Aufgabensteller:
Prof. Ir. J. van Mierlo
Betreuer:
Dr.-Ing. N. Rösch

IBNr: 825

Einführung

In dieser Diplomarbeit wird die Anbindung der Datenbank Oracle Version 8.0.4 an das AutoCAD-System umgesetzt. In den beiden vorherigen Diplomarbeiten (Frau Küppers und Herr Kupferer) wurde das Architekturgebäude der Universität Karlsruhe in ein Gebäudeinformationssystem (GEBIS) eingebracht. Dabei wurde ein relationales Datenbankmodell für die Sachdaten erstellt. Mit Hilfe des AutoCAD-Systems wurden dann die Grafikdaten erzeugt. Die Sachdaten wiederum wurden in dBASE-Tabellen verwahrt, die den Nachteil besitzen, dass keine Sicherheitsmaßnahmen (Einsatz von Firewall) und Zugriffsrechte (Benutzerrechte definieren, damit der Datenschutz sichergestellt ist) festgelegt werden können. Das Gebäude wurde unter Verwendung von Gitter-, Flächen- und Volumenmodellen, welche in externen Blöcken gespeichert und auf verschiedene Layer in der Datei AULABAU.DWG abgelegt sind, dreidimensional errichtet. Mit Hilfe von AutoCAD-Funktionen (Render, Licht, Schatten) wurde das Gebäude realitätsnah visualisiert. Es stellte sich schnell heraus, dass die Datenintegrität und Datenkonsistenz mit den damaligen Modellen nicht gewährleistet waren. Daher wurde die Anbindung dieses Gebäudeinformationssystems an eine moderne und leistungsfähige Datenbank favorisiert.

Grundlagen einer Datenbank

Der relatioale Ansatz wird ausführlich erläutert, obwohl die aktuelle Umsetzung einer Datenbank im objektorientierten Modell zu suchen ist. Der traditionelle Ansatz wird der Vollständigkeit halber hinzugefügt. Da die Praxis in der Wirtschaft zeigt, dass noch viele Firmen das ältere Modell verwenden, ist es durchaus zu vertreten, das relationale Konzept für das Geodätische Institut Karlsruhe weiter zu verfolgen.

Relationale Objektdatenbank

Die Datenbank Oracle8 ist keine rein objektorientierte Datenbank. Sie ist genau genommen eine Erweiterung der relationalen Datenbank. Ein Vorteil liegt darin, dass der Aufbau einer relationalen Datenbank erhalten bleibt. Verknüpfungen mit neuen Objektklassen sind möglich. Für die Praxis bedeutet dies, dass die bestehenden Datenbanken weitergeführt werden können. Somit können die Anwender selbst entscheiden, ob die neuen Tools mit einbezogen oder zu einem späteren Zeitpunkt eingesetzt werden sollen. Ein besonderer Bestandteil der relationalen Objektdatenbank liegt darin, dass die Standard-SQL-Werkzeuge verwendet werden können, um spezielle Abfragen zu gestalten. Dies war in früheren, objektorientierten Datenbanken nicht möglich, da Probleme mit Schnittstellen zwischen DB und SQL auftauchten. Oracle8 ist also in der Lage, relationale und objektorientierte Tools miteinander zu verknüpfen. Sie ist daher leistungsfähiger, als relationale Datenbanken.

Die Datenbank Oracle8

Es werden die wichtigsten Komponenten einer DB vorgestellt. Für das Verständnis des Aufbaus von Oracle8 ist es essentiell, die wesentlichen Bauteile verstehen zu lernen. Schlagwörter wie Server/Client-Prozesse, Tablespaces, Transaktionslogs, Datafiles oder SGA sollten dem Anwender verständlich sein, damit die Arbeitsweise bei der Speicherung der Daten, der Kommunikation zwischen DB/Server/Client und der Ausgabe der Daten nachvollzogen werden kann.

Datenbankobjekte

Der Anwender wird beim Erstellen eines Gebäudeinformationssystems mit diesen Tools automatisch arbeiten.

• Tabellen: Eine Tabelle ist ein Datenobjekt, das die Daten enthält, welche der Anwender durch die SQL-Anweisungen erstellt hat. Die Tabelle wird durch die Zeilen und Spalten definiert.
• Datenansichten: Mit Hilfe dieses Objektes ist es möglich geworden, Tabellen miteinander zu verbinden, Zugriffe zu vergeben bzw. zu sperren, d. h. Tabellen als public oder privat zu kennzeichnen und damit einem bestimmten Benutzerkreis zur Verfügung zu stellen.
• Data Dictionary: Die Tabellen die zur Verwaltung gehören, werden vom Data Dictionary aktuell gehalten. Gleichzeitig erfolgt eine Überprüfung der Zugriffsberechtigung.
• Indexe: Damit können Spalten direkt in dem Puffer gespeichert werden, zwecks schnellerem Auffinden von Daten, die von der Anfrage eines Benutzers abhängen. Der Index kann auch folgendermaßen definiert werden: Ein Index ist ein Datenbankobjekt, welches aus dreidimensionalen, räumlichen Daten besteht.

