1.3. Система представления и обработки данных фактографических аис

В архитектуре подсистемы представления и обработки ин­формации фактографических АИС можно выделить различные уровни представления информации, отображенные на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Уровни представления информации в АИС

Начальный уровеньопределяется локальными представле­ниями о предметной области пользователей-абонентов инфор­мационной системы и их представлениями о своих информа­ционных потребностях. На основе анализа этих представлений определяется информационно-логическаяили сокращенноинфологическая схемапредметной области, подлежащей ото­бражению информационной системой, и концептуальнаямодель использованияинформационной системы. Инфологическая схема представляет собой формализованное представление (описание) объектов и отношений фрагмента действительнос­ти.

Наиболее часто формализация представлений о предмет­ной области осуществляется в рамках модели «объекты-свя­зи» (так называемая ER-людель —от англ. Entity Relationship). При этом под информационным объектомв общем плане по­нимается некоторая сущность фрагмента действительности, на­пример организация, документ, сотрудник, место, событие и т. д. В предметной области выделяются различныетипыобъек­тов, представляемые в информационной системе в каждый мо­мент времени конечным наборомэкземпляровданного типа. Каждый тип объекта включает (идентифицируется) присущий ему наборатрибутов(свойств, характерных признаков, пара­метров). Атрибутпредставляет логически неделимый элемент структуры информации, характеризующийся множеством ато­марных значений. Для примера можно привести атрибут «Имя» объекта типа «Лицо», который характеризуется множеством всех возможных имен, и атрибут «Текст» объекта типа «Доку­мент», который характеризуется множеством средств смысло­вого выражения в определенном национальном языке.

Экземпляр объекта образуется совокупностью конкретных значений атрибутов данного типа объекта. Один или некоторая группа атрибутов объекта данного типа могут исполнять роль ключевого атрибута,по которому идентифицируются (разли­чаются) конкретные экземпляры объектов. К примеру, для объектов типа «Лицо» ключом может являться совокупность атрибутов «Фамилия», «Имя», «Отчество» или один атрибут, выражающий номер паспорта (удостоверения личности).

Различные типы объектов и различные экземпляры одного типа объекта могут быть охвачены определенными отношени­ями, которые в рамках ER-модели выражаются т. н. связями. Так, например, объекты «Сотрудник» и «Организация» могут быть охвачены отношением «Работа», т. е. связаны этим отно­шением. При этом связимогут быть двух типов — иерархичес­кие,или, иначе говоря, структурные (владелец-подчиненный) и одноуровневые,например, родственная связь «Брат-сестра» между двумя экземплярами объекта типа «Лицо» (в отличие от иерархической родственной связи—«Отец-сын»). Объекты-владельцы иерархических связей-отношений иногда называютструктурнымиобъектами, в противовеспростымобъектам, которые таковыми не являются (не являются владельцами).

Структурные и одноуровневые связи (отношения), в свою очередь, по признаку множественности могут быть трех типов — «один-к-одному»(например, отношение «Лицо-Пас­порт», имея в виду под «Паспортом» не атрибут объекта Лицо, а самостоятельный объект, состоящий из атрибутов «Номер», «Вид паспорта», «Владелец», «Место выдачи», «Дата выдачи» и т. д.),«один-ко-многим»(например, отношение «Подразделе­ние-Сотрудник», имея в виду, что в одном подразделении мо­жет работать много сотрудников, но каждый сотрудник работа­ет только в одном подразделении) и«многие-ко-многим»(на­пример, отношение «Лицо-Документ», имея в виду, что один человек может быть автором, или иметь какое-либо другое от­ношение ко многим документам, и, в свою очередь, один доку­мент может иметь много авторов.

Помимо этого информационные потребности абонентов ин­формационной системы могут включать также и оперирование опосредованными(т. е. косвенными, непрямыми, ассоциатив­ными) связями. Примерами таких непрямых связей является совместная работа нескольких человек на одном предприятии (подразделении). Прямая непосредственная связь в данном слу­чае, как правило, устанавливается только между объектами «Лицо» и «Организация», но не между различными экземпля­рами объекта «Лицо».

Одним из способов представленияформализованного опи­сания предметной области информационной системы в рамках модели «объекты-связи» является использование техники спе­циальных диаграмм, которая была предложена известным американским специалистом в области баз данных Ч. Бахманом. В диаграммах Бахманаобъекты (сущности) представляются вершинами некоторого математического графа, а связи —ду­гами графа. Виды и свойства связей-отношений объектов ото­бражаются направленностью, специальным оформлением дуг и расположением вершин графа.

В качестве примера можно привести инфологическую схе­му предметной области сведений информационной системы, предназначенной для накопления данных о научной работе в каком-либо учебном или исследовательском учреждении (см. рис. 1.5).

Рис. 1.5. Мифологическая схема предметной области информа­ционной системы со сведениями о научной работе

На приведенном рисунке однонаправленность дуг означа­ет структурность связи «владелец-подчиненный», двунаправ­ленность дуг означает одноуровневые связи, двойные стрелки означают множественность отношения «один-ко-многим», дву­направленность двойных стрелок означает одноуровневые от­ношения «многие-ко-многим».

Одним из недостатков использования ER-диаграмм Бахма­на для описания формализованных схем (моделей) предметных областей информационных систем является их статичность, не позволяющая наглядно и непосредственно отображать процес­сы,в которые вовлечены сущности и которым подвержены от­ношения (связи). Отчасти подобные проблемы преодолевают­ся введением дополнительных сущностей, выражающих соб­ственно процессы и ситуации — событие, действие, момент времени. Аналогичным образом в некоторых случаях вводятся пространственные сущности для адекватного представления сущностей и отношений предметной области—маршрут, мес­то, населенный пункт, здание, элемент здания, зона и т. д.

Вторым уровномпредставления информации в информа­ционной системе (см. рис. 1.4) является схема базы дачных, (называемая еще логической структурой данных),представля­ющая описание средствами конкретной СУБД инфологической схемы предметной области (информационные объекты, рекви­зиты, связи).

Совокупность средств и способов реализации схемы базы данных в конкретной СУБД составляет модель организации данных.

Схема базы данных содержит также ограничения целост­ности данных.Ограничения целостности представляют собой набор установок и правил по типам, диапазонам, соотношени­ям (и т. д.) значений атрибутов объектов, характеристик и осо­бенностей связей между объектами. К примеру, диапазон зна­чения атрибута «Дата рождения» объекта лицо не может выхо­дить за рамки текущей даты, значение атрибута «Дата приобретения» объекта «Имущество» не может быть позднее значения атрибута «Дата продажи», значение атрибута «Коли­чество» объекта «Материал» не должно быть меньше минималь­но необходимого на складе и т. п. Ограничения целостности данных лежат в основе контроля корректности информации при ее вводе в систему и периодического контроля наличия смыс­ловых и других ошибок в базе данных после проведения опе­раций добавления, удаления и изменения данных.

Третий и самый «низкий» уровеньпредставления инфор­мации в фактографических информационных системах выражается внутренней схемой базы данных,определяющей струк­туру организации и особенности хранения информационных массивов, в которых и находятся собственно сами данные (см. рис. 1.4).

Более конкретные особенности представления и организа­ции данных определяются конкретным типом и особенностя­ми СУБД, используемой для создания фактографической ин­формационной системы.