиме чтения данных. |
Формат хранения |
| Каждый набор данных – отдельный файл на диске. Файловая база геоданных – папка файлов, содержащая файлы набора данных. | Все содержимое каждой персональной базы геоданных хранится в единственном файле Microsoft Access (.mdb). |
Ограничение по размеру | Равно ограничению СУБД | Одна таблица на каждый набор данных. В каждой файловой базе геоданных может храниться много наборов данных. Ограничение 1 TB можно увеличить до 256 TB для очень больших наборов данных изображений. Каждый класс пространственных данных может постепенно увеличиваться вплоть до сотен миллионов векторных объектов на набор данных. | Два Гб на базу данных Access. Граница лимита, после которого эффективность использования падает, обычно между 250 и 500 МБ на файл базы данных Access. |
Поддержка версий | Полностью поддерживается во всех РСУБД; включает репликацию между базами данных, обновления. | Поддерживается только как база геоданных для клиентов, которые отправляют обновления с помощью откреплений и прикреплений и для клиентов, для которых обновления могут отправляться как односторонние реплики. | Поддерживается только как база геоданных для клиентов, которые отправляют обновления с помощью откреплений и прикреплений и для клиентов, для которых обновления могут отправляться как односторонние реплики. |
Платформы | Windows, Unix, Linux и прямые подключения к СУБД, которые потенциально выполнимы на любой платформе в локальной сети пользователя | Кросс-платформенная. | Только Windows. |
Безопасность и права доступа | Обеспечивается СУБД | Безопасностью файловой системы. | Безопасностью файловой системы Windows. |
Инструменты администрирования базы данных | Полный функционал СУБД – резервирование, восстановление, репликации данных, поддержка SQL, безопасность и т.д. | Управление файловой системой. | Управление файловой системой Windows. |
Примечания | Требуется использование технологии ArcSDE; ArcSDE for SQL Server Express содержится в
| Позволяет вам при желании хранить данные в сжатом формате, доступном только для чтения для сокращения потребностей в объеме хранения. | Часто используется в качестве менеджера таблицы атрибутов (через Microsoft Access). Пользователям нравится строковое управление для текстовых атрибутов. |
Более подробно о создании баз геоданных
Файловые и персональные базы геоданных
Файловые и персональные базы геоданных, которые свободно доступны всем пользователям ArcGIS Desktop Basic, Desktop Standard и Desktop Advanced, проектируются для поддержки полной информационной модели базы геоданных, включающей топологии, каталоги растров, сетевые наборы данных, наборы данных terrain, локаторы адресов и т.д. Файловые и персональные базы геоданных разрабатываются для редактирования одним пользователем и не поддерживают версионность. В файловой базе геоданных возможна работа нескольких редактирующих пользователей в одно и то же время, с учетом того ограничения, что они осуществляют редактирование в различных наборах классов пространственных объектов, отдельных классах пространственных объектов или таблицах.
Файловая база геоданных – это новая разновидность баз геоданных, появившаяся лишь в версии 9.2. Ее назначение:
- Обеспечение широко доступного, простого, и масштабируемого решения для всех пользователей.
- Обеспечение переносимости базы геоданных, которая работает во всех операционных системах.
- Постепенное наращивание для управления очень большими наборами данных.
- Обеспечение отличной скорости обработки работы и масштабируемости, например, для поддержки индивидуальных наборов данных, содержащих свыше 300 миллионов объектов и наборов данных, которые могут превышать размер в 500 ГБ за файл с очень высоким качеством функционирования.
- Использование эффективной структуры данных, оптимизированной для работы и хранения. Файловые базы геоданных используют около одной трети хранимой геометрии объекта, по сравнению с шейп-файлами и персональными базами геоданных. Файловые базы геоданных также позволяют пользователям сжимать векторные данные в доступный только для чтения формат для сокращения дальнейших потребностей в памяти.
- Превосходят шейп-файлы из-за операций с привлечением атрибутов и по ограничению размера данных.
Персональные базы геоданных использовались в ArcGIS начиная с версии 8.0 и использовали файловую структуру данных Microsoft Access (файл.mdb). Они поддерживают базы геоданных, которые имеют ограничение по размеру 2 Гб. Однако, “эффективный” размер базы данных меньше, где-то между 250 и 500 МБ, при превышении которого снижается скорость работы базы данных. Персональные базы геоданных поддерживаются только операционной системой Microsoft Windows. Пользователям нравятся производить операции над таблицами с применением Microsoft Access к персональным базам геоданных. Многим пользователям действительно удобно пользоваться возможностями управления текстом в Microsoft Access для работы с атрибутивными значениями.