Datenbankadministration

Weiterhin wird die Datenbankadministration unter Verwendung des Oracle Enterprise Managers (OEM) erläutert. Vollständig werden die Administrator-Tools behandelt, wobei besondere Aufmerksamkeit auf die Datensicherheit gerichtet wird. Mit Hilfe des Security Managers werden die Benutzerrechte festgelegt. Somit ist das Verändern der Daten nur einer kleinen Benutzergruppe möglich. Das Rollbacksystem wird zur Sicherung der Datentransaktion verwendet. Daher wird dieser Bereich intensiver behandelt werden. Folgende Produkte werden angeboten:

• Instance Manager, Backup Manager, Daemon Manager, Data Manager, Oracle Enterprise Manager, Repository Manager, Schema Manager, Security Manager, SQL-Worksheet / SQLPlus, Storage Manager

Datenbankmigration

Eine weitere Aufgabenstellung umfasste die Migration der Access-Daten nach Oracle8. Hier wird der automatische Datenfluß von der Datenbank Microsoft Access mit Hilfe der Software Migration Assistant beschrieben. Durch die ausgereifte Software werden alle Objekte einer externen Datenbank in Oracle8 eingebunden.

Das Netzwerksystem unter Oracle8

Zusätzlich bietet die enorme Leistungsfähigkeit von Oracle8 den Anwendern eine Verbindung von beliebigen Oracle-Datenbanksystemen an. Unter der Überschrift Das Netzwerksystem unter Oracle8 wird ein theoretisches Konzept, wie eine Vernetzung von Datenbanken an der Universität Karlsruhe aussehen könnte, vorgestellt.

Erweiterung des relationalen DB-Modells

In der Diplomarbeit von Frau Küppers wurde ein Konzept für das relationale Datenbankmodell für das Gebäudeinformationssystem Architekturgebäude theoretisch erstellt. Im Laufe der Diplomarbeit von Herrn Kupferer wurde das Informationssystem in die Praxis umgesetzt. Dabei wurde die Anbindung AutoCAD Map3 mit der DB Microsoft Access verwirklicht. Die Qualität des Modells sollte sich nach dem Standard orientieren, d. h. die erste, zweite und dritte Normalform sollte eingehalten werden. Das Modell lässt sich in drei Hauptgruppen einteilen:

• Gebäude/Unicampus Räume (Architektur+Benutzer) EDV

Während dieser Diplomarbeit hat sich herausgestellt, dass der Bereich EDV nicht ausreichend berücksichtigt worden ist. Deshalb mussten einige Korrekturen angebracht werden. Im Laufe der Datenerhebung bzw. Dateneingabe hat sich herausgestellt, dass dieses Modell einige Schwächen aufweist.

AutoCAD Map3

Ein umfangreicher Schwerpunkt dieser Arbeit wird darauf gelegt, die Verknüpfung mit AutoCAD Map3 zu realisieren. Mit Hilfe von ODBC wird die Verbindung zwischen Datenbank und CAD-System hergestellt. Zusätzlich sind die Topologie-Eigenschaften von dreidimensionalen, grafischen Objektdaten zu untersuchen. Hierbei ist es von besonderem Interesse, ob die Möglichkeit besteht, die zweidimensionalen Map3 Funktionen auf ein dreidimensionales Computernetzwerk zu übertragen.

Vom relationalen zum objektorientierten Modell

Letztendlich wird ein Konzept vorgestellt, wie das relationale Modell in einen modernen, objektorientierten Ansatz eingebunden werden kann. Schwierigkeiten mit SQL*PLUS, Vor- und Nachteile des objektrelationalen und objektorientierten Ansatzes, Referenzierung, Programmieren von Prozeduren und Funktionen, Erstellen von Triggern und weiteren Methoden sind Bestandteile von Kapitel 11. Abschließend ist zu bemerken, dass Oracle8 alle Erfordernisse einer modernen Datenbank erfüllt. Für das Gebäudeinformationssystem des Geodätischen Institutes ist diese Software hervorragend geeignet, um allen zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden.

Literatur

Reimann, M. (1993), Rendering mit AutoCAD 12, Ein praxisnaher Einstieg in die 3D-Grafik-Erstellung, IWT Verlag GmbH.

Autodesk (1998), AutCAD Map 3, Verwendung von AutoCAD Map, Benutzerhandbuch, Autodesk.

Bousquet, M., Hester, J. (1993), 3D-Konstruktion und Präsentation mit AutoCAD, Die Gestaltung von Präsentationen mit AutoShade, RenderMan, AutoFlix, 3D Studio, Animator und Animator Pro, IWT Verlag GmbH.

Abbey, M., Corey, M. J. (1998), Oracle8, Beginner's Guide, Addison-Wesley.

Kersten, C. (1998), Oracle Applikationen für PC-Arbeitsgruppen, Datenbankzugriffe mit ODBC-Treibern, Oracle Objects for OLE und dem Oracle Web Server, Addison-Wesley.

Heuer, A. (1997), Objektorientierte Datenbanken, Konzepte, Modelle, Standards und Systeme, Addison-Wesley.