Электронные базы данных как современный способ обработки и хранения геоботанических данных

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«САРАТОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н. Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО»

 

Кафедра ботаники и экологии

 

Электронные базы данных как современный способ обработки

и хранения геоботанических данных

 

Курсовая работа

студентки 3 курса 341 группы

специальности 020801 - экология

Биологического факультета

 

Горбачевой  Юлии Михайловны

 

Научный руководитель                                                                      О.Н. Давиденко

к. б. н. , доцент

 

Зав. кафедрой                                                                                     В. А.  Болдырев

д. б. н. , профессор

 

 

 

 

 

Саратов 2013

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ	3
Общая характеристика электронных баз данных
История возникновения
Классификация
Система управления базами данных
Архитектура БД
Электронные базы геоботанических данных
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В данной курсовой работе будут рассмотрены основные понятия связанные с базами данных, их история возникновения, развития, и системой управления. Будут рассмотрены принципы организации и построения баз данных. На примере программы MSAccess будет рассмотрено применение баз данных в геоботанических описаниях.

     Цель  данной курсовой работы в знакомстве  с построением и принципом  работы с базами данных.

     Базы  данных должны помочь в улучшении  систематизации геоботанических  описаний. А так же создание  базы данных ускорит поиск нужной информации. И поможет в быстром добавлении новой информации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общая характеристика электронных баз данных

1.1 История возникновения

История баз  данных в узком аспекте рассматривает  базы данных в традиционном (современном) понимании. Эта история начинается с 1955 года, когда появилось программируемое оборудование обработки записей. Программное обеспечение этого времени поддерживало модель обработки записей на основе файлов [1].

Оперативные сетевые  базы данных появились в середине 1960-х. Операции над оперативными базами данных обрабатывались в интерактивном режиме с помощью терминалов. Простые индексно-последовательные организации записей быстро развились к более мощной модели записей, ориентированной на наборы.

Сам термин база данных (англ. database) появился в начале 1960-х годов, и был введён в употребление на симпозиумах. В широкое применение в современном понимании термин вошёл лишь в 1970-е годы [2].

База данных (БД)- это совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными [3].

Для функционирования БД необходимо наличие специальных  языковых и программных средств, называемых системой управления базами данных.

 

1.2 Классификации баз данных

В настоящее  время существует несколько десятков классификаций баз данных в зависимости  от разных факторов. Рассмотрим самые  распространенные из них.

В зависимости  от вида информационных элементов содержащихся в БД, различают следующие виды баз данных:

а) документографическая (документальная) БД – база данных содержащая библиографические записи и являющаяся информационной составляющей электронного каталога. Ее разновидностями являются: библиографическая БД, которая содержит библиографические описания документов; реферативная БД, которая содержит библиографическое описание документов и рефераты; полнотекстовая БД, в которой хранятся записи полнотекстовых документов или их частей;

б) фактографическая БД - содержащая фактографические (в том числе справочные) данные;

в) объектографическая БД, разновидность фактографической БД, содержащая расширенный набор данных о сложных объектах предметной области;

г) графическая БД, в которой хранятся графические данные;

д) гибридная БД – БД в которых хранятся как символьные (цифровые и алфавитно-цифровые), так и графические данные. Это БД со смешанной (гибридной) структурой (например иерархической и сетевой)

В зависимости от реализованной  модели, структуры организации данных или уровня представления различают:

а) Иерархические БД, основанные на иерархической модели организации. Модель ориентирована на описание объектов, находящихся между собой в отношении подчинения [3].

б) сетевые БД, основанные на сетевой модели организации. Модель представляет собой развитие иерархической. Это позволяет описывать более сложные виды взаимоотношений между данными [3].

в) реляционная БД, основанная на реляционной модели организации. В этой модели данные представлены в виде таблиц. На данный момент эта модель самая распространённая [3].

г) логическая – база данных с точки зрения пользователя и прикладного программиста.

д) физическая БД, совокупность структур хранения данных на «внешнем носителе»

е) архивная БД, архивная копия базы данных, зафиксированная на определенном момент времени.

ж) виртуальная БД, воображаемое представление данных, в которое может быть преобразована каждая из интегрируемых БД произвольной системы управления базами данных.

В зависимости  от общего назначения или принадлежности различают служебные, пользовательские, персональные и частные базы данных.

В зависимости  от содержания и прикладного назначения, хранимой информации базы данных делятся на базы знаний, интеллектуальные и  демонстрационные базы.

В зависимости  от физической организации различают локальные БД, распределенные, централизованные и многоэкземплярные [4].

 

1.3 Система управления базами данных

Система управления базами данных (СУБД) — совокупность программных и лингвистических  средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных [6].

Введение баз  данных – действие по добавлению, удалению, и изменению хранимых данных.

СУБД играет роль посредника между клиентом (человеком  или программой) и данными.

Главные задачи, которые решает СУБД:

1. Хранение данных.
2. Поддержание целостности данных.
3. Предоставление инструментария для манипулирования данными.