ArcGIS сохранит поддержку персональных баз геоданных для многочисленных целей. Однако в большинстве случаев Esri рекомендует использовать файловые базы геоданных по причине их поддержки больших объемов данных, более быстрой работы и кросс-платформенного использования. Они идеальны для работы наборами данных на базе файлов для ГИС проектов, для персонального использования, и для использования в маленьких рабочих группах. У них быстрая скорость работы и хорошая масштабируемость для содержания больших объемов данных без требования использовать СУБД. К тому, же они переносятся между разными операционными системами.
Стандартно, пользователи будут использовать разнородные файловые и персональные базы геоданных для своих совокупностей данных и получать одновременный доступ к ним для работы их ГИС.
Многопользовательские базы геоданных
Если вам необходима большая многопользовательская база геоданных с возможностью редактирования и использования одновременно многими пользователями, многопользовательская база – это хорошее решение. Она добавляет возможность управлять распределенной, многопользовательской базой геоданных, а также рядом важных, основанных на версиях, рабочих процессов ГИС. Способность усилить многопользовательские реляционные базы данных вашей организации – ключевое преимущество многопользовательской базы геоданных.
Многопользовательские базы геоданных работают с разнообразными моделями хранения СУБД (IBM DB2, Informix, Oracle, SQL Server и PostgreSQL). Многопользовательские базы геоданных используются, прежде всего, в рабочих группах, отделах, предприятиях, а также находят индивидуальное применение. Они пользуются всеми преимуществами поддерживаемых архитектур их СУБД:
- Очень большие, непрерывные базы данных ГИС
- Много пользователей одновременно
- Длинные транзакции и версионные рабочие процессы
- Реляционные базы данных поддерживают управление данными ГИС (обеспечение выгоды от использования реляционной базы данных в контексте масштабируемости, надежности, безопасности, резервирования, целостности, и т.п.)
- Типы пространственного SQL, в случае если СУБД поддерживает эту возможность (т.е. Oracle, SQL Server, PostgreSQL, Informix и DB2).
- Высокая скорость обработки может распространяться на очень большое количество пользователей.
Посредством реализации множества больших баз геоданных, было обнаружено, что СУБД эффективны в перемещении по таблицам типа больших двоичных объектов, требуемых данными ГИС. Кроме того, размеры базы данных ГИС и число поддерживаемых пользователей могут быть намного больше, чем у файловых баз ГИС.
Для информации об архитектуре многопользовательских баз геоданных и способах усиления многопользовательскими базами геоданных технологии реляционных баз данных, см. раздел Архитектура базы геоданных.
Технология ArcSDE обеспечивает управление длинными и короткими транзакциями на механизме транзакций СУБД
Одна из основных ролей технологии ArcSDE в многопользовательской базе геоданных – это поддержка рабочей среды версионного редактирования баз геоданных на любой РСУБД.
Довольно часто одна-единственная транзакция редактирования в ГИС может повлечь за собой изменение многих рядов в нескольких таблицах. Например, обновление земельного участка может потребовать изменить представление полигона, а также изменение соответствующих линий соседних улиц и углов соседних земельных участков. Кроме того, атрибутивные записи для каждого из этих пространственных объектов тоже приходится обновлять. Такое редактирование приводит к изменениям нескольких записей в разных таблицах. В подобных случаях пользователям удобнее воспринимать все эти изменения как одну транзакцию. Когда изменения принимаются или откатываются назад, все это обрабатывается вместе как единая операция.
В то же время, пользователи могут отменять или повторять отдельные операции в сеансе редактирования. Чтобы дополнить эту ситуацию, правку можно выполнять в отсоединенной от центральной общей базы геоданных системе.
Более того, во время этих специализированных процессов поддержания ГИС-данных, сама база данных ГИС непрерывно остается доступной для ежедневных операций, где каждый пользователь может иметь личный внешний вид общей базы данных ГИС.
Многопользовательская база геоданных поддерживает управление и обновления для этих и многих других сценариев управления данными в многопользовательской среде с помощью поддержки версий. Поддержка версий – это механизм, при котором все изменения базы данных записываются как строки таблицы. Например, каждый раз, когда вы обновляете значение строки, старая запись "уходит в отставку", а новая запись добавляется.
Таким образом, технология ArcSDE управляет такими сложными транзакциями ГИС высокого уровня в простой рабочей среде СУБД, сохраняя изменения информации как дельта-записи в базе данных.
ArcSDE использует метаданные о версиях, чтобы изолировать несколько сеансов редактирования, поддержать сложные транзакции, использовать общие реплики и синхронизировать содержимое нескольких баз данных, выполнять автоматическую архивацию и поддерживать исторические запросы.
Более подробно см. в разделе Обзор редактирования и хранения данных.
Как технология ArcSDE включена в ArcGIS?
