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INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort
1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung und Ziel der Arbeit 1
1.2 Gang der Untersuchung 2
2 Das Datenmodell in der Geoinformatik 4
2.1 Begriffe und Definitionen 4
2.2 Der allgemeine Modellbegriff 7
2.3 Sichtweisen des Datenmodells 9
2.3.1 Datenmodell als Algebra 9
2.3.2 Datenmodell als Abstraktion der Realwelt 10
2.4 Modellebenen in Informationssystemen 11
2.5 Besonderheiten geographischer Daten 14
3 Datenmodellierung in Geographischen Informationssystemen 18
3.1 Aufbau der Datenmodellierung 18
3.2 Räumliches Modellieren 20
3.2.1 Räumliche Konzepte 20
3.2.2 Geometrische Datenmodelle 22
3.2.3 Geometrische Datenstrukturen 23
3.3 Thematisches Modellieren 25
3.3.1 Das Layerprinzip 25
3.3.2 Das Objektklassenprinzip 26
3.4 Datenbankmanagementsysteme 26
3.5 GIS-spezifische Realisierungen 29
3.5.1 CAD-basierte Lösungen 29
3.5.2 Hybride Systeme 29
3.5.3 Integrierte Systeme 31
4 Das Objektorientierte Paradigma 34
4.1 Grundlegende Konzepte 35
4.1.1 Das Objekt 35
4.1.2 Klassen 35
4.1.3 Vererbung 37
4.1.4 Assoziation 39
4.1.5 Aggregation 40
4.1.6 Verhalten 41
4.1.7 Polymorphismus 41
4.2 Weiterführende Konzepte 42
4.2.1 Abstrakte und konkrete Klassen 42
4.2.2 Mehrfachvererbung 42
4.2.3 Kapselung 43
4.3 Objektorientierte Datenbanken 44
4.4 Eignung objektorientierter Konzepte für GIS 46
4.4.1 Unterschiede zu einem Layer-GIS 46
4.4.2 Erweiterte Modellierungsstrukturen 46
4.4.3 Vorteile in der Softwareentwicklung 48
5 Integration von Zeit in GIS 49
5.1 Operationalisierung des Zeitbegriffs 49
5.1.1 Strukturelle Merkmale 49
5.1.2 Diskretisierung von Zeit 53
5.1.3 Zeitangaben in einem diskreten Zeitmodell 54
5.2 Anwendung in einem Informationssystem 55
5.2.1 Temporale Dimensionen in Datenbanken 55
5.2.2 Datenbankebene für zeitliche Bezüge 57
5.2.3 Zeitlicher Bezug in Attributen 57
5.3 Konzepte zur Modellierung räumlich-temporaler Objekte 58
5.3.1 Schnappschußmodell 58
5.3.2 Raum-Zeit Würfel 59
5.3.3 Grundkarten mit Überlagerungen 60
5.3.4 Raum-Zeit-Zusammensetzungen 61
5.3.5 Bitemporale Objekte 61
5.4 Schlußfolgerungen für die Integration von Zeit in GIS 62
6 Konzeptionelle Betrachtung eines zeitintegrativen GIS 63
6.1 Verwaltung der Geometrie-Daten 64
6.1.1 Geometrische Datenbasis 64
6.1.2 Diskretisierung reeller Koordinatenwerte 66
6.1.3 Beschreibung über Metadaten 68
6.1.4 Koordinatensysteme 69
6.2 Repräsentation von Geo-Objekten 69
6.2.1 Grundsätzliche Struktur 69
6.2.2 Unstrukturierte Geo-Objekte der Spaghetti-Ebene 70
6.2.3 Topologisch-strukturierte Geo-Objekte 70
6.3 Beziehungen zwischen räumlichen Objekten 71
6.3.1 Besonderheiten räumlicher Beziehungen 71
6.3.2 Topologische Beziehungen 72
6.4 Darstellung der zeitlichen Variabilität 79
6.4.1 Lokaler Schappschuß 80
6.4.2 Diskretes temporales Netzwerk 81
6.4.3 Temporale Beziehungen 85
6.5 Indizierung der Geo-Objekte 86
7 Entwurf eines objektorientierten Datenmodells 90
7.1 Das persistente Objektmodell 91
7.2 Das geometrische Modell 92
7.2.1 Übersicht 92
7.2.2 Die Geometrie-Klassen zur Verwaltung von Punkten und Linien 94
7.2.3 Organisation der Geometrie-Objekte in Layern 99
7.2.4 Metadaten 101
7.2.5 Koordinatensysteme 101
7.3 Das räumliche Modell 103
7.3.1 Übersicht 103
7.3.2 Die STObject-Klassen 105
7.3.2.1 Spaghetti-Ebene 105
7.3.2.2 Topologie-Ebene 106
7.3.2.3 Die Geo-Objekt-Mengen 108
7.4 Das temporale Modell 110
7.4.1 Übersicht 110
7.4.2 Das temporale Referenzsystem 111
7.4.3 Die Repräsentation von Zeitpunkten und Intervallen 114
7.5 Die Erweiterung des räumlichen Modells auf temporale Geo-Objekte 114
7.6 Das thematische Modell 118
8 Schlußbemerkung 120