Задача хранения подразумевает  размещение данных на некотором носителе информации (например, диске). Должен быть определенный формат данных, обеспечивающий не только статичное хранение, но и эффективное манипулирование данными. СУБД делятся на несколько видов. Локальная СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере) Например такие программы как: Microsoft Access, FoxPro, Сlarion, Clipper

Система «клиент- сервер» (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах)  
Например такие программы как: MicrosoftSQL, Oracle, MySQL, PostgreSQL [3].

По языкам общения  СУБД делят на:

- открытые системы – это системы, в которых для обращения к базам данных используется универсальные языки программирования;

- замкнутые системы - имеют собственные языки общения с пользователями баз данных;

- смешанные.

По выполняемым  функциям делятся на: информационные (позволяют организовать хранение информации и доступ к ней) и операционные (выполняют достаточно сложную обработку, например, автоматически позволяют получать агрегированные показатели, не хранящиеся непосредственно в базе данных, могут изменять алгоритмы обработки и многое другое).

1.4 Архитектура БД

 

В процессе научных исследование, посвященных тому, как должна быть устроена СУБД, предлагались различные способы реализации. Самым жизнеспособным оказалась предложенная американским комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute) трехуровневая система организации БД:

1. Уровень внешних моделей

Самый верхний  уровень, где каждая модель имеет  свое «видение» данных. Этот уровень  определяет точку зрения на БД отдельных  приложений. Каждое приложение видит  и обрабатывает только те данные, которые  необходимы именно этому приложению.

2. Концептуальный уровень

Центральное управляющее  звено, здесь БД представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные, используемые всеми приложениями, работающими с данной БД. Фактически концептуальный уровень отражает обобщенную модель предметной области (объектов реального мира), для которой создавалась БД. Как любая модель, концептуальная модель отражает только существенные, с точки зрения обработки, особенности объектов реального мира.

3. Физический уровень

Данные расположенные в файлах или в страничных структурах, расположенных на внешних носителях информации.

Эта структура позволяет  обеспечить логическую (между уровнями 1 и 2) и физическую (между уровнями 2 и 3) независимость при работе с  данными. Логическая независимость предполагает возможность изменения одного приложения без корректировки других приложений, работающих с этой же БД. Физическая независимость предполагает возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с данной БД [8].

 

Microsoft Office Access или просто Microsoft Access — реляционная СУБД корпорации Microsoft. Имеет широкий спектр функций, включая связанные запросы, связь с внешними таблицами и базами данных [9].

Access представляет собой локальную БД и ориентирована на разработку БД малой или средней сложности. БД Access содержит объекты следующих видов: а) таблицы (объекты таблицы предоставляют пользователю непосредственный доступ к просмотру, изменению и добавлению хранимых данных. В соответствии с требованиями реляционной модели, все данные в Access хранятся в таблицах. Остальные объекты средства работы с этими данными); б) запросы (запросы позволяют извлекать данные из одной или нескольких таблиц в соответствии с заданными условиями отбора, производить при этом обработку и сортировку данных. Визуально запросы напоминают таблицы, однако их принципиальное отличие в том, что отображаются не сами данные, которые хранятся в базе данных, а то, что является результатом их переработки. Запросы могут быть параметризованными (иметь параметры). При вызове такого запроса пользователь должен задать значения параметров); в) Формы (формы предоставляют пользователю более удобные средства по работе с данными, чем непосредственное редактирование таблиц. Форма обычно привязана к одному или нескольким источникам данных (таблицам или запросам) и позволяет манипулировать данными из этих источников с помощью визуальных средств. Форма может быть и не связанна с источниками данных, а служить пользовательским интерфейсом- содержать кнопки и другие элементы управления); г) Отчеты (отчеты представляют данные в виде, пригодном для вывода на печать. Данные в отчеты подставляются напрямую из таблиц или из результатов выполнения запросов); д) страницы (страницы в документах в формате HTML, которые могут быть просмотрены в Web- обозревателе (точнее, только в MS InternetExplorer). Страницы имеют то же назначение, что и формы- пользовательский интерфейс для доступа к данным. Страницы хранятся за пределами файла базы данных. Для работы с ними не требуется запуск Access); е) макросы и модули (макрос- определяемая пользователем последовательность действий. Если требуется часто выполнять одни и те же операции, можно их оформить в виде макроса. При запуске макроса выполняются все заданные в нем действия. Модуль- набор подпрограмм на языке VisualBasic, составленных разработчиком базы данных и предназначенных для выполнения нетривиальных операций над данными, которые сложно реализовать иными средствами) [10].

 

 

 

 

 

2 Электронные базы геоботанических данных

 

 Специфика геоботаники как науки состоит в том, что объектами ее изучения является сложная совокупность растений на определенной территории, характеризующаяся целым рядом свойств. Геоботаника изучает фитоценозы в их связи с факторами среды: климатом, почвой, другими фитоценозами, деятельностью животных, влиянием человека. Геоботаника изучает не только отдельные растительные сообщества, но и образуемые их сочетаниями растительный покров. Отдельное внимание в пределах науки уделяется ценопопуляциям.