Ünite 8: Konumsal Veritabanı Bileşenleri ve Tasarımı

Giriş

Konumsal veritabanı gerçek dünya üzerindeki varlıkları ve bu varlıkların özelliklerini kendine özgü yeteneklerle kayıt altında tutan temel olarak ilişkisel veritabanı üzerine giydirilmiş bir yazılımdır. Coğrafi Bilgi Sistemleri ortamında gerçekleştirilecek projeleri diğer projelerden üstün kılacak temel özellik, konumsal verilerin birbirleriyle ve sözel verilerle ilişkilendirilerek analiz edilebilmesine imkân sağlamasıdır. Konumsal veriabanının bir proje için gerekli olup olmadığı iyi düşünülmeli ve tecrübe ve bilgi sahibi kişilerce entegre edilmelidir. CBS’ nin yeteneklerine ihtiyaç duyulan bir projede, üzerinde durulması gereken en önemli konu ise konumsal veritabanının tasarımıdır. Proje başlamadan önce konumsal veritabanının detaylı bir şekilde tasarlanması, veritabanının performansını artıracak ve proje süresince karşılaşılacak hataları en az seviyeye indirecektir.

Konumsal Veritabanında Harita Katmanları

Harita, Dünya’nın bütünü ya da bir bölümünün belirli bir ölçeğe göre küçültülerek bir düzlem üzerinde temsil edilmesidir ve kullanım türlerine göre farklı türleri vardır. Seçilen bölge ile ilgili bölgenin topografyası, jeolojisi, nüfus bilgileri, trafik bilgileri, yeraltı kaynakları ile ilgili belirli bilgileri aktaran haritalara tematik harita denilmektedir (S:164, Şekil 8.2).

Harita temelde bir ölçeğe bağlı olarak, yeryüzündeki bir alanın ya da bu alanla ilgili belirli bilgilerin, farklı katmanlardaki nokta, çizgi ve çeşitli görsellerle temsil edilmesidir. Coğrafi Bilgi Sistemleri yazılımlarında da haritalar aynı şekilde tematik katmanların birleştirilmesinden oluşmaktadır. Coğrafi Bilgi Sistemleri yazılımlarında da haritalar aynı şekilde tematik katmanların birleştirilmesinden oluşmaktadır. Konumsal veritabanındaki veri kümeleri, haritadaki tematik katmanlar gibidir. Bu katmanlar verilerin mantıksal şekilde gruplanması olarak da düşünülebilir.

Konumsal veritabanını oluşturan elemanlara genel olarak bakıldığında temel olarak üç veri kümesinden bahsetmek mümkündür:

Tablolar: Öznitelik verileri gibi tanımlayıcı metin verilerini içermektedir (S:166, Şekil 8.4):

Konumsal Nesne Tabloları: Tabloların görsel temsili olarak tanımlanabilirler. Tablodaki sütunlarda nokta, çizgi ya da poligon gibi geometrik bilgiler saklanır.

Raster Veri Kümeleri: Raster veri kümeleri ayrı tematik katmanlar olarak konumsal veritabanında saklanan görsellerdir.

Konumsal veritabanını oluşturan üç temel veri kümesi veritabanında tablolar hâlinde saklanır. Bu tablolar birbirleriyle “anahtarlar” kullanarak ilişkilendirilirler. Konumsal veritabanı tablo kabiliyetlerini geliştirmek için tablolara bazı özellikler eklemektedir. Bu özellikler aşağıdaki gibi listelenebilir;

• Öznitelik Değer Alanları (Attribute Domains)
• İlişki Tabloları (Relationship Classes)
• Alt Tipler (Subtypes)

Konumsal nesne tablolarına bağlanacak elemanlar, tablolardan farklı olarak konumsal sorgu ve analizlerde esneklik sağlayacak elemanlardır. Bu elemanlar;

• Konumsal nesne veri kümeleri (Feature Datasets) Topolojiler (Topologies)
• Ağ veri kümeleri (Network Datasets)
• Geometrik ağlar (Geometric Networks)
• Etiket (Annotation)
• Ölçüm (Dimension)
• Çoklu Yama (Multipatch)

Raster veriler, konumsal veritabanında özgün veri kümeleri, birbirine bağlı veri kümeleri ya da sadece bir konumsal nesnenin öznitelik verisi olarak saklanabilmektedir (S:168, Şekil 8.5). Bu saklama şekilleri aşağıdaki gibi sıralanabilir;

• Raster Veri Kümeleri
• Raster Katalog (Raster Catalog)
• Mozaik Veri Kümeleri (Mosaic Datasets)

Konumsal Veritabanı Türleri

Bir verinin konumu ve geometrik biçiminin yanı sıra metinsel özelliklerini barındırabilen, bu biçim ve özellikler arasında ilişkiler kurabilen yapılara konumsal veritabanı adı verilmektedir. Konumsal veritabanı bu özellikleri sadece saklamakla kalmaz aynı zamanda bunlar üzerinde farklı analizler ve sorgular yapılmasına da imkân tanır. Veritabanı türü, kullanım yeri (kişisel bilgisayarlar ya da büyük işletmeler), saklanacak verilerin boyutları, veritabanı üzerinde çalışacak insan sayısı veya veri erişiminin sağlanacağı yere göre çeşitlilik göstermektedir. Bu farklı çeşitler aşağıdaki gibidir:

• Dosya Konumsal Veritabanı (File Geodatabase) (S:169, Şekil 8.6): Dosya konumsal veritabanı bir tek makine üzerinde kurulur. Bütün veri ve veri kümelerini, dosyalar içerisinde bir koleksiyon olarak tutarak veri setlerine kolay ulaşılmasını sağlar. Dosya konumsal veritabanı çoklu kullanıcıyı da destekler. Kullanıcılar veritabanına ulaşabilir ancak aynı veri kümesi üzerinde çalışamazlar. Bu durumdan dolayı diğer veritabanı tiplerine göre daha yavaş bir performansa sahiptir.
• Kişisel Konumsal Veritabanı (Personal Geodatabase) (S:169, Şekil 8.7): Kişisel konumsal veritabanı, verileri tek kullanıcının düzenlemesine olanak tanır. Değiştirme izni olan kullanıcı dışındaki kullanıcıların verileri sadece görüntüleme yetkisi vardır. Bu nedenle ekip çalışması için kullanışlı değildir.
• Kurumsal Konumsal Veritabanı (Enterprise Geodatabase) (S:170, Şekil:8.8): Kurumsal konumsal veritabanı, çok kullanıcılı proje veya kurumlar için tasarlanmış bir veritabanı yapısıdır. İlişkisel veritabanı yapısına sahiptir ve kurumsal olarak kullanım için özelleştirilmiş bir alt destek sağlar.
• Web Tabanlı Konumsal Veritabanı (Web-based Geodatabase) (S:173, Şekil 8.12): Konumsal veritabanının özelleştirilmiş bir sürümünün, web sunucusu üzerine kurulmuş hâline Web tabanlı konumsal veritabanı denir. Sunucu üzerinden internet ortamına yapılan yayın sayesinde verilere internetin bulunduğu tüm ortamlardan erişme imkânı sağlamaktadır.

Kurumsal konumsal veritabanı sınırsız sayıda kullanıcıya erişim ve veri girişi izni vermekte ve bu işlemi simultane bir biçimde yapmaktadır. Bu işlemde karmaşıklığa yol açmamak için versiyonlama yöntemi kullanılmaktadır. Konumsal veritabanında replikasyon da söz konusudur. Replikasyon, veritabanı sahibi tarafından veritabanının bir bölümünün veya tamamının birebir kopyalanarak kullanıma açılması işlemidir. Oluşturulan kopyalar ana veritabanına bağlıdır. Yönetici istediği takdirde bunları senkronize edebilir. Oluşturulan kopyalar herhangi bir ağ yoluyla ana veritabanına bağlı olmak zorunda değildir.

Projeye göre konumsal veritabanı seçme aşamasında konumsal veritabanı tiplerinin yetenekleri ön plana alınmalıdır. Konumsal veritabanları bu yeteneklerine göre karşılaştırılarak maliyetlendirilebilir (S:175, Tablo 8.1).

Konumsal Veritabanında Tasarım Adımları

Coğrafi Bilgi Sistemleri, konumsal bilginin toplanması, gösterilmesi, konuma dayalı sorgulamaların ve analizlerin yapılmasını sağlayan karar destek sistemleridir. CBS bireysel kullanımlardan kurumsal projelere kadar çok farklı ölçeklerde hizmet verebilen sistemler bütünüdür. Çalışılan projelerin ölçeği büyüdükçe, yapılacak hataların etkisi de bir o kadar büyüyecektir. Konumsal veritabanı tasarlanırken, eldeki konumsal verilerin doğru şekilde kullanılabilmesi için mantıklı ve işlevsel bir şekilde organize edilmesi gereklidir. Veritabanı kullanılmaya başladıktan sonra yapılacak değişiklikler, direkt olarak veritabanının işlevselliğini etkileyecektir. Bu nedenle tasarıma başlamadan önce tasarımın hedeflerinin ve kullanım gereksinimlerinin doğru şekilde belirlenmesi gerekmektedir. Herhangi bir tasarım yapmadan ya da doğru olmayan bir tasarımla oluşturulacak veritabanı;

• Proje gereksinimlerini karşılamaz. Bu sebeple proje süresi uzayacak hatta projenin sonuçlanmama ihtimali doğacaktır.
• İhtiyaç duyulan veriler net şekilde bilinmediği için eksik ya da gereksiz veri toplanır. Eksik veri yapılan işleri yeniden ilk aşamaya döndürerek zaman kaybı yaratır. Gereksiz veri ise kapladığı yer sebebiyle veritabanının performansını etkileyecektir. Ayrıca gereksiz veri, veri toplama aşamasında da zaman kaybı yaratmış olacaktır.
• Veri organizasyonunda hatalara yol açar. Toplanan veriler eksik ya da gereksiz olmasa bile bu verilerin organizasyonunda yapılacak hatalar benzer sonuçlara yol açacaktır.
• Yapılacak analizlerin hatalı olmasına yol açabilir. Bu da karar vericileri yanlış yönlendirecek ve karar verme sürecine zarar verecektir. Karar verme sürecinde oluşacak hatalar kuruma geri döndürülemeyecek zararlar verebilir.

Dolayısıyla veritabanını tasarlarken de öncelikle ne tür katmanların hangi detaylarda ele alınacağı belirlenmelidir. Konumsal veritabanı tasarım basamakları üç temel başlıkta gruplandırılabilir. Bunlar aşağıdaki gibidir:

• Kavramsam Tasarım
• Mantıksal Tasarım
• Fiziksel Tasarım

Veritabanı tasarımına başlamadan önce yapılması gereken kavramsal tasarım adımlarında, kullanılacak her bir tematik katmanın tanımlanması ve içeriklerinin belirlenmesi gerçekleştirilir. Kavramsal tasarım, veritabanı için bir ön hazırlık aşamasıdır. Bu aşamada gerçekleştirilecek adımlar projenin temelini ve kapsamını belirleyecektir.

• CBS için kullanılacak bilgi kaynakları tanımlanmalıdır. Proje genelinde kullanılacak tüm harita ürünleri, modeller ve verilerin bir envanterinin oluşturulması projenin bütününün görülebilmesi için gereklidir.
• İhtiyaç duyulacak verilerin biraz daha detaylandırılması gereklidir. Hangi veri kümelerinin ne için kullanılacağı bu aşamada belirlenmelidir.
• Her bir verinin ölçeği ve konumsal temsilleri belirlenmelidir. Ölçek, veritabanında pek çok şeyi belirler.
• Her bir verinin veri modelleriyle beraber, bir veya birden fazla coğrafi veri kümesi hâlinde düzenlenmesi gerekir. Konumsal nesnelerin vektör tipleri (nokta, çizgi ya da poligon), topolojiler, ağlar ve de veritabanı elemanları arasındaki ilişkiler belirlenmelidir. Raster veri kümeleri için de mozaik mi katalog mu kullanılacağı belirlenmelidir.

Mantıksal tasarım aşaması adımlarında katmanların temsil özellikleri, ilişkiler ve konumsal veritabanı içindeki elemanların özellikleri tanımlanır. Konumsal veritabanının asıl tasarlandığı aşama mantıksal tasarım aşamasıdır.

Fiziksel tasarım aşaması, konumsal veritabanı tasarımının son aşamasıdır. Yani sonuç ürünü olan veritabanının, oluşturularak işler hâle getirildiği aşama budur. Bu aşamada tasarım test edilir ve konumsal veritabanı kullanıcılara sunulduğunda oluşabilecek muhtemel sorunlar öngörülmeye çalışılır. Testlerin mümkün olduğu kadar kapsamlı yapılması, kullanım aşamasında ortaya çıkacak hataların bulunarak ortadan kaldırılmasını sağlayacaktır. Bu aşamanın sonucunda tasarım, çeşitli yazılımların kullanımıyla bir grafik şema hâline getirilmelidir. Hazırlanacak şema proje süresince konumsal veritabanının performans sürekliliğini sağlayacaktır.

Veritabanının tasarım adımlarından mantıksal ve fiziksel tasarım aşamaları sonucunda ortaya çıkan tablo, şema ve raporlar, proje süresince gerçekleşecek muhtemel eleman değişikliklerinde, yeni gelecek elemanların veritabanının işleyişini anlamasını ve veritabanına müdahale etmesini kolaylaştıracağı için konumsal veritabanının ve dolayısıyla projenin sürekliliğini sağlayacaktır.