В прошлом ArcSDE продавалась как отдельный продукт Esri. Начиная с ArcGIS 9.2, технология ArcSDE включена в пакет ArcGIS и не предлагается отдельно. Технология ArcSDE интегрирована в ArcGIS Desktop, ArcGIS Engine и ArcGIS Server таким образом, чтобы пользователи могли масштабировать свои основанные на СУБД базы геоданных в пределах своих организаций.
Начиная с ArcGIS 9.2, в ArcGIS Desktop Standard и Desktop Advanced предусмотрена возможность установки Microsoft SQL Server Express. Эти программные продукты также содержат возможности ArcSDE по поддержанию многопользовательских баз геоданных в SQL Server Express вплоть до трех одновременных пользователей настольных программных продуктов.
Начиная с ArcGIS 9.3, комплектация ArcGIS Engine включает файлы установки SQL Server Express. Опциональный дополнительный модуль Geodatabase Update для ArcGIS Engine используется в приложениях ArcGIS Engine, редактирующих базы геоданных.
Microsoft ограничивает использование SQL Server Express до 1 ЦПУ и до 1 Гб оперативной памяти. Максимальный размер базы данных для SQL Server 2005 или 2008 Express ограничен 4 Гб. Максимальный размер базы данных для SQL Server 2008 Express R2 ограничен 10 Гб. (Точную информацию об ограничениях размера экземпляра см. в своем лицензионном соглашении Esri.)
В ArcGIS Desktop Standard и Desktop Advanced приложение ArcCatalog предоставляет возможность полностью администрировать и управлять многопользовательскими базами геоданных с помощью SQL Server Express. Это предоставляет все возможности многопользовательских баз геоданных для нескольких пользователей одновременно. Вы устанавливаете и управляете этими многопользовательскими базами геоданных в ArcCatalog. Не требуется никакого дополнительного программного обеспечения или специального администрирования базы данных.
ArcGIS Enterprise Workgroup также поддерживает ArcSDE для SQL Server Express. На этом уровне ArcSDE приложение SQL Server Express может поддерживать вплоть до 10 одновременных пользователей и редакторов на настольных приложениях Windows (например, для пользователей ArcGIS Desktop Basic, Desktop Standard, Desktop Advanced, пользовательских приложений ArcGIS Engine, AutoCAD, MicroStation и т.д.) плюс любое количество серверных подключений через веб-приложения. (Точную информацию о количестве возможных подключений см. в своем лицензионном соглашении.)
С помощью ArcGIS Enterprise Workgroup можно использовать ArcGIS Desktop Standard или Desktop Advanced для создания, администрирования и управления многопользовательскими базами геоданных для SQL Server Express средствами ArcCatalog. Никакого дополнительного администрирования многопользовательских баз данных не требуется.
ArcGIS Server включает всю многопользовательскую технологию ArcSDE без всяких ограничений. Вы можете продолжать использовать традиционную технологию ArcSDE for Oracle, SQL Server, PostgreSQL, IBM DB2 и IBM Informix. Поддержка ArcSDE на уровне enterprise server может масштабироваться к базам данных любого размера и количества пользователей и работать на компьютере любого размера и конфигурации. В ArcGIS Server вы задаете свою лицензию СУБД для этого уровня использования ArcSDE. Можно выбрать следующее:
- Oracle
- Microsoft SQL Server
- IBM Informix
- IBM DB2
- PostgreSQL
СУБД обычно администрируется и управляется администратором базы данных (АБД).
Итоговая информация
Вам не нужно контролировать и управлять ресурсами вашей памяти и ЦПУ компьютера для SQL Server Express. Сервер SQL Server Express будет автоматически ограничивать использование компьютером до 1 Гб оперативной памяти на одном процессоре и размер базы данных до 4 Гб или 10 Гб в зависимости от используемой версии SQL Server Express. |
В отличие от баз данных Microsoft Access, скорость работы SQL Server Express не снижается при достижении максимального размера базы данных. |
ArcSDE for SQL Server Express входит в состав ArcGIS Desktop Standard и Desktop Advanced. Если вы выберете для установки SQL Server Express, вы сможете администрировать базы данных SQL Server Express, используя ArcCatalog. |
После установки ArcGIS Enterprise Workgroup можно также установить и использовать SQL Server Express. После инсталляции SQL Server Express, вы можете использовать приложение ArcCatalog на своем рабочем месте с ArcGIS Desktop Standard или Desktop Advanced для администрирования баз данных SQL Server Express на вашем Workgroup Server. |
Эти различные уровни позволяют использовать все возможности многопользовательских баз геоданных для любого числа пользователей, большого или малого. Это позволяет в организациях с масштабируемой архитектурой данных работать на отдельных однопользовательских системах со своими большими корпоративными системами